题号:6042    题型:解答题    来源:福建省2023届高中毕业班数学学科适应性练习试题及解答
放行准点率是衡量机场运行效率和服务质量的重要指标之一. 某机场自 2012 年起采取相关策略优化 各个服务环节, 运行效率不断提升. 以下是根据近 10 年年份数 $x_i$ 与该机场飞往 $\mathrm{A}$ 地航班放行准点率 $y_i(i=1,2, \cdots, 10)$ (单位: 百分比) 的统计数据所作的散点图及经过初步处理后得到的一些统计量的值.



其中 $t_i=\ln \left(x_i-2012\right), \quad \bar{t}=\frac{1}{10} \sum_{i=1}^{10} t_i$.
(1) 根据散点图判断, $y=b x+a$ 与 $y=c \ln (x-2012)+d$ 哪一个适宜作为该机场飞往 A 地航班放行准 点率 $y$ 关于年份数 $x$ 的经验回归方程类型 (给出判断即可, 不必说明理由), 并根据表中数据建立经验回归 方程, 由此预测 2023 年该机场飞往 $\mathrm{A}$ 地的航班放行准点率.
(2) 已知 2023 年该机场飞往 A 地、B 地和其他地区的航班比例分别为 $0.2 、 0.2$ 和 0.6 . 若以 (1) 中 的预测值作为 2023 年该机场飞往 A 地航班放行准点率的估计值, 且 2023 年该机场飞往 B 地及其他地区 (不包含 A、B 两地) 航班放行准点率的估计值分别为 $80 \%$ 和 $75 \%$, 试解决以下问题:
(i) 现从 2023 年在该机场起飞的航班中随机抽取一个, 求该航班准点放行的概率;
(ii) 若 2023 年某航班在该机场准点放行, 判断该航班飞往 A 地、B 地、其他地区等三种情况中的哪 种情况的可能性最大, 说明你的理由.
附: (1) 对于一组数据 $\left(u_1, v_1\right),\left(u_2, v_2\right), \cdots,\left(u_n, v_n\right)$, 其回归直线 $v=\alpha+\beta u$ 的斜率和截距的最小二乘估计
分别为 $\hat{\beta}=\frac{\sum_{i=1}^n\left(u_i-\bar{u}\right)\left(v_i-\bar{v}\right)}{\sum_{i=1}^n\left(u_i-\bar{u}\right)^2}=\frac{\sum_{i=1}^n u_i v_i-n \bar{u}}{\sum_{i=1}^n u_i^2-n u^2}, \hat{\alpha}=\bar{v}-\hat{\beta} \bar{u}$;
(2) 参考数据: $\ln 10 \approx 2.30, \ln 11 \approx 2.40, \ln 12 \approx 2.48$.

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本小题主要考查一元线性回归模型、条件概率与全概率公式等基础知识, 考查数学建模能力、运算求 解能力、逻辑推理能力、直观想象能力等, 考查统计与概率思想、分类与整合思想等, 考查数学抽象、 数学建模和数学运算等核心素养, 体现应用性和创新性. 满分 12 分.
解: (1) 由散点图判断 $y=c \ln (x-2012)+d$ 适宜作为该机场飞往 $\mathrm{A}$ 地航班放行准点率 $y$ 关于年份数 $x$

的经验回归方程类型.
令 $t=\ln (x-2012)$, 先建立 $y$ 关于 $t$ 的线性回归方程.
$$
\begin{aligned}
& \text { 由于 } \hat{c}=\frac{\sum_{i=1}^{10} t_i y_i-10 \bar{t} \bar{y}}{\sum_{i=1}^{10} t_i^2-10 t^{-2}}=\frac{1226.8-10 \times 1.5 \times 80.4}{27.7-10 \times 1.5^2}=4, \\
& \hat{d}=\bar{y}-\hat{c} \bar{t}=80.4-4 \times 1.5=74.4, \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots .
\end{aligned}
$$
该机场飞往 $\mathrm{A}$ 地航班放行准点率 $y$ 关于 $t$ 的线性回归方程为 $\hat{y}=4 t+74.4$,
因此 $y$ 关于年份数 $x$ 的回归方程为 $\hat{y}=4 \ln (x-2012)+74.4$
所以当 $x=2023$ 时, 该机场飞往 A 地航班放行准点率 $y$ 的预报值为
$$
\hat{y}=4 \ln (2023-2012)+74.4=4 \ln 11+74.4 \approx 4 \times 2.40+74.4=84 \text {. }
$$
所以 2023 年该机场飞往 $\mathrm{A}$ 地航班放行准点率 $y$ 的预报值为 $84 \%$

(2)设 $A_1=$ “该航班飞往 $\mathrm{A}$ 地”, $A_2=$ “该航班飞往 B 地”, $A_3=$ “该航班飞往其他地区”,
$C=$ “该航班准点放行”,
则 $P\left(A_1\right)=0.2, P\left(A_2\right)=0.2, P\left(A_3\right)=0.6$,
$$
P\left(C \mid A_1\right)=0.84, \quad P\left(C \mid A_2\right)=0.8, \quad P\left(C \mid A_3\right)=0.75
$$
(i) 由全概率公式得,
$$
\begin{aligned}
P(C) & =P\left(A_1\right) P\left(C \mid A_1\right)+P\left(A_2\right) P\left(C \mid A_2\right)+P\left(A_3\right) P\left(C \mid A_3\right) \\
& =0.84 \times 0.2+0.8 \times 0.2+0.75 \times 0.6=0.778
\end{aligned}
$$
所以该航班准点放行的概率为 0.778 .


(ii)
$$
\begin{aligned}
& P\left(A_1 \mid C\right)=\frac{P\left(A_1 C\right)}{P(C)}=\frac{P\left(A_1\right) P\left(C \mid A_1\right)}{P(C)}=\frac{0.2 \times 0.84}{0.778}, \\
& P\left(A_2 \mid C\right)=\frac{P\left(A_2 C\right)}{P(C)}=\frac{P\left(A_2\right) P\left(C \mid A_2\right)}{P(C)}=\frac{0.2 \times 0.8}{0.778}, \\
& P\left(A_3 \mid C\right)=\frac{P\left(A_3 C\right)}{P(C)}=\frac{P\left(A_3\right) P\left(C \mid A_3\right)}{P(C)}=\frac{0.6 \times 0.75}{0.778},
\end{aligned}
$$
因为 $0.6 \times 0.75>0.2 \times 0.84>0.2 \times 0.8$,
所以可判断该航班飞往其他地区的可能性最大
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