题目
一篮球运动员投篮命中率为45%,以X表示他首次投中时累计已投篮的次数,写出X的分布律,并写出X取偶数的概率.
一篮球运动员投篮命中率为45%,以X表示他首次投中时累计已投篮的次数,写出X的分布律,并写出X取偶数的概率.
题目解答
答案
$$P(X=k)=0.55^{k-1}\times 0.45$$(k=1,2,...)
$$P(X取偶数)=\sum_{k=1}^{\infty }P(X=2k)$$=$$\sum_{k=1}^{\infty }0.55^{2k-1}\times 0.45$$
=$$0.45\times \lim_{k \rightarrow \infty } \frac{0.55(1-0.55^{2k})}{1-0.55^2}$$
=$$0.45\times \frac{0.55}{1-0.55^2}$$=$$\frac{11}{31}$$
解析
考查要点:本题主要考查几何分布的概率计算以及无穷等比数列求和的应用。
解题核心思路:
- 几何分布:首次成功所需的试验次数服从几何分布,概率质量函数为$P(X=k) = (1-p)^{k-1}p$,其中$p$为成功概率。
- 偶数概率求和:将所有偶数次投篮命中的概率相加,转化为等比数列求和问题,利用公式$\sum_{k=1}^{\infty} ar^{k-1} = \frac{a}{1-r}$($|r|<1$)求解。
破题关键点:
- 识别几何分布:明确题目中“首次命中”的描述对应几何分布。
- 偶数项求和技巧:通过变量替换$k=2m$,将偶数项转化为等比数列求和。
分布律推导
- 几何分布定义:运动员每次投篮独立,命中概率$p=0.45$,不中概率$q=1-p=0.55$。
- 首次命中在第$k$次:前$k-1$次均不中,第$k$次命中,概率为:
$P(X=k) = q^{k-1} \cdot p = 0.55^{k-1} \cdot 0.45 \quad (k=1,2,\ldots)$
偶数概率计算
- 偶数项求和:$X$取偶数的概率为:
$P(X \text{为偶数}) = \sum_{k=1}^{\infty} P(X=2k) = \sum_{k=1}^{\infty} 0.55^{2k-1} \cdot 0.45$ - 提取公比:将级数变形为等比数列形式:
$\sum_{k=1}^{\infty} 0.55^{2k-1} \cdot 0.45 = 0.45 \cdot 0.55 \sum_{k=1}^{\infty} (0.55^2)^{k-1}$ - 等比数列求和:首项$a=0.45 \cdot 0.55$,公比$r=0.55^2=0.3025$,和为:
$\frac{0.45 \cdot 0.55}{1 - 0.55^2} = \frac{0.2475}{0.6975} = \frac{11}{31}$