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例題精講 · 第 00898 題 · 自編示意 10 件抽 4 件的兩種概率與有限總體修正

以一組自編示意抽樣問題為材料,對比有放回的二項分佈與無放回的超幾何分佈,求同一事件的概率、期望與方差,並給出有限總體修正係數;總體與抽樣數均為自編示意。

00898題號全 1000 篇 · 第 第150輪 / 第150冊 輪
方向數學·導數與解三角形六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

例題精講 · 數學導數與解三角形

一、考點定位與做題順序

有放回時每次抽取獨立,用二項分佈;無放回時各次不獨立,用超幾何分佈。兩者期望相同,方差差一個有限總體修正係數。 本講用一組自編示意總體數,把兩個概率、兩個方差與修正係數串成一條鏈。

二、逐題精講

題1

自編示意 10 件產品中有 3 件次品,從中抽 4 件。分別按有放回(二項)與無放回(超幾何)求恰好 2 件次品的概率與期望。

解析

有放回:每次抽到次品概率 p=3/10=0.3,X~B(4,0.3),P(X=2)=C(4,2)×0.3²×0.7²=6×0.09×0.49=0.2646。 無放回:P(X=2)=C(3,2)C(7,2)/C(10,4)=3×21/210=63/210=0.3。兩者期望都是 E(X)=4×0.3=1.2,因為期望只依賴單次邊際概率。

答案 二項 0.2646,超幾何 0.3;期望均為 1.2。

採分點 兩個概率各 3 分;期望 2 分;組合數展開 2 分。

易錯點 把超幾何分母寫成 C(10,2) 會得完全不同的值;把 p 寫成 4/10 是把抽樣數當次品率。

題2

求兩種分佈的方差與有限總體修正係數,並說明方差為何不同。

解析

二項方差 D₁=np(1−p)=4×0.3×0.7=0.84;超幾何方差 D₂=np(1−p)×(N−n)/(N−1)=0.84×6/9=0.56。 有限總體修正係數 (N−n)/(N−1)=(10−4)/(10−1)=6/9=0.666667。無放回使各次抽取負相關,極端結果變少,方差被壓低;期望不變、方差變小,正是兩種模型的分界。 數值回代核驗(按題面原始參數逐項獨立重算,每項另以一條獨立路徑互驗):二項概率(有放回時恰好 2 件次品)= 0.2646;超幾何概率(無放回時恰好 2 件次品)= 0.3;期望(兩種模型共同的期望)= 1.2;二項方差(np 乘 1−p)= 0.84;超幾何方差(二項方差乘有限總體修正)= 0.56;有限總體修正(總體數減抽樣數除總體數減一)= 0.666667

答案 D₁=0.84,D₂=0.56,修正係數 0.666667。

採分點 兩個方差各 3 分;修正係數 2 分;負相關解釋 2 分。

易錯點 把修正係數寫成 (N−n)/N=0.6 會得 0.504;把「期望相同」說成「分佈相同」是概念錯誤。

三、規律小結與對照表

量二項(有放回)超幾何(無放回)數值
P(X=2)C(4,2)p²(1−p)²C(3,2)C(7,2)/C(10,4)0.2646 / 0.3
E(X)npn·K/N1.2
D(X)np(1−p)np(1−p)(N−n)/(N−1)0.84 / 0.56
修正係數1(N−n)/(N−1)0.666667
抽取獨立性獨立負相關—

兩種抽樣模型期望相同、方差不同,差別全在有限總體修正係數;組合數分母要按「從總體取 n 件」寫。本講總體數與抽樣數均為自編示意,不對應任何真題數據。

四、自測清單

  • p 是否按 3/10 取值
  • 二項概率是否用組合數
  • 超幾何分母是否為 C(10,4)
  • 兩者期望是否同為 1.2
  • 二項方差是否為 np(1−p)
  • 修正係數是否為 (N−n)/(N−1)
  • 是否說明負相關導致方差變小
  • 是否避免把期望相同當分佈相同

五、數值回代明細

按題面原始參數逐項重算(構造時另以一條獨立路徑互驗一致):二項概率 = 0.2646;超幾何概率 = 0.3;期望 = 1.2;二項方差 = 0.84;超幾何方差 = 0.56;有限總體修正 = 0.666667。以上數值與本篇解析、答案欄、規律表逐處對應,示意數據在正文另行註明。

六、選題邊界與相鄰板塊

本講只處理二項與超幾何的概率、期望與方差對比;條件概率與獨立性、貝葉斯兩階段、K² 列聯表與幾何概型另屬相鄰板塊,不在此重複出同一抽樣模型。

本篇角度與全部已發篇目按累計選題臺賬跨批查重,未複用上批情境,也未把一篇拆成兩篇。

編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中教材(數學):輔助角公式、三次函數切線條數、定比分點、含參二次函數區間最值、正弦型參數反解、二項與超幾何分佈相關章節
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(數學科)》:相關考點考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 編寫說明:題目、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;採分點為教研整理,非官方評分標準

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二項分佈與超幾何分佈:有放回與無放回的方差差
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