格物学 第七章 随机变量及其分布离散型随机变量的数字特征

离散型随机变量的方差、标准差-离散型随机变量的数字特征知识点回顾进阶单选题自测题解析-重庆市等高三数学选择必修,平均正确率54.0%

2025-05-15
离散型随机变量的方差、标准差-离散型随机变量的数字特征知识点回顾进阶单选题自测题解析-重庆市等高三数学选择必修,平均正确率54.0%
1、['离散型随机变量的分布列及其性质', '离散型随机变量的方差、标准差']

正确率60.0%随机变量$${{X}}$$的分布列为

$${{X}}$$ $${{0}}$$ $${{1}}$$ $${{2}}$$
$${{P}}$$ $${{a}}$$ $$\frac{b} {2}$$ $$\frac{b} {2}$$
其中$${{a}{b}{≠}{0}{,}}$$下列说法不正确的是(

C

A.$${{a}{+}{b}{=}{1}}$$

B.$$E ( X )=\frac{3 b} {2}$$

C.$${{D}{(}{X}{)}}$$随$${{b}}$$的增大而减小

D.$${{D}{(}{X}{)}}$$有最大值

2、['离散型随机变量的分布列及其性质', '离散型随机变量的均值或数学期望', '离散型随机变量的方差、标准差']

正确率40.0%已知$${{0}{<}{k}{<}{1}{,}{0}{<}{x}{<}{1}{,}}$$随机变量$${{X}}$$的分布列为

$${{X}}$$ $${{0}}$$ $${{2}{x}}$$ $${{4}{\sqrt {{1}{−}{{x}^{2}}}}}$$
$${{P}}$$ $${{k}}$$ $$\frac{1} {2}$$ $$\frac{1} {4}$$
则当$${{E}{(}{X}{)}}$$取最大值时$${,{D}{(}{X}{)}{=}}$$(

A

A.$${{1}}$$

B.$${\sqrt {2}}$$

C.$${{3}}$$

D.$${{9}{−}{\sqrt {2}}}$$

3、['离散型随机变量的均值或数学期望', '离散型随机变量的方差、标准差']

正确率60.0%已知$$0 < a < \frac{1} {2},$$随机变量$${{ξ}}$$的分布列如下表:

$${{ξ}}$$ $${{−}{1}}$$ $${{0}}$$ $${{1}}$$
$${{P}}$$ $$\frac{1} {2}$$ $$\frac{1} {2}-a$$ $${{a}}$$
随着$${{a}}$$的增大,则(

D

A.$${{E}{(}{ξ}{)}}$$减小$${,{D}{(}{ξ}{)}}$$减小

B.$${{E}{(}{ξ}{)}}$$减小$${,{D}{(}{ξ}{)}}$$增大

C.$${{E}{(}{ξ}{)}}$$增大$${,{D}{(}{ξ}{)}}$$减小

D.$${{E}{(}{ξ}{)}}$$增大$${,{D}{(}{ξ}{)}}$$增大

4、['离散型随机变量的均值或数学期望', '离散型随机变量的方差、标准差']

正确率60.0%已知随机变量$${{ξ}}$$的分布列为

$${{ξ}}$$ $${{1}}$$ $${{2}}$$ $${{3}}$$ $${{4}}$$
$${{P}}$$ $$\frac{1} {4}$$ $$\frac{1} {3}$$ $$\frac{1} {6}$$ $$\frac{1} {4}$$
则$${{D}{ξ}}$$的值为(

C

A.$$\frac{2 9} {1 2}$$

B.$$\frac{1 2 1} {1 4 4}$$

C.$$\frac{1 7 9} {1 4 4}$$

D.$$\frac{1 7} {1 2}$$

5、['离散型随机变量的方差的性质', '离散型随机变量的方差、标准差']

正确率40.0%设数据$${{a}_{1}{,}{{a}_{2}}{,}{{a}_{3}}{,}{{a}_{4}}{,}{{a}_{5}}}$$的方差为$${{1}}$$,则数据$${{2}{{a}_{1}}{+}{1}{,}{2}{{a}_{2}}{+}{1}{,}{2}{{a}_{3}}{+}{1}{,}{2}{{a}_{4}}{+}{1}{,}{2}{{a}_{5}}{+}{1}}$$的方差为

C

A.$${{2}}$$

B.$${{3}}$$

C.$${{4}}$$

D.$${{5}}$$

6、['离散型随机变量的分布列及其性质', '离散型随机变量的方差的性质', '离散型随机变量的方差、标准差']

正确率60.0%甲$${、}$$乙两人对目标各射击一次,甲命中目标的概率为$$\frac{2} {3},$$乙命中目标的概率为$$\frac{4} {5},$$若命中目标的人数为$${{X}}$$,则$${{D}{(}{X}{)}}$$等于$${{(}{)}}$$

B

A.$$\frac{8 5} {2 2 5}$$

B.$$\frac{8 6} {2 2 5}$$

C.$$\frac{8 8} {2 2 5}$$

D.$$\frac{8 9} {2 2 5}$$

7、['离散型随机变量的分布列及其性质', '离散型随机变量的均值或数学期望', '离散型随机变量的方差、标准差']

正确率40.0%若随机变量$${{X}}$$的分布列为(

$${{X}}$$ $${{0}}$$ $${{1}}$$ $${{2}}$$
$${{P}}$$ $$\frac{1} {3}$$ $${{a}}$$ $${{b}}$$
且$${{E}{(}{X}{)}{=}{1}}$$,则随机变量$${{X}}$$的方差$${{D}{(}{X}{)}}$$等于(

D

A.$$\frac{1} {3}$$

B.$${{0}}$$

C.$${{1}}$$

D.$$\begin{array} {l l} {\frac{2} {3}} \\ \end{array}$$

8、['离散型随机变量的分布列及其性质', '离散型随机变量的均值或数学期望', '离散型随机变量的方差、标准差']

正确率60.0%已知$${{a}{,}{b}{∈}{R}}$$,随机变量$${{ξ}}$$满足$${{P}{(}{ξ}{=}{x}{)}{=}{a}{x}{+}{b}}$$,其中$${{x}{=}{−}{1}{,}{0}{,}{1}}$$,若$$E ( \xi)=\frac{1} {3}$$,则$${{[}{E}{(}{ξ}{)}{]}^{2}{+}{D}{(}{ξ}{)}{=}}$$(

B

A.$$\frac{1} {3}$$

B.$$\begin{array} {l l} {\frac{2} {3}} \\ \end{array}$$

C.$${{1}}$$

D.$$\frac{4} {3}$$

9、['离散型随机变量的方差、标准差']

正确率60.0%已知离散型随机变量$${{X}}$$的分布列为

$${{X}}$$ $${{1}}$$ $${{2}}$$ $${{3}}$$ $${{4}}$$
$${{P}}$$ $$\frac{1} {4}$$ $$\frac{1} {3}$$ $$\frac{1} {6}$$ $$\frac{1} {4}$$
则$${{D}{(}{X}{)}}$$的值为(

C

A.$$\frac{2 9} {1 2}$$

B.$$\frac{3 1} {1 4 4}$$

C.$$\frac{1 7 9} {1 4 4}$$

D.$$\frac{1 7} {1 2}$$

10、['两点分布的数学期望', '离散型随机变量的方差、标准差', '两点分布的定义']

正确率60.0%设随机变量$${{X}}$$的概率分布列为$${{P}{(}{X}{=}{k}{)}}$$$$= p^{k} \cdot( 1-p )^{1-k}$$$${{(}{k}{=}{0}{,}{1}{)}{,}}$$则$${{E}{(}{X}{)}{,}{D}{(}{X}{)}}$$的值分别是(

D

A.$${{0}}$$和$${{1}}$$

B.$${{p}}$$和$${{p}^{2}}$$

C.$${{p}}$$和$${{1}{−}{p}}$$

D.$${{p}}$$和$${{p}{(}{1}{−}{p}{)}}$$

1. 解析:

根据分布列的性质,$$a + \frac{b}{2} + \frac{b}{2} = a + b = 1$$,故选项 A 正确。

期望 $$E(X) = 0 \cdot a + 1 \cdot \frac{b}{2} + 2 \cdot \frac{b}{2} = \frac{3b}{2}$$,故选项 B 正确。

方差 $$D(X) = E(X^2) - [E(X)]^2 = \left(0^2 \cdot a + 1^2 \cdot \frac{b}{2} + 2^2 \cdot \frac{b}{2}\right) - \left(\frac{3b}{2}\right)^2 = \frac{5b}{2} - \frac{9b^2}{4}$$。

对 $$D(X)$$ 关于 $$b$$ 求导得 $$\frac{dD(X)}{db} = \frac{5}{2} - \frac{9b}{2}$$,当 $$0 < b < \frac{5}{9}$$ 时,导数大于 0,$$D(X)$$ 随 $$b$$ 增大而增大;当 $$\frac{5}{9} < b < 1$$ 时,导数小于 0,$$D(X)$$ 随 $$b$$ 增大而减小。因此选项 C 不完全正确。

当 $$b = \frac{5}{9}$$ 时,$$D(X)$$ 取得最大值,故选项 D 正确。

综上,不正确的是 C

2. 解析:

首先根据概率分布列的性质,$$k + \frac{1}{2} + \frac{1}{4} = 1$$,解得 $$k = \frac{1}{4}$$。

期望 $$E(X) = 0 \cdot \frac{1}{4} + 2x \cdot \frac{1}{2} + 4\sqrt{1 - x^2} \cdot \frac{1}{4} = x + \sqrt{1 - x^2}$$。

令 $$f(x) = x + \sqrt{1 - x^2}$$,求导得 $$f'(x) = 1 - \frac{x}{\sqrt{1 - x^2}}$$,令导数为 0,解得 $$x = \frac{\sqrt{2}}{2}$$。

此时 $$E(X)$$ 取最大值 $$\frac{\sqrt{2}}{2} + \sqrt{1 - \left(\frac{\sqrt{2}}{2}\right)^2} = \sqrt{2}$$。

计算方差:

$$E(X^2) = 0^2 \cdot \frac{1}{4} + (2x)^2 \cdot \frac{1}{2} + \left(4\sqrt{1 - x^2}\right)^2 \cdot \frac{1}{4} = 2x^2 + 4(1 - x^2) = 4 - 2x^2$$。

当 $$x = \frac{\sqrt{2}}{2}$$ 时,$$E(X^2) = 4 - 2 \cdot \left(\frac{\sqrt{2}}{2}\right)^2 = 3$$。

方差 $$D(X) = E(X^2) - [E(X)]^2 = 3 - (\sqrt{2})^2 = 1$$。

答案为 A

3. 解析:

期望 $$E(ξ) = (-1) \cdot \frac{1}{2} + 0 \cdot \left(\frac{1}{2} - a\right) + 1 \cdot a = -\frac{1}{2} + a$$。

随着 $$a$$ 增大,$$E(ξ)$$ 增大。

方差 $$D(ξ) = E(ξ^2) - [E(ξ)]^2 = \left((-1)^2 \cdot \frac{1}{2} + 0^2 \cdot \left(\frac{1}{2} - a\right) + 1^2 \cdot a\right) - \left(-\frac{1}{2} + a\right)^2 = \frac{1}{2} + a - \left(\frac{1}{4} - a + a^2\right) = \frac{1}{4} + a - a^2$$。

对 $$D(ξ)$$ 关于 $$a$$ 求导得 $$\frac{dD(ξ)}{da} = 1 - 2a$$,当 $$0 < a < \frac{1}{2}$$ 时,导数大于 0,$$D(ξ)$$ 随 $$a$$ 增大而增大。

综上,答案为 D

4. 解析:

首先计算期望 $$E(ξ) = 1 \cdot \frac{1}{4} + 2 \cdot \frac{1}{3} + 3 \cdot \frac{1}{6} + 4 \cdot \frac{1}{4} = \frac{1}{4} + \frac{2}{3} + \frac{1}{2} + 1 = \frac{29}{12}$$。

然后计算 $$E(ξ^2) = 1^2 \cdot \frac{1}{4} + 2^2 \cdot \frac{1}{3} + 3^2 \cdot \frac{1}{6} + 4^2 \cdot \frac{1}{4} = \frac{1}{4} + \frac{4}{3} + \frac{3}{2} + 4 = \frac{85}{12}$$。

方差 $$D(ξ) = E(ξ^2) - [E(ξ)]^2 = \frac{85}{12} - \left(\frac{29}{12}\right)^2 = \frac{85}{12} - \frac{841}{144} = \frac{179}{144}$$。

答案为 C

5. 解析:

设原数据 $$a_1, a_2, a_3, a_4, a_5$$ 的方差为 1。

新数据 $$2a_1 + 1, 2a_2 + 1, 2a_3 + 1, 2a_4 + 1, 2a_5 + 1$$ 的方差为 $$2^2 \cdot 1 = 4$$(线性变换后方差为系数的平方倍)。

答案为 C

6. 解析:

设甲命中目标的概率 $$p_1 = \frac{2}{3}$$,乙命中目标的概率 $$p_2 = \frac{4}{5}$$。

$$X$$ 的可能取值为 0, 1, 2。

$$P(X=0) = (1 - p_1)(1 - p_2) = \frac{1}{3} \cdot \frac{1}{5} = \frac{1}{15}$$;

$$P(X=1) = p_1(1 - p_2) + (1 - p_1)p_2 = \frac{2}{3} \cdot \frac{1}{5} + \frac{1}{3} \cdot \frac{4}{5} = \frac{6}{15}$$;

$$P(X=2) = p_1 p_2 = \frac{2}{3} \cdot \frac{4}{5} = \frac{8}{15}$$。

期望 $$E(X) = 0 \cdot \frac{1}{15} + 1 \cdot \frac{6}{15} + 2 \cdot \frac{8}{15} = \frac{22}{15}$$;

$$E(X^2) = 0^2 \cdot \frac{1}{15} + 1^2 \cdot \frac{6}{15} + 2^2 \cdot \frac{8}{15} = \frac{38}{15}$$;

方差 $$D(X) = E(X^2) - [E(X)]^2 = \frac{38}{15} - \left(\frac{22}{15}\right)^2 = \frac{86}{225}$$。

答案为 B

7. 解析:

根据概率分布列的性质,$$\frac{1}{3} + a + b = 1$$,即 $$a + b = \frac{2}{3}$$。

期望 $$E(X) = 0 \cdot \frac{1}{3} + 1 \cdot a + 2 \cdot b = a + 2b = 1$$。

联立解得 $$a = \frac{1}{3}$$,$$b = \frac{1}{3}$$。

方差 $$D(X) = E(X^2) - [E(X)]^2 = \left(0^2 \cdot \frac{1}{3} + 1^2 \cdot \frac{1}{3} + 2^2 \cdot \frac{1}{3}\right) - 1^2 = \frac{5}{3} - 1 = \frac{2}{3}$$。

答案为 D

8. 解析:

根据概率分布列的性质,$$P(ξ=-1) + P(ξ=0) + P(ξ=1) = (-a + b) + b + (a + b) = 3b = 1$$,解得 $$b = \frac{1}{3}$$。

期望 $$E(ξ) = (-1) \cdot (-a + b) + 0 \cdot b + 1 \cdot (a + b) = 2a + b = \frac{1}{3}$$,代入 $$b = \frac{1}{3}$$ 得 $$a = 0$$。

因此 $$P(ξ=-1) = \frac{1}{3}$$,$$P(ξ=0) = \frac{1}{3}$$,$$P(ξ=1) = \frac{1}{3}$$。

$$E(ξ^2) = (-1)^2 \cdot \frac{1}{3} + 0^2 \cdot \frac{1}{3} + 1^2 \cdot \frac{1}{3} = \frac{2}{3}$$;

方差 $$D(ξ) = E(ξ^2) - [E(ξ)]^2 = \frac{2}{3} - \left(\frac{1}{3}\right)^2 = \frac{5}{9}$$。

所求 $$[E(ξ)]^2 + D(ξ) = \left(\frac{1}{3}\right)^2 + \frac{5}{9} = \frac{2}{3}$$。

答案为 B

9. 解析:

与第 4 题相同,答案为 C

10. 解析:

随机变量 $$X$$ 服从伯努利分布,$$P(X=1) = p$$,$$P(X=0) = 1 - p$$。

期望 $$E(X) = 1 \cdot p + 0 \cdot (1 - p) = p$$;

方差 $$D(X) = E(X^2) - [E(X)]^2 = p - p^2 = p(1 - p)$$。

答案为 D

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