设有5个独立同类型的充电桩,在任一时刻t每个充电桩被使用的概率为0.1,则在同一时刻:(1) 恰有2个充电桩被使用的概率是多少?(2) 至多有3个充电桩被使用的概率是多少?
设有5个独立同类型的充电桩,在任一时刻t每个充电桩被使用的概率为0.1,则在同一时刻: (1) 恰有2个充电桩被使用的概率是多少? (2) 至多有3个充电桩被使用的概率是多少?
题目解答
答案
我们来逐步分析并解答这个概率问题。
题目分析
有 5 个独立同类型的充电桩,每个在任一时刻被使用的概率为 0.1。
设随机变量 $ X $ 表示“在同一时刻被使用的充电桩数量”。
由于每个充电桩的使用是独立的,且每个只有“被使用”(成功)或“未被使用”(失败)两种状态,这符合二项分布的条件。
因此,
$X \sim B(n=5, p=0.1)$
二项分布的概率质量函数为:
$P(X = k) = \binom{n}{k} p^k (1 - p)^{n - k}$
(1) 恰有 2 个充电桩被使用的概率是多少?
即求 $ P(X = 2) $
代入公式:
$P(X = 2) = \binom{5}{2} (0.1)^2 (0.9)^3$
计算各部分:
- $ \binom{5}{2} = \frac{5 \times 4}{2 \times 1} = 10 $
- $ (0.1)^2 = 0.01 $
- $ (0.9)^3 = 0.729 $
所以:
$P(X = 2) = 10 \times 0.01 \times 0.729 = 0.0729$
✅ 答案:(1) 恰有 2 个被使用的概率是 $ \boxed{0.0729} $
(2) 至多有 3 个充电桩被使用的概率是多少?
即求 $ P(X \leq 3) $
由于 $ X $ 的取值范围是 0 到 5,
所以:
$P(X \leq 3) = P(X=0) + P(X=1) + P(X=2) + P(X=3)$
我们逐项计算:
计算 $ P(X=0) $
$P(X=0) = \binom{5}{0} (0.1)^0 (0.9)^5 = 1 \times 1 \times 0.9^5$
$ 0.9^5 = 0.59049 $
所以:
$P(X=0) = 0.59049$
计算 $ P(X=1) $
$P(X=1) = \binom{5}{1} (0.1)^1 (0.9)^4 = 5 \times 0.1 \times 0.6561$
$ 0.9^4 = 0.6561 $
$= 5 \times 0.1 \times 0.6561 = 0.5 \times 0.6561 = 0.32805$
计算 $ P(X=2) $
前面已算出:
$P(X=2) = 0.0729$
计算 $ P(X=3) $
$P(X=3) = \binom{5}{3} (0.1)^3 (0.9)^2$
- $ \binom{5}{3} = 10 $
- $ (0.1)^3 = 0.001 $
- $ (0.9)^2 = 0.81 $
$P(X=3) = 10 \times 0.001 \times 0.81 = 0.0081$
求和:
$P(X \leq 3) = P(0) + P(1) + P(2) + P(3) = 0.59049 + 0.32805 + 0.0729 + 0.0081$
先加前两项:
- $ 0.59049 + 0.32805 = 0.91854 $
再加第三项: - $ 0.91854 + 0.0729 = 0.99144 $
再加第四项: - $ 0.99144 + 0.0081 = 0.99954 $
✅ 答案:(2) 至多有 3 个被使用的概率是 $ \boxed{0.99954} $
最终答案:
(1) 恰有 2 个被使用的概率是: $ \boxed{0.0729} $
(2) 至多有 3 个被使用的概率是: $ \boxed{0.99954} $
解析
考查要点:本题主要考查二项分布的概率计算,涉及独立事件的概率叠加。
解题思路:
- 识别分布类型:题目中充电桩的使用是独立事件,且每个充电桩只有“被使用”或“未被使用”两种状态,符合二项分布的条件。
- 公式应用:直接使用二项分布的概率质量函数 $P(X=k) = \binom{n}{k} p^k (1-p)^{n-k}$ 计算具体概率。
- 累加求和:对于“至多”类问题,需计算多个互斥事件概率的和。
破题关键:
- 正确代入公式,注意组合数 $\binom{n}{k}$ 的计算。
- 分步计算,避免因直接计算大数导致误差。
第(1)题
恰有2个充电桩被使用的概率
- 确定参数:$n=5$,$k=2$,$p=0.1$。
- 计算组合数:$\binom{5}{2} = \frac{5 \times 4}{2 \times 1} = 10$。
- 代入公式:
$P(X=2) = 10 \times (0.1)^2 \times (0.9)^3 = 10 \times 0.01 \times 0.729 = 0.0729.$
第(2)题
至多3个充电桩被使用的概率
- 分解事件:$P(X \leq 3) = P(0) + P(1) + P(2) + P(3)$。
- 逐项计算:
- $P(X=0)$:
$\binom{5}{0} \times (0.1)^0 \times (0.9)^5 = 1 \times 1 \times 0.59049 = 0.59049.$ - $P(X=1)$:
$\binom{5}{1} \times (0.1)^1 \times (0.9)^4 = 5 \times 0.1 \times 0.6561 = 0.32805.$ - $P(X=2)$:已计算为 $0.0729$。
- $P(X=3)$:
$\binom{5}{3} \times (0.1)^3 \times (0.9)^2 = 10 \times 0.001 \times 0.81 = 0.0081.$
- $P(X=0)$:
- 求和:
$0.59049 + 0.32805 + 0.0729 + 0.0081 = 0.99954.$