高考數(shù)學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 概率、隨機(jī)變量及其分布 12.6 離散型隨機(jī)變量的均值與方差、正態(tài)分布教師用書 理 新人教版(2021年最新整理)_第1頁
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1、2018版高考數(shù)學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 概率、隨機(jī)變量及其分布 12.6 離散型隨機(jī)變量的均值與方差、正態(tài)分布教師用書 理 新人教版2018版高考數(shù)學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 概率、隨機(jī)變量及其分布 12.6 離散型隨機(jī)變量的均值與方差、正態(tài)分布教師用書 理 新人教版 編輯整理:尊敬的讀者朋友們:這里是精品文檔編輯中心,本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的,發(fā)布之前我們對文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對,但是難免會有疏漏的地方,但是任然希望(2018版高考數(shù)學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 概率、隨機(jī)變量及其分布 12.6 離散型隨機(jī)變量的均值與方差、正態(tài)分布教師用書 理 新人教版)的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)

2、帶來便利。同時也真誠的希望收到您的建議和反饋,這將是我們進(jìn)步的源泉,前進(jìn)的動力。本文可編輯可修改,如果覺得對您有幫助請收藏以便隨時查閱,最后祝您生活愉快 業(yè)績進(jìn)步,以下為2018版高考數(shù)學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 概率、隨機(jī)變量及其分布 12.6 離散型隨機(jī)變量的均值與方差、正態(tài)分布教師用書 理 新人教版的全部內(nèi)容。20第十二章 概率、隨機(jī)變量及其分布 12。6 離散型隨機(jī)變量的均值與方差、正態(tài)分布教師用書 理 新人教版 1離散型隨機(jī)變量的均值與方差一般地,若離散型隨機(jī)變量x的分布列為xx1x2xixnpp1p2pipn(1)均值稱e(x)x1p1x2p2xipixnpn為隨機(jī)變量x的均值或數(shù)學(xué)期

3、望它反映了離散型隨機(jī)變量取值的平均水平(2)方差稱d(x) (xie(x)2pi為隨機(jī)變量x的方差,它刻畫了隨機(jī)變量x與其均值e(x)的平均偏離程度,并稱其算術(shù)平方根為隨機(jī)變量x的標(biāo)準(zhǔn)差2均值與方差的性質(zhì)(1)e(axb)ae(x)b。(2)d(axb)a2d(x)(a,b為常數(shù))3兩點(diǎn)分布與二項(xiàng)分布的均值、方差(1)若隨機(jī)變量x服從兩點(diǎn)分布,則e(x)p,d(x)p(1p)(2)若xb(n,p),則e(x)np,d(x)np(1p)4正態(tài)分布(1)正態(tài)曲線:函數(shù),(x),x(,),其中實(shí)數(shù)和為參數(shù)(0,r)我們稱函數(shù),(x)的圖象為正態(tài)分布密度曲線,簡稱正態(tài)曲線(2)正態(tài)曲線的性質(zhì)曲線位于x

4、軸上方,與x軸不相交;曲線是單峰的,它關(guān)于直線x對稱;曲線在x處達(dá)到峰值;曲線與x軸之間的面積為1;當(dāng)一定時,曲線的位置由確定,曲線隨著的變化而沿x軸平移,如圖甲所示;當(dāng)一定時,曲線的形狀由確定,越小,曲線越“瘦高”,表示總體的分布越集中;越大,曲線越“矮胖”,表示總體的分布越分散,如圖乙所示(3)正態(tài)分布的定義及表示一般地,如果對于任何實(shí)數(shù)a,b (ab),隨機(jī)變量x滿足p(axb),(x)dx,則稱隨機(jī)變量x服從正態(tài)分布,記作xn(,2)正態(tài)總體在三個特殊區(qū)間內(nèi)取值的概率值p(x)0.6826;p(2x2)0。9544;p(3x3)0。9974.【思考辨析】判斷下列結(jié)論是否正確(請在括號中

5、打“”或“”)(1)隨機(jī)變量的均值是常數(shù),樣本的平均數(shù)是隨機(jī)變量,它不確定()(2)隨機(jī)變量的方差和標(biāo)準(zhǔn)差都反映了隨機(jī)變量取值偏離均值的平均程度,方差或標(biāo)準(zhǔn)差越小,則偏離變量的平均程度越?。?(3)正態(tài)分布中的參數(shù)和完全確定了正態(tài)分布,參數(shù)是正態(tài)分布的均值,是正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)差()(4)一個隨機(jī)變量如果是眾多的、互不相干的、不分主次的偶然因素作用結(jié)果之和,它就服從或近似服從正態(tài)分布()(5)均值是算術(shù)平均數(shù)概念的推廣,與概率無關(guān)()1(教材改編)某射手射擊所得環(huán)數(shù)的分布列如下:78910px0。10。3y已知的均值e()8。9,則y的值為()a0.4 b0.6 c0.7 d0.9答案a解析由可得

6、y0。4。2設(shè)隨機(jī)變量的分布列為p(k)(k2,4,6,8,10),則d()等于()a8 b5c10 d12答案a解析e()(246810)6,d()(4)2(2)20222428。3已知隨機(jī)變量x8,若xb(10,0。6),則隨機(jī)變量的均值e()及方差d()分別是()a6和2。4 b2和2。4c2和5.6 d6和5.6答案b解析設(shè)隨機(jī)變量x的均值及方差分別為e(x),d(x),因?yàn)閤b(10,0。6),所以e(x)100.66,d(x)100。6(10.6)2.4,故e()e(8x)8e(x)2,d()d(8x)d(x)2。4.4設(shè)樣本數(shù)據(jù)x1,x2,x10的均值和方差分別為1和4,若yix

7、ia(a為非零常數(shù),i1,2,10),則y1,y2,y10的均值和方差分別為_答案1a,4解析1,yixia,所以y1,y2,y10的均值為1a,方差不變?nèi)詾?。5某班有50名學(xué)生,一次考試的數(shù)學(xué)成績服從正態(tài)分布n(100,102),已知p(90100)0。3,估計該班學(xué)生數(shù)學(xué)成績在110分以上的人數(shù)為_答案10解析由題意知,p(110)0.2,該班學(xué)生數(shù)學(xué)成績在110分以上的人數(shù)為0.25010。題型一離散型隨機(jī)變量的均值、方差命題點(diǎn)1求離散型隨機(jī)變量的均值、方差例1(2016山東)甲、乙兩人組成“星隊(duì)”參加猜成語活動,每輪活動由甲、乙各猜一個成語,在一輪活動中,如果兩人都猜對,則“星隊(duì)”得

8、3分;如果只有一個人猜對,則“星隊(duì)”得1分;如果兩人都沒猜對,則“星隊(duì)”得0分已知甲每輪猜對的概率是,乙每輪猜對的概率是,每輪活動中甲、乙猜對與否互不影響,各輪結(jié)果亦互不影響假設(shè)“星隊(duì)”參加兩輪活動,求:(1)“星隊(duì)”至少猜對3個成語的概率;(2)“星隊(duì)兩輪得分之和x的分布列和均值e()解(1)記事件a:“甲第一輪猜對”,記事件b:“乙第一輪猜對,記事件c:“甲第二輪猜對”,記事件d:“乙第二輪猜對”,記事件e:“星隊(duì)至少猜對3個成語”由題意,得eabcdbcdacdabdabc,由事件的獨(dú)立性與互斥性,p(e)p(abcd)p(bcd)p(acd)p(abd)p(abc)p(a)p(b)p(

9、c)p(d)p()p(b)p(c)p(d)p(a)p()p(c)p(d)p(a)p(b)p()p(d)p(a)p(b)p(c)p()2.所以“星隊(duì)”至少猜對3個成語的概率為.(2)由題意,得隨機(jī)變量x可能的取值為0,1,2,3,4,6.由事件的獨(dú)立性與互斥性,得p(x0),p(x1)2,p(x2),p(x3),p(x4)2,p(x6)??傻秒S機(jī)變量x的分布列為x012346p所以均值e(x)012346.命題點(diǎn)2已知離散型隨機(jī)變量的均值與方差,求參數(shù)值例2設(shè)袋子中裝有a個紅球,b個黃球,c個藍(lán)球,且規(guī)定:取出一個紅球得1分,取出一個黃球得2分,取出一個藍(lán)球得3分(1)當(dāng)a3,b2,c1時,從該

10、袋子中任取(有放回,且每球取到的機(jī)會均等)2個球,記隨機(jī)變量為取出此2球所得分?jǐn)?shù)之和,求的分布列;(2)從該袋子中任?。壳蛉〉降臋C(jī)會均等)1個球,記隨機(jī)變量為取出此球所得分?jǐn)?shù)若e(),d(),求abc。解(1)由題意得2,3,4,5,6,故p(2),p(3),p(4),p(5),p(6).所以的分布列為23456p(2)由題意知的分布列為123p所以e(),d()222,化簡得解得a3c,b2c,故abc321。思維升華離散型隨機(jī)變量的均值與方差的常見類型及解題策略(1)求離散型隨機(jī)變量的均值與方差可依題設(shè)條件求出離散型隨機(jī)變量的分布列,然后利用均值、方差公式直接求解(2)由已知均值或方差求

11、參數(shù)值可依據(jù)條件利用均值、方差公式得出含有參數(shù)的方程(組),解方程(組)即可求出參數(shù)值(3)由已知條件,作出對兩種方案的判斷可依據(jù)均值、方差的意義,對實(shí)際問題作出判斷(2015四川)某市a,b兩所中學(xué)的學(xué)生組隊(duì)參加辯論賽,a中學(xué)推薦了3名男生、2名女生,b中學(xué)推薦了3名男生、4名女生,兩校所推薦的學(xué)生一起參加集訓(xùn)由于集訓(xùn)后隊(duì)員水平相當(dāng),從參加集訓(xùn)的男生中隨機(jī)抽取3人、女生中隨機(jī)抽取3人組成代表隊(duì)(1)求a中學(xué)至少有1名學(xué)生入選代表隊(duì)的概率;(2)某場比賽前,從代表隊(duì)的6名隊(duì)員中隨機(jī)抽取4人參賽,設(shè)x表示參賽的男生人數(shù),求x的分布列和均值解(1)由題意,參加集訓(xùn)的男、女生各有6名,參賽學(xué)生全從b

12、中學(xué)抽取(等價于a中學(xué)沒有學(xué)生入選代表隊(duì))的概率為.因此,a中學(xué)至少有1名學(xué)生入選代表隊(duì)的概率為1。(2)根據(jù)題意,x的可能取值為1,2,3,p(x1),p(x2),p(x3),所以x的分布列為x123p因此,x的均值為e(x)1p(x1)2p(x2)3p(x3)1232.題型二均值與方差在決策中的應(yīng)用例3(2016全國乙卷)某公司計劃購買2臺機(jī)器,該種機(jī)器使用三年后即被淘汰機(jī)器有一易損零件,在購進(jìn)機(jī)器時,可以額外購買這種零件作為備件,每個200元在機(jī)器使用期間,如果備件不足再購買,則每個500元現(xiàn)需決策在購買機(jī)器時應(yīng)同時購買幾個易損零件,為此搜集并整理了100臺這種機(jī)器在三年使用期內(nèi)更換的易

13、損零件數(shù),得下面柱狀圖:以這100臺機(jī)器更換的易損零件數(shù)的頻率代替1臺機(jī)器更換的易損零件數(shù)發(fā)生的概率,記x表示2臺機(jī)器三年內(nèi)共需更換的易損零件數(shù),n表示購買2臺機(jī)器的同時購買的易損零件數(shù)(1)求x的分布列;(2)若要求p(xn)0.5,確定n的最小值;(3)以購買易損零件所需費(fèi)用的均值為決策依據(jù),在n19與n20之中選其一,應(yīng)選用哪個?解(1)由柱狀圖并以頻率代替概率可得,一臺機(jī)器在三年內(nèi)需更換的易損零件數(shù)為8,9,10,11的概率分別為0。2,0。4,0.2,0。2,從而p(x16)0.20.20。04,p(x17)20.20.40。16,p(x18)20.20.20.40。40.24,p(

14、x19)20.20。220.40。20。24,p(x20)20。20。40.20.20.2,p(x21)20。20。20。08,p(x22)0。20。20.04。所以x的分布列為x16171819202122p0.040.160。240.240。20.080.04(2)由(1)知p(x18)0.44,p(x19)0。68,故n的最小值為19。(3)記y表示2臺機(jī)器在購買易損零件上所需的費(fèi)用(單位:元)當(dāng)n19時,e(y)192000。68(19200500)0.2(192002500)0.08(192003500)0.044 040;當(dāng)n20時,e(y)202000.88(20200500)0

15、.08(202002500)0。044 080.可知當(dāng)n19時所需費(fèi)用的均值小于n20時所需費(fèi)用的均值,故應(yīng)選n19.思維升華隨機(jī)變量的均值反映了隨機(jī)變量取值的平均水平,方差反映了隨機(jī)變量穩(wěn)定于均值的程度,它們從整體和全局上刻畫了隨機(jī)變量,是生產(chǎn)實(shí)際中用于方案取舍的重要理論依據(jù)一般先比較均值,若均值相同,再用方差來決定某投資公司在2016年年初準(zhǔn)備將1 000萬元投資到“低碳”項(xiàng)目上,現(xiàn)有兩個項(xiàng)目供選擇:項(xiàng)目一:新能源汽車據(jù)市場調(diào)研,投資到該項(xiàng)目上,到年底可能獲利30,也可能虧損15%,且這兩種情況發(fā)生的概率分別為和;項(xiàng)目二:通信設(shè)備據(jù)市場調(diào)研,投資到該項(xiàng)目上,到年底可能獲利50,可能損失30

16、%,也可能不賠不賺,且這三種情況發(fā)生的概率分別為,和.針對以上兩個投資項(xiàng)目,請你為投資公司選擇一個合理的項(xiàng)目,并說明理由解若按“項(xiàng)目一”投資,設(shè)獲利為x1萬元,則x1的分布列為x1300150pe(x1)300(150)200。若按“項(xiàng)目二”投資,設(shè)獲利x2萬元,則x2的分布列為x25003000pe(x2)500(300)0200。d(x1)(300200)2(150200)235 000,d(x2)(500200)2(300200)2(0200)2140 000。所以e(x1)e(x2),d(x1)d(x2),這說明雖然項(xiàng)目一、項(xiàng)目二獲利相等,但項(xiàng)目一更穩(wěn)妥綜上所述,建議該投資公司選擇項(xiàng)目

17、一投資題型三正態(tài)分布的應(yīng)用例4(1)(2015湖北)設(shè)xn(1,),yn(2,),這兩個正態(tài)分布密度曲線如圖所示下列結(jié)論中正確的是()ap(y2)p(y1)bp(x2)p(x1)c對任意正數(shù)t,p(xt)p(yt)d對任意正數(shù)t,p(xt)p(yt)答案d解析對于a項(xiàng),因?yàn)檎龖B(tài)分布曲線關(guān)于直線x對稱,所以12。所以p(y1)0。5p(y2),故a項(xiàng)錯誤;對于b項(xiàng),因?yàn)閤的正態(tài)分布密度曲線比y的正態(tài)分布密度曲線更“瘦高”,所以12。所以p(x1)p(x2),故b項(xiàng)錯誤;對于c項(xiàng),由圖象可知,在y軸的右側(cè)某處,顯然滿足p(xt)p(yt),故c項(xiàng)錯誤;對于d項(xiàng),在y軸右側(cè)作與x軸垂直的一系列平行線

18、,可知在任何情況下,x的正態(tài)分布密度曲線與x軸之間圍成的圖形面積都大于y的正態(tài)分布密度曲線與x軸之間圍成的圖形面積,即對任意正數(shù)t,p(xt)p(yt),故d項(xiàng)正確(2)從某企業(yè)生產(chǎn)的某種產(chǎn)品中抽取500件,測量這些產(chǎn)品的一項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)值,由測量結(jié)果得如下頻率分布直方圖:求這500件產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)值的樣本平均數(shù)和樣本方差s2(同一組中的數(shù)據(jù)用該組區(qū)間的中點(diǎn)值作代表);由直方圖可以認(rèn)為,這種產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)值z服從正態(tài)分布n(,2),其中近似為樣本平均數(shù),2近似為樣本方差s2.()利用該正態(tài)分布,求p(187。8z212.2);()某用戶從該企業(yè)購買了100件這種產(chǎn)品,記x表示這100件產(chǎn)品中質(zhì)量指標(biāo)

19、值位于區(qū)間(187.8,212.2)的產(chǎn)品件數(shù),利用()的結(jié)果,求e(x)附:12.2.若zn(,2),則p(z)0.682 6,p(2z2)0.954 4.解抽取產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)值的樣本平均數(shù)和樣本方差s2分別為1700.021800.091900。222000。332100.242200.082300。02200,s2(30)20。02(20)20。09(10)20.2200。331020。242020.083020。02150。()由知,zn(200,150),從而p(187。8z212。2)p(20012.2z20012。2)0.682 6.()由()知,一件產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)值位于區(qū)間(1

20、87。8,212。2)的概率為0.682 6,依題意知xb(100,0.682 6),所以e(x)1000.682 668.26。思維升華解決正態(tài)分布問題有三個關(guān)鍵點(diǎn):(1)對稱軸x;(2)標(biāo)準(zhǔn)差;(3)分布區(qū)間利用對稱性可求指定范圍內(nèi)的概率值;由,分布區(qū)間的特征進(jìn)行轉(zhuǎn)化,使分布區(qū)間轉(zhuǎn)化為3特殊區(qū)間,從而求出所求概率注意只有在標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布下對稱軸才為x0。(2015山東)已知某批零件的長度誤差(單位:毫米)服從正態(tài)分布n(0,32),從中隨機(jī)取一件,其長度誤差落在區(qū)間(3,6)內(nèi)的概率為(附:若隨機(jī)變量服從正態(tài)分布n(,2),則p()68。26%,p(22)95。44%.)()a4。56 b1

21、3.59% c27.18% d31。74%答案b解析由正態(tài)分布的概率公式知p(33)0.682 6,p(66)0.954 4,故p(36)0.135 913.59%,故選b。8離散型隨機(jī)變量的均值與方差問題典例(12分)(2016湖北六校聯(lián)考)在2016年全國高校自主招生考試中,某高校設(shè)計了一個面試考查方案:考生從6道備選題中一次性隨機(jī)抽取3題,按照題目要求獨(dú)立回答全部問題規(guī)定:至少正確回答其中2題的便可通過已知6道備選題中考生甲有4題能正確回答,2題不能回答;考生乙每題正確回答的概率都為,且每題正確回答與否互不影響(1)分別寫出甲、乙兩考生正確回答題數(shù)的分布列,并計算其均值;(2)試用統(tǒng)計知

22、識分析比較兩考生的通過能力規(guī)范解答解(1)甲正確回答的題目數(shù)可取1,2,3。p(1),p(2),p(3)。3分故其分布列為123pe()1232。5分又乙正確回答的題目數(shù)b(3,),其分布列為0123pe()np32。8分(2)d()(21)2(22)2(23)2,d()np(1p)3,10分d()d()p(2),p(2),p(2)p(2)從回答對題數(shù)的均值考查,兩人水平相當(dāng);從回答對題數(shù)的方差考查,甲較穩(wěn)定;從至少正確回答2題的概率考查,甲獲得通過的可能性大因此可以判斷甲的通過能力較強(qiáng)12分求離散型隨機(jī)變量的均值和方差問題的一般步驟:第一步:確定隨機(jī)變量的所有可能值;第二步:求每一個可能值所

23、對應(yīng)的概率;第三步:列出離散型隨機(jī)變量的分布列;第四步:求均值和方差;第五步:根據(jù)均值、方差、進(jìn)行判斷,并得出結(jié)論; (適用于均值、方差的應(yīng)用問題)第六步:反思回顧查看關(guān)鍵點(diǎn)、易錯點(diǎn)和答題規(guī)范。1(2016鄭州一模)某班舉行了一次“心有靈犀的活動,教師把一張寫有成語的紙條出示給a組的某個同學(xué),這個同學(xué)再用身體語言把成語的意思傳遞給本組其他同學(xué)若小組內(nèi)同學(xué)甲猜對成語的概率是0。4,同學(xué)乙猜對成語的概率是0。5,且規(guī)定猜對得1分,猜不對得0分,則這兩個同學(xué)各猜1次,得分之和x(單位:分)的均值為()a0。9 b0。8 c1.2 d1。1答案a解析由題意得x0,1,2,則p(x0)0.60。50。3

24、,p(x1)0.40。50。60。50。5,p(x2)0。40。50。2,e(x)10。520.20.9.2(2017蕪湖月考)若xb(n,p),且e(x)6,d(x)3,則p(x1)的值為()a322 b24c3210 d28答案c解析由題意知解得p(x1)c(1)113210.3設(shè)隨機(jī)變量xn(,2),且x落在區(qū)間(3,1)內(nèi)的概率和落在區(qū)間(1,3)內(nèi)的概率相等,若p(x2)p,則p(0x2)等于()a.p b1pc12p d。p答案d解析由x落在(3,1)內(nèi)的概率和落在(1,3)內(nèi)的概率相等得0.又p(x2)p,p(2x2)12p,p(0x2)p。4一射擊測試中每人射擊三次,每擊中目標(biāo)

25、一次記10分,沒有擊中記0分某人每次擊中目標(biāo)的概率為,則此人得分的均值與方差分別為_,_。答案20解析記此人三次射擊擊中目標(biāo)次數(shù)為x,得分為y,則xb(3,),y10x,e(y)10e(x)10320,d(y)100d(x)1003.5(2016湖北宜昌一中月考)已知xn(,2)時,p(x)0.682 6,p(2x2)0。954 4,p(3x3)0.997 4,則_。答案0.021 5解析由題意,1,1,p(3x4)p(2x4)p(1x3)(0。997 40.954 4)0。021 5.6某居民小區(qū)有兩個相互獨(dú)立的安全防范系統(tǒng)(簡稱系統(tǒng))a和b,系統(tǒng)a和系統(tǒng)b在任意時刻發(fā)生故障的概率分別為和p

26、。(1)若在任意時刻至少有一個系統(tǒng)不發(fā)生故障的概率為,求p的值;(2)設(shè)系統(tǒng)a在3次相互獨(dú)立的檢測中不發(fā)生故障的次數(shù)為隨機(jī)變量,求的分布列及均值e()解(1)設(shè)“至少有一個系統(tǒng)不發(fā)生故障為事件c,那么1p()1p,解得p。(2)由題意,得隨機(jī)變量可能的取值為0,1,2,3,則p(0)3,p(1)c2,p(2)c2,p(3)3.所以,隨機(jī)變量的分布列為0123p故隨機(jī)變量的均值e()0123。(或因?yàn)閎(3,),所以e()3.)7(2016汕尾調(diào)研)為了解某市高三學(xué)生身高情況,對全市高三學(xué)生進(jìn)行了測量,經(jīng)分析,全市高三學(xué)生身高x(單位:cm)服從正態(tài)分布n(160,2),已知p(x150)0。2

27、,p(x180)0.03.(1)現(xiàn)從該市高三學(xué)生中隨機(jī)抽取一名學(xué)生,求該學(xué)生身高在區(qū)間170,180)的概率;(2)現(xiàn)從該市高三學(xué)生中隨機(jī)抽取三名學(xué)生,記抽到的三名學(xué)生身高在區(qū)間150,170)的人數(shù)為,求隨機(jī)變量的分布列和均值 e()解(1)由全市高三學(xué)生身高x服從n(160,2),p(x150)0.2,得p(160x170)p(150x160)0。50。20.3。因?yàn)閜(x180)0.03,所以p(170x180)0.50.30。030.17.故從該市高三學(xué)生中隨機(jī)抽取一名學(xué)生,該學(xué)生身高在區(qū)間170,180)的概率為0。17.(2)因?yàn)閜(150x170)p(150x160)p(160xe(x2),所以他們都選擇方案甲進(jìn)行抽獎時,累計得分的均值較大*9。為回饋顧客,某商場擬通過模擬兌獎的方式對1 000位顧客進(jìn)行獎勵,規(guī)定:每位顧

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