【高考一轮复习】高三数学 第46讲 二项分布与正态分布 学案(pdf版,学生版+教师版)

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【高考一轮复习】高三数学 第46讲 二项分布与正态分布 学案(pdf版,学生版+教师版)

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第 46 讲 二项分布与正态分布
【考试要求】
1.了解条件概率的概念,了解两个事件相互独立的概念.
2.理解 n次独立重复试验的模型及二项分布,并能解决一些简单问题.
3.借助直观直方图认识正态分布曲线的特点及曲线所表示的意义.
【知识梳理】
1.条件概率及其性质
(1)对于任何两个事件 A和 B,在已知事件 A发生的条件下,事件 B发生的概率叫做条件概率,
用符号 P(B|A) P(B|A) P AB 来表示,其公式为 = (P(A)>0).
P A
在古典概型中,若用 n(A)和 n(AB)分别表示事件 A和事件 AB所包含的基本事件的个数,则
P(B|A) n AB = .
n A
(2)条件概率具有的性质
①0≤P(B|A)≤1.
②如果 B和 C是两个互斥事件,
则 P(B∪C|A)=P(B|A)+P(C|A).
2.相互独立事件
(1)对于事件 A,B,若事件 A的发生与事件 B的发生互不影响,则称事件 A,B是相互独立
事件.
(2)若 A与 B相互独立,则 P(B|A)=P(B).
(3)若 A与 B相互独立,则 A与 B , A 与 B, A 与 B 也都相互独立.
(4)P(AB)=P(A)P(B) A与 B相互独立.
3.独立重复试验与二项分布
(1)独立重复试验是指在相同条件下可重复进行的,各次之间相互独立的一种试验,在这种试
验中每一次试验只有两种结果,即要么发生,要么不发生,且任何一次试验中发生的概率都
是一样的.
(2)在 n次独立重复试验中,用 X表示事件 A发生的次数,设每次试验中事件 A发生的概率为
p,则 P(X=k) -=Cknpk(1-p)n k(k=0,1,2,…,n),此时称随机变量 X服从二项分布,记为 X~
B(n,p),并称 p为成功概率.
4.两点分布与二项分布的均值、方差
(1)若随机变量 X服从两点分布,则 E(X)=p,D(X)=p(1-p).
(2)若 X~B(n,p),则 E(X)=np,D(X)=np(1-p).
5.正态分布
(x- )2
-
(1)正态曲线:函数φμ,σ(x)
1
= e 2σ2 ,x∈(-∞,+∞),其中实数μ和σ为参数(σ>0,μ∈R).我
2πσ
们称函数φμ,σ(x)的图象为正态分布密度曲线,简称正态曲线.
(2)正态曲线的特点
①曲线位于 x轴上方,与 x轴不相交.
②曲线是单峰的,它关于直线 x=μ对称.
③曲线在 x=μ 1处达到峰值 .
σ 2π
④曲线与 x轴之间的面积为 1.
⑤当σ一定时,曲线的位置由μ确定,曲线随着μ的变化而沿 x轴平移,如图甲所示.
⑥当μ一定时,曲线的形状由σ确定,σ越小,曲线越“瘦高”,表示总体的分布越集中;σ越
大,曲线越“矮胖”,表示总体的分布越分散,如图乙所示.
(3)正态分布的定义及表示
一般地,如果对于任何实数 a,b(a变量 X服从正态分布,记作 X~N(μ,σ2).
正态总体在三个特殊区间内取值的概率值
①P(μ-σ②P(μ-2σ③P(μ-3σ【基础自测】
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)对于任意两个事件,公式 P(AB)=P(A)P(B)都成立.( × )
(2)P(B|A)表示在事件 A发生的条件下,事件 B发生的概率,P(AB)表示事件 A,B同时发生的
概率.( √ )
(3)X表示 n次重复抛掷 1枚骰子出现点数是 3的倍数的次数,则 X服从二项分布.( √ )
(4)正态分布是对连续型随机变量而言的.( √ )
2.种植某种树苗,成活率为 0.9,若种植这种树苗 5棵,则恰好成活 4棵的概率约为( )
A.0.33 B.0.66 C.0.5 D.0.45
答案 A
解析 C450.94×0.1≈0.33.
3.一个盒子里有 6支好晶体管,4支坏晶体管,任取两次,每次取一支,每次取后不放回,
已知第一支是好晶体管,则第二支也是好晶体管的概率为( )
A.2 B. 5 C.5 D.7
3 12 9 9
答案 C
解析 记“第 i(i=1,2)支晶体管是好的”为事件 Ai(其中 i=1,2),
依题意知,要求的概率为 P(A2|A1).
由 P(A1)
3
= ,P(A A ) 6×5 11 2 = = ,
5 10×9 3
1
所以 P(A |A ) P A1A2 = =3 52 1 = .
P A1 3 9
5
4.已知随机变量 X服从正态分布 N(3,1),且 P(X>2c-1)=P(X4
答案
3
解析 ∵X~N(3,1),
∴正态曲线关于 x=3对称,
又 P(X>2c-1)=P(X∴2c-1+c+3=3×2,
∴c 4= .
3
5.(2021·荆州模拟)孔子曰“三人行,必有我师焉.”从数学角度来看,这句话有深刻的哲理,
古语说三百六十行,行行出状元,假设有甲、乙、丙三人,其中每一人在每一行业中胜过孔
圣人的概率为 1%,那么甲、乙、丙三人中至少一人在至少一行业中胜过孔圣人的概率为( )
(参考数据:0.99360≈0.03,0.01360≈0,0.973≈0.912 673)
A.0.002 7% B.99.997 3% C.0 D.91.267 3%
答案 B
解析 一个人三百六十行全都不如孔圣人的概率为 0.99360≈0.03,三个人三百六十行都不如
孔圣人的概率为 0.033=0.000 027,所以至少一人在至少一行业中胜过孔圣人的概率为 1-
0.000 027=0.999 973=99.997 3%.
6.(2021·三明模拟)近几年新能源汽车产业正持续快速发展,动力蓄电池技术是新能源汽车的
核心技术.已知某品牌新能源汽车的车载动力蓄电池充放电次数达到 800次的概率为 90%,
充放电次数达到 1 000次的概率为 36%.若某用户的该品牌新能源汽车已经经过了 800次的充
放电,那么他的车能够达到充放电 1 000次的概率为( )
A.0.324 B.0.36 C.0.4 D.0.54
答案 C
解析 设事件 A表示“充放电次数达到 800”,事件 B表示“充放电次数达到 1 000”,
则 P(A)=90%=0.9,P(AB)=P(B)·P(A|B)=P(B)·1=P(B)=36%=0.36,
因为该用户的该品牌新能源汽车已经经过了 800次的充放电,
那么他的车能够达到充放电 1 000 P AB 0.36次的概率为 P(B|A)= = =0.4.
P A 0.9
【典型例题】
题型一 条件概率
例 1 (1)(2020·葫芦岛模拟)对标有不同编号的 6件正品和 4件次品的产品进行检测,不放回地
依次摸出 2件.在第一次摸出次品的条件下,第二次摸到正品的概率是( )
A.3 B.2 C.5 D.2
5 5 9 3
答案 D
解析 记 A=“第一次摸出的是次品”, B=“第二次摸到的是正品”,由题意知,
4
(AB)
P(A) 4 2= = ,P(AB) 4 6 4= × = ,则 P( B|A) P= =15 2= .
10 5 10 9 15 P(A) 2 3
5
(2)已知盒中装有 3个红球、2 个白球、5个黑球,它们大小形状完全相同,现需一个红球,
甲每次从中任取一个不放回,则在他第一次拿到白球的条件下,第二次拿到红球的概率为
( )
A. 3 B.1 C.3 D.2
10 3 8 9
答案 B
解析 设 A={甲第一次拿到白球},B={甲第二次拿到红球},
P(AB) A
1
则 = 2
A13 1 C12 1
A12
= ,P(A)= 1 = ,0 15 C10 5
所以 P(B|A) P AB 1= = .
P A 3
思维升华 求条件概率的常用方法
(1)利用定义,分别求 P(A)和 P(AB),得 P(B|A) P AB = .
P A
(2)借助古典概型概率公式,先求事件 A包含的基本事件数 n(A),再在事件 A发生的条件下求
B n AB 事件 包含的基本事件数,即 n(AB),得 P(B|A)= .
n A
跟踪训练 1 (1)在 100件产品中有 95件合格品,5件不合格品,现从中不放回地取两次,每次
任取一件,则在第一次取到不合格品后,第二次取到不合格品的概率为________.
4
答案
99
解析 方法一 (应用条件概率公式求解)设事件A为“第一次取到不合格品”,事件B为“第
二次取到不合格品”,则所求的概率为 P(B|A),
A2P(AB) 5 1 P(A) C因为 = = , = 5
1 1
= ,
A2100 495 C1100 20
1
P(B|A) P AB 4所以 = =495= .
P A 1 99
20
方法二 (缩小样本空间求解)第一次取到不合格品后,也就是在第二次取之前,还有 99件产
品,其中有 4 4件不合格品,因此第二次取到不合格品的概率为 .
99
(2)(2020·荆州模拟)“幻方”最早记载于我国公元前 500年的春秋时期《大戴礼》中,n阶幻
方(n≥3,n∈N*)是由前 n2个正整数组成的一个 n阶方阵,其各行各列及两条对角线所含的 n
个数之和(简称幻和)相等,例如“3 阶幻方”的幻和为 15.现从如图所示的 3 阶幻方中任取 3
个不同的数,记“取到的 3个数的和为 15”为事件 A,“取到的 3个数可以构成一个等差数
列”为事件 B,则 P(B|A)=________.
1
答案
2
解析 根据题意,事件 A的所有可能结果为(8,1,6),(3,5,7),(4,9,2),(8,3,4),(1,5,9),(6,7,2),
(8,5,2),(4,5,6),共 8个;事件 A,B同时发生的所有可能结果为(3,5,7),(1,5,9),(8,5,2),(4,5,6),
4 P(B|A) n AB 4 1共 个,所以 = = = .
n A 8 2
题型二 独立重复试验与二项分布
命题点 1 相互独立事件的概率
例 2 (八省联考)一台设备由三个部件构成,假设在一天的运转中,部件 1,2,3需要调整的概率
分别为 0.1,0.2,0.3,各部件的状态相互独立.
(1)求设备在一天的运转中,部件 1,2中至少有 1个需要调整的概率;
(2)记设备在一天的运转中需要调整的部件个数为 X,求 X的分布列及均值.
解 设“部件 1,2,3中需要调整的事件”分别为 A1,A2,A3,则 P(A1)=0.1,P(A2)=0.2,P(A3)
=0.3.
(1)设“部件 1,2中至少有 1个需要调整的事件”为 B,则 B 为“部件 1,2中都不需要调整”.
由于部件 1,2的状态相互独立,
则 P(B)=1-P( B )=1-[1-P(A1)][1-P(A2)]=1-(1-0.1)(1-0.2)=1-0.9×0.8=0.28.
(2)由题意知,设备在一天的运转中需要调整的部件个数可能为 0,1,2,3.
则 P(X=0)=[1-P(A1)][1-P(A2)][1-P(A3)]=(1-0.1)×(1-0.2)×(1-0.3)=0.504.
P(X=1)=P(A1)[1-P(A2)][1-P(A3)]+[1-P(A1)]P(A2)[1-P(A3)]+[1-P(A1)][1-P(A2)]·P(A3)
=0.1×0.8×0.7+0.9×0.2×0.7+0.9×0.8×0.3=0.056+0.126+0.216=0.398,
P(X=2)=P(A1)P(A2)[1-P(A3)]+P(A1)[1-P(A2)]P(A3)+[1-P(A1)]P(A2)P(A3)
=0.1×0.2×0.7+0.1×0.8×0.3+0.9×0.2×0.3=0.014+0.024+0.054=0.092.
P(X=3)=P(A1)P(A2)P(A3)=0.1×0.2×0.3=0.006.
则 X的分布列如下:
X 0 1 2 3
P 0.504 0.398 0.092 0.006
故 E(X)=0×0.504+1×0.398+2×0.092+3×0.006=0.398+0.184+0.018=0.6.
命题点 2 独立重复试验
例 3 (2020·广东华附、省实、广雅、深中四校联考)连续抛掷同一颗均匀的骰子,令第 i次得
到的点数为 ai,若存在正整数 k,使 a1+a2+…+ak=6,则称 k为你的幸运数字.
(1)求你的幸运数字为 3的概率;
(2)若 k=1,则你的得分为 6分;若 k=2,则你的得分为 4分;若 k=3,则你的得分为 2分;
若抛掷三次还没找到你的幸运数字则记 0分,求得分ξ的分布列和均值.
解 (1)记“连续抛掷 k次骰子的点数和为 6”为事件 A,则它包含事件 A1,A2,A3,
其中 A1:三次恰好都为 2;A2:三次中恰好 1,2,3各一次;A3:三次中有两次为 1,一次为 4,
A1,A2,A3为互斥事件,
1 1
k 3 P(A) P(A ) P(A ) P(A ) C3 6 3 C1·1·C1·1·C1·1 C2 6 2·1 5则 = 的概率 = 1 + 2 + 3 = 3 + 3 2 1 + 3 = .
6 6 6 6 108
(2)由已知得ξ的所有可能取值为 6,4,2,0,
1
P(ξ 6) 1= = ,P(ξ=4)= 6 2+C1 12· ·1 C1 1 1 5+ 2· · = ,
6 6 6 6 6 36
P(ξ 2) 5 1 5 5 35= = ,P(ξ=0)=1- - - = .
108 6 36 108 54
∴ξ的分布列为
ξ 6 4 2 0
1 5 5 35
P
6 36 108 54
E(ξ) 6 1 4 5 5∴ = × + × +2× +0 35 89× = .
6 36 108 54 54
命题点 3 二项分布
例 4 (2020·全国 100所名校最新示范卷)某社区组织开展“扫黑除恶”宣传活动,为鼓励更多
的人积极参与到宣传活动中来,宣传活动现场设置了抽奖环节.在盒中装有 9张大小相同的
精美卡片,卡片上分别印有“扫黑除恶利国利民”或“普法宣传人人参与”图案.抽奖规则:
参加者从盒中抽取卡片两张,若抽到两张分别是“普法宣传人人参与”和“扫黑除恶利国利
民”卡即可获奖,否则,均为不获奖.卡片用后放回盒子,下一位参加者继续重复进行.活
动开始后,一位参加者问:“盒中有几张‘普法宣传人人参与’卡?”主持人答:“我只知
1
道,从盒中抽取两张都是‘扫黑除恶利国利民’卡的概率是 .”
6
(1)求抽奖者获奖的概率;
(2)为了增加抽奖的趣味性,规定每个抽奖者先从装有 9张卡片的盒中随机抽出 1张不放回,
再用剩下 8张卡片按照之前的抽奖规则进行抽奖,现有甲、乙、丙三人依次抽奖,用 X表示
获奖的人数,求 X的分布列和均值.
解 (1)设“扫黑除恶利国利民”卡有 n张,
C2n 1 C1C1由 = ,得 n=4 5,故“普法宣传人人参与”卡有 5张,抽奖者获奖的概率为 5 4= .
C92 6 C92 9
(2) 4 C
1C1 5 C1C1 5
在新规则下,每个抽奖者获奖的概率为 × 5 3+ × 4 4= ,
9 C28 9 C28 9
3 5,
所以 X~B 9 ,
5 4
P(X=k)=Ck 9 k 9 3-3 k(k=0,1,2,3),
X的分布列为
X 0 1 2 3
64 80 100 125
P
729 243 243 729
5 5
所以 E(X)=3× = .
9 3
思维升华 (1)求相互独立事件同时发生的概率的方法
①利用相互独立事件的概率乘法公式直接求解.
②正面计算较烦琐或难以入手时,可从其对立事件入手计算.
(2)独立重复试验与二项分布问题的常见类型及解题策略
①在求 n次独立重复试验中事件恰好发生 k次的概率时,首先要确定好 n和 k的值,再准确
利用公式求概率.
②在根据独立重复试验求二项分布的有关问题时,关键是理清事件与事件之间的关系,确定
二项分布的试验次数 n和变量的概率,求得概率.
跟踪训练 2 (2019· 2天津)设甲、乙两位同学上学期间,每天 7:30之前到校的概率均为 ,假定
3
甲、乙两位同学到校情况互不影响,且任一同学每天到校情况相互独立.
(1)用 X表示甲同学上学期间的三天中 7:30之前到校的天数,求随机变量 X的分布列和均值;
(2)设 M为事件“上学期间的三天中,甲同学在 7:30之前到校的天数比乙同学在 7:30之前
到校的天数恰好多 2”,求事件 M发生的概率.
解 (1)因为甲同学上学期间的三天中到校情况相互独立,且每天 7:30之前到校的概率均为
3 2 2 12 ,
,故 X~B 3 ,从而 P(X=k)=Ck3 3 k 3 3-k,k=0,1,2,3.
3
所以随机变量 X的分布列为
X 0 1 2 3
1 2 4 8
P
27 9 9 27
2
随机变量 X的均值 E(X)=3× =2.
3
3 2,
(2)设乙同学上学期间的三天中 7:30之前到校的天数为 Y,则 Y~B 3 ,且 M={X=3,Y
=1}∪{X=2,Y=0}.由题意知事件{X=3,Y=1}与{X=2,Y=0}互斥,且事件{X=3}与{Y
=1},事件{X=2}与{Y=0}均相互独立,
从而由(1)知
P(M)=P({X=3,Y=1}∪{X=2,Y=0})=P({X=3,Y=1})+P({X=2,Y=0})=P(X=3)P(Y
1) P(X 2)P(Y 0) 8 2 4 1 20= + = = = × + × = .
27 9 9 27 243
题型三 正态分布
例 5 (1)设 X~N(μ1,σ12),Y~N(μ2,σ22),这两个正态分布密度曲线如图所示,下列结论中正
确的是( )
A.P(Y≥μ2)≥P(Y≥μ1) B.P(X≤σ2)≤P(X≤σ1)
C.对任意正数 t,P(X≥t)≥P(Y≥t) D.对任意正数 t,P(X≤t)≥P(Y≤t)
答案 D
1
解析 由正态分布密度曲线可知,x=μ2为Y曲线的对称轴,μ1<μ2,所以P(Y≥μ2)= 2
故 A错;由正态分布密度曲线可知,0<σ1<σ2,所以 P(X≤σ2)>P(X≤σ1),故 B错;对任意正
数 t,P(X>t)t),即有 P(X≥t)t)t),因此有
P(X≤t)≥P(Y≤t),故 D正确.
(2)(八省联考)对于一个物理量做 n次测量,并以测量结果的平均值作为该物理值的最后结
0 2,
果.已知最后结果的误差εn~N n ,为使误差εn在(-0.5,0.5)的概率不小于 0.954 5,至少
要测量________次.(若 X~N(μ,σ),则 P(|X-μ|<2σ)=0.954 5)
答案 32
解析 P(|εn-μ|<2σ)=0.954 5,
又μ 2=0,σ2= ,
n
2 2- <ε <2 2
即 P(μ-2σ<ε <μ nn +2σ)=P n n =0.954 5,
2 1
由题意知 2σ≤0.5,即 2 ≤ ,所以 n≥32.
n 2
思维升华 解决正态分布问题有三个关键点:(1)对称轴 x=μ;(2)标准差σ;(3)分布区间.利
用对称性可求指定范围内的概率值;由μ,σ,分布区间的特征进行转化,使分布区间转化为
3σ特殊区间,从而求出所求概率.注意只有在标准正态分布下对称轴才为 x=0.
跟踪训练 3 设随机变量ξ服从正态分布 N(μ,σ2) f(x) x2 4x ξ 1,函数 = + + 没有零点的概率是 ,
2
则μ等于( )
A.1 B.2 C.4 D.不能确定
答案 C
解析 由题意,当函数 f(x)=x2+4x+ξ没有零点时,Δ=16-4ξ<0,解得ξ>4,所以 P(ξ>4) 1= ,
2
1
根据正态曲线的对称性,当函数 f(x)=x2+4x+ξ没有零点的概率是 时,μ=4.
2
【课后作业】
A 组
1.甲、乙两个袋子中装有红、白两种颜色的小球,这些小球除颜色外完全相同,其中甲袋装
有 4个红球、2个白球,乙袋装有 1个红球、5个白球,现分别从甲、乙两袋中各抽取 1个球,
则取出的两个球都是红球的概率为( )
A. 5 B.5 C.1 D.13
12 6 9 18
答案 C
解析 由题意知,“从甲袋中取出红球”和“从乙袋中取出红球”两个事件相互独立,
4 2
从甲袋中取出红球的概率为 = ,
6 3
1
从乙袋中取出红球的概率为 ,
6
2 1 1
故所求事件的概率为 × = .
3 6 9
6 1,
2.设随机变量 X~B 2 ,则 P(X=3)等于( )
A. 5 B. 3 C.5 D.3
16 16 8 8
答案 A
1 1
P(X 3) C3 2 3 2 3 20 5解析 = = 6× × = = .
64 16
3.(2021·昆明诊断)袋中装有 2个红球,3个黄球,有放回地抽取 3次,每次抽取 1球,则 3
次中恰有 2次抽到黄球的概率是( )
A.2 B.3 C. 18 D. 54
5 5 125 125
答案 D
解析 袋中装有 2个红球,3 个黄球,有放回地抽取 3次,每次抽取 1 球,每次取到黄球的
3 1 3-
概率 P 31= ,∴3次中恰有 2次抽到黄球的概率 P=C32× 5 2× 5 54= .
5 125
4.一试验田某种作物一株生长果实个数 x服从正态分布 N(90,σ2),且 P(x<70)=0.2,从试
验田中随机抽取 10株,果实个数在[90,110]的株数记作随机变量 X,且 X服从二项分布,则
X的方差为( )
A.3 B.2.1 C.0.3 D.0.21
答案 B
解析 ∵x~N(90,σ2),且 P(x<70)=0.2,
∴P(x>110)=0.2,∴P(90≤x≤110)=0.5-0.2=0.3,
∴X~B(10,0.3),
X的方差为 10×0.3×(1-0.3)=2.1.
5.(多选)已知随机变量 X服从正态分布 N(100,102),则下列选项正确的是( )
(参考数值:随机变量ξ服从正态分布 N(μ,σ2),则 P(μ-σ<ξ<μ+σ)≈0.682 7),P(μ-2σ<ξ
<μ+2σ)≈0.954 5,P(μ-3σ<ξ<μ+3σ)≈0.997 3)
A.E(X)=100 B.D(X)=100
C.P(X≥90)≈0.841 35 D.P(X≤120)≈0.998 65
答案 ABC
解析 ∵随机变量 X服从正态分布 N(100,102),
∴正态曲线关于 x=100对称,且 E(X)=100,D(X)=102=100,
根据题意可得,P(90<x<110)≈0.682 7,P(80<x<120)≈0.954 5,
∴P(x≥90)≈0.5 1+ ×0.682 7=0.841 35,故 C正确;
2
P(x≤120) 1≈0.5+ ×0.954 5=0.977 25,故 D错误.
2
而 A,B都正确.故选 ABC.
6.(多选)甲罐中有 5个红球,2个白球和 3 个黑球,乙罐中有 4个红球,3个白球和 3个黑
球.先从甲罐中随机取出一球放入乙罐,分别以 A1,A2和 A3表示由甲罐取出的球是红球,
白球和黑球的事件;再从乙罐中随机取出一球,以 B表示由乙罐取出的球是红球的事件,则
下列结论中正确的是( )
A.P(B) 2= B.P(B|A 51)=
5 11
C.事件 B与事件 A1相互独立 D.A1,A2,A3是两两互斥的事件
答案 BD
解析 易见 A1,A2,A3是两两互斥的事件,
P(B)=P(BA1)+P(BA2)+P(BA
5 5 2 4 3 4 9
3)= × + × + × = .
10 11 10 11 10 11 22
故选 BD.
7.(2021·汕头模拟)甲、乙两人参加“社会主义价值观”知识竞赛,甲、乙两人能荣获一等奖
2 3
的概率分别为 和 ,甲、乙两人是否获得一等奖相互独立,则这两个人中恰有一人获得一等
3 4
奖的概率为________.
5
答案
12
解析 根据题意,恰有一人获得一等奖就是甲获奖乙没获奖或甲没获奖乙获奖,则所求概率
2 1
3 2
- 3 1-4 3 5是 × + × = .
3 4 12
8.(2021·宁波模拟)一个箱子中装有形状完全相同的 5个白球和 n(n∈N*)个黑球.现从中有放
回地摸取 4次,每次都是随机摸取一球,设摸得白球个数为 X,若 D(X)=1,则 E(X)=____.
答案 2
解析 由题意知,X~B(4,p),∵D(X)=4p(1-p)=1,
p 1 1∴ = ,E(X)=4p=4× =2.
2 2
9.一个盒子里装有 3种颜色,大小形状质地都一样的 12个球,其中黄球 5个,蓝球 4个,
绿球 3 个,现从盒子中随机取出两个球,记事件 A=“取出的两个球颜色不同”,事件 B=
“取出一个黄球,一个蓝球”,则 P(B|A)=________.
20
答案
47
C1P(AB) 5C
1
解析 因为 = 4
10
= ,
C122 33
C1P(A) 5C
14+C15C13+C41C13 47
= = ,
C122 66
P(B|A) P AB 20故 = = .
P A 47
10.甲、乙两名同学参加一项射击比赛,其中任何一人每射击一次击中目标得 2分,未击中
3
目标得 0分.已知甲、乙两人射击互不影响,且命中率分别为 和 p.若甲、乙两人各射击一次
5
2 9得分之和为 的概率为 ,则 p的值为________.
20
3
答案
4
解析 设“甲射击一次,击中目标”为事件 A,“乙射击一次,击中目标”为事件 B,则“甲
A B P(A) 3射击一次,未击中目标”为事件 ,“乙射击一次,未击中目标”为事件 ,则 = ,
5
P( A )=1 3 2 3 2 9 3- = ,P(B)=p,P( B )=1-p.依题意得 ×(1-p)+ ×p= ,解得 p= .
5 5 5 5 20 4
11.小李某天乘火车从重庆到上海去办事,若当天从重庆到上海的三列火车正点到达的概率
分别为 0.8,0.7,0.9,假设这三列火车之间是否正点到达互不影响,求:
(1)这三列火车恰好有两列正点到达的概率;
(2)这三列火车至少有一列正点到达的概率.
解 用 A,B,C分别表示这三列火车正点到达的事件.则 P(A)=0.8,P(B)=0.7,P(C)=0.9,
所以 P( A )=0.2,P( B )=0.3,P( C )=0.1.
(1)由题意得 A,B,C之间互相独立,所以恰好有两列正点到达的概率为
P1=P( A BC)+P(A B C)+P(A B C )=P( A )P(B)P(C)+P(A)P( B )P(C)+P(A)P(B)P( C )
=0.2×0.7×0.9+0.8×0.3×0.9+0.8×0.7×0.1=0.398.
(2)三列火车至少有一列正点到达的概率为
P2=1-P( A B C )=1-P( A )P( B )P( C )=1-0.2×0.3×0.1=0.994.
12.一个盒子中装有大量形状、大小一样但质量不尽相同的小球,从中随机抽取 50个作为样
本,称出它们的质量(单位:克),质量分组区间为[5,15),[15,25),[25,35),[35,45],由此得
到样本的质量频率分布直方图如图所示.
(1)求 a的值,并根据样本数据,试估计盒子中小球质量的众数与平均数;
(2)从盒子中随机抽取 3个小球,其中质量在[5,15)内的小球个数为X,求X的分布列和均值.(以
直方图中的频率作为概率)
解 (1)由题意,得(0.02+0.032+a+0.018)×10=1,解得 a=0.03.由频率分布直方图可估计
盒子中小球质量的众数为 20克,而 50个样本中小球质量的平均数为
x =0.2×10+0.32×20+0.3×30+0.18×40=24.6(克).
故由样本估计总体,可估计盒子中小球质量的平均数为 24.6克.
3 1,
(2)由题意知,该盒子中小球质量在[5,15) 1内的概率为 ,则 X~B 5 .
5
X的可能取值为 0,1,2,3,
1 4 1 4
则 P(X=0)=C30 5 0 5 3 64 48× = ,P(X=1)=C13 5 1× 5 2= ,
125 125
1 4 1 4
P(X=2)=C32 5 2 5 1 12 1× = ,P(X=3)=C33 5 3× 5 0= .
125 125
∴X的分布列为
X 0 1 2 3
64 48 12 1
P
125 125 125 125
1 3
64 48 12 1 3 或者 E X =3× =
∴E(X)=0× +1× +2× +3× = . 5 5
125 125 125 125 5
B 组
13.如图,在网格状小地图中,一机器人从 A(0,0)点出发,每秒向上或向右行走 1格到相应
2 1
顶点,已知向上的概率是 ,向右的概率是 ,则 6秒后到达 B(4,2)点的概率为( )
3 3
A. 16 B. 80 C. 4 D. 20
729 243 729 243
答案 D
解析 根据题意可知,机器人每秒运动一次,则 6秒共运动 6次,若其从 A(0,0)点出发,6秒
2 1
后到达 B(4,2),则需要向右走 4步,向上走 2步,故其 6秒后到达 B的概率为 C62× 3 2× 3 4
60 20
= = .
729 243
14.某中学三大社团“乐研社”“摄影社”和“外联社”招新,据资料统计,2021级高一新
生通过考核选拔进入三个社团成功与否相互独立,新生小明通过考核选拔进入三个社团“乐
2 1
研社”“摄影社”和“外联社”的概率依次为 ,a,b.已知三个社团他都能进入的概率为 ,
3 36
19
至少进入一个社团的概率为 ,则 a+b=________.
24
5
答案
12
2ab 1= ,
3 36
解析 根据题意有 1 2-
1- 3 1-a 1-b 19= ,
24
5
解得 a+b= .
12
C 组
15.在 20张百元纸币中混有 4张假币,从中任意抽取 2张,将其中一张在验钞机上检验发现
是假币,则这两张都是假币的概率是( )
A. 3 B. 3 C. 2 D.以上都不正确
35 38 17
答案 A
解析 设事件 A表示“抽到的两张都是假币”,事件 B表示“抽到的两张至少有一张是假
币”,则所求的概率即 P(A|B).
P(AB) P(A) C
2
42 P(B) C4+C4
1C116
又 = = , = ,
C220 C220
2
由公式 P(A|B) P AB C4 6 3= = = = .
P B C24+C41C116 6+4×16 35
16.某公司采购了一批零件,为了检测这批零件是否合格,从中随机抽测 120个零件的长度(单
位:分米),按数据分成[1.2,1.3),[1.3,1.4),[1.4,1.5),[1.5,1.6),[1.6,1.7),[1.7,1.8]这 6组,
得到如图所示的频率分布直方图,其中长度大于或等于 1.59分米的零件有 20个,其长度分
别为 1.59,1.59,1.61,1.61,1.62,1.63,1.63,1.64,1.65,1.65,1.65,1.65,1.66,1.67,1.68,1.69,1.69,1.71,
1.72,1.74,以这 120个零件在各组的长度的频率估计整批零件在各组长度的概率.
(1)求这批零件的长度大于 1.60分米的频率,并求频率分布直方图中 m,n,t的值;
(2)若从这批零件中随机选取 3个,记 X为抽取的零件长度在[1.4,1.6)的个数,求 X的分布列
和均值;
(3)若变量 S满足|P(μ-σ称变量 S满足近似于正态分布 N(μ,σ2)的概率分布.如果这批零件的长度 Y(单位:分米)满足
近似于正态分布 N(1.5,0.01)的概率分布,则认为这批零件是合格的,将顺利被签收;否则,
公司将拒绝签收.试问,该批零件能否被签收?
解 (1)由题意可知 120件样本零件中长度大于 1.60分米的共有 18件,
18
则这批零件的长度大于 1.60分米的频率为 =0.15,
120
记 Y为零件的长度,则 P(1.2≤Y<1.3)=P(1.7≤Y≤1.8) 3= =0.025,
120
P(1.3≤Y<1.4)=P(1.6≤Y<1.7) 15= =0.125,
120
P(1.4≤Y<1.5)=P(1.5≤Y<1.6) 1= ×(1-2×0.025-2×0.125)=0.35,
2
m 0.025故 = =0.25 n 0.125 1.25 t 0.35, = = , = =3.5.
0.1 0.1 0.1
(2)由(1)可知从这批零件中随机选取 1件,长度在[1.4,1.6)的概率 P=2×0.35=0.7.
且随机变量 X服从二项分布 X~B(3,0.7),
则 P(X=0)=C03×(1-0.7)3=0.027,
P(X=1)=C13×(1-0.7)2×0.7=0.189,
P(X=2)=C23×0.72×0.3=0.441,
P(X=3)=C33×0.73=0.343,
故随机变量 X的分布列为
X 0 1 2 3
P 0.027 0.189 0.441 0.343
E(X)=0×0.027+1×0.189+2×0.441+3×0.343=2.1(或 E(X)=3×0.7=2.1).
(3)由题意可知μ=1.5,σ=0.1,
则 P(μ-σP(μ-2σ因为|0.7-0.682 7|=0.017 3≤0.05,|0.95-0.954 5|=0.004 5≤0.05,
所以这批零件的长度满足近似于正态分布 N(1.5,0.01)的概率分布.
应认为这批零件是合格的,将顺利被该公司签收.第 46 讲 二项分布与正态分布
【知识梳理】
1.条件概率及其性质
(1)对于任何两个事件 A和 B,在已知事件 A发生的条件下,事件 B发生的概率叫做条件概率,
用符号 P(B|A) P AB 来表示,其公式为 P(B|A)= (P(A)>0).
P A
在古典概型中,若用 n(A)和 n(AB)分别表示事件 A和事件 AB所包含的基本事件的个数,则
P(B|A) n AB = .
n A
(2)条件概率具有的性质
①0≤P(B|A)≤1.
②如果 B和 C是两个互斥事件,
则 P(B∪C|A)=P(B|A)+P(C|A).
2.相互独立事件
(1)对于事件 A,B,若事件 A的发生与事件 B的发生互不影响,则称事件 A,B是相互独立
事件.
(2)若 A与 B相互独立,则 P(B|A)= .
(3)若 A与 B相互独立,则 A与 B, A与 B, A与 B也都相互独立.
(4)P(AB)=P(A)P(B) .
3.独立重复试验与二项分布
(1)独立重复试验是指在相同条件下可重复进行的,各次之间相互独立的一种试验,在这种试
验中每一次试验只有两种结果,即要么发生,要么不发生,且任何一次试验中发生的概率都
是一样的.
(2)在 n次独立重复试验中,用 X表示事件 A发生的次数,设每次试验中事件 A发生的概率为
p,则 P(X=k)= ,此时称随机变量 X服从二项分布,记为 ,
并称 p为成功概率.
4.两点分布与二项分布的均值、方差
(1)若随机变量 X服从两点分布,则 E(X)= ,D(X)= .
(2)若 X~B(n,p),则 E(X)= ,D(X)= .
5.正态分布
(x- )2
-
(1)正态曲线:函数φμ,σ(x)
1
= e 2σ2 ,x∈(-∞,+∞),其中实数μ和σ为参数(σ>0,μ∈R).我
2πσ
们称函数φμ,σ(x)的图象为正态分布密度曲线,简称正态曲线.
(2)正态曲线的特点
①曲线位于 x轴上方,与 x轴不相交.
②曲线是单峰的,它关于直线 对称.
1
③曲线在 处达到峰值 .
σ 2π
④曲线与 x轴之间的面积为 .
⑤当σ一定时,曲线的位置由μ确定,曲线随着μ的变化而沿 x轴平移,如图甲所示.
⑥当μ一定时,曲线的形状由σ确定,σ ,曲线越“瘦高”,表示总体的分布越集中;
σ ,曲线越“矮胖”,表示总体的分布越分散,如图乙所示.
(3)正态分布的定义及表示
一般地,如果对于任何实数 a,b(a变量 X服从正态分布,记作 .
正态总体在三个特殊区间内取值的概率值
①P(μ-σ②P(μ-2σ③P(μ-3σ【基础自测】
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)对于任意两个事件,公式 P(AB)=P(A)P(B)都成立.( )
(2)P(B|A)表示在事件 A发生的条件下,事件 B发生的概率,P(AB)表示事件 A,B同时发生的
概率.( )
(3)X表示 n次重复抛掷 1枚骰子出现点数是 3的倍数的次数,则 X服从二项分布.( )
(4)正态分布是对连续型随机变量而言的.( )
2.种植某种树苗,成活率为 0.9,若种植这种树苗 5棵,则恰好成活 4棵的概率约为( )
A.0.33 B.0.66 C.0.5 D.0.45
3.一个盒子里有 6支好晶体管,4支坏晶体管,任取两次,每次取一支,每次取后不放回,
已知第一支是好晶体管,则第二支也是好晶体管的概率为( )
A.2 B. 5 C.5 D.7
3 12 9 9
4.已知随机变量 X服从正态分布 N(3,1),且 P(X>2c-1)=P(X5.(2021·荆州模拟)孔子曰“三人行,必有我师焉.”从数学角度来看,这句话有深刻的哲理,
古语说三百六十行,行行出状元,假设有甲、乙、丙三人,其中每一人在每一行业中胜过孔
圣人的概率为 1%,那么甲、乙、丙三人中至少一人在至少一行业中胜过孔圣人的概率为( )
(参考数据:0.99360≈0.03,0.01360≈0,0.973≈0.912 673)
A.0.002 7% B.99.997 3% C.0 D.91.267 3%
6.(2021·三明模拟)近几年新能源汽车产业正持续快速发展,动力蓄电池技术是新能源汽车的
核心技术.已知某品牌新能源汽车的车载动力蓄电池充放电次数达到 800次的概率为 90%,
充放电次数达到 1 000次的概率为 36%.若某用户的该品牌新能源汽车已经经过了 800次的充
放电,那么他的车能够达到充放电 1 000次的概率为( )
A.0.324 B.0.36 C.0.4 D.0.54
【典型例题】
题型一 条件概率
例 1 (1)(2020·葫芦岛模拟)对标有不同编号的 6件正品和 4件次品的产品进行检测,不放回地
依次摸出 2件.在第一次摸出次品的条件下,第二次摸到正品的概率是( )
A.3 B.2 C.5 D.2
5 5 9 3
(2)已知盒中装有 3个红球、2 个白球、5个黑球,它们大小形状完全相同,现需一个红球,
甲每次从中任取一个不放回,则在他第一次拿到白球的条件下,第二次拿到红球的概率为
( )
A. 3 B.1 C.3 D.2
10 3 8 9
跟踪训练 1 (1)在 100件产品中有 95件合格品,5件不合格品,现从中不放回地取两次,每次
任取一件,则在第一次取到不合格品后,第二次取到不合格品的概率为________.
(2)(2020·荆州模拟)“幻方”最早记载于我国公元前 500年的春秋时期《大戴礼》中,n阶幻
方(n≥3,n∈N*)是由前 n2个正整数组成的一个 n阶方阵,其各行各列及两条对角线所含的 n
个数之和(简称幻和)相等,例如“3 阶幻方”的幻和为 15.现从如图所示的 3 阶幻方中任取 3
个不同的数,记“取到的 3个数的和为 15”为事件 A,“取到的 3个数可以构成一个等差数
列”为事件 B,则 P(B|A)=________.
题型二 独立重复试验与二项分布
例 2 (八省联考)一台设备由三个部件构成,假设在一天的运转中,部件 1,2,3需要调整的概率
分别为 0.1,0.2,0.3,各部件的状态相互独立.
(1)求设备在一天的运转中,部件 1,2中至少有 1个需要调整的概率;
(2)记设备在一天的运转中需要调整的部件个数为 X,求 X的分布列及均值.
例 3 (2020·广东华附、省实、广雅、深中四校联考)连续抛掷同一颗均匀的骰子,令第 i次得
到的点数为 ai,若存在正整数 k,使 a1+a2+…+ak=6,则称 k为你的幸运数字.
(1)求你的幸运数字为 3的概率;
(2)若 k=1,则你的得分为 6分;若 k=2,则你的得分为 4分;若 k=3,则你的得分为 2分;
若抛掷三次还没找到你的幸运数字则记 0分,求得分ξ的分布列和均值.
例 4 (2020·全国 100所名校最新示范卷)某社区组织开展“扫黑除恶”宣传活动,为鼓励更多
的人积极参与到宣传活动中来,宣传活动现场设置了抽奖环节.在盒中装有 9张大小相同的
精美卡片,卡片上分别印有“扫黑除恶利国利民”或“普法宣传人人参与”图案.抽奖规则:
参加者从盒中抽取卡片两张,若抽到两张分别是“普法宣传人人参与”和“扫黑除恶利国利
民”卡即可获奖,否则,均为不获奖.卡片用后放回盒子,下一位参加者继续重复进行.活
动开始后,一位参加者问:“盒中有几张‘普法宣传人人参与’卡?”主持人答:“我只知
1
道,从盒中抽取两张都是‘扫黑除恶利国利民’卡的概率是 .”
6
(1)求抽奖者获奖的概率;
(2)为了增加抽奖的趣味性,规定每个抽奖者先从装有 9张卡片的盒中随机抽出 1张不放回,
再用剩下 8张卡片按照之前的抽奖规则进行抽奖,现有甲、乙、丙三人依次抽奖,用 X表示
获奖的人数,求 X的分布列和均值.
跟踪训练 2 (2019· 2天津)设甲、乙两位同学上学期间,每天 7:30之前到校的概率均为 ,假定
3
甲、乙两位同学到校情况互不影响,且任一同学每天到校情况相互独立.
(1)用 X表示甲同学上学期间的三天中 7:30之前到校的天数,求随机变量 X的分布列和均值;
(2)设 M为事件“上学期间的三天中,甲同学在 7:30之前到校的天数比乙同学在 7:30之前
到校的天数恰好多 2”,求事件 M发生的概率.
题型三 正态分布
例 5 (1)设 X~N(μ1,σ21),Y~N(μ2,σ22),这两个正态分布密度曲线如图所示,下列结论中正
确的是( )
A.P(Y≥μ2)≥P(Y≥μ1) B.P(X≤σ2)≤P(X≤σ1)
C.对任意正数 t,P(X≥t)≥P(Y≥t) D.对任意正数 t,P(X≤t)≥P(Y≤t)
(2)(八省联考)对于一个物理量做 n次测量,并以测量结果的平均值作为该物理值的最后结
0 2,
果.已知最后结果的误差εn~N n ,为使误差εn在(-0.5,0.5)的概率不小于 0.954 5,至少
要测量________次.(若 X~N(μ,σ),则 P(|X-μ|<2σ)=0.954 5)
跟踪训练 3 设随机变量ξ服从正态分布 N(μ,σ2),函数 f(x)=x2+4x+ξ 1没有零点的概率是 ,
2
则μ等于( )
A.1 B.2 C.4 D.不能确定
【课后作业】
A 组
1.甲、乙两个袋子中装有红、白两种颜色的小球,这些小球除颜色外完全相同,其中甲袋装
有 4个红球、2个白球,乙袋装有 1个红球、5个白球,现分别从甲、乙两袋中各抽取 1个球,
则取出的两个球都是红球的概率为( )
A. 5 B.5 C.1 D.13
12 6 9 18
6 1,
2.设随机变量 X~B 2 ,则 P(X=3)等于( )
A. 5 B. 3 C.5 D.3
16 16 8 8
3.(2021·昆明诊断)袋中装有 2个红球,3个黄球,有放回地抽取 3次,每次抽取 1球,则 3
次中恰有 2次抽到黄球的概率是( )
A.2 B.3 C. 18 D. 54
5 5 125 125
4.一试验田某种作物一株生长果实个数 x服从正态分布 N(90,σ2),且 P(x<70)=0.2,从试
验田中随机抽取 10株,果实个数在[90,110]的株数记作随机变量 X,且 X服从二项分布,则
X的方差为( )
A.3 B.2.1 C.0.3 D.0.21
5.(多选)已知随机变量 X服从正态分布 N(100,102),则下列选项正确的是( )
(参考数值:随机变量ξ服从正态分布 N(μ,σ2),则 P(μ-σ<ξ<μ+σ)≈0.682 7),P(μ-2σ<ξ
<μ+2σ)≈0.954 5,P(μ-3σ<ξ<μ+3σ)≈0.997 3)
A.E(X)=100 B.D(X)=100
C.P(X≥90)≈0.841 35 D.P(X≤120)≈0.998 65
6.(多选)甲罐中有 5个红球,2个白球和 3 个黑球,乙罐中有 4个红球,3个白球和 3个黑
球.先从甲罐中随机取出一球放入乙罐,分别以 A1,A2和 A3表示由甲罐取出的球是红球,
白球和黑球的事件;再从乙罐中随机取出一球,以 B表示由乙罐取出的球是红球的事件,则
下列结论中正确的是( )
A.P(B) 2= B.P(B|A1) 5=
5 11
C.事件 B与事件 A1相互独立 D.A1,A2,A3是两两互斥的事件
7.(2021·汕头模拟)甲、乙两人参加“社会主义价值观”知识竞赛,甲、乙两人能荣获一等奖
2 3
的概率分别为 和 ,甲、乙两人是否获得一等奖相互独立,则这两个人中恰有一人获得一等
3 4
奖的概率为________.
8.(2021·宁波模拟)一个箱子中装有形状完全相同的 5个白球和 n(n∈N*)个黑球.现从中有放
回地摸取 4次,每次都是随机摸取一球,设摸得白球个数为 X,若 D(X)=1,则 E(X)=____.
9.一个盒子里装有 3种颜色,大小形状质地都一样的 12个球,其中黄球 5个,蓝球 4个,
绿球 3 个,现从盒子中随机取出两个球,记事件 A=“取出的两个球颜色不同”,事件 B=
“取出一个黄球,一个蓝球”,则 P(B|A)=________.
10.甲、乙两名同学参加一项射击比赛,其中任何一人每射击一次击中目标得 2分,未击中
3
目标得 0分.已知甲、乙两人射击互不影响,且命中率分别为 和 p.若甲、乙两人各射击一次
5
9
得分之和为 2的概率为 ,则 p的值为________.
20
11.小李某天乘火车从重庆到上海去办事,若当天从重庆到上海的三列火车正点到达的概率
分别为 0.8,0.7,0.9,假设这三列火车之间是否正点到达互不影响,求:
(1)这三列火车恰好有两列正点到达的概率;
(2)这三列火车至少有一列正点到达的概率.
12.一个盒子中装有大量形状、大小一样但质量不尽相同的小球,从中随机抽取 50个作为样
本,称出它们的质量(单位:克),质量分组区间为[5,15),[15,25),[25,35),[35,45],由此得
到样本的质量频率分布直方图如图所示.
(1)求 a的值,并根据样本数据,试估计盒子中小球质量的众数与平均数;
(2)从盒子中随机抽取 3个小球,其中质量在[5,15)内的小球个数为X,求X的分布列和均值.(以
直方图中的频率作为概率)
B 组
13.如图,在网格状小地图中,一机器人从 A(0,0)点出发,每秒向上或向右行走 1格到相应
2 1
顶点,已知向上的概率是 ,向右的概率是 ,则 6秒后到达 B(4,2)点的概率为( )
3 3
A. 16 B. 80 C. 4 D. 20
729 243 729 243
14.某中学三大社团“乐研社”“摄影社”和“外联社”招新,据资料统计,2021级高一新
生通过考核选拔进入三个社团成功与否相互独立,新生小明通过考核选拔进入三个社团“乐
2
研社”“摄影社”和“外联社”的概率依次为 ,a,b. 1已知三个社团他都能进入的概率为 ,
3 36
19
至少进入一个社团的概率为 ,则 a+b=________.
24
C 组
15.在 20张百元纸币中混有 4张假币,从中任意抽取 2张,将其中一张在验钞机上检验发现
是假币,则这两张都是假币的概率是( )
A. 3 B. 3 C. 2 D.以上都不正确
35 38 17
16.某公司采购了一批零件,为了检测这批零件是否合格,从中随机抽测 120个零件的长度(单
位:分米),按数据分成[1.2,1.3),[1.3,1.4),[1.4,1.5),[1.5,1.6),[1.6,1.7),[1.7,1.8]这 6组,
得到如图所示的频率分布直方图,其中长度大于或等于 1.59分米的零件有 20个,其长度分
别为 1.59,1.59,1.61,1.61,1.62,1.63,1.63,1.64,1.65,1.65,1.65,1.65,1.66,1.67,1.68,1.69,1.69,1.71,
1.72,1.74,以这 120个零件在各组的长度的频率估计整批零件在各组长度的概率.
(1)求这批零件的长度大于 1.60分米的频率,并求频率分布直方图中 m,n,t的值;
(2)若从这批零件中随机选取 3个,记 X为抽取的零件长度在[1.4,1.6)的个数,求 X的分布列
和均值;
(3)若变量 S满足|P(μ-σ称变量 S满足近似于正态分布 N(μ,σ2)的概率分布.如果这批零件的长度 Y(单位:分米)满足
近似于正态分布 N(1.5,0.01)的概率分布,则认为这批零件是合格的,将顺利被签收;否则,
公司将拒绝签收.试问,该批零件能否被签收?

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