【答案】:(I)由于观众甲必选 1,不选 2,则观众甲选中 3 号歌手的概率为 $\frac{C_{1}^{1} \cdot C_{2}^{1}}{C_{3}^{2}}=\frac{2}{3}$,观众乙未选中 3 号歌手的概率为 $\frac{C_{4}^{3}}{C_{5}^{3}}=\frac{2}{5}$,甲乙选票彼此独立,故兄众甲选中 3 号歌手且观众乙未选中 3号歌手的概率为 $\frac{2}{3} \times \frac{2}{5}=\frac{4}{15}$.
(II) X 的所有可能取值为 $0,1,2,3$.由(I)知,观众甲选中 3 号歌手的概率为 $\frac{2}{3}$,观众乙选中 3 号歌手的概率为 $1-\frac{2}{5}=\frac{3}{5}$,则观众丙选中 3 号歌于的概率也为 $1-\frac{2}{5}=\frac{3}{5}$,则
$$
\begin{aligned}
& P(X=0)=\left(1-\frac{2}{3}\right) \times\left(1-\frac{3}{5}\right)^{2}=\frac{4}{75}, P(X=1)=\frac{2}{3} \times\left(1-\frac{3}{5}\right)^{2}+\left(1-\frac{2}{3}\right) \times C_{2}^{1} \times \frac{3}{5} \times\left(1-\frac{3}{5}\right)=\frac{20}{75}=\frac{4}{15} \\
& P(X=2)=\frac{2}{3} \times C_{2}^{1} \times \frac{3}{5} \times\left(1-\frac{3}{5}\right)+\left(1-\frac{2}{3}\right) \times\left(\frac{3}{5}\right)^{2}=\frac{33}{75}=\frac{11}{25}, P(X=3)=\frac{2}{3} \times\left(\frac{3}{5}\right)^{2}=\frac{18}{75}=\frac{6}{25}
\end{aligned}
$$
则 X 的分布列如下:
| X | 0 | 1 | 2 | 3 |
|---|
| P | $\frac{4}{75}$ | $\frac{4}{15}$ | $\frac{11}{25}$ | $\frac{6}{25}$ |
$E X=0 \times \frac{4}{75}+1 \times \frac{4}{15}+2 \times \frac{11}{25}+3 \times \frac{6}{25}=\frac{28}{15}$.
【解析】:本题考查涉及排列组合、概率、随机变量分布列和期望问题,(I)问中考查了"观众甲选中 3 号歌手且观众乙未选中 3 号歌手"互斥事件同时发生的概率,也可以利用树形图解决。(II)问中要注意分布列性质运用,验证概率总合是否为 1. 此类问题任高考中属于常考重点题型,必须熟练掌握.
【考点定位】本题考查排列组合、概率、随机变量分布列和期望问题.属于中档题.