如图,$A$ 地到火车站共有两条路径 ${L_1}$ 和 ${L_2}$,据统计,通过两条路径所用的时间互不影响,所用时间落在各时间段内的频率如下表:\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|} \hline
时间\left(分钟\right)& 10 \sim 20 & 20 \sim 30 & 30 \sim 40 & 40 \sim 50 & 50 \sim 60 \\ \hline
{L_1}的频率 & 0.1 & 0.2 & 0.3 & 0.2 & 0.2 \\ \hline
{L_2}的频率 & 0 & 0.1 & 0.4 & 0.4 & 0.1 \\ \hline
\end{array} 现甲、乙两人分别有 $ 40 $ 分钟和 $ 50 $ 分钟时间用于赶往火车站. 
【难度】
【出处】
2011年高考陕西卷(理)
【标注】
  1. 为了尽最大可能在各自允许的时间内赶到火车站,甲和乙应如何选择各自的路径?
    标注
    答案
    甲应选择路径 ${L_1}$;乙应选择路径 ${L_2}$
    解析
    分别计算甲乙两人选择 $ L_1 $ 与 $ L_2$ 的路径在允许的时间内到达的概率.${A_i}$ 表示事件"甲选择路径 ${L_i}$ 时,$ 40 $ 分钟内赶到火车站",
    ${B_i}$ 表示事件"乙选择路径 ${L_i}$ 时,$ 50 $ 分钟内赶到火车站",$i = 1,2$.
    用频率估计相应的概率,则有:\[\begin{split}P\left({A_1}\right) & = 0.1 + 0.2 + 0.3 \\& = 0.6 , \\ P\left({A_2}\right) & = 0.1 + 0.4 \\& = 0.5;\end{split}\]因为 $P\left({A_1}\right) > P\left({A_2}\right)$,所以甲应选择路径 ${L_1}$;\[\begin{split}P\left({B_1}\right) & = 0.1 + 0.2 + 0.3 + 0.2\\& = 0.8 , \\ P\left({B_2}\right) &= 0.1 + 0.4 + 0.4 \\& = 0.9;\end{split}\]因为 $P\left({B_2}\right) > P\left({B_1}\right)$,所以乙应选择路径 ${L_2}$.
  2. 用 $X$ 表示甲、乙两人中在允许的时间内能赶到火车站的人数,针对(1)的选择方案,求 $X$ 的分布列和数学期望.
    标注
    答案
    $X$ 的分布列为\[\begin{array}{|c|c|c|c|} \hline
    X & 0 & 1 & 2 \\ \hline
    P & 0.04 & 0.42 & 0.54 \\ \hline
    \end{array} \]数学期望为\[\begin{split}EX & = 0 \times 0.04 + 1 \times 0.42 + 2 \times 0.54 \\& = 1.5.\end{split}\]
    解析
    考查随机变量的分布列与数学期望.用 $A$,$B$ 分别表示针对(1)的选择方案,甲、乙在各自允许的时间内赶到火车站,
    由(1)知\[P\left(A\right) = 0.6,P\left(B\right) = 0.9,\]又事件 $A$,$B$ 相互独立,$X$ 的取值是 $ 0,1,2 $,所以\[\begin{split}P\left(X = 0\right) & = P\left( {\overline A \overline B } \right) \\& = P\left( {\overline A } \right) \cdot P\left( {\overline B } \right) \\& = 0.4 \times 0.1 \\& = 0.04 , \\
    P\left(X = 1\right) & = P\left( {\overline A B + A \overline B } \right) \\& = P\left( {\overline A } \right)P\left(B\right) + P\left(A\right)P\left( {\overline B } \right) \\& = 0.4 \times 0.9 + 0.6 \times 0.1 \\& = 0.42 , \\ P\left(X = 2\right) & = P\left(AB\right) \\& = P\left(A\right) \cdot P\left(B\right) \\& = 0.6 \times 0.9 \\& = 0.54,\end{split} \]所以 $X$ 的分布列为\[\begin{array}{|c|c|c|c|} \hline
    X & 0 & 1 & 2 \\ \hline
    P & 0.04 & 0.42 & 0.54 \\ \hline
    \end{array} \]所以\[\begin{split}EX & = 0 \times 0.04 + 1 \times 0.42 + 2 \times 0.54 \\& = 1.5.\end{split}\]
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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