數(shù)學(xué)三招,招招破高考(每周一、三、五更新新篇)18.12.10

作者:本質(zhì)教育 魏旭東

本質(zhì)教育高考數(shù)學(xué)破題解析開(kāi)課啦!??!

每周一、三、五更新新篇,將會(huì)從18年高考開(kāi)始,致力于用三招將高考數(shù)學(xué)中具有代表性的題逐個(gè)擊破。

本質(zhì)教育高中數(shù)學(xué)致力于培養(yǎng)學(xué)生的思維方式,提供思維能力,打破固有的刷題和死記硬背模式,讓學(xué)生沖刺高考數(shù)學(xué)的140+。

本質(zhì)教育高中數(shù)學(xué)網(wǎng)址:本質(zhì)教育高中數(shù)學(xué)

 

數(shù)學(xué)三招:翻譯、特殊化、盯住目標(biāo)

翻譯:我們遇到中文的時(shí)候,往往需要把它們“翻譯”為數(shù)學(xué)的語(yǔ)言。大家常 常聽(tīng)到的“數(shù)形結(jié)合”實(shí)際上就是“翻譯”的一種,借助于直角坐標(biāo),幾何可以“翻譯”為代數(shù),代數(shù)也可以“翻譯”為幾何。

特殊化:簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是用具體的簡(jiǎn)單數(shù)字代替變量(更進(jìn)一步,研究題目前提/該條件的必要條件)。我們一般從最特殊、最極端的例子開(kāi)始。常用于將抽象難以理解的題目特殊化為具體的例子來(lái)幫助我們真正理解題目,理解每一個(gè)已知數(shù)、條件的作用。我們有時(shí)需要借助特殊化的結(jié)論,有時(shí)則可以利用其方法。

盯住目標(biāo):即根據(jù)題目,試著聯(lián)想相關(guān)的定理、定義、方法,并運(yùn)用之,試著把已知,條件(前提)和目標(biāo)聯(lián)系起來(lái),不斷地通過(guò)置換目標(biāo)來(lái)改造題目。任何一道題目都是在已知(前提)和未知(結(jié)論)之間構(gòu)建橋梁,問(wèn)問(wèn)自己,我們還有什么已知但沒(méi)有使用嗎?

三招的概念雖然簡(jiǎn)單易懂,但是如果要熟練運(yùn)用,難度還是很大的,所以,也就有了我們本質(zhì)教育高中數(shù)學(xué)

 

2018.12.10更新

 

(過(guò)于簡(jiǎn)單的題目不再贅述,這里我們只選取稍微凸顯思考的題)

 

2017全國(guó)Ⅰ卷

試卷第19題

為了抽檢某種零件的一條生產(chǎn)線的生產(chǎn)過(guò)程,實(shí)驗(yàn)員每天從該生產(chǎn)線上隨機(jī)抽取16個(gè)零件,并測(cè)量其尺寸(單位: cm ).根據(jù)長(zhǎng)期生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),可以認(rèn)為這條生產(chǎn)線正常狀態(tài)下生產(chǎn)的零件的尺寸服從正態(tài)分布 N(\mu,\sigma^2) .

(1)假設(shè)生產(chǎn)狀態(tài)正常,記 X 表示一天內(nèi)抽取的16個(gè)零件中其尺寸在(\mu-3\sigma,\mu+3\sigma)之外的零件數(shù),求 P(X\geq1)X 的數(shù)學(xué)期望;

(2)一天內(nèi)抽檢零件中,如果出現(xiàn)了尺寸在(\mu-3\sigma,\mu+3\sigma)之外的零件,就認(rèn)為這條生產(chǎn)線在這一天的生產(chǎn)過(guò)程可能出現(xiàn)了異常情況,需對(duì)當(dāng)天的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行檢查.

(I)試說(shuō)明上述監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程方法的合理性;

(II)下面是檢驗(yàn)員在一天內(nèi)抽取的16個(gè)零件的尺寸:

9.95??10.12?9.96??9.96

10.01?9.92??9.98??10.04

10.26?9.91? 10.13 10.02

9.22?10.04? 10.05??9.9

經(jīng)計(jì)算得 \bar{x}=\sum_{i=1}^{16}{x_i}=9.97 , s=\sqrt{\frac{1}{16}\sum_{x_i}^{16}{(x_i-\bar{x})^2}}

=\sqrt{\frac{1}{16}\sum_{x_i}^{16}{(x_i^2-16\bar{x}^2)}}\approx0.212 ,其中 x_i 為抽取的第 i 個(gè)零件的尺寸,

i=1,2,……,16

用樣本平均數(shù)\bar{x}作為 \mu 的估計(jì)值 \tilde{\mu} ,用樣本標(biāo)準(zhǔn)差 s 作為 \sigma 的估計(jì)值 \tilde{\sigma} ,利用估計(jì)值判斷是否需對(duì)當(dāng)天的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行檢查,剔除(\mu-3\sigma,\mu+3\sigma)之外的數(shù)據(jù),用剩下的數(shù)據(jù)估計(jì) \mu\sigma (精確到0.01)。

附:若隨機(jī)變量 Z 服從正態(tài)分布 N(\mu,\sigma) ,則 P(\mu-3\sigma<Z<\mu+3\sigma)=0.9974

0.9974^{16}\approx0.9592,\sqrt{0.008}\approx0.09 .

 

這題是高考里算是很難的一道概率題目了,這題要求對(duì)正態(tài)分布的定義掌握透徹,如果對(duì)各類分布和各種字母不熟悉的同學(xué)請(qǐng)利用費(fèi)曼學(xué)習(xí)法,鞏固基礎(chǔ)知識(shí)。

 

三招破題

(1)盯住目標(biāo):求P(X\geq1)X 的數(shù)學(xué)期望,我們看,顯然X可以從0取到16,即它是小概率事件,但是它仍有可能發(fā)生。并且顯然 X 服從二項(xiàng)分布注意與尺寸符合正態(tài)分布區(qū)分開(kāi)來(lái),如果不懂的同學(xué)請(qǐng)復(fù)習(xí)分布模型)所以我們?nèi)绻苯佑?jì)算P(X\geq1),需要從1算到16,非常繁瑣。

那怎么辦,從0取到16呀朋友們,我計(jì)算0的,然后用1減去這個(gè)東西,是不是就得到我們的P(X\geq1)。

題目已經(jīng)把在 (\mu-3\sigma,\mu+3\sigma) 里的概率寫出來(lái)了(通常考試都會(huì)給出正態(tài)分布的各種數(shù)據(jù),所以同學(xué)們看到這個(gè)要覺(jué)得高興呀),那么不在這個(gè)范圍0里的概率顯然是0.0026

 

P(X=0)=C_{16}^{0}(1-0.9974)^00.9974^{16}\approx0.9592

這些計(jì)算同學(xué)們其實(shí)是可以口算的,題目附注里都已經(jīng)把復(fù)雜的數(shù)據(jù)告訴我們了

P(X\geq1)=1-P(X=0)=0.0408

因?yàn)?X\sim B(16,0.0026) ,故 EX=16\times 0.0026=0.0416

 

(2)(Ⅰ)

盯住目標(biāo):說(shuō)明監(jiān)控方法的合理性,怎么說(shuō)明,我們聯(lián)想,監(jiān)控方法是只要零件尺寸出現(xiàn)在(\mu-3\sigma,\mu+3\sigma)外,我們就會(huì)檢查生產(chǎn)流程,我為什么檢查,因?yàn)槌鲥e(cuò)了嘛,剛才我們第一問(wèn)都寫出來(lái)了,出錯(cuò)的概率的非常之小,那么只要你出錯(cuò)了,很有可能就是生產(chǎn)過(guò)程出毛病了嘛,很簡(jiǎn)單對(duì)吧。

同學(xué)們組織語(yǔ)言利用概率回答即可。

 

(Ⅱ)

盯住目標(biāo):首先要判斷是否需要檢查生產(chǎn)流程。那結(jié)合我們剛才的第二問(wèn),是不是需要判斷這16個(gè)零件尺寸是否有出現(xiàn)在(\mu-3\sigma,\mu+3\sigma)外的。

那么我們就需要確定 \mu\sigma 的值,從而確定范圍。

 

翻譯:用樣本平均數(shù)\bar{x}作為 \mu 的估計(jì)值 \tilde{\mu} ,用樣本標(biāo)準(zhǔn)差 s 作為 \sigma 的估計(jì)值 \tilde{\sigma}(這些值題目已經(jīng)全部告訴你了),故

\mu-3\sigma=9.97-3\times 0.212=9.334,\mu+3\sigma=9.97+3\times 0.212=10.606

所以我們的范圍是 (9.334,10.606)

顯然,9.22這個(gè)數(shù)據(jù)不在這個(gè)范圍里面,所以我們需要檢查。

 

OK,剔除9.22, \mu=\frac{9.77\times 16-9.22}{15}=10.02 .(注意計(jì)算技巧哈

接下來(lái) \sigma 小編就不寫出具體過(guò)程了哈,就是方差的運(yùn)算,給你送分的。(小編教你們一個(gè)小技巧,題目附注里有 \sqrt{0.008}\approx0.09,注意,我們其余數(shù)據(jù)都用上了,就差這個(gè)了對(duì)吧,題目不可能白給你數(shù)據(jù),我們算 \sigma^2 ,目標(biāo)顯然是需要開(kāi)根號(hào)的,所以,這個(gè)0.008顯然是\sigma^2的結(jié)果)

\sigma^2=……\approx0.008

\sigma\approx0.09 .

 

最終這個(gè)看似挺難的題目我們其實(shí)只要掌握好基礎(chǔ)知識(shí),其實(shí)還是送分的

 

 


 

歡迎關(guān)注我們的連載,學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)三招的思維

需要試聽(tīng)課程請(qǐng)?zhí)砑涌头蠋熚⑿?微信號(hào):ZGSX02)咨詢