题目内容

4.为了引导居民合理用水,某市决定全面实施阶梯水价,阶梯水价原则上以住宅(一套住宅为一户)的月用水量为基准定价,具体划分标准如表:
阶梯级别第一阶梯水量 第二阶梯水量 第三阶梯水量 
 月用水量范围(单位:立方米)(0,10](10,15] (15,+∞)
从本市随机抽取了10户家庭,统计了同一个月的用水量,得到如图所示的茎叶图.
(1)现要在这10户家庭中任意选取3户,求取到第二阶梯水量的户数的分布列和均值;
(2)用抽到的10户家庭作为样本估计全市的居民用水情况,从全市依次随机抽取10户,若抽到n户月用水量为第二阶梯水量的可能性最大,求出n的值.

分析 (1)由茎叶图可知:抽取的10户中用水量为一阶的有2户,二阶的有6户,三阶的有2户.取到第二阶梯水量的户数X的取值可能为0,1,2,3.利用P(X=k)=$\frac{{∁}_{4}^{3-k}{∁}_{6}^{k}}{{∁}_{10}^{3}}$,可得X的概率分布列及其数学期望.
(2)设从全市依次随机抽取10户,抽到Y户月用水量为第二阶梯水量,则Y~B$(10,\frac{3}{5})$.P(Y=k)=${∁}_{10}^{k}(\frac{3}{5})^{k}(\frac{2}{5})^{10-k}$(k=0,1,2,…,10).设t=$\frac{P(Y=k)}{P(Y=k-1)}$=$\frac{3(11-k)}{2k}$.由t>1,可得k<6.6,P(Y=k-1)<P(Y=k-1).由t<1,则k>6.6,P(Y=k-1)>P(Y=k-1),即可得出.

解答 解:(1)由茎叶图可知:抽取的10户中用水量为一阶的有2户,二阶的有6户,三阶的有2户.取到第二阶梯水量的户数X的取值可能为0,1,2,3.则P(X=k)=$\frac{{∁}_{4}^{3-k}{∁}_{6}^{k}}{{∁}_{10}^{3}}$,可得:P(X=0)=$\frac{1}{30}$,P(X=1)=$\frac{3}{10}$,P(X=2)=$\frac{1}{2}$,
P(X=3)=$\frac{1}{6}$.
可得X分布列为:

 X 0 1 2 3
 P $\frac{1}{30}$ $\frac{3}{10}$ $\frac{1}{2}$ $\frac{1}{6}$
EX=0×$\frac{1}{30}$+1×$\frac{3}{10}$+2×$\frac{1}{2}$+3×$\frac{1}{6}$=$\frac{9}{5}$.
(2)设从全市依次随机抽取10户,抽到Y户月用水量为第二阶梯水量,则Y~B$(10,\frac{3}{5})$.
P(Y=k)=${∁}_{10}^{k}(\frac{3}{5})^{k}(\frac{2}{5})^{10-k}$(k=0,1,2,…,10).
设t=$\frac{P(Y=k)}{P(Y=k-1)}$=$\frac{3(11-k)}{2k}$.
若t>1,则k<6.6,P(Y=k-1)<P(Y=k-1).若t<1,则k>6.6,P(Y=k-1)>P(Y=k-1),
k取6,或7的可能性比较大.
经过验证k=6时,$\frac{P(Y=6)}{P(Y=7)}$=$\frac{7}{6}$>1.∴n=6.

点评 本题考查了茎叶图的性质及其应用、超几何分布列与二项分布列的概率计算与数学期望计算公式、组合数的计算公式、不等式的性质,考查了推理能力与计算能力,属于中档题.

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