内容正文:
5.2.2 概率的运算
第5章 §5.2 概率及运算
通过实例,理解概率的性质,掌握随机事件概率的运算公式.
学习目标
导语
我们知道事件的交、并、补的运算还是事件,而随机事件的概率是可求的,故概率是可以运算的,让我们先来学习两个互斥事件的概率运算吧.
内容索引
一、两个互斥事件的概率加法公式
二、一般概率加法公式
课时对点练
三、概率性质的综合应用
随堂演练
两个互斥事件的概率加法公式
一
抛掷一枚质地均匀的骰子,A={向上的点数是1},B={向上的点数是2},C={向上的点数是1或2}.
问题1 事件A与事件B什么关系?
提示 互斥.
问题2 P(A),P(B),P(C)三者之间存在怎样的关系?
问题3 若D={向上的点数不小于2},则事件A与事件D什么关系,P(A)与P(D)存在怎样的关系?
1.两个互斥事件的概率加法公式
如果Ω中的事件A,B互斥,则P(A∪B)= .
两个互斥事件的概率加法公式的推广:如果事件A1,A2,A3,…,An两两互斥,那么事件A1∪A2∪A3∪…∪An发生(是指A1,A2,A3,…,An中至少有一个发生)的概率,等于这n个事件的概率的和,即P(A1∪A2∪…∪An)= .
P(A)+P(B)
P(A1)+P(A2)+…+P(An)
知识梳理
8
2.对立事件的概率公式
补集
1-P(A)
知识梳理
9
注意点:
(1)公式P(A∪B)=P(A)+P(B)使用的前提条件是事件A和事件B互斥.
(2)公式P(B)=1-P(A)使用的前提条件是事件A和事件B对立.
事件A和事件B关系不明确时,不能套用任何一个公式.
知识梳理
10
例1 在数学考试中,小明的成绩在90分及90分以上的概率是0.18,在80~89分(包括80分与89分,下同)的概率是0.51,在70~79分的概率是0.15,在60~69分的概率是0.09,60分以下的概率是0.07.计算下列事件的概率:
(1)小明在数学考试中取得80分及80分以上的成绩;
分别记小明的成绩“在90分及90分以上”“在80~89分”“在70~79分” “在60~69分”为事件A,B,C,D,显然这四个事件彼此互斥.
小明的成绩在80分及80分以上的概率是P(A∪B)=P(A)+P(B)=0.18+0.51=0.69.
11
(2)小明考试及格(60分及60分以上为及格).
方法一 小明考试及格的概率是P(A∪B∪C∪D)=P(A)+P(B)+P(C)+P(D)=0.18+0.51+0.15+0.09=0.93.
方法二 因为小明考试不及格的概率是0.07,所以小明考试及格的概率是1-0.07=0.93.
12
互斥事件、对立事件的概率公式的应用
(1)互斥事件的概率加法公式P(A∪B)=P(A)+P(B)是一个非常重要的公式,运用该公式解题时,首先要分清事件间是否互斥,同时要学会把一个事件拆分为几个互斥事件,然后求出各事件的概率,用概率加法公式得出结果.
(2)当直接计算符合条件的事件个数比较烦琐时,可先计算出其对立事件的个数,求得对立事件的概率,然后利用对立事件的概率加法公式P(A)+P(B)=1,求出符合条件的事件的概率.
反思感悟
13
跟踪训练1 某射手在一次射击中射中10环、9环、8环、7环、7环以下的概率分别为0.24,0.28,0.19,0.16,0.13.计算这个射手在一次射击中:
(1)射中10环或9环的概率;
设“射中10环”“射中9环”“射中8环”“射中7环”“射中7环以下”的事件分别为事件A,B,C,D,E,则
P(A∪B)=P(A)+P(B)=0.24+0.28=0.52,所以射中10环或9环的概率为0.52.
14
(2)至少射中7环的概率;
方法一 P(A∪B∪C∪D)=P(A)+P(B)+P(C)+P(D)=0.24+0.28+0.19+0.16=0.87,所以至少射中7环的概率为0.87.
方法二 事件“至少射中7环”的对立事件是“射中7环以下”,其概率为0.13,则至少射中7环的概率为1-0.13=0.87.
(3)射中8环以下的概率.
P(D∪E)=P(D)+P(E)=0.16+0.13=0.29,所以射中8环以下的概率为0.29.
15
一般概率加法公式
二
问题4 对于任意的事件A,B,P(A∪B)=P(A)+P(B)一定成立吗?
提示 不一定.
一般概率加法公式
P(A∪B)=P(A)+P(B)-P(A∩B).
知识梳理
18
19
设事件A=“甲跑第一棒”,事件B=“乙跑第四棒”,
记甲跑第x棒,乙跑第y棒为(x,y),
则共有12个样本点,样本空间Ω={(1,2),(1,3),(1,4),(2,1),(2,3),(2,4),(3,1),(3,2),(3,4),(4,1),(4,2),(4,3)}.
甲跑第一棒,乙跑第四棒只有一种结果,即(1,4),
(1)对于与古典概型有关的问题可直接结合A∪B,A,B,A∩B的含义进行求解.
(2)若该模型不是古典概型,则需要套用公式P(A∪B)=P(A)+P(B)-P(A∩B),特别要注意P(A∩B)的数值.
反思感悟
21
跟踪训练2 在所有的两位数(10~99)中,任取一个数恰好能被2或3整除的概率是
√
在所有的两位数中,能被2整除的共计45个.被3整除的共计30个.
22
概率性质的综合应用
三
例3 某初级中学共有学生2 000名,各年级男、女生人数如下表:
七年级 八年级 九年级
女生 373 x y
男生 377 370 z
已知在全校学生中随机抽取1名,抽到八年级女生的概率为0.19.
(1)求x的值;
24
(2)已知y≥245,z≥245,求九年级中女生比男生少的概率;
七年级 八年级 九年级
女生 373 x y
男生 377 370 z
25
设九年级女生比男生少为事件A,九年级女生数、男生数记为(y,z),由(1)知x=380,
∴y+z=2 000-(373+377+380+370)=500,y,z∈N.
满足题意的所有样本点是(245,255),(246,254),(247,253),…,(255,245),共11个,事件A包含的样本点是(245,255),(246,254),(247,253),(248,252),(249,251),共5个.
(3)已知z=218,在全校学生中随机抽取一名学生,则该学生是女生或是九年级学生的概率是多少?
七年级 八年级 九年级
女生 373 x y
男生 377 370 z
27
设B=“抽到女生”,C=“抽到九年级学生”,由(2)知y+z=500,
又∵z=218,∴y=282,
∴全校女生共有373+380+282=1 035(名),
∴该学生是女生或九年级学生的概率为
P(B∪C)=P(B)+P(C)-P(B∩C)
延伸探究 本例(3)条件不变,在全校学生中随机抽取一名学生,求该学生是男生或七年级学生的概率.
设E=“抽到男生”,F=“抽到七年级学生”,
则该学生是男生或七年级学生的概率是
29
(1)两个互斥事件的概率公式是一般加法公式的特殊情形,只有当A,B互斥时,公式P(A∪B)=P(A)+P(B)才成立;只有当A,B对立时,公式P(A)=1-P(B)才成立.
(2)当求较复杂的事件的概率时,可将其分解成较简单的彼此互斥的事件,化难为易.
(3)事件的概率正面求解较难,但其对立事件的概率易求时,可用对立事件公式间接求解,对于含有“至多”、“至少”等这样的问题,常用此法求解.
反思感悟
30
跟踪训练3 某员工去开会,他乘火车、轮船、汽车、飞机去的概率分别为0.3,0.2,0.1,0.4.
(1)求他乘火车或乘飞机去的概率;
记“他乘火车”为事件A,“他乘轮船”为事件B,“他乘汽车”为事件C,“他乘飞机”为事件D.这四个事件两两不可能同时发生,故它们彼此互斥,所以P(A∪D)=P(A)+P(D)=0.3+0.4=0.7.
即他乘火车或乘飞机去的概率为0.7.
31
(2)求他不乘轮船去的概率;
设他不乘轮船去的概率为p,则
p=1-P(B)=1-0.2=0.8,
所以他不乘轮船去的概率为0.8.
(3)如果他乘交通工具的概率为0.5,请问他有可能乘哪种交通工具?
由于P(A)+P(B)=0.3+0.2=0.5,
P(C)+P(D)=0.1+0.4=0.5,
故他可能乘火车或乘轮船去,也有可能乘汽车或乘飞机去.
32
1.知识清单:
(1)互斥事件的概率加法公式.
(2)对立事件的概率加法公式.
(3)一般概率的加法公式.
2.方法归纳:转化法、正难则反.
3.常见误区:将事件拆分成若干个互斥的事件,易重复和遗漏.
课堂小结
随堂演练
四
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2
3
4
1.在一个试验中,若P(A∪B)=P(A)+P(B)=1,事件A与事件B的关系是
A.互斥不对立 B.对立不互斥
C.互斥且对立 D.以上答案都不对
√
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4
2.口袋内装有一些大小相同的红球、白球和黑球,从中摸出1个球,摸出红球的概率是0.42,摸出白球的概率是0.28,那么摸出黑球的概率是
A.0.42 B.0.28 C.0.3 D.0.7
√
∵摸出黑球是摸出红球或摸出白球的对立事件,
∴摸出黑球的概率是1-0.42-0.28=0.3.
1
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3
4
3.甲、乙两人下棋,甲获胜的概率为40%,甲不输的概率是90%,则甲、乙两人下和棋的概率是
A.60% B.30%
C.10% D.50%
√
甲、乙两人下和棋的概率P=90%-40%=50%.
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2
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4
4.甲、乙两人各射击一次,命中的概率分别为0.8和0.6,两人同时命中的概率为0.5,则甲、乙两人至少有一人命中的概率为______.
设事件A=“甲命中”,B=“乙命中”,则甲、乙两人至少有一人命中为事件A∪B.
易知P(A)=0.8,P(B)=0.6,P(AB)=0.5,
∴P(A∪B)=P(A)+P(B)-P(AB)=0.8+0.6-0.5=0.9.
0.9
课时对点练
五
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基础巩固
1.抛掷一枚质地均匀的骰子的试验,事件A表示“出现小于5的偶数点”,事件B表示“出现不小于5的点数”,则一次试验中,事件A或事件B至少有一个发生的概率为
√
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事件A表示“出现小于5的偶数点”,事件B表示“出现不小于5的点数”,
又小于5的偶数点有2和4,不小于5的点数有5和6,
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2.某超市收银台排队等候付款的人数及其相应概率如下:
由某超市收银台排队等候付款的人数及其相应概率,得至少有两人排队的概率P=1-P(X=0)-P(X=1)=1-0.1-0.16=0.74.
排队人数X 0 1 2 3 4 ≥5
概率 0.1 0.16 0.3 0.3 0.1 0.04
则至少有两人排队的概率为
A.0.16 B.0.26 C.0.56 D.0.74
√
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3.若事件A和B是互斥事件,且P(A)=0.1,则P(B)的取值范围是
A.[0,0.9] B.[0.1,0.9]
C.(0,0.9] D.[0,1]
√
由于事件A和B是互斥事件,则P(A∪B)=P(A)+P(B)=0.1+P(B),
又0≤P(A∪B)≤1,所以0≤0.1+P(B)≤1,
又P(B)≥0,所以0≤P(B)≤0.9,故选A.
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4.在一次随机试验中,彼此互斥的事件A,B,C,D的概率分别是0.2,0.2,0.3,0.3,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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由于A,B,C,D彼此互斥,且由P(A∪B∪C∪D)=P(A)+P(B)+P(C)+P(D)=1,知A+B+C+D是一个必然事件,故其事件的关系如图所示.
由图可知,任何一个事件与其余3个事件的和事件必然是对立事件,任何两个事件的和事件与其余两个事件的和事件也是对立事件,故只有D中的说法正确.
5.现有大小形状完全相同的4个小球,其中红球有2个,白球与蓝球各1个,将这4个小球排成一排,则中间2个小球不都是红球的概率为
√
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6.(多选)在一次随机试验中,三个事件A1,A2,A3发生的概率分别是0.2,0.3,0.5,则下列说法正确的是
A.A1∪A2与A3是互斥事件,也是对立事件
B.A1∪A2∪A3不一定是必然事件
C.P(A2∪A3)=0.8
D.P(A1∪A2)≤0.5
√
√
因为A1,A2,A3不一定是互斥事件,所以A不正确,B正确,P(A2∪A3)≤0.8,P(A1∪A1)≤0.5,所以C不正确,D正确.
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8.将两颗正方体骰子各投掷一次,则点数之和是8的概率为_____,点数
之和不小于10的概率为______.
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将两颗正方体骰子各投掷一次,共有36个结果,其中向上的点数之和是8的样本点有(2,6),(3,5),(4,4),(5,3),(6,2),共5个,
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9.某学校在教师外出家访了解学生家长对孩子的学习关心情况活动中,一个月内派出的教师人数及其概率如下表所示:
(1)求有4人或5人外出家访的概率;
派出人数 ≤2 3 4 5 ≥6
概率 0.1 0.46 0.3 0.1 0.04
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设派出2人及以下为事件A,3人为事件B,4人为事件C,5人为事件D,6人及以上为事件E.
则有4人或5人外出家访的事件为事件C或事件D,C,D为互斥事件.根据互斥事件概率的加法公式可知,
P(C∪D)=P(C)+P(D)=0.3+0.1=0.4.
派出人数 ≤2 3 4 5 ≥6
概率 0.1 0.46 0.3 0.1 0.04
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(2)求至少有3人外出家访的概率.
至少有3人外出家访的对立事件为2人及以下,所以由对立事件的概率可知,P=1-P(A)=1-0.1=0.9.
派出人数 ≤2 3 4 5 ≥6
概率 0.1 0.46 0.3 0.1 0.04
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10.一盒中装有各色球12个,其中5个红球、4个黑球、2个白球、1个绿球,从中随机取出1球,求:
(1)取出1球是红球或黑球的概率;
记事件A1=“任取1球为红球”;A2=“任取1球为黑球”;A3=“任取1球为白球”;A4=“任取1球为绿球”,则
根据题意,事件A1,A2,A3,A4彼此互斥.
方法一 由互斥事件的概率公式,得
取出1球为红球或黑球的概率为
P(A1∪A2)=P(A1)+P(A2)
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方法二 取出1球为红球或黑球的对立事件为取出1球为白球或绿球,即A1+A2的对立事件为A3+A4,所以取出1球为红球或黑球的概率为P(A1∪A2)=1-P(A3∪A4)=1-P(A3)-P(A4)
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(2)取出1球是红球或黑球或白球的概率.
方法一 取出1球为红球或黑球或白球的概率为
P(A1∪A2∪A3)=P(A1)+P(A2)+P(A3)
方法二 A1∪A2∪A3的对立事件为A4,
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综合运用
11.已知a∈{0,1,2},b∈{-1,1,3,5},则函数f(x)=ax2-2bx在区间(1,+∞)上单调递增的概率是
√
∵a∈{0,1,2},b∈{-1,1,3,5},用(a,b)表示所成实数对,
则共含有12个样本点.
函数f(x)=ax2-2bx在区间(1,+∞)上单调递增,
①当a=0时,f(x)=-2bx,需要满足-2b>0,即b<0,符合条件的只有(0,-1),即a=0,b=-1,共1个样本点;
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12.袋中有大小相同的黄、红、白球各一个,每次任取一个,有放回地取
3次,则下列事件的概率为 的是
A.颜色全相同 B.颜色不全相同
C.颜色全不同 D.无红球
√
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13.(多选)黄种人群中各种血型的人所占的比例见下表:
已知同种血型的人可以输血,O型血可以给任何一种血型的人输血,任何血型的人都可以给AB血型的人输血,其他不同血型的人不能互相输血.下列结论正确的是
A.任找一个人,其血可以输给B型血的人的概率是0.64
B.任找一个人,B型血的人能为其输血的概率是0.29
C.任找一个人,其血可以输给O型血的人的概率为1
D.任找一个人,其血可以输给AB型血的人的概率为1
血型 A B AB O
该血型的人所占比例 0.28 0.29 0.08 0.35
√
√
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任找一个人,其血型为A,B,AB,O型血的事件分别为A′,B′,C′,D′,它们两两互斥.由已知,有P(A′)=0.28,P(B′)=0.29,P(C′)=0.08,P(D′)=0.35.因为B,O型血可以输给B型血的人,所以“可以输给B型血的人”为事件B′∪D′,根据概率的加法公式,得P(B′∪D′)=P(B′)+P(D′)=0.29+0.35=0.64,故A正确;
B型血的人能为B型、AB型的人输血,其概率为0.29+0.08=0.37,故B错误;
由O型血只能接受O型血的人输血知,C错误;
由任何人的血都可以输给AB型血的人知,D正确.
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14.如图所示,靶子由一个中心圆面Ⅰ和两个同心圆环Ⅱ,Ⅲ构成,射手命中Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ的概率分别为0.35,0.3,0.25,则射手命中圆环Ⅱ或Ⅲ的概率为________,不中靶的概率是________.
0.55
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设射手命中圆面Ⅰ为事件A,命中圆环Ⅱ为事件B,命中圆环Ⅲ为事件C,不中靶为事件D,则P(A)=0.35,P(B)=0.3,P(C)=0.25,A,B,C两两互斥,故射手命中圆环Ⅱ或Ⅲ的概率为P(B∪C)=P(B)+
P(C)=0.3+0.25=0.55,射手中靶的概率为P(A∪B∪C)=P(A)+P(B)+P(C)=0.35+0.3+0.25=0.9.
因为中靶和不中靶是对立事件,所以不中靶的概率P(D)=1-P(A∪B∪C)=1-0.9=0.1.
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拓广探究
15.《镜花缘》是清代文人李汝珍创作的长篇小说,书中有这样一个情节:一座楼阁到处挂满了五彩缤纷的大小灯球,灯球有两种,一种是大灯下缀2个小灯,另一种是大灯下缀4个小灯,大灯共360个,小灯共1 200个.若在这座楼阁的灯球中,随机选取一个灯球,则这个灯球是大灯下缀4个小灯的概率为
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设大灯下缀2个小灯的灯球有x个,
大灯下缀4个小灯的灯球有y个,
16.一个盒子里装有三张卡片,分别标有数字1,2,3,这三张卡片除标记的数字外完全相同.随机有放回地抽取3次,每次抽取1张,将抽取的卡片上的数字依次记为a,b,c.
(1)求“抽取的卡片上的数字满足a+b=c”的概率;
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由题意知,(a,b,c)的样本空间Ω={(1,1,1),(1,1,2),(1,1,3),(1,2,1),(1,2,2),(1,2,3),(1,3,1),(1,3,2),(1,3,3),(2,1,1),(2,1,2),(2,1,3),(2,2,1),(2,2,2),(2,2,3),(2,3,1),(2,3,2),(2,3,3),(3,1,1),(3,1,2),(3,1,3),(3,2,1),(3,2,2),(3,2,3),(3,3,1),(3,3,2),(3,3,3)},共27个样本点.
设“抽取的卡片上的数字满足a+b=c”为事件A,
则事件A包含的样本点有(1,1,2),(1,2,3),(2,1,3),共3个.
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(2)求“抽取的卡片上的数字a,b,c不完全相同”的概率.
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提示 由于样本空间Ω有6个样本点,A,B,C分别有1个样本点,1个样本点和2个样本点,且事件C=A∪B,因此P(A)=,P(B)=,P(C)==,所以P(C)=P(A)+P(B).
提示 事件A与D互斥且对立,D有5个样本点,则P(D)=,又P(A)=,所以P(A)=1-P(D)(或P(A)+P(D)=1).
对于对立事件A与,从集合的角度看,由事件所含样本点组成的集合是全集Ω中的事件A所含样本点组成的集合的 .因此,对于对立事件,其概率之间有如下关系:如果A是样本空间Ω的事件,则P()= .
例2 甲、乙、丙、丁四人参加4×100米接力赛,他们跑每一棒的概率均为.求甲跑第一棒或乙跑第四棒的概率.
则P(A)=,P(B)=.
故P(A∩B)=.
所以甲跑第一棒或乙跑第四棒的概率P(A∪B)=P(A)+P(B)-P(A∩B)=+-=.
A. B. C. D.
能被6整除的共计15个,因此所求概率P=+-==.
∵=0.19,∴x=380.
因此P(A)=.
则有P(B)==,
P(C)==,P(B∩C)==,
=+-=.
则P(E)==,
P(F)==,
P(E∩F)=,
P(E∪F)=P(E)+P(F)-P(E∩F)=+-=.
A. B. C. D.
∴P(A)==,P(B)==.
∴事件A和事件B为互斥事件.则一次试验中,事件A或事件B至少有一个发生的概率为P(A∪B)=P(A)+P(B)=+=.
根据古典概型的概率计算,设白球为A,蓝球为B,红球为C,C,则不同的排列情况为ABCC,ACBC,ACCB,BACC,BCAC,BCCA,CABC,CACB,CBCA,CBAC,CCAB,CCBA,共12种情况,其中红球都在中间的有ACCB,BCCA,2种情况,所以红球都在中间的概率为=,所以中间2个小球不都是红球的概率为1-=.
A. B. C. D.
易知事件“从中取出2粒都是黑子”和“从中取出2粒都是白子”为互斥事件,故从中任意取出2粒恰好是同色的概率为+=.
7.围棋盒子中有多粒黑子和白子,已知从中取出2粒都是黑子的概率为,从中取出2粒都是白子的概率是.则从中任意取出2粒恰好是同色的概
率是________.
由古典概型的概率公式可知向上的点数之和是8的概率P1=.
其中向上的点数之和不小于10的样本点有(4,6),(5,5),(5,6),(6,4),(6,5),(6,6),共6个,由古典概型的概率公式得向上的点数之和不小于10的概率P2==.
P(A1)=,P(A2)=,P(A3)=,P(A4)=.
=+=.
=1--==.
=++=.
所以P(A1∪A2∪A3)=1-P(A4)=1-=.
A. B. C. D.
②当a≠0时,即a>0,需要满足≤1,即b≤a,符合条件的有(1,-1),(1,1),(2,-1),(2,1),共4个样本点.
∴函数f(x)=ax2-2bx在区间(1,+∞)上单调递增的概率P=.
有放回地取球3次,共27种可能结果,其中颜色相同的结果有3种,其概率为=;颜色不全相同的结果有24种,其概率为=;颜色全不同的结果有6种,其概率为=;无红球的结果有8种,其概率为.
A. B. C. D.
根据题意可得
解得
故随机选取一个灯球,这个灯球是大灯下缀4个小灯的概率为=.
所以P(A)==.
即“抽取的卡片上的数字满足a+b=c”的概率为.
设“抽取的卡片上的数字a,b,c不完全相同”为事件B,则事件B的对立事件包含的样本点有(1,1,1),(2,2,2),(3,3,3),共3种.
∴P(B)=1-P()=1-=.
即“抽取的卡片上的数字a,b,c不完全相同”的概率为.
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