(本小题满分 12 分) 某迷宫有三个通道,进入迷宫的每个…——2010 高考数学第 18 题答案解析

2010_退役省自主命题 (2010·理)

2010 全国 第 18 题 解答题 区分题
2010_退役省自主命题 (2010·理)

18.(本小题满分 12 分)
某迷宫有三个通道,进入迷宫的每个人都要经过一扇智能门。首次到达此门,系统会随机 (即等可能)为你打开一个通道,若是 1 号通道,则需要 1 小时走出迷宫;若是 2 号、 3 号通道,则分别需要 2 小时、 3 小时返回智能门。再次到达智能门时,系统会随机打开一个你未到过的通道,直至走完迷宫为止。令 $\xi$ 表示走出迷宫所需的时间。
(1)求 $\xi$ 的分布列;
(2)求 $\xi$ 的数学期望。

完整解析 · 逐步详解

【解答】
(本小题满分 12 分)

某迷宫有三个通道,进入迷宫的每个人都要经过一扇智能门。首次到达此门,系统会随机 (即等可能)为你打开一个通道,若是 1 号通道,则需要 1 小时走出迷宫;若是 2 号、 3 号通道,则分别需要 2 小时、 3 小时返回智能门。再次到达智能门时,系统会随机打开一个你未到过的通道,直至走完迷宫为止。令 $\xi$ 表示走出迷宫所需的时间。
(3)求 $\xi$ 的分布列;
(4)求 $\xi$ 的数学期望。
【解析】考查数学知识的实际背景,重点考查相互独立事件的概率乘法公式计算事件的概率、随机事件的数学特征和对思维能力、运算能力、实践能力的考查。
(1)必须要走到 1 号门才能走出,$\xi$ 可能的取值为 $1,3,4,6$

$$ P(\xi=1)=\frac{1}{3}, \quad P(\xi=3)=\frac{1}{3} \times \frac{1}{2}=\frac{1}{6}, \quad P(\xi=4)=\frac{1}{3} \times \frac{1}{2}=\frac{1}{6}, $$

$P(\xi=6)=A_{2}^{2}\left(\frac{1}{3} \times \frac{1}{2}\right) \times 1=\frac{1}{3}$
分布列为:

$\xi$1346
$P$$\frac{1}{3}$$\frac{1}{6}$$\frac{1}{6}$$\frac{1}{3}$

(2)$E \xi=1 \times \frac{1}{3}+3 \times \frac{1}{6}+4 \times \frac{1}{6}+6 \times \frac{1}{3}=\frac{7}{2}$ 小时

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