设每次射击成功的概率为0.1,则为了保证至少击中一次的概率不低于0.9,则至少要射击的次数为()A. 23B. 20C. 22D. 21
A. 23
B. 20
C. 22
D. 21
题目解答
答案
解析
本题考查独立重复试验的概率计算。解题解题的关键思路是先明确每次射击是相互相互独立的事件,然后根据独立重复试验的概率公式求出至少击中一次的概率表达式,再结合已知条件列出不等式,最后通过对数运算求解不等式得到射击次数的最小值。
设至少要射击$n$次射击,每次射击成功的概率为$p = 0.1$,那么每次射击失败的概率为$q=1 - p=1 - 0.1 = 0.9$。
“至少击中一次”的对立事件是“一次都未击中”,根据独立重复试验的概率公式,$n$次独立重复试验中恰好发生$k$次的概率为$P(X = k)=C_{n}^{k}p^{k}q^{n - k}$,所以$n$次射击一次都未击中的概率为$P(X = 0)=C_{n}^{0}p^{0}q^{n$。
因为$C_{n}^{0}=1$,$p^{0}=1$,所以$P(X = 0)=q^{n}=0.9^{n}$。
那么至少击中一次的概率为$1 - P(X = 0)=1 - 0.9^{n}$。
已知至少击中一次的概率不低于$0.9$,则可列出不等式$1 - 0.9^{n}\geqslant0.9$。
对不等式进行移项可得:
$0.9^{n}\leqslant1 - 0.9$
\0.9^{n}\leqslant0.1)
两边同时取以$10$为底的对数,根据对数函数的单调性,可得:
$\lg0.9^{n}\leqslant\leqslant\lg0.1$
根据对数运算法则$\log_{a}M^{n}=n\log_{a}M$,则$\lg0.9^{n}=n\lg0.9$,$\lg0.1=\lg10^{-1}=-1$,所以不等式变为$n\lg0.9\leqslant - 1$。
因为$\lg0.9\lt1$,所以$\lg0.9\lt0$,不等式两边同时除以$\lg0.9$,不等号方向改变,得到$n\geqslant\frac{-1}{\lg0.9}$。
计算$\frac{-1}{\lg0.9}=\frac{1}{1 - \lg9}=\frac{1}{1 - 2\lg3}\approx\frac{1}{1 - 2\times0.4771}=\frac{1}{1,\(n$取整数,所以$n$ = 22)。