20.(12分)某工厂的某种产品成箱包装,每箱 200 件,每一箱产品在交付用户之前要对产品作检验,如检验出不合格品,则更换为合格品.检验时,先从这箱产品中任取 20 件作检验,再根据检验结果决定是否对余下的所有产品作检验.设每件产品为不合格品的概率都为 $\mathrm{p}(0<\mathrm{p}<1)$ ,且各件产品是否为不合格品相互独立.
(1)记 20 件产品中恰有 2 件不合格品的概率为 $f(p)$ ,求 $f$ (p)的最大值点 $\mathrm{p}_{0}$ 。
(2)现对一箱产品检验了 20 件,结果恰有 2 件不合格品,以(1)中确定的 $\mathrm{p}_{0}$ 作为 p 的值.已知每件产品的检验费用为 2 元,若有不合格品进入用户手中,则工厂要对每件不合格品支付 25 元的赔偿费用。
(i)若不对该箱余下的产品作检验,这一箱产品的检验费用与赔偿费用的和记为X,求 $E X$ ;
(ii)以检验费用与赔偿费用和的期望值为决策依据,是否该对这箱余下的所有产品作检验?
(12分)某工厂的某种产品成箱包装,每箱 200 件,每一…——2018 高考数学第 20 题答案解析
2018_新课标 I 卷 (2018·理)
完整解析 · 逐步详解
【考点】CG:离散型随机变量及其分布列;CH:离散型随机变量的期望与方差
【专题】11:计算题;35:转化思想;49:综合法;51:概率与统计.
【分析】①求出 $f(p)=c_{20}^{2} p^{2}(1-p)^{18}$ ,则 $f^{\prime}(p)=C_{20}^{2}\left[2 p(1-p)^{18}-18 p^{2}(1-p)^{17}\right]=2 C_{20}^{2} p(1-p)^{17}(1-10 p)$ ,利用导数性质能求出 $f(p)$ 的最大值点 $p_{0}=0.1$ .
②(i)由 $\mathrm{p}=0.1$ ,令 Y 表示余下的 180 件产品中的不合格品数,依题意知 $\mathrm{Y} \sim \mathrm{B}$ (180,0.1),再由 $X=20 \times 2+25 Y$ ,即 $X=40+25 Y$ ,能求出 $E ~(X)$ 。
(ii)如果对余下的产品作检验,由这一箱产品所需要的检验费为 400 元,E(X
$=490>400$ ,从而应该对余下的产品进行检验.
【解答】解:①记 20 件产品中恰有 2 件不合格品的概率为 $f(p)$ ,则 $f(p)=C_{20}^{2} p^{2}(1-p)^{18}$ , $\therefore f^{\prime}(p)=C_{20}^{2}\left[2 p(1-p)^{18}-18 p^{2}(1-p)^{17}\right]=2 C_{20}^{2} p(1-p)^{17}(1-10 p)$ ,令 $f^{\prime}(p)=0$ ,得 $p=0.1$ ,当 $p \in(0,0.1)$ 时,$f^{\prime}(p)>0$ ,当 $p \in(0.1,1)$ 时,$f^{\prime}(p)<0$ , $\therefore f(p)$ 的最大值点 $p_{0}=0.1$ .
②(i)由①知 $\mathrm{p}=0.1$ ,令 $Y$ 表示余下的 180 件产品中的不合格品数,依题意知 $Y \sim B(180,0.1)$ , $X=20 \times 2+25 Y$ ,即 $X=40+25 Y$ , $\therefore E(X)=E(40+25 Y)=40+25 E(Y)=40+25 \times 180 \times 0.1=490$ .
(ii)如果对余下的产品作检验,由这一箱产品所需要的检验费为 400 元, $\because E(X)=490>400$ ,
∴ 应该对余下的产品进行检验.
【点评】本题考查概率的求法及应用,考查离散型随机变量的数学期望的求法 ,考查是否该对这箱余下的所有产品作检验的判断与求法,考查二项分布等基础知识,考查运算求解能力,考查函数与方程思想,是中档题.