格物学 第七章 随机变量及其分布7.3 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-7.3 离散型随机变量的数字特征知识点专题进阶选择题自测题解析-山西省等高三数学选择必修,平均正确率52.0%

2025-08-22
离散型随机变量的方差、标准差-7.3 离散型随机变量的数字特征知识点专题进阶选择题自测题解析-山西省等高三数学选择必修,平均正确率52.0%
1、['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19.999999999999996%已知$$a, \, \, b \in{\bf R},$$两个相互独立的随机变量$${{X}{,}{Y}}$$的分布列分别是

$${{X}}$$ $${{−}{1}}$$ $${{0}}$$ $${{1}}$$
$${{P}}$$ $$\frac{1} {3}$$ $${{a}}$$ $${{b}}$$
$${{Y}}$$ $${{−}{1}}$$ $${{0}}$$ $${{1}}$$
$${{P}}$$ $${{a}}$$ $${{b}}$$ $$\frac{1} {3}$$
则随着$${{a}}$$的增大,$$D ( X+Y )$$(

C

A.一直增大

B.一直减小

C.先增大后减小

D.先减小后增大

2、['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%抛掷一枚硬币,规定正面向上得$${{1}}$$分,反面向上得$${{−}{1}}$$分,则得分$${{X}}$$的均值与方差分别为(

A

A.$$E ( X )=0, \, \, \, D ( X )=1$$

B.$$E ( X )=0. 5, \, \, \, D ( X )=0. 5$$

C.$$E ( X )=0, \, \, \, D ( X )=0. 5$$

D.$$E ( X )=0. 5, \, \, \, D ( X )=1$$

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40.0%一个袋中放有大小、形状均相同的小球,其中红球$${{1}}$$个、黑球$${{2}}$$个,现随机等可能地取出小球.当有放回地依次取出$${{2}}$$个小球时,记取出的红球个数为$${{ξ}_{1}}$$;当无放回地依次取出两个小球时,记取出的红球个数为$${{ξ}_{2}{,}}$$则(

B

A.$$E ( \xi_{1} ) < E ( \xi_{2} ), \, \, \, D ( \xi_{1} ) < \, D ( \xi_{2} )$$

B.$$E ( \xi_{1} )=E ( \xi_{2} ), \, \, \, D ( \xi_{1} ) > D ( \xi_{2} )$$

C.$$E ( \xi_{1} )=E ( \xi_{2} ), \, \, \, D ( \xi_{1} ) < \, D ( \xi_{2} )$$

D.$$E ( \xi_{1} ) > E ( \xi_{2} ), \, \, \, D ( \xi_{1} ) > D ( \xi_{2} )$$

4、['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.$${{5}}$$

5、['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的性质', '离散型随机变量的方差、标准差']

正确率60.0%随机变量$${{X}}$$的分布列如下表所示,若$$E ( X )=\frac{1} {3},$$则$$D ( 3 X-2 )=$$(

$${{X}}$$ $${{−}{1}}$$ $${{0}}$$ $${{1}}$$
$${{P}}$$ $$\frac{1} {6}$$ $${{a}}$$ $${{b}}$$

C

A.$${{9}}$$

B.$${{7}}$$

C.$${{5}}$$

D.$${{3}}$$

6、['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%设随机变量$${{X}}$$的分布列是

$${{X}}$$ $${{0}}$$ $${{1}}$$ $${{2}}$$
$${{P}}$$ $$\frac{1-p} {2}$$ $$\frac{1} {2}$$ $$\frac{p} {2}$$
则当$$p \in[ 0, ~ 1 ]$$时$$, ~ D ( X )$$的最大值为(

B

A.$$\frac{1} {4}$$

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

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

D.$${{1}}$$

7、['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%若离散型随机变量$${{X}}$$的分布如下:则$${{X}}$$的方差$$D \ ( X ) ~=~ ($$

$${{X}}$$ $${{0}}$$ $${{1}}$$
$${{P}}$$ $${{m}}$$ $${{0}{.}{6}}$$

C

A.$${{0}{.}{6}}$$

B.$${{0}{.}{4}}$$

C.$${{0}{.}{2}{4}}$$

D.$${{1}}$$

8、['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$${{X}}$$的分布列如表,若$$E ( X )=\frac{7} {6}$$,则$$D \left( X \right)=$$(

$${{X}}$$ $${{0}}$$ $${{1}}$$ $${{2}}$$
$${{P}}$$ $$\frac{1} {6}$$ $${{a}}$$ $${{b}}$$

B

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

B.$$\frac{1 7} {3 6}$$

C.$$\begin{array} {l l} {7} \\ {\frac{7} {6}} \\ \end{array}$$

D.$$\frac{1 1} {6}$$

9、['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%甲、乙两名运动员射击一次命中的环数$${{X}{,}{Y}}$$的分布列如下表,其中射击水平比较稳定的运动员是(

$${{X}}$$ $${{8}}$$ $${{9}}$$ $${{1}{0}}$$
$${{P}}$$ $${{0}{.}{3}}$$ $${{0}{.}{2}}$$ $${{0}{.}{5}}$$
$${{Y}}$$ $${{8}}$$ $${{9}}$$ $${{1}{0}}$$
$${{P}}$$ $${{0}{.}{2}}$$ $${{0}{.}{4}}$$ $${{0}{.}{4}}$$

B

A.甲

B.乙

C.一样

D.无法比较

10、['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$${{ξ}}$$的分布列如下表,则$${{ξ}}$$的标准差为       (

$${{ξ}}$$ $${{1}}$$ $${{3}}$$ $${{5}}$$
$${{P}}$$ $${{0}{.}{4}}$$ $${{0}{.}{1}}$$ $${{x}}$$

D

A.$${{3}{.}{5}{6}}$$

B.$${\sqrt {{3}{.}{2}}}$$

C.$${{3}{.}{2}}$$

D.$${\sqrt {{3}{.}{5}{6}}}$$

1. 已知 $$a, b \in \mathbb{R}$$,两个相互独立的随机变量 $$X, Y$$ 的分布列如下:

对于 $$X$$:$$P(X=-1)=\frac{1}{3}$$,$$P(X=0)=a$$,$$P(X=1)=b$$

对于 $$Y$$:$$P(Y=-1)=a$$,$$P(Y=0)=b$$,$$P(Y=1)=\frac{1}{3}$$

由概率和为 1:$$\frac{1}{3} + a + b = 1$$,得 $$a + b = \frac{2}{3}$$

计算 $$E(X) = (-1) \times \frac{1}{3} + 0 \times a + 1 \times b = b - \frac{1}{3}$$

$$E(Y) = (-1) \times a + 0 \times b + 1 \times \frac{1}{3} = \frac{1}{3} - a$$

$$E(X^2) = (-1)^2 \times \frac{1}{3} + 0^2 \times a + 1^2 \times b = \frac{1}{3} + b$$

$$E(Y^2) = (-1)^2 \times a + 0^2 \times b + 1^2 \times \frac{1}{3} = a + \frac{1}{3}$$

$$D(X) = E(X^2) - [E(X)]^2 = \frac{1}{3} + b - (b - \frac{1}{3})^2$$

$$D(Y) = E(Y^2) - [E(Y)]^2 = a + \frac{1}{3} - (\frac{1}{3} - a)^2$$

由于 $$X$$ 与 $$Y$$ 独立,$$D(X+Y) = D(X) + D(Y)$$

代入 $$b = \frac{2}{3} - a$$,化简得 $$D(X+Y) = -\frac{4}{3}a^2 + \frac{4}{3}a + \frac{2}{3}$$

这是关于 $$a$$ 的二次函数,开口向下,对称轴 $$a = \frac{1}{2}$$

随着 $$a$$ 增大,先增大后减小

答案:C

2. 抛硬币:正面得 1 分(概率 0.5),反面得 -1 分(概率 0.5)

$$E(X) = 1 \times 0.5 + (-1) \times 0.5 = 0$$

$$E(X^2) = 1^2 \times 0.5 + (-1)^2 \times 0.5 = 1$$

$$D(X) = E(X^2) - [E(X)]^2 = 1 - 0 = 1$$

答案:A

3. 袋中有 1 红球 2 黑球,共 3 球

有放回取 2 次:$$ξ_1 \sim B(2, \frac{1}{3})$$

$$E(ξ_1) = 2 \times \frac{1}{3} = \frac{2}{3}$$,$$D(ξ_1) = 2 \times \frac{1}{3} \times \frac{2}{3} = \frac{4}{9}$$

无放回取 2 次:$$ξ_2$$ 服从超几何分布

$$P(ξ_2=0) = \frac{C_2^2}{C_3^2} = \frac{1}{3}$$,$$P(ξ_2=1) = \frac{C_1^1 C_2^1}{C_3^2} = \frac{2}{3}$$,$$P(ξ_2=2)=0$$

$$E(ξ_2) = 0 \times \frac{1}{3} + 1 \times \frac{2}{3} = \frac{2}{3}$$

$$E(ξ_2^2) = 0^2 \times \frac{1}{3} + 1^2 \times \frac{2}{3} = \frac{2}{3}$$

$$D(ξ_2) = E(ξ_2^2) - [E(ξ_2)]^2 = \frac{2}{3} - (\frac{2}{3})^2 = \frac{2}{9}$$

比较:$$E(ξ_1)=E(ξ_2)$$,$$D(ξ_1)=\frac{4}{9} > \frac{2}{9}=D(ξ_2)$$

答案:B

4. 数据 $$a_1, a_2, a_3, a_4, a_5$$ 方差为 1

新数据 $$2a_1+1, 2a_2+1, ..., 2a_5+1$$

方差性质:$$D(kX+b) = k^2 D(X)$$

故新方差为 $$2^2 \times 1 = 4$$

答案:C

5. 随机变量 $$X$$ 分布:$$P(X=-1)=\frac{1}{6}$$,$$P(X=0)=a$$,$$P(X=1)=b$$

由概率和:$$\frac{1}{6} + a + b = 1$$,得 $$a + b = \frac{5}{6}$$

$$E(X) = (-1) \times \frac{1}{6} + 0 \times a + 1 \times b = b - \frac{1}{6} = \frac{1}{3}$$

解得 $$b = \frac{1}{2}$$,$$a = \frac{1}{3}$$

计算 $$E(X^2) = (-1)^2 \times \frac{1}{6} + 0^2 \times \frac{1}{3} + 1^2 \times \frac{1}{2} = \frac{2}{3}$$

$$D(X) = E(X^2) - [E(X)]^2 = \frac{2}{3} - (\frac{1}{3})^2 = \frac{5}{9}$$

$$D(3X-2) = 3^2 D(X) = 9 \times \frac{5}{9} = 5$$

答案:C

6. 随机变量 $$X$$ 分布:$$P(X=0)=\frac{1-p}{2}$$,$$P(X=1)=\frac{1}{2}$$,$$P(X=2)=\frac{p}{2}$$

$$E(X) = 0 \times \frac{1-p}{2} + 1 \times \frac{1}{2} + 2 \times \frac{p}{2} = \frac{1}{2} + p$$

$$E(X^2) = 0^2 \times \frac{1-p}{2} + 1^2 \times \frac{1}{2} + 2^2 \times \frac{p}{2} = \frac{1}{2} + 2p$$

$$D(X) = E(X^2) - [E(X)]^2 = (\frac{1}{2} + 2p) - (\frac{1}{2} + p)^2 = -\frac{1}{4} - p^2 + p$$

这是关于 $$p$$ 的二次函数,开口向下,最大值在 $$p = \frac{1}{2}$$

代入得 $$D(X)_{max} = -\frac{1}{4} - \frac{1}{4} + \frac{1}{2} = 0$$?重新计算:

正确表达式:$$D(X) = \frac{1}{2} + 2p - (\frac{1}{4} + p + p^2) = \frac{1}{4} + p - p^2$$

最大值在 $$p = \frac{1}{2}$$,值为 $$\frac{1}{4} + \frac{1}{2} - \frac{1}{4} = \frac{1}{2}$$

答案:B

7. 离散型随机变量 $$X$$ 分布:$$P(X=0)=m$$,$$P(X=1)=0.6$$

概率和:$$m + 0.6 = 1$$,得 $$m = 0.4$$

$$E(X) = 0 \times 0.4 + 1 \times 0.6 = 0.6$$

$$E(X^2) = 0^2 \times 0.4 + 1^2 \times 0.6 = 0.6$$

$$D(X) = E(X^2) - [E(X)]^2 = 0.6 - 0.36 = 0.24$$

答案:C

8. 随机变量 $$X$$ 分布:$$P(X=0)=\frac{1}{6}$$,$$P(X=1)=a$$,$$P(X=2)=b$$

概率和:$$\frac{1}{6} + a + b = 1$$,得 $$a + b = \frac{5}{6}$$

$$E(X) = 0 \times \frac{1}{6} + 1 \times a + 2 \times b = a + 2b = \frac{7}{6}$$

联立解得:$$a = \frac{1}{2}$$,$$b = \frac{1}{3}$$

$$E(X^2) = 0^2 \times \frac{1}{6} + 1^2 \times \frac{1}{2} + 2^2 \times \frac{1}{3} = \frac{1}{2} + \frac{4}{3} = \frac{11}{6}$$

$$D(X) = E(X^2) - [E(X)]^2 = \frac{11}{6} - (\frac{7}{6})^2 = \frac{11}{6} - \frac{49}{36} = \frac{17}{36}$$

答案:B

9. 甲运动员:$$E(X) = 8 \times 0.3 + 9 \times 0.2 + 10 \times 0.5 = 9.2$$

$$E(X^2) = 64 \times 0.3 + 81 \times 0.2 + 100 \times 0.5 = 88.4$$

$$D(X) = 88.4 - 84.64 = 3.76$$

乙运动员:$$E(Y) = 8 \times 0.2 + 9 \times 0.4 + 10 \times 0.4 = 9.2$$

$$E(Y^2) = 64 \times 0.2 + 81 \times 0.4 + 100 \times 0.4 = 87.6$$

$$D(Y) = 87.6 - 84.64 = 2.96$$

$$D(Y) < D(X)$$,乙更稳定

答案:B

10. 随机变量 $$ξ$$ 分布:$$P(ξ=1)=0.4$$,$$P(ξ=3)=0.1$$,$$P(ξ=5)=x$$

概率和:$$0.4 + 0.1 + x = 1$$,得 $$x = 0.5$$

$$E(ξ) = 1 \times 0.4 + 3 \times 0.1 + 5 \times 0.5 = 3.2$$

$$E(ξ^2) = 1 \times 0.4 + 9 \times 0.1 + 25 \times 0.5 = 13.8$$

$$D(ξ) = E(ξ^2) - [E(ξ)]^2 = 13.8 - 10.24 = 3.56$$

标准差 $$\sigma = \sqrt{D(ξ)} = \sqrt{3.56}$$

答案:D

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