题目
2.(单选题,10分) 一枚硬币连续掷8次,正反面出现的次数分别记为X,Y,则一元二次方程t²+Xt+Y=0有重根的概率为( ).A. (5)/(16)B. (11)/(32)C. (21)/(64)D. (35)/(128)
2.(单选题,10分) 一枚硬币连续掷8次,正反面出现的次数分别记为X,Y,则一元二次方程t²+Xt+Y=0有重根的概率为( ).
A. $\frac{5}{16}$
B. $\frac{11}{32}$
C. $\frac{21}{64}$
D. $\frac{35}{128}$
题目解答
答案
D. $\frac{35}{128}$
解析
考查要点:本题综合考查概率论中二项分布的应用,以及一元二次方程根的判别式条件。关键在于将方程有重根的条件转化为随机变量的关系,再结合二项分布计算概率。
解题核心思路:
- 判别式条件:方程 $t^2 + Xt + Y = 0$ 有重根的充要条件是判别式 $\Delta = X^2 - 4Y = 0$,即 $X^2 = 4Y$。
- 变量关系:由于掷硬币总次数为 $8$,故 $X + Y = 8$,可将 $Y$ 用 $X$ 表示为 $Y = 8 - X$。
- 求解方程:联立 $X^2 = 4(8 - X)$,解得 $X = 4$,对应 $Y = 4$。
- 概率计算:计算在 $8$ 次独立试验中恰好出现 $4$ 次正面的概率,利用二项分布公式。
破题关键点:
- 正确转化方程条件:将方程有重根的条件转化为 $X$ 和 $Y$ 的关系。
- 唯一解的验证:通过代入检验,确认只有 $X = 4$ 时满足条件。
- 二项分布的应用:计算特定次数的组合概率。
步骤1:确定方程有重根的条件
一元二次方程 $t^2 + Xt + Y = 0$ 有重根的条件是判别式 $\Delta = X^2 - 4Y = 0$,即:
$X^2 = 4Y.$
步骤2:结合掷硬币总次数约束
由于掷硬币总次数为 $8$,有:
$X + Y = 8 \quad \Rightarrow \quad Y = 8 - X.$
将 $Y$ 代入判别式条件:
$X^2 = 4(8 - X).$
步骤3:解方程求 $X$ 的可能值
整理方程:
$X^2 + 4X - 32 = 0.$
用求根公式解得:
$X = \frac{-4 \pm \sqrt{16 + 128}}{2} = \frac{-4 \pm 12}{2}.$
取非负整数解:
$X = 4 \quad (\text{舍去负解} \ X = -8).$
对应 $Y = 8 - 4 = 4$。
步骤4:计算概率
在 $8$ 次独立试验中恰好出现 $4$ 次正面的概率为二项分布:
$P(X = 4) = \binom{8}{4} \left(\frac{1}{2}\right)^4 \left(\frac{1}{2}\right)^{8-4} = \frac{70}{256} = \frac{35}{128}.$