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文件名称:拓展 与数列结合的概率递推问题.docx
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更新时间:2025-06-19
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文档摘要

思维拓展1与数列结合的概率递推问题(马尔科夫链)

【背景知识】

俄国数学家AndreyAndreyevichMarkov研究并提出一个用数学方法就能解释自然变化的一般规律模型,被命名为马尔科夫链(MarkovChain)。马尔科夫链为状态空间中经过从一个状态到另一个状态的转换的随机过程,该过程要求具备“无记忆性?”,即下一状态的概率分布只能由当前状态决定,在时间序列中它前面的事件均与之无关。这种特定类型的“无记忆性?”称作马尔可夫性质。

【知识拓展】

①转移概率:对于有限状态集合,定义:为从状态到状态的转移概率.

②马尔可夫链:若,即未来状态只受当前状态的影响,与之前的无关.

③完备事件组:如果样本空间中一组事件组符合下列两个条件:

(1);(2).

则称是的一个完备事件组,也称是的一个分割.

④全概率公式:设是一个完备事件组,则有

⑤一维随机游走模型,即:设数轴上一个点,它的位置只能位于整点处,在时刻时,位于点,下一个时刻,它将以概率或者()向左或者向右平移一个单位.

若记状态表示:在时刻该点位于位置,那么由全概率公式可得:

另一方面,由于,代入上式可得:

.进一步,我们假设在与处各有一个吸收壁,当点到达吸收壁时被吸收,不再游走.于是,.随机游走模型是一个典型的马尔科夫过程.进一步,若点在某个位置后有三种情况:向左平移一个单位,其概率为,原地不动,其概率为,向右平移一个单位,其概率为,那么根据全概率公式可得:.

【例题1】(2023·新高考1卷)甲、乙两人投篮,每次由其中一人投篮,规则如下:若命中则此人继续投篮,若末命中则换为对方投篮.无论之前投篮情况如何,甲每次投篮的命中率均为0.6,乙每次投篮的命中率均为0.8.由抽签确定第1次投篮的人选,第1次投篮的人是甲、乙的概率各为0.5.

(1)求第2次投篮的人是乙的概率;

(2)求第次投篮的人是甲的概率;

(3)已知:若随机变量服从两点分布,且,则.

记前次(即从第1次到第次投篮)中甲投篮的次数为,求.

【例题2】(2024·山东省实验中学模拟)某品牌女装专卖店设计摸球抽奖促销活动,每位顾客只用一个会员号登陆,每次消费都有一次随机摸球的机会.已知顾客第一次摸球抽中奖品的概率为;从第二次摸球开始,若前一次没抽中奖品,则这次抽中的概率为,若前一次抽中奖品,则这次抽中的概率为.记该顾客第n次摸球抽中奖品的概率为.

(1)求的值,并探究数列的通项公式;

(2)求该顾客第几次摸球抽中奖品的概率最大,请给出证明过程.

【例题3】(2024·成都模拟)某公司为激励员工,在年会活动中,该公司的位员工通过摸球游戏抽奖,其游戏规则为:每位员工前面都有1个暗盒,第1个暗盒里有3个红球与1个白球.其余暗盒里都恰有2个红球与1个白球,这些球的形状大小都完全相同.第1位员工从第1个暗盒里取出1个球,并将这个球放入第2个暗盒里,第2位员工再从第2个暗盒里面取出1个球并放入第3个暗盒里,依次类推,第位员工再从第个暗盒里面取出1个球并放入第个暗盒里.第位员工从第个暗盒中取出1个球,游戏结束.若某员工取出的球为红球,则该员工获得奖金1000元,否则该员工获得奖金500元.设第位员工获得奖金为元.

(1)求的概率;

(2)求的数学期望,并指出第几位员工获得奖金额的数学期望最大.

【例题4】(2024·安阳模拟)网球运动是一项激烈且耗时的运动,对于力量的消耗是很大的,这就需要网球运动员提高自己的耐力.耐力训练分为无氧和有氧两种训练方式.某网球俱乐部的运动员在某赛事前展开了一轮为期90天的封闭集训,在封闭集训期间每名运动员每天选择一种方式进行耐力训练.由训练计划知,在封闭集训期间,若运动员第天进行有氧训练,则第天进行有氧训练的概率为,第天进行无氧训练的概率为;若运动员第天进行无氧训练,则第天进行有氧训练的概率为,第天进行无氧训练的概率为.若运动员封闭集训的第1天进行有氧训练与无氧训练的概率相等.(1)封闭集训期间,记3名运动员中第2天进行有氧训练的人数为,求的分布列与数学期望;

(2)封闭集训期间,记某运动员第天进行有氧训练的概率为,求.

【例题5】(2024·保定模拟)从甲?乙?丙等5人中随机地抽取三个人去做传球训练.训练规则是确定一人第一次将球传出,每次传球时,传球者都等可能地将球传给另外两个人中的任何一人,每次必须将球传出.

(1)记甲乙丙三人中被抽到的人数为随机变量,求的分布列;

(2)若刚好抽到甲乙丙三个人相互做传球训练,且第1次由甲将球传出,记次传球后球在甲手中的概率为,①直接写出的值;②求与的关系式,并求.

【训练1】(2019?新课标Ⅰ)为治疗某种疾病,研制了甲、乙两种新药,希望知道哪种新药更有效,为此进行动物试验.试验方案如下:每一轮选取两只白鼠对药效进行对比试验.对于两只白鼠,