甲、乙两个学校进行体育比赛,比赛共设三个项目,每个项目胜方得10分,负方得0分,没有平局.三个项目比赛结束后,总得分高的学校获得冠军.已知甲学校在三个项目中获胜的概率分别为0.5,0.4,0.8,各项目的比赛结果相互独立.(1)求甲学校获得冠军的概率;(2)用X表示乙学校的总得分,求X的分布列与期望.
(1)求甲学校获得冠军的概率;
(2)用X表示乙学校的总得分,求X的分布列与期望.
题目解答
答案
| 第一场比赛 | 第二场比赛 | 第三场比赛 | |
| 甲学校获胜概率 | 0.5 | 0.4 | 0.8 |
| 乙学校获胜概率 | 0.5 | 0.6 | 0.2 |
①甲学校3场全胜,概率为:P1=0.5×0.4×0.8=0.16,
②甲学校3场获胜2场败1场,概率为:P2=0.5×0.4×0.2+0.5×0.6×0.8+0.5×0.4×0.8=0.44,
所以甲学校获得冠军的概率为:P=P1+P2=0.6;
(2)乙学校的总得分X的可能取值为:0,10,20,30,其概率分别为:
P(X=0)=0.5×0.4×0.8=0.16,
P(X=10)=0.5×0.4×0.2+0.5×0.6×0.8+0.5×0.4×0.8=0.44,
P(X=20)=0.5×0.6×0.8+0.5×0.4×0.2+0.5×0.6×0.2=0.34,
P(X=30)=0.5×0.6×0.2=0.06,
则X的分布列为:
| X | 0 | 10 | 20 | 30 |
| P | 0.16 | 0.44 | 0.34 | 0.06 |
解析
考查要点:本题主要考查独立事件的概率计算、二项分布的应用以及离散型随机变量的分布列与期望。
解题思路:
- 甲获得冠军的条件:甲总得分高于乙,即甲至少赢2个比赛项目。需计算甲赢2场或3场的所有可能情况的概率之和。
- 乙的总得分分布:乙的得分由赢的场数决定(每赢1场得10分)。需列出乙赢0、1、2、3场的所有可能组合及其对应概率,再计算期望。
关键点:
- 独立事件概率相乘:各项目结果独立,组合概率为各单场概率乘积。
- 分类讨论:甲赢2场或3场需分情况讨论,乙的得分需对应甲输的场数。
第(1)题
甲获得冠军的条件:甲总得分高于乙,即甲至少赢2场。
情况1:甲赢3场
概率为:
$P_1 = 0.5 \times 0.4 \times 0.8 = 0.16$
情况2:甲赢2场,输1场
需考虑输的不同场次:
- 输第1场:概率为 $0.5 \times 0.4 \times 0.8 = 0.16$
- 输第2场:概率为 $0.5 \times 0.6 \times 0.8 = 0.24$
- 输第3场:概率为 $0.5 \times 0.4 \times 0.2 = 0.04$
总概率为:
$P_2 = 0.16 + 0.24 + 0.04 = 0.44$
总概率:
$P = P_1 + P_2 = 0.16 + 0.44 = 0.6$
第(2)题
乙的总得分X的可能取值:0、10、20、30,对应乙赢0、1、2、3场。
X=0(乙赢0场)
甲赢3场:
$P(X=0) = 0.5 \times 0.4 \times 0.8 = 0.16$
X=10(乙赢1场)
甲赢2场,乙赢1场:
$\begin{aligned}P(X=10) &= 0.5 \times 0.4 \times 0.2 \quad (\text{乙赢第3场}) \\&\quad + 0.5 \times 0.6 \times 0.8 \quad (\text{乙赢第2场}) \\&\quad + 0.5 \times 0.4 \times 0.8 \quad (\text{乙赢第1场}) \\&= 0.04 + 0.24 + 0.16 = 0.44\end{aligned}$
X=20(乙赢2场)
甲赢1场,乙赢2场:
$\begin{aligned}P(X=20) &= 0.5 \times 0.6 \times 0.8 \quad (\text{乙赢第1、2场}) \\&\quad + 0.5 \times 0.4 \times 0.2 \quad (\text{乙赢第1、3场}) \\&\quad + 0.5 \times 0.6 \times 0.2 \quad (\text{乙赢第2、3场}) \\&= 0.24 + 0.04 + 0.06 = 0.34\end{aligned}$
X=30(乙赢3场)
甲赢0场:
$P(X=30) = 0.5 \times 0.6 \times 0.2 = 0.06$
期望计算:
$\begin{aligned}E(X) &= 0 \times 0.16 + 10 \times 0.44 + 20 \times 0.34 + 30 \times 0.06 \\&= 0 + 4.4 + 6.8 + 1.8 = 13\end{aligned}$