内容正文:
第5章 概率
5.1 随机事件与样本空间
5.1.2 事件的运算
(教师独具内容)
课程标准:1.了解随机事件的交、并、差、互斥与对立的含义.2.能结合实例进行随机事件的交、并、差运算.
教学重点:随机事件的交、并、差、互斥与对立的含义.
教学难点:随机事件的关系与集合关系的解释.
核心素养:1.通过事件间的关系的判断发展数学抽象素养.2.通过事件间的运算发展逻辑推理素养.
核心概念掌握
核心素养形成
随堂水平达标
目录
课后课时精练
核心概念掌握
知识点一 事件的关系
1.如果事件A发生必然导致事件B发生,即事件A中的每个样本点都在B中,则称A包含于B,或B包含A,记作_______.
显然,对任何事件A,都有∅____A____Ω.
2.对于事件A,B,如果A____B,且B____A,则称A与B等价,或称A与B相等,记作A=B.
A⊆B
⊆
⊆
⊆
⊆
核心概念掌握
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知识点二 事件的运算
1.如果某事件发生当且仅当事件A与事件B_______发生,
则称该事件为事件A与B的交(或积),记作__________.事件A∩B
由属于事件A且属于事件B的所有样本点组成.显然有Ω∩A=A.
事件A∩B如图中阴影部分所示.
同时
A∩B(或AB)
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2.如果某事件发生当且仅当事件A发生或事件B发生,则称该事件为事件A与B的并(或和),记作_____________.事件A∪B由至少属于事件
A或B之一的样本点组成.容易得∅∪A=A.
事件A∪B如图中阴影部分所示.
3.如果事件A∩B为____________,即A∩B=_____,则称
事件A,B互斥(或互不相容).
一般地,如果事件A1,A2,…,An中_________两个都互斥,则称它们两两互斥.
A∪B(或A+B)
不可能事件
任意
∅
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4.如果某事件发生当且仅当事件A发生而事件B不发生,
则称该事件为______________,记作_____.显然,A\B由属于
事件A但不属于事件B的样本点组成.
事件A\B如图中阴影部分所示.
事件A与B的差
A\B
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对立事件
核心概念掌握
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核心概念掌握
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事件A与事件B互斥是指事件A与事件B在一次试验中不会同时发生,对立事件是指在一次试验中,两个事件不会同时发生,且必然要有一个事件发生,因此,对立事件是互斥事件的特例,对立事件一定是互斥事件,但互斥事件不一定是对立事件.从集合的观点来判断:设事件A与B所含的样本点组成的集合分别是A,B,若A,B互斥,则A∩B=∅,若A,B对立,则A∩B=∅,且A∪B=Ω,即∁ΩB=A,∁ΩA=B.互斥事件A与B的和A+B可理解为集合A∪B.
核心概念掌握
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1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)若A=B,则A,B同时发生或A,B同时不发生.( )
(2)两个事件的和指两个事件至少一个发生.( )
(3)互斥事件一定是对立事件.( )
√
×
√
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2.做一做
(1)掷一枚骰子,设事件A={出现的点数不大于3},B={出现的点数为偶数},则事件A与事件B的关系是( )
A.A⊆B
B.A∩B={出现的点数为2}
C.事件A与B互斥
D.事件A与B是对立事件
核心概念掌握
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(2)一批产品共有100件,其中5件是次品,95件是合格品.从这批产品中任意抽取5件,现给出以下四个事件:
事件A:恰有一件次品; 事件B:至少有两件次品;
事件C:至少有一件次品; 事件D:至多有一件次品.
并给出以下结论:
①A∪B=C; ②D∪B是必然事件; ③A∩B=C; ④A∩D=C.
其中正确结论的序号是( )
A.①② B.③④ C.①③ D.②③
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(3)下列各对事件:
①运动员甲射击一次,“射中9环”与“射中8环”;
②甲、乙两运动员各射击一次,“甲射中10环”与“乙射中9环”;
③甲、乙两运动员各射击一次,“甲、乙都射中目标”与“甲、乙都没有射中目标”;
④甲、乙两运动员各射击一次,“至少有一人射中目标”与“甲射中目标但乙没有射中目标”.
其中是互斥事件的有________,是包含关系的有________.
①③
④
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核心素养形成
题型一 事件的关系和运算
例1 在掷骰子的试验中,可以定义许多事件.例如,事件C1={出现1点},事件C2={出现2点},事件C3={出现3点},事件C4={出现4点},事件C5={出现5点},事件C6={出现6点},事件D1={出现的点数不大于1},事件D2={出现的点数大于3},事件D3={出现的点数小于5},事件E={出现的点数小于7},事件F={出现的点数为偶数},事件G={出现的点数为奇数},请根据上述定义的事件,回答下列问题.
(1)请举出符合包含关系、相等关系的事件;
(2)利用并事件的定义,判断上述哪些事件是并事件.
核心素养形成
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解 (1)因为事件C1,C2,C3,C4发生,则事件D3必发生,所以C1⊆D3,C2⊆D3,C3⊆D3,C4⊆D3.
同理可得,事件E包含事件C1,C2,C3,C4,C5,C6,D1,D2,D3,F,G;事件D2包含事件C4,C5,C6;事件F包含事件C2,C4,C6;事件G包含事件C1,C3,C5.
且易知事件C1与事件D1相等,即C1=D1.
(2)因为事件D2={出现的点数大于3}={出现4点或出现5点或出现6点},所以D2=C4∪C5∪C6(或D2=C4+C5+C6).
同理可得,D3=C1∪C2∪C3∪C4,E=C1∪C2∪C3∪C4∪C5∪C6,F=C2∪C4∪C6,G=C1∪C3∪C5,E=F∪G,E=D2∪D3.
核心素养形成
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事件间运算的方法
(1)利用事件间运算的定义.列出同一条件下试验的所有可能出现的结果,分析并利用这些结果进行事件间的运算.
(2)利用韦恩图.借助集合间运算的思想,分析同一条件下试验的所有可能出现的结果,把这些结果在图中列出,进行运算.
核心素养形成
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[跟踪训练1] 盒子里有6个红球,4个白球,现从中任取3个球,设事件A={3个球中有一个红球,两个白球},事件B={3个球中有两个红球,一个白球},事件C={3个球中至少有一个红球},事件D={3个球中既有红球又有白球},事件E={3个球都是红球}.则:
(1)事件D与事件A,B是什么样的运算关系?
(2)事件C与事件A的交事件是什么事件?
(3)事件C与事件E的差是什么事件?
核心素养形成
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解 (1)对于事件D,可能的结果为1个红球,2个白球或2个红球,1个白球,故D=A∪B.
(2)对于事件C,可能的结果为1个红球,2个白球;2个红球,1个白球或3个红球,故C∩A=A.
(3)对于事件C,可能的结果为1个红球,2个白球;2个红球,1个白球或3个红球,故C\E=D.
核心素养形成
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例2 从40张扑克牌(红桃、黑桃、方块、梅花,点数从1~10各10张)中,任取一张.
(1)“抽出红桃”与“抽出黑桃”;
(2)“抽出红色牌”与“抽出黑色牌”;
(3)“抽出的牌点数为5的倍数”与“抽出的牌点数大于9”.
判断上面给出的每对事件是否为互斥事件,是否为对立事件,并说明理由.
题型二 互斥事件与对立事件的判断
核心素养形成
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解 (1)是互斥事件,不是对立事件.
理由:从40张扑克牌中任意抽取1张,“抽出红桃”和“抽出黑桃”是不可能同时发生的,所以是互斥事件.同时,不能保证其中必有一个发生,这是因为还可能抽出“方块”或者“梅花”,因此,二者不是对立事件.
(2)既是互斥事件,又是对立事件.
理由:从40张扑克牌中,任意抽取1张,“抽出红色牌”与“抽出黑色牌”,两个事件不可能同时发生,但其中必有一个发生,所以它们既是互斥事件,又是对立事件.
核心素养形成
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(3)不是互斥事件,也不是对立事件.
理由:从40张扑克牌中任意抽取1张,“抽出的牌点数为5的倍数”与“抽出的牌点数大于9”这两个事件可能同时发生,如抽出的牌点数为10,因此,二者不是互斥事件,也不是对立事件.
核心素养形成
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互斥事件与对立事件间的关系
互斥事件和对立事件的判定是针对两个事件而言的.一次试验中,两个互斥事件有可能都不发生,也可能有一个发生,但不可能两个都发生;而两个对立事件必有一个发生,但是不可能两个事件同时发生,也不可能两个事件同时不发生.所以两个事件互斥,它们未必对立;反之两个事件对立,它们一定互斥.
核心素养形成
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[跟踪训练2] 已知某医疗诊所的急诊室有3名男医生和2名女医生,从中任选2名去参加医德培训.判断下列各对事件是否为互斥事件?是否为对立事件?并说明理由.
(1)“恰有1名男医生”和“恰有2名男医生”;
(2)“至少有1名男医生”和“至少有1名女医生”;
(3)“至少有1名男医生”和“全是男医生”;
(4)“至少有1名男医生”和“全是女医生”.
核心素养形成
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解 (1)是互斥事件,但不是对立事件.
理由:所选的2名医生中,“恰有1名男医生”实质选出的是“1名男医生和1名女医生”,它与“恰有2名男医生”不可能同时发生,所以是互斥事件,同时,不能保证其中必有一个发生,因为还可能“恰有2名女医生”,因此二者不对立.
(2)不是互斥事件,也不是对立事件.
理由:“至少有1名男医生”包括“1名男医生和1名女医生”与“2名都是男医生”,“至少有1名女医生”包括“1名女医生和1名男医生”与“2名都是女医生”,它们共同含有“1名男医生和1名女医生”,能够同时发生,因此不互斥也不对立.
核心素养形成
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(3)不是互斥事件,也不是对立事件.
理由:“至少有1名男医生”包括“1名男医生和1名女医生”与“2名都是男医生”,这与“全是男医生”能够同时发生,因此不互斥也不对立.
(4)是互斥事件,也是对立事件.
理由:“至少有1名男医生”包括“1名男医生和1名女医生”与“2名都是男医生”,它与“全是女医生”不可能同时发生,但其中必有一个发生,故它们既是互斥事件,又是对立事件.
核心素养形成
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随堂水平达标
1.从一批产品(既有正品也有次品)中取出三件产品,设A={三件产品全不是次品},B={三件产品全是次品},C={三件产品有次品,但不全是次品},则下列结论中错误的是( )
A.A与C互斥 B.B与C互斥
C.任何两个都互斥 D.任何两个都不互斥
解析 由题意知事件A,B,C两两不可能同时发生,因此两两互斥.
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3.(多选)从装有红球、白球和黑球各2个的口袋内一次取出2个球,则与事件“两球都为白球”互斥而非对立的事件是( )
A.两球都不是白球 B.两球恰有一个白球
C.两球至少有一个白球 D.两球至多有一个白球
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解析 对于A,根据题意,结合互斥事件、对立事件的定义可得,事件“两球都为白球”和事件“两球都不是白球”不可能同时发生,故它们是互斥事件,但这两个事件不是对立事件,因为它们的和事件不是必然事件;对于B,事件“两球都为白球”和事件“两球恰有一个白球”是互斥而非对立事件;对于C,事件“两球都为白球”和事件“两球至少有一个白球”可能同时发生,故它们不是互斥事件;对于D,事件“两球都为白球”和事件“两球至多有一个白球”是互斥事件,也是对立事件.故选AB.
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4.某人在打靶时,连续射击2次,事件“至少有1次不中靶”的对立事件是_____________.
解析 事件“至少有1次不中靶”包含“1次中靶1次不中靶”和“2次都不中靶”,其对立事件是“2次都中靶”.
2次都中靶
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5.一个射击手进行一次射击,试判断下列事件哪些是互斥事件?哪些是对立事件?
事件A:命中环数大于7环;事件B:命中环数为10环;事件C:命中环数小于6环;事件D:命中环数为6,7,8,9或10环.
解 A∩B={10环}≠∅,故A与B不是互斥事件;
显然A∩C=∅,“大于7环”与“小于6环”是不可能同时发生的,故A与C是互斥事件.又A∪C≠Ω,即A与C不是必有一个发生,还可能有6环或7环,因此A与C不是对立事件;
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A∩D={8环,9环,10环}≠∅,故A与D不是互斥事件;
显然B∩C=∅,所以B与C是互斥事件.
又因为B∪C≠Ω,因此B与C不是对立事件;
B∩D={10环}≠∅,因此B与D不是互斥事件;
显然C∩D=∅,因此C与D是互斥事件,又C∪D=Ω,即C,D必有一个发生,因此C与D还是对立事件.
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课后课时精练
一、选择题
1.一人连续掷硬币两次,事件“至少有一次为正面”的互斥事件是( )
A.至多有一次为正面 B.两次均为正面
C.只有一次为正面 D.两次均为反面
解析 对于A,至多有一次为正面与至少有一次为正面,能够同时发生,不是互斥事件;对于B,两次均为正面与至少有一次为正面,能够同时发生,不是互斥事件;对于C,只有一次为正面与至少有一次为正面,能够同时发生,不是互斥事件;对于D,两次均为反面与至少有一次为正面,不能够同时发生,是互斥事件.故选D.
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2.掷一枚骰子,“向上的点数是1或2”为事件A,“向上的点数是2或3”为事件B,则( )
A.A⊆B
B.A=B
C.A∪B表示向上的点数是1或2或3
D.A∩B表示向上的点数是1或2或3
解析 设A={1,2},B={2,3},则A∩B={2},A∪B={1,2,3},所以A∩B表示向上的点数为2,A∪B表示向上的点数为1或2或3.故选C.
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3.在一次随机试验中,A,B,C,D是彼此互斥的事件,且A∪B∪C∪D是必然事件,则下列说法正确的是( )
A.A∪B与C是互斥事件,也是对立事件
B.B∪C与D是互斥事件,也是对立事件
C.A∪C与B∪D是互斥事件,但不是对立事件
D.A与B∪C∪D是互斥事件,也是对立事件
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解析 由于A,B,C,D彼此互斥,且A∪B∪C∪D是必然事件,故其事件的关系如图所示,由图可知,任何一个事件与其余三个事件的和事件互为对立事件,任何两个事件的和事件与其余两个事件的和事件互为对立事件,故只有D中的说法正确.
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4.对空中飞行的飞机连续射击两次,每次发射一枚炮弹,设A={两弹都击中飞机},B={两弹都没击中飞机},C={恰有一弹击中飞机},D={至少有一弹击中飞机},下列说法不正确的是( )
A.A⊆D B.B∩D=∅
C.A∪C=D D.A∪C=B∪D
解析 由于至少有一弹击中飞机包括两种情况:两弹都击中飞机,只有一弹击中飞机,故有A⊆D,故A正确.由于事件B,D是互斥事件,故B∩D=∅,故B正确.由A∪C=D成立可得C正确.A∪C=D={至少有一弹击中飞机},不是必然事件,而B∪D为必然事件,故D不正确.
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5.(多选)若从1,2,3,…,9中任取两个数,则下列四个选项中是对立事件的是( )
A.恰有一个偶数和恰有一个奇数
B.至多有一个奇数和两个都是奇数
C.至少有一个奇数和两个都是偶数
D.至少有一个奇数和至少有一个偶数
解析 从1~9中任取两数,有以下三种情况:①两个均为奇数;②两个均为偶数;③一个奇数和一个偶数.故选BC.
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二、填空题
6.打靶3次,事件Ai表示“击中i次”,其中i=0,1,2,3.那么A=A1∪A2∪A3表示_________________.
解析 A1∪A2∪A3所表示的含义是A1,A2,A3这三个事件中至少有一个发生,即可能击中1次、2次或3次.
至少有一次击中
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7.同时掷两枚骰子,两枚骰子的点数之和可能是2,3,4,…,11,12中的一个.记事件A为“点数之和是2,4,7,12”,事件B为“点数之和是2,4,6,8,10,12”,事件C为“点数之和大于8”,则事件“点数之和为2或4”可记为_________,事件C\B表示________________.
点数之和是9,11
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8.从一副扑克牌(去掉大、小王,共52张)中随机选取一张,给出如下四组事件:
①“这张牌是红桃”与“这张牌是方块”;
②“这张牌是红色牌”与“这张牌是黑色牌”;
③“这张牌牌面是2,3,4,6,10之一”与“这张牌是方块”;
④“这张牌牌面是2,3,4,5,6,7,8,9,10之一”与“这张牌牌面是A,K,Q,J之一”,
其中互为对立事件的有________(写出所有正确的编号).
②④
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解析 从一副扑克牌(去掉大、小王,共52张)中随机选取一张,①“这张牌是红桃”与“这张牌是方块”是互斥事件,但不是对立事件;②“这张牌是红色牌”与“这张牌是黑色牌”是互斥事件,也是对立事件;③“这张牌牌面是2,3,4,6,10之一”与“这张牌是方块”不是互斥事件,故更不会是对立事件;④“这张牌牌面是2,3,4,5,6,7,8,9,10之一”与“这张牌牌面是A,K,Q,J之一”是互斥事件,也是对立事件.故答案为②④.
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三、解答题
9.甲、乙、丙三人独立破译密码,用事件的运算关系表示:
(1)密码被破译;(2)至少有一人破译;
(3)至多有一人破译;(4)恰有一人破译;
(5)只有甲破译;(6)密码未被破译.
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10.某县城有甲、乙两种报纸供居民订阅,记事件A为“只订甲报”,事件B为“至少订一种报纸”,事件C为“至多订一种报纸”,事件D为“不订甲报”,事件E为“一种报纸也不订”.判断下列每组事件是不是互斥事件;如果是,再判断它们是不是对立事件:
(1)A与C;(2)B与E;(3)B与D;(4)B与C;(5)C与E.
解 (1)由于事件C“至多订一种报纸”中包括“只订甲报”,即事件A与事件C有可能同时发生,故A与C不是互斥事件.
(2)事件B“至少订一种报纸”与事件E“一种报纸也不订”是不可能同时发生的,故B与E是互斥事件;由于事件B与事件E必有一个发生,故B与E是对立事件.
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(3)事件B“至少订一种报纸”中包括“只订乙报”,即有可能“不订甲报”,也就是说事件B和事件D有可能同时发生,故B与D不是互斥事件.
(4)事件B“至少订一种报纸”中的可能情况为“只订甲报”“只订乙报”“订甲、乙两种报”.事件C“至多订一种报纸”中的可能情况为“一种报纸也不订”“只订甲报”“只订乙报”.也就是说事件B与事件C可能同时发生,故B与C不是互斥事件.
(5)由(4)的分析知,事件E“一种报纸也不订”是事件C中的一种可能情况,所以事件C与事件E可能同时发生,故C与E不是互斥事件.
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1.从一堆产品(其中正品与次品都多于2件)中任取2件,观察正品件数与次品件数,判断下列每组事件是不是互斥事件,如果是,再判断它们是不是对立事件.
(1)“恰好有1件次品”和“恰好有2件次品”;
(2)“至少有1件次品”和“全是次品”;
(3)“至少有1件正品”和“至少有1件次品”.
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解 依据互斥事件的定义,即事件A与事件B在一次试验中不会同时发生可知:
(1)中“恰好有1件次品”和“恰好有2件次品”不可能同时发生,因此它们是互斥事件,又因为它们的和事件不是必然事件,所以它们不是对立事件.
(2)中的2个事件不是互斥事件,从而也不是对立事件.
(3)中的2个事件不是互斥事件,从而也不是对立事件.
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2.用红、黄、蓝三种不同的颜色给大小相同的三个圆随机涂色,每个圆只涂一种颜色.设事件A=“三个圆的颜色全不相同”,事件B=“三个圆的颜色不全相同”,事件C=“其中两个圆的颜色相同”,事件D=“三个圆的颜色全相同”.
(1)写出试验的样本空间;
(2)用集合的形式表示事件A,B,C,D;
(3)事件B与事件C有什么关系?事件A和B的交事件与事件D有什么关系?并说明理由.
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解 (1)用数组(a,b,c)表示可能的结果,a,b,c分别表示三个圆所涂的颜色,则试验的样本空间Ω={(红,红,红),(黄,黄,黄),(蓝,蓝,蓝),(红,红,黄),(红,红,蓝),(蓝,蓝,红),(蓝,蓝,黄),(黄,黄,红),(黄,黄,蓝),(红,黄,蓝)}.
(2)A={(红,黄,蓝)}.
B={(红,红,黄),(红,红,蓝),(蓝,蓝,红),(蓝,蓝,黄),(黄,黄,红),(黄,黄,蓝),(红,黄,蓝)}.
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C={(红,红,黄),(红,红,蓝),(蓝,蓝,红),(蓝,蓝,黄),(黄,黄,红),(黄,黄,蓝)}.
D={(红,红,红),(黄,黄,黄),(蓝,蓝,蓝)}.
(3)由(2)可知C⊆B,A∩B=A,A与D互斥,所以事件B包含事件C,事件A和B的交事件与事件D互斥但不对立.
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5.如果某事件发生当且仅当事件A不发生,则称该事件为A的___________,记作___________,且Ω=__________.
事件eq \o(A,\s\up12(-))如图中阴影部分所示.
Ω\A或eq \o(A,\s\up12(-))
A∪eq \o(A,\s\up12(-))
6.概率论中事件的运算性质与集合论中的运算性质是一致的,主要包括:
(1)A∪B=B∪A,A∩B=B∩A;
(2)(A∪B)∪C=A∪(B∪C),(A∩B)∩C=A∩(B∩C);
(3)(A∪B)∩C=(A∩C)∪(B∩C),C∩(A∪B)=(C∩A)∪(C∩B);
(4)A∪B=eq \o(A,\s\up12(-))∩eq \o(B,\s\up12(-)),A∩B=eq \o(A,\s\up12(-))∪eq \o(B,\s\up12(-)).
2.一人在练习射击时连续射击三次,设A={至多有一次中靶},则eq \o(A,\s\up12(-))=( )
A.{至少有一次中靶}
B.{三次均中靶}
C.{只有两次中靶}
D.{至少有两次中靶}
解析 “至多有一次中靶”包含“只有一次中靶”和“三次均不中靶”,所以eq \o(A,\s\up12(-))={至少有两次中靶}.故选D.
A∩B∩eq \o(C,\s\up12(-))
解析 ∵事件A={2,4,7,12},事件B={2,4,6,8,10,12},∴A∩B={2,4,12}.又C={9,10,11,12},∴A∩B∩eq \o(C,\s\up12(-))={2,4},C\B={9,11}.
解 用A,B,C分别表示甲、乙、丙破译密码,则
(1)A∪B∪C;(2)A∪B∪C;(3)A∩eq \o(B,\s\up12(-))∩eq \o(C,\s\up12(-))+eq \o(A,\s\up12(-))∩B∩eq \o(C,\s\up12(-))+eq \o(A,\s\up12(-))∩eq \o(B,\s\up12(-))∩C+eq \o(A,\s\up12(-))∩eq \o(B,\s\up12(-))∩eq \o(C,\s\up12(-));(4)A∩eq \o(B,\s\up12(-))∩eq \o(C,\s\up12(-))+eq \o(A,\s\up12(-))∩B∩eq \o(C,\s\up12(-))+eq \o(A,\s\up12(-))∩eq \o(B,\s\up12(-))∩C;(5)A∩eq \o(B,\s\up12(-))∩eq \o(C,\s\up12(-));(6)eq \o(A,\s\up12(-))∩eq \o(B,\s\up12(-))∩eq \o(C,\s\up12(-)).
$$