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中档必得分(重点突破)

高考数学核心能力与压轴题突破 · 高三
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 利用期望公式 $E(X)=np$ 或 $E(X)=\sum x_i p_i$ 计算随机变量均值,并据此进行决策或判断的题型。

从哪来 建立在 6.3 实际问题建模 之上,将现实情境转化为随机变量及其分布;同时依赖 6.1 概率计算方法总结 准确求出各取值对应的概率 $p_i$。

为什么 期望值反映的是随机变量在大量重复试验下的“平均水平”或“长期趋势”。在高三数学中,它不仅是计算题,更是决策依据。通过比较不同方案的期望值(收益、成本、风险),可以量化最优选择。其核心逻辑是:概率加权平均数比单次结果更具稳定性,因此用期望指导决策符合大数定律的统计规律。

【直观类比法】** **适合学生
对抽象公式理解困难、喜欢生活化类比的学生。 讲解:把期望想象成“加权平均分”。比如你掷骰子,1-6点概率相同,期望是3.5。虽然你永远不会掷出3.5,但如果你掷1000次,总和除以1000会非常接近3.5。做题时,先列出所有可能的结果($x$),再算出每个结果发生的概率($p$),最后算 $x \times p$ 的和。这就是在算“平均每次能得多少分”。
【结构拆解法】** **适合学生
逻辑性强、擅长分步推导、容易在复杂情境中迷失的学生。 讲解:将题目拆解为三个标准步骤: 1. 定变量:明确 $X$ 代表什么(如:获奖人数、利润、得分)。 2. 列分布:列出 $X$ 的所有可能取值 $x_1, x_2, \dots$,并逐一计算 $P(X=x_i)$。注意检查概率和是否为1。 3. 算期望:代入公式 $E(X) = x_1p_1 + x_2p_2 + \dots$。 强调:期望是线性运算,若 $Y=aX+b$,则 $E(Y)=aE(X)+b$,这能简化复杂计算。
【决策对比法】** **适合学生
思维活跃、关注题目实际应用意义、喜欢探究“为什么选这个”的学生。 讲解:这类题通常有两个或多个方案。不要只算一个,要算出所有方案的期望值。 - 如果题目问“哪个方案更优”,直接比较 $E(X)$ 大小。 - 如果题目涉及“风险”,需结合方差 $D(X)$ 一起看。期望高但方差大,意味着波动大;期望低但方差小,意味着稳定。 - 核心思想:数学建模的目的是为决策提供数据支持,期望值就是那个“最理性的参考值”。
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练一道
基础题
某工厂生产某种零件,每件零件的利润 $X$(元)及其概率分布如下: | $X$ | 10 | 20 | 30 | | :---: | :---: | :---: | :---: | | $P$ | 0.5 | 0.3 | 0.2 | 求该工厂生产一件零件的平均利润(期望值)。
变式
某公司推出两种促销方案: 方案A:顾客每次消费满100元,可抽奖一次,中奖概率为0.2,奖金50元;未中奖无奖金。 方案B:顾客每次消费满100元,直接返还现金10元。 若顾客只考虑长期平均收益,应选择哪种方案?
试试手自己判
检测题
某游戏有3个关卡,玩家通过第1关的概率为0.8,通过第2关的概率为0.5(假设已通过第1关),通过第3关的概率为0.4(假设已通过第2关)。每通过一关奖励100元,未通过则停止游戏。求玩家在该游戏中获得奖励金额的期望值。
看答案和判分标准
答案:设玩家获得的奖励为 $X$ 元。 $X$ 的可能取值为 0, 100, 200, 300。 - $P(X=0) = 1 - 0.8 = 0.2$ - $P(X=100) = 0.8 \times (1 - 0.5) = 0.8 \times 0.5 = 0.4$ - $P(X=200) = 0.8 \times 0.5 \times (1 - 0.4) = 0.4 \times 0.6 = 0.24$ - $P(X=300) = 0.8 \times 0.5 \times 0.4 = 0.16$ 验算概率和:$0.2 + 0.4 + 0.24 + 0.16 = 1.0$ (正确) $$E(X) = 0 \times 0.2 + 100 \times 0.4 + 200 \times 0.24 + 300 \times 0.16$$ $$E(X) = 0 + 40 + 48 + 48 = 136 \text{(元)}$$
判对标准:
1. 正确列出 $X$ 的所有可能取值(0, 100, 200, 300)。
2. 正确计算每个取值对应的概率,且概率和为1。
3. 正确代入期望公式并计算出结果136。
4. 若使用分步期望法($E = 100 \times P(\text{过1}) + 100 \times P(\text{过1且过2}) + 100 \times P(\text{过1且过2且过3})$)得出 $100 \times 0.8 + 100 \times 0.4 + 100 \times 0.16 = 80 + 40 + 16 = 136$,也视为正确。
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