01 · 試題 原卷 18 題,照原卷順序 多重選擇題 4 題(28 分,每題 7 分,計分 7−5−2−0)、填充題 14 題(72 分,依答對格數計分);測驗時間 70 分鐘
一、多重選擇題:每題答對得 7 分,只錯一個選項可獲 5 分,錯兩個選項可獲 2 分,錯兩個選項以上不給分,未作答不給分。共 28 分。
1
投擲一顆標示 1 , 2 , 3 , 4 點的正四面體骰子,觀察底面出現的點數,其擲出 1 ∼ 4 點的機率與該點數成正比,令隨機變數 X 表示擲骰子一次所出現的點數,X 的期望值為 E ( X ) ,變異數為 Var ( X ) ,則下列選項何者正確? (1) P ( X = 1 ) = 4 1 (2) E ( X ) = 2 5 (3) Var ( X ) = 1 (4) E ( 2 X + 5 ) = 11 (5) Var ( 2 X + 5 ) = 2 2
小澄在籃球賽中罰球的情況,若每次罰球的結果都是獨立的,依過去經驗:小澄在籃球賽中罰一球的命中率為 p ;令隨機變數 X 表示小澄罰球 n 次中命中次數,若已知期望值 E ( X ) = 3 8 ,變異數 Var ( X ) = 9 8 ,則下列選項何者正確? (1) n = 5 (2) p = 3 2 (3) 小澄 n 次罰球中恰投中 2 次的機率為 27 8 (4) 小澄 n 次罰球中至少投中 2 次的機率 27 16 (5) 在機率函數圖中最高點會發生在 X = 2 3
小明參加一個投擲硬幣換獎金的遊戲,遊戲規則為同時投擲 3 枚均勻硬幣一次,並在投擲之前先從以下三個方案中選出一個方案。方案一:若出現 k 枚正面,則可得獎金 k 元。方案二:若出現 k 枚正面,則可得獎金 ( 2 k + 1 ) 元。方案三:若出現 k 枚正面,則可得獎金 k 2 元。設隨機變數 X , Y , Z 分別表示方案一、二、三所得到的獎金,則下列選項何者正確? (1) E ( X ) = 2 3 (2) E ( Y ) = 2 7 (3) E ( Z ) = ( E ( X ) ) 2 (4) Var ( Y ) = 3 (5) 若由期望值的大小來做決策,則小明應選擇方案三比較有利 4
甲乙兩人相約比賽跳棋,當比賽進行到其中一人比另一人多贏 2 局或比完 5 局時,則比賽結束。每局比賽皆須分出勝負,而每局比賽的勝負皆不受之前已賽結果影響。假設甲在任一局中獲勝的機率均為 3 1 ,且隨機變數 X 表示在比賽結束時,兩人所比賽的局數,則下列選項何者正確? (1) 隨機變數 X 所有可能的取值共有 4 個 (2) P ( X = 2 ) = 9 5 (3) 兩人共比賽 4 局且甲比乙多贏 2 局的機率為 81 8 (4) P ( X = 5 ) = 81 20 (5) E ( X ) = 81 250 二、填充題:答案全對才給分。依答對格數計分:答對 1~14 格依序得 7、14、21、28、34、40、45、50、55、60、64、68、70、72 分。(原卷題號 1~14,本頁接續編為第 5~18 題)
5
擲一枚公正的硬幣 3 次,每出現一次正面可得 20 元,每出現一次反面則輸 m 元。若其期望值為 15 元,則 m 的值為 ____。
6
某商店為回饋顧客,舉辦擲骰子比賽。排隊的參賽者投擲一粒公正的骰子一次,只要點數為 1 或 6 即可獲得獎品一份。已知獎品共有 3 份,則排在第 5 位的大熊獲得獎品的機率為 ____。
7
保險公司銷售旅遊平安險,每名保額 200 萬元,保費 800 元,公司的管理與行銷成本為 200 元,根據統計得知,出險的機率為 10000 2 ,則對每一保戶,保險公司獲利的期望值為 ____ 元。
8
大仁參加某種比賽,每一次比賽得勝之機率為 3 1 ,失敗之機率為 3 2 ,若得勝可得 1000 元,不幸敗北則須交出 300 元。若大仁連續比賽 6 次,則至少贏得 3400 元之機率為 ____。
9
箱中有黑球 2 顆、白球 1 顆,從箱中每次取出一球,取出的球不再放回箱中,且每球被取到的機會均等。當取出的球為白球時,則停止取球;當取出的球為黑球時,則必須將 1 顆白球放入箱中,即箱中仍有 3 顆球,再從箱中繼續取球,直到取出白球為止。設隨機變數 X 表示取球的總次數,則 X 的期望值 E ( X ) = ____。
10
袋中裝有大小相同的代幣 1 元與 5 元各 2 枚。從袋中任取 2 枚代幣,並令隨機變數 X 表示取 2 枚代幣所得的總金額。已知每個代幣被取到的機會均等,X 的期望值與標準差分別為 μ 及 σ ,則數對 ( μ , σ ) = ____。
11
一次投擲兩顆公正的骰子,重複此試驗 36 次,若隨機變數 X 表 36 次投擲中,點數和大於 9 的次數,若 Y = X 2 ,則 Y 的期望值為 ____。
12
袋中有 2 白球 1 紅球,今從袋中每次取一球,看其顏色後放回。若共取球 6 次,設 X 是 6 次試驗中取出白球的次數,且 X 的期望值為 μ ,標準差為 σ ,則 P ( μ − 2 σ ≤ X ≤ μ + 2 σ ) = ____。(3 ≈ 1.73 ) 13
從 3 人中選出 1 人買飲料。選法如下:這 3 人各丟一枚均勻硬幣 1 次,稱為一輪;每一輪中,若有 1 人與另 2 人丟出的硬幣不同面,則此人獲選,否則進行下一輪,直到有人獲選為止。若決定人選所需輪數的期望值與標準差分別為 μ 及 σ ,則數對 ( μ , σ ) = ____。
14
若將 5 本不同的書,任意放入三個抽屜,則空抽屜個數的期望值為 ____。
15
隨機變數 X 滿足 E ( 3 X + 1 ) = 10 ,E ( ( X + 2 ) 2 ) = 100 ,則 Var ( 3 X + 4 ) = ____。
16
有兩個箱子,每個箱子中各有數字 1 ,2 ,3 ,4 的卡片各一張,同時從兩箱子中各取出一張卡片,觀察出現是否數字差為 m 的情形,再將卡片放回箱子中。若直到第 3 次取出的兩張卡片,才出現「數字差為 m 」的機率為 64 9 ,則 m = ____。
17
已知一個不均勻銅板,投擲時出現正面的機率為 3 2 ,出現反面的機率為 3 1 。今在坐標平面上有一顆棋子,依投擲此銅板的正反面結果,前進至下一個位置,規則如下:(一)若擲出為正面,則從目前位置依著向量 ( − 1 , 2 ) 的方向與長度,前進至下一個位置;(二)若擲出為反面,則從目前位置依著向量 ( 1 , 0 ) 的方向與長度,前進至下一個位置。例如:棋子目前位置在坐標 ( 2 , 4 ) ,若擲出反面,則棋子前進至坐標 ( 3 , 4 ) 。假設棋子以原點 ( 0 , 0 ) 為起始點,依上述規則,連續投擲此銅板 7 次,且每次投擲均互相獨立,則經過 7 次移動後,棋子停在坐標 ____ 的機率最大。
18
有一個依順時針方向依序標示 1 , 2 , … , 12 數字的圓形時鐘(如圖所示)。一開始在此時鐘「12 」點鐘位置擺設一枚棋子,然後每次投擲一枚均勻銅板,依投擲結果,照以下規則移動這枚棋子的位置:(I)若出現正面,將棋子從當時位置依順時針方向移動 5 個鐘點。(II)若出現反面,將棋子從當時位置依逆時針方向移動 5 個鐘點。例如:若投擲銅板三次均為正面,則棋子第一次移動到「5 」點鐘位置、第二次移動到「10 」點鐘位置,第三次移動到「3 」點鐘位置。令隨機變數 X 代表依上述規則經過 6 次移動後棋子所在的點鐘位置,則 X 的期望值 E ( X ) = ____。 第 1 題 (3)(4)
第 2 題 (2)(3)
第 3 題 (1)(4)
第 4 題 (2)(5)
第 5 題 10
第 6 題 27 8
第 7 題 200
第 8 題 729 73
第 9 題 9 17
第 11 題 41
第 12 題 729 716
第 13 題 ( 3 4 , 3 2 )
第 14 題 81 32
第 15 題 675
第 16 題 0 或 2
第 17 題 ( − 3 , 10 )
第 18 題 8 63
03 · 勾錯題號 勾出錯的題號,看錯在哪幾章 不用登入。勾完馬上看到錯的集中在哪些單元;註冊後,首頁第一張卡就從那幾章開始。
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01 多選 1、2(第 1、2 題):由分布求期望值與變異數、反求二項分布第 1 題 答案 (3)(4) 。機率與點數成正比,設 P ( X = k ) = c k ,由 c ( 1 + 2 + 3 + 4 ) = 1 得 c = 10 1 ,所以 P ( X = k ) = 10 k 。(1) 錯:P ( X = 1 ) = 10 1 。(2) 錯:E ( X ) = 10 1 2 + 2 2 + 3 2 + 4 2 = 3 。(3) 對:E ( X 2 ) = 10 1 3 + 2 3 + 3 3 + 4 3 = 10 ,Var ( X ) = E ( X 2 ) − ( E ( X ) ) 2 = 10 − 9 = 1 。(4) 對:E ( 2 X + 5 ) = 2 E ( X ) + 5 = 11 。(5) 錯:Var ( 2 X + 5 ) = 2 2 Var ( X ) = 4 。
Var ( a X + b ) = a 2 Var ( X ) :係數要平方,常數 b 不影響。
第 2 題 答案 (2)(3) 。X 服從二項分布,n p = 3 8 、n p ( 1 − p ) = 9 8 。兩式相除得 1 − p = 3 1 ,p = 3 2 ,n = 4 ;(1) 錯、(2) 對。各取值的機率為 P ( X = k ) = C k 4 ( 3 2 ) k ( 3 1 ) 4 − k : k P ( X = k ) 0 81 1 1 81 8 2 81 24 3 81 32 4 81 16 (3) 對:P ( X = 2 ) = 81 24 = 27 8 。(4) 錯:P ( X ≥ 2 ) = 1 − 81 1 − 81 8 = 81 72 = 9 8 。(5) 錯:機率最大的是 X = 3 (81 32 )。
期望值 3 8 不是整數,最高點要把相鄰的 X = 2 、X = 3 都算出來比較。
02 多選 3、4(第 3、4 題):一次變換的期望值、逐局列出分布第 3 題 答案 (1)(4) 。正面枚數 k 服從二項分布(n = 3 、p = 2 1 ),X = k ,所以 E ( X ) = 3 × 2 1 = 2 3 、Var ( X ) = 3 × 2 1 × 2 1 = 4 3 ;(1) 對。(2) 錯:Y = 2 X + 1 ,E ( Y ) = 2 × 2 3 + 1 = 4 。(3) 錯:Z = X 2 ,E ( Z ) = E ( X 2 ) = Var ( X ) + ( E ( X ) ) 2 = 4 3 + 4 9 = 3 ,而 ( E ( X ) ) 2 = 4 9 。(4) 對:Var ( Y ) = 2 2 × 4 3 = 3 。(5) 錯:三個期望值依序是 2 3 、4 、3 ,方案二最大。
E ( X 2 ) 與 ( E ( X ) ) 2 不相等,兩者的差就是變異數。
第 4 題 答案 (2)(5) 。兩人勝局數的差每局改變 1 ,只有在偶數局後才可能差 2 ,所以比賽只可能在第 2 、4 、5 局結束;(1) 錯(共 3 個取值)。(2) 對:前兩局同一人連勝,P ( X = 2 ) = ( 3 1 ) 2 + ( 3 2 ) 2 = 9 5 。前兩局一勝一負的機率是 1 − 9 5 = 9 4 ;接著第 3 、4 局若同一人連勝就在第 4 局結束,P ( X = 4 ) = 9 4 × 9 5 = 81 20 。(3) 錯:其中甲多贏 2 局的機率是 9 4 × ( 3 1 ) 2 = 81 4 。(4) 錯:P ( X = 5 ) = 9 4 × 9 4 = 81 16 。(5) 對: X P 2 81 45 4 81 20 5 81 16 E ( X ) = 81 2 × 45 + 4 × 20 + 5 × 16 = 81 250 。
打到第 5 局就結束,不管第 5 局誰贏;所以 P ( X = 5 ) 只要前四局是「一勝一負、再一勝一負」。
分布不是現成的二項分布時,先列出所有可能的取值,再一段一段算機率,最後檢查機率總和是 1 。
03 填充 1~4(第 5~8 題):期望值的應用、重複試驗的機率第 5 題 每擲一次,所得金額的期望值是 20 × 2 1 + ( − m ) × 2 1 = 2 20 − m 元。擲 3 次的期望值是 3 × 2 20 − m = 15 ,所以 20 − m = 10 ,m = 10 。
也可設正面次數 k 服從二項分布(n = 3 、p = 2 1 ),所得為 20 k − m ( 3 − k ) ,用 E ( k ) = 2 3 代入,結果相同。
第 6 題 每人得獎的機率是 6 2 = 3 1 。大熊要得獎,必須輪到他時還有獎品(前 4 人中至多 2 人得獎),而且他自己擲出 1 或 6 。前 4 人中得獎人數服從二項分布(n = 4 、p = 3 1 ),3 人得獎的機率 C 3 4 ( 3 1 ) 3 ( 3 2 ) = 81 8 ,4 人得獎的機率 81 1 ,所以至多 2 人得獎的機率是 1 − 81 9 = 9 8 。所求 = 9 8 × 3 1 = 27 8 。
前 4 人中恰 3 人得獎時獎品就發完了,大熊沒有機會,這一段要扣掉。
第 7 題 公司每張保單先收保費 800 元、付成本 200 元。不出險(機率 10000 9998 )時獲利 600 元;出險(機率 10000 2 )時再賠 2000000 元,獲利 600 − 2000000 元。期望值 = 600 − 2000000 × 10000 2 = 600 − 400 = 200 元。
第 8 題 設 6 次中勝 k 次,淨得 1000 k − 300 ( 6 − k ) = 1300 k − 1800 元。由 1300 k − 1800 ≥ 3400 得 k ≥ 4 。k 服從二項分布(n = 6 、p = 3 1 ),所求 = C 4 6 ( 3 1 ) 4 ( 3 2 ) 2 + C 5 6 ( 3 1 ) 5 ( 3 2 ) + ( 3 1 ) 6 = 729 60 + 12 + 1 = 729 73 。
k = 4 時剛好是 3400 元,「至少」包含等號。
04 填充 5~8(第 9~12 題):列分布求期望值與標準差、二項分布第 9 題 第 1 次:箱中 2 黑 1 白,取到白球的機率 3 1 ,就停,X = 1 。取到黑球(機率 3 2 )後補 1 顆白球,箱中變成 1 黑 2 白;第 2 次取到白球的機率 3 2 ,X = 2 ;再取到黑球(機率 3 1 )後箱中是 3 顆白球,第 3 次一定是白球,X = 3 。 X P 1 3 1 2 3 2 × 3 2 = 9 4 3 3 2 × 3 1 = 9 2 E ( X ) = 1 × 9 3 + 2 × 9 4 + 3 × 9 2 = 9 17 。
黑球只有 2 顆且取出後不放回,所以最多取 3 次。
第 10 題 4 枚取 2 枚共 C 2 4 = 6 種:兩枚 1 元(1 種)得 2 元,一枚 1 元一枚 5 元(2 × 2 = 4 種)得 6 元,兩枚 5 元(1 種)得 10 元。 X P 2 6 1 6 6 4 10 6 1 μ = 6 2 + 24 + 10 = 6 ;Var ( X ) = ( 2 − 6 ) 2 × 6 1 + 0 + ( 10 − 6 ) 2 × 6 1 = 3 16 ,σ = 3 4 = 3 4 3 。所以 ( μ , σ ) = ( 6 , 3 4 3 ) 。第 11 題 兩顆骰子點數和大於 9 :和為 10 有 3 種、11 有 2 種、12 有 1 種,機率 36 6 = 6 1 。X 服從二項分布(n = 36 、p = 6 1 ),E ( X ) = 36 × 6 1 = 6 ,Var ( X ) = 36 × 6 1 × 6 5 = 5 。E ( Y ) = E ( X 2 ) = Var ( X ) + ( E ( X ) ) 2 = 5 + 36 = 41 。
E ( X 2 ) 不是 ( E ( X ) ) 2 = 36 ;要把變異數加回去。
第 12 題 每次取到白球的機率 3 2 ,X 服從二項分布(n = 6 、p = 3 2 )。μ = 6 × 3 2 = 4 ,σ 2 = 6 × 3 2 × 3 1 = 3 4 ,σ = 3 2 3 ≈ 1.15 ,2 σ ≈ 2.31 。範圍是 1.69 ≤ X ≤ 6.31 ,即 X = 2 , 3 , 4 , 5 , 6 。所求 = 1 − P ( X = 0 ) − P ( X = 1 ) = 1 − ( 3 1 ) 6 − C 1 6 ( 3 2 ) ( 3 1 ) 5 = 1 − 729 1 + 12 = 729 716 。 X 只取整數,先把區間換成整數範圍,再用「1 減去不在範圍內的」比較省事。
看到「重複做 n 次、每次成功機率相同且互相獨立」就是二項分布:期望值 n p 、變異數 n p ( 1 − p ) 可以直接用,不必重列分布。
05 填充 9~12(第 13~16 題):幾何分布、期望值與變異數的運算第 13 題 一輪中 3 枚硬幣共 2 3 = 8 種結果,只有「全正」「全反」2 種選不出人,所以一輪選出人的機率 p = 8 6 = 4 3 。所需輪數服從幾何分布,μ = p 1 = 3 4 ,變異數 p 2 1 − p = 16 9 4 1 = 9 4 ,σ = 3 2 。所以 ( μ , σ ) = ( 3 4 , 3 2 ) 。
題目問的是標準差,變異數 9 4 要再開根號。
第 14 題 每本書有 3 種放法,共 3 5 = 243 種。空抽屜個數 X 可能是 0 , 1 , 2 。X = 2 :5 本全在同一個抽屜,3 種。X = 1 :先選哪一個抽屜空(3 種),5 本放進另外兩個抽屜且兩個都不空,2 5 − 2 = 30 種,共 90 種。X = 0 :243 − 3 − 90 = 150 種。 X P 0 243 150 1 243 90 2 243 3 E ( X ) = 243 90 + 2 × 3 = 243 96 = 81 32 。
驗算:某一個指定的抽屜是空的機率為 ( 3 2 ) 5 = 243 32 ,三個抽屜合計 3 × 243 32 = 81 32 ,與上面相同。
第 15 題 由 E ( 3 X + 1 ) = 3 E ( X ) + 1 = 10 得 E ( X ) = 3 。由 E ( ( X + 2 ) 2 ) = E ( X 2 ) + 4 E ( X ) + 4 = 100 得 E ( X 2 ) = 100 − 12 − 4 = 84 。Var ( X ) = E ( X 2 ) − ( E ( X ) ) 2 = 84 − 9 = 75 ,所以 Var ( 3 X + 4 ) = 3 2 × 75 = 675 。
第 16 題 設一次取卡出現「數字差為 m 」的機率為 p ,則直到第 3 次才出現的機率是 ( 1 − p ) 2 p 。兩箱各取一張共 16 種:差為 0 有 4 種、差為 1 有 6 種、差為 2 有 4 種、差為 3 有 2 種。 m p ( 1 − p ) 2 p 0 4 1 64 9 1 8 3 512 75 2 4 1 64 9 3 8 1 512 49 等於 64 9 的是 m = 0 或 m = 2 。
差為 0 (兩張相同)也算一種情形,兩個答案都要寫。
06 填充 13、14(第 17、18 題):把位置換成正面次數第 17 題 設 7 次中正面 k 次、反面 7 − k 次,棋子停在 k ( − 1 , 2 ) + ( 7 − k ) ( 1 , 0 ) = ( 7 − 2 k , 2 k ) ;不同的 k 對應不同的點,所以只要找機率最大的 k 。k 服從二項分布(n = 7 、p = 3 2 ),P ( k ) = C k 7 ( 3 2 ) k ( 3 1 ) 7 − k = 3 7 C k 7 2 k 。比較分子 C k 7 2 k : k C k 7 2 k 0 1 1 14 2 84 3 280 k C k 7 2 k 4 560 5 672 6 448 7 128 最大在 k = 5 ,棋子停在 ( 7 − 10 , 10 ) = ( − 3 , 10 ) 。
也可比較相鄰兩項:P ( k ) P ( k + 1 ) = k + 1 2 ( 7 − k ) ,在 k ≤ 4 時大於 1 、k ≥ 5 時小於 1 ,所以 P ( 5 ) 最大。
第 18 題 設 6 次中正面 k 次、反面 6 − k 次,棋子從「12 」順時針走了 5 k − 5 ( 6 − k ) = 10 k − 30 個鐘點,再除以 12 取餘數定位置(餘 0 就是「12 」)。k 服從二項分布(n = 6 、p = 2 1 ),P ( k ) = 64 C k 6 。 k 10 k − 30 X P 0 − 30 6 64 1 1 − 20 4 64 6 2 − 10 2 64 15 3 0 12 64 20 k 10 k − 30 X P 4 10 10 64 15 5 20 8 64 6 6 30 6 64 1 E ( X ) = 64 6 + 24 + 30 + 240 + 150 + 48 + 6 = 64 504 = 8 63 。
k = 3 時棋子回到起點,位置是 12 不是 0 ;這一項占 240 ,漏掉答案會差很多。
移動的結果只跟正面出現幾次有關、跟順序無關,所以先用正面次數 k 表示位置,再套二項分布的機率。
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上傳考卷 常見問題 高師大附中 114 上 高三第一次段考數學的答案在哪裡? 本頁列出全部 18 題的答案;答案由御藍教育逐題重新計算。
高師大附中 114 上 高三第一次段考數學哪幾題最容易錯? 多選第 4 題(本頁第 4 題)比賽只可能在第 2、4、5 局結束,第 5 局不必再分誰多贏;填充第 2 題(第 6 題)要先確認輪到第 5 位時獎品還沒發完;填充第 12 題(第 16 題)數字差為 0 也符合,答案有兩個;填充第 14 題(第 18 題)要把走的格數換成鐘面位置,回到起點時是 12 不是 0。詳解逐題寫在本頁。
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題目取自高師大附中 114 學年度上學期 高三第一次段考 數學甲,由御藍教育重新打字排版;答案逐題重新計算,詳解為御藍教育撰寫。