Question

如图所示，质点P在正方形ABCD的四个顶点上按逆时针方向前进．现在投掷一个质地均匀、每个面上标有一个数字的正方体玩具，它的六个面上分别写有两个1、两个2、两个3一共六个数字．质点P从A点出发，规则如下：当正方体上底面出现的数字是1，质点P前进一步(如由A到B)；当正方体上底面出现的数字是2，质点P前进两步(如由A到C)，当正方体上底面出现的数字是3，质点P前进三步(如由A到D)．在质点P转一圈之前连续投掷，若超过一圈，则投掷终止．

(1)求质点P恰好返回到A点的概率；

(2)在质点P转一圈恰能返回到A点的所有结果中，用随机变量ξ表示点P恰能返回到A点的投掷次数，求ξ的数学期望．

Answer

 (1)质点P恰好返回到A点的概率为：P＝P2＋P3＋P4＝37/81.   

(2)Eξ＝19/7.          

【解析】本试题主要是考查了古典概型概率的计算公式，以及利用独立事件的概率的乘法公式得到概率值，并且得到随机变量各个取值的概率值，从而得到分布列和期望值。

（1）先分析实验中所有的基本事件，然后利用等可能时间的概率公式得到结论。同时要结合独立试验的概率公式表示得到。

（2）利用第一问中的结论，可知ξ的可能取值为2,3,4，然后分别得到各自的概率值，求解得到。

解析：(1)投掷一次正方体玩具，每个数字在上底面出现都是等可能的，其概率为P1＝＝.

只投掷一次不可能返回到A点；若投掷两次质点P就恰好能返回到A点，则上底面出现的两个数字应依次为：(1,3)、(3,1)、(2,2)三种结果，其概率为P2＝()2×3＝；

若投掷三次质点P恰能返回到A点，则上底面出现的三个数字应依次为：(1,1,2)、(1,2,1)、(2,1,1)三种结果，其概率为P3＝()3×3＝；

若投掷四次质点P恰能返回到A点，则上底面出现的四个数字应依次为：(1,1,1,1)．其概率为P4＝()4＝.

所以，质点P恰好返回到A点的概率为：P＝P2＋P3＋P4＝＋＋＝.      6分

(2)由(1)知，质点P转一圈恰能返回到A点的所有结果共有以上问题中的7种情况，且ξ的可能取值为2,3,4，

则P(ξ＝2)＝，P(ξ＝3)＝，P(ξ＝4)＝，

所以，Eξ＝2×＋3×＋4×＝.