内容正文:
5.3.3 古典概型
第五章 5.3 概率
知识层面
1.理解古典概型及其概率计算公式,会判断古典概型.
2.会用列举法求古典概型的概率.
3.能利用古典概型的概率计算公式求复杂事件的概率.
素养层面
通过古典概型及其特征的学习,提升数学抽象素养;通过古典概型概率的求解,培养数学运算素养.
新知导学
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合作探究
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随堂演练
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课时测评
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内容索引
新知导学
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问题1.我们讨论过彩票摇号试验、抛掷一枚均匀硬币的试验及掷一枚质地均匀骰子的试验,它们的共同特征有哪些?
提示:样本空间的样本点是有限个,每个样本点发生的可能性相等.
问题2.抛掷一枚不均匀的骰子,求出现点数为偶数点的概率,这个概率模型还是古典概型吗?
提示:不是,因为骰子不均匀,出现偶数点与奇数点的概率不相等.
问题导思
问题3.考虑下面两个随机试验,如何度量事件A和事件B发生的可能性的大小?
(1)一个班级中有男生18名,女生22名.若采用抽签的方式,从中随机选择一名学生,事件A=“抽到一名男生”;
提示:中抽到一名男生的可能性为 .
(2)在掷骰子的试验中,事件B=“点数为偶数”.
提示:中B={2,4,6}.对于抛掷骰子试验,出现各个点的可能性相同,“出现偶数点”的可能性为 .
所以事件A发生的可能性小于事件B发生的可能性.
知识点一 古典概型的概念
一般地,如果随机试验的样本空间所包含的样本点个数是有限的(简称为_______),而且可以认为每个只包含一个样本点的事件(即基本事件)发生的可能性大小都相等(简称为_________),则称这样的随机试验为古典概率模型,简称为古典概型.
新知构建
有限性
等可能性
微提醒
古典概型的判断标准
一个随机试验是否能归结为古典概型,在于这个试验是否具有古典概型的两个特征——有限性与等可能性.因此,并不是所有的试验都能归结为古典概型.下列三类试验都不是古典概型:
(1)样本点个数有限,但非等可能;
(2)样本点个数无限,但等可能;
(3)样本点个数无限,但非等可能.
知识点二 古典概型的概率公式
1.古典概型中,事件发生的概率可以通过下述方式得到:假设样本空间含有n个样本点,由古典概型的定义可知,每个基本事件发生的可能性大小都相等,又因为必然事件发生的概率为1,所以由互斥事件的概率加法公式可知每个基本事件发生的概率均为 .此时,如果事件C包含m个样本
点,则再由互斥事件的概率加法公式可知 .
2.古典概型的概率求解步骤
微提醒
(1)若试验不是古典概型,则不能用古典概型的概率公式计算某事件发生的概率.
(2)计算古典概型概率的关键是求样本点总个数n和所求事件包含的样本点个数m.这种计算方式避免了大量重复试验,通过分析样本点的个数就可以计算随机事件发生的概率,而且得到的概率是精确值.
说明:注意一个样本点是某一次试验出现的结果,不是几次试验的结果,即保证m,n均为等可能样本点的个数.
1.下列试验中,是古典概型的有
A.种下一粒种子观察它是否发芽
B.从直径为250 mm±0.6 mm的一批合格产品中任意抽一根,测量其直径d
C.抛一枚硬币,观察其出现正面或反面
D.某人射击中靶或不中靶
自主检测
古典概型有两大特征,即(1)有限性,试验中所有可能出现的样本点为有限个;(2)等可能性,每个样本点出现的可能性相等.上述选项中,只有C具有上述特征.
√
选项D中“至少1个红球”包括“1红球1白球”“1红球1黑球”“2红球”3个样本点.
2.(多选)已知袋中有2个红球,2个白球,2个黑球,从里面任意摸2个小球,则下列选项中是样本点的是
A.{正好2个红球} B.{正好2个黑球}
C.{正好2个白球} D.{至少1个红球}
√
√
√
设5名学生分别为甲、乙、丙、丁、戊,从甲、乙、丙、丁、戊5人中选2人,有(甲,乙),(甲,丙),(甲,丁),(甲,戊),(乙,丙),(乙,丁),(乙,戊),(丙,丁),(丙,戊),(丁,戊),共10个样本点,其中甲被选中的样本点有(甲,乙),(甲,丙),(甲,丁),(甲,戊),共4个,所以甲被选中的概率为 .故选B.
3.从甲、乙等5名学生中随机选出2人,则甲被选中的概率为
√
袋中有9个大小相同的球,从中任意取出1个,共有9种取法.取出的球恰好是白球,共有4种取法.故取出的球恰好是白球的概率为 .故选C.
4.某袋中有9个大小相同的球,其中有5个红球,4个白球,现从中任意取出1个,则取出的球恰好是白球的概率为
√
从O,A,B,C,D这5个点中任取3点,取法有{O,A,B},{O,A,C},{O,A,D},{O,B,C},{O,B,D},{O,C,D},{A,B,C},{A,B,D},{A,C,D},{B,C,D},共10种,其中取到的3点共线的只有{O,A,C},{O,B,D}这2种取法,所以所求概率为 .故选A.
5.设O为正方形ABCD的中心,在O,A,B,C,D中任取3点,则取到的3点共线的概率为
√
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合作探究
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题型一 古典概型的判断
袋中有大小相同的3个白球,2个红球,2个黄球,每个球有一个区别于其他球的编号,从中随机摸出一个球.
(1)把每个球的编号看作一个样本点建立的概率模型是不是古典概型?
(2)把球的颜色作为划分样本点的依据,有多少个样本点?以这些样本点建立的概率模型是不是古典概型?
[思路点拨] 只有同时满足有限性和等可能性这两个条件的试验才是古典概型,两个条件只要有一个不满足就不是古典概型.
解:(1)因为样本点的个数有限,而且每个样本点出现的可能性相等,所以是古典概型.
(2)把球的颜色作为划分样本点的依据,可得到“取得一个白色球”“取得一个红色球”“取得一个黄色球”,共3个样本点.这些样本点个数有限,但“取得一个白色球”的概率与“取得一个红色球”或“取得一个黄色球”的概率不相等,即不满足等可能性.故不是古典概型.
例1
规律方法
判断随机试验是否为古典概型的两个关键点
抓住古典概型的两个特征——有限性和等可能性,二者缺一不可.
(1)有限性,试验中所有可能出现的样本点只有有限个.
(2)等可能性,每个样本点出现的可能性相等.
对点练1.判断下列试验是否是古典概型:
(1)在适宜的条件下,种下一粒种子,观察它是否发芽;
解:这个试验的结果只有两个,即“发芽”与“不发芽”,具备了有限性,但“发芽”与“不发芽”这两个结果出现的可能性一般是不相等的,即不具备等可能性,因此该试验不是古典概型.
(2)口袋中有2个红球,2个白球,每次从中任取一球,观察颜色后放回,直到取出红球.
解:每次摸出一个球后,仍放回袋中,再摸一个球.显然,对于有放回抽样,依次摸出的球可以重复,且摸球可无限地进行下去,即所有可能结果有无限个,因此该试验不是古典概型.
题型二 简单的古典概型
生物实验室有5只兔子,其中只有3只测量过某项指标.若从这5只兔子中随机取出3只,则恰有2只测量过该指标的概率为
[思路点拨] 设3只测量过某项指标的兔子为A,B,C,另2只兔子为a,b,采用列举法求出“从5只兔子中随机取出3只”的样本点个数,再求出“恰有2只测量过该指标”的样本点个数,最后根据古典概型的概率计算公式得出结论.
例2
√
设3只测量过某项指标的兔子为A,B,C,另2只兔子为a,b.从这5只兔子中随机取出3只,则样本点共有10个,分别为(A,B,C),(A,B,a),(A,B,b),(A,C,a),(A,C,b),(A,a,b),(B,C,a),(B,C,b),(B,a,b),(C,a,b),其中“恰有2只测量过该指标”的样本点有6个,分别为(A,B,a),(A,B,b),(A,C,a),(A,C,b),(B,C,a),(B,C,b),因此所求的概率为 .故选B.
规律方法
求古典概型概率的计算步骤
第一步:确定样本点的总数n;
第二步:确定事件A包含的样本点的个数m;
第三步:计算事件A的概率P(A)= .
√
对点练2.现有甲、乙、丙、丁、戊5种在线教学软件,若某学校要从中随机选取3种作为教师“停课不停学”的教学工具,则其中甲、乙、丙至多有2种被选取的概率为
甲、乙、丙至多有2种被选取的对立事件为:甲、乙、丙都被选取,记此事件为A,依题意所有基本事件为:(甲,乙,丙),(甲,乙,丁),(甲,乙,戊),(甲,丙,丁),(甲,丙,戊),(甲,丁,戊),(乙,丙,丁),(乙,丙,戊),(乙,丁,戊),(丙,丁,戊),共10种,其中事件A所包含的事件数为1,所以根据古典概型的概率公式可得P(A)= ,再根据对立事件的概率公式可得所求事件的概率为1-P(A)= .
题型三 复杂的古典概型
袋中有6个球,其中4个白球,2个红球,从袋中任意取出两球,求下列事件的概率:
(1)A:取出的两球都是白球;
(2)B:取出的两球一个是白球,另一个是红球.
[思路点拨] 先求出任取两球的所有等可能样本点的总个数,然后分别求出事件A“取出的两球都是白球”所含的样本点个数及事件B“取出的两球一个是白球,另一个是红球”所含的样本点个数,最后利用古典概型的概率公式求解即可.
例3
(1)A:取出的两球都是白球;
解:设4个白球的编号分别为1,2,3,4;2个红球的编号分别为5,6.
从袋中任取两球的所有等可能样本点为(1,2),(1,3),(1,4),(1,5),(1,6),(2,3),(2,4),(2,5),(2,6),(3,4),(3,5),(3,6),(4,5),(4,6),(5,6),共15个.
事件“从袋中任取两球,取出的两球全是白球”包含的样本点共有6个,分别为(1,2),(1,3),(1,4),(2,3),(2,4),(3,4).故取出的两球全是白球的概率为 .
(2)B:取出的两球一个是白球,另一个是红球.
解:事件“从袋中任取两球,取出的两球一个是白球,另一个是红球”包含的样本点共有8个,分别为(1,5),(1,6),(2,5),(2,6),(3,5),(3,6),(4,5),(4,6).
故取出的两球一个是白球,另一个是红球的概率为P(B)= .
规律方法
解决古典概型综合问题的两个关键点
1.审读题干:对于实际问题要认真读题,深入理解题意,计算基本事件总数要做到不重不漏,这是解决古典概型问题的关键.
2.编号:分析实际问题时,往往对要研究的对象进行编号或者用字母代替,使复杂的实际意义变为简单的数字和字母,方便寻找对象间的关系,这是解决古典概型的问题时主要的解题技巧.
对点练3.口袋内有红、白、黄大小完全相同的三个小球,求:
(1)从中任意摸出两个小球,摸出的是红球和白球的概率;
解:无放回地取球.任意摸出两个小球的样本空间为{(红,白),(红,黄),(白,黄)},
所以摸出的是红球和白球的概率为 .
(2)从袋中摸出一个后放回,再摸出一个,两次摸出的球是一红一白的概率.
解:有放回地取球.样本空间为{(红,红),(红,白),(红,黄),(白,白),(白,红),(白,黄),(黄,红),(黄,白),(黄,黄)},而事件“摸出一红一白”包括(红,白),(白,红)2个样本点,
所以两次摸出的球是一红一白的概率为 .
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随堂演练
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1.(多选)下列试验是古典概型的为
A.从6名同学中选出4人参加数学竞赛,每人被选中的可能性的大小
B.同时掷两枚骰子,点数和为7的概率
C.近三天中有一天降雨的概率
D.10人站成一排,其中甲、乙相邻的概率
ABD是古典概型,因为符合古典概型的定义和特点.C不是古典概型,因为不符合等可能性,三天中是否降雨受多方面因素影响.
√
√
√
2.为了扎实推进“五大行动”,学校为高一年级同学准备了形式多样的劳动课程.有种植白菜、种植番茄、果树整枝和害虫防治4种课程,小明要随机选报其中的2个,则该试验中样本点的个数为
A.3 B.5
C.6 D.9
设4种课程编号为1,2,3,4,随机选报其中的2个,样本点有:12,13,14,23,24,34,共6个.故选C.
√
3.从1,2,3,4,5这五个数字中任取两数,则所取两数均为偶数的概率是
从1,2,3,4,5中抽取两个数基本事件有(1,2),(1,3),(1,4),(1,5),(2,3),(2,4),(2,5),(3,4),(3,5),(4,5)共10种,所取的两个数均为偶数的有(2,4),共1种,所以所取两数均为偶数的概率为P= .故选A.
√
4.在1,2,3,4四个数中,可重复地选取两个数,其中一个数是另一个数的2倍的概率是________.
可重复地选取两个数共有16个样本点,其中一个数是另一个数的2倍的有(1,2),(2,1),(2,4),(4,2),共4个样本点,故所求的概率为 .
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课时测评
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②中所说的事件不一定是基本事件,所以②不正确;根据古典概型的特点及计算公式可知①③④正确.故选D.
1.下列有关古典概型的四种说法:
①试验中所有可能出现的基本事件只有有限个;②每个事件出现的可能性相等;③每个基本事件出现的可能性相等;④已知基本事件总数为n,若随机事件A包含k个基本事件,则事件A发生的概率P(A)= .其中说法正确的是
A.①②④ B.①③
C.③④ D.①③④
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2.某天下课以后,教室里还剩下2位男同学和2位女同学.若他们依次走出教室,则第2位走出的是男同学的概率是
2位女同学和2位男同学依次走出教室的所有可能顺序为(女,女,男,男),(女,男,女,男),(女,男,男,女),(男,男,女,女),(男,女,男,女),(男,女,女,男),所以第2位走出的是男同学的概率 .故选A.
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3.杭州亚运会的三个吉祥物分别取名“琮琮”“宸宸”“莲莲”,如图.现将三张分别印有“琮琮”“宸宸”“莲莲”图案的卡片(卡片的形状、大小和质地完全相同)放入盒子中.若从盒子中依次有放回地取出两张卡片,则一张为“琮琮”,一张为“宸宸”的概率是
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记印有“琮琮”“宸宸”“莲莲”图案的卡片分别为A,B,C,(x,y)代表依次摸出的卡片,x,y∈{A,B,C},则基本事件分别为(A,A),(A,B),(A,C),(B,A),(B,B),(B,C),(C,A),(C,B),(C,C),其中一张为“琮琮”,一张为“宸宸”的共有两种情况(A,B),(B,A),所以从盒子中依次有放回地取出两张卡片,则一张为“琮琮”,一张为“宸宸”的概率是 .故选D.
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4.四条线段的长度分别是1,3,5,7,从这四条线段中任取三条,则所取出的三条线段能构成一个三角形的概率是
从四条长度各异的线段中任取一条,每条被取出的可能性均相等,所以该问题属于古典概型.又因为所有样本点包括(1,3,5),(1,3,7),(1,5,7),(3,5,7)四种,而能构成三角形的样本点只有(3,5,7)一种,所以所取出的三条线段能构成一个三角形的概率P= .故选A.
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5.甲乙两个人玩一种游戏,甲乙两人分别在两张纸片上各写一个数字,分别记为a,b,其中a,b必须是集合{1,2,3,4,5,6}中的元素,如果a,b满足|a-b|≤1,我们就称两人是“友好对”.现在任意找两人玩这种游戏,则他们是“友好对”的概率为
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由题意得a,b构成的数对(a,b)共有36种可能,其中满足|a-b|≤1的有(1,1),(1,2),(2,1),(2,2),(2,3),(3,2),(3,3),(3,4),(4,3),(4,4),(4,5),(5,4),(5,5),(5,6),(6,5),(6,6),共16种可能,则所求概率为 .故选D.
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6.下列概率模型:
①在平面直角坐标系内,从横坐标和纵坐标都是整数的所有点中任取一点;
②某射手射击一次,可能命中0环,1环,2环,…,10环;
③某小组有男生5人,女生3人,从中任选1人做演讲;
④一只使用中的灯泡的寿命长短;
⑤中秋节前夕,某市工商部门调查辖区内某品牌的月饼质量,给该品牌月饼评“优”或“差”.
其中属于古典概型的是________.
③
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①不属于古典概型,原因是所有横坐标和纵坐标都是整数的点有无限多个,不满足有限性;②不属于古典概型,原因是命中0环,1环,…,10环的概率不一定相同,不满足等可能性;③属于古典概型,原因是满足有限性,且任选1人与学生的性别无关,是等可能的;④不属于古典概型,原因是灯泡的寿命是任何一个非负实数,有无限多种可能,不满足有限性;⑤不属于古典概型,原因是该品牌月饼被评为“优”或“差”的概率不一定相同,不满足等可能性.
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7.连续抛掷2枚骰子,则出现朝上的点数之和等于8的概率为________.
连续抛掷2枚骰子,样本点总数n=6×6=36.出现朝上的点数之和等于8的样本点有(2,6),(6,2),(3,5),(5,3),(4,4),共5个.因此出现朝上的点数之和等于8的概率P= .
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8.现有5根竹竿,它们的长度分别为25,26,27,28,29.若从中一次随机抽取2根竹竿,则它们的长度恰好相差3的概率为________.
从5根竹竿中一次随机抽取2根可能的样本点总数为10.它们的长度恰好相差3的样本点有25和28,26和29,共2个.因此所求概率 .
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9.(10分)下列概率模型是古典概型吗?为什么?
(1)从区间[1,10]内任意取出一个实数,求取到实数2的概率;(2分)
解:不是古典概型,因为区间[1,10]中有无限多个实数,任意取出一个实数有无限多种结果,与古典概型定义中“所有可能结果只有有限个”矛盾.
(2)向上抛掷一枚不均匀的旧硬币,求正面朝上的概率;(3分)
解:不是古典概型,因为硬币不均匀导致“正面向上”与“反面向上”的概率不相等,与古典概型定义中“每一个试验结果出现的可能性相同”矛盾.
(3)从1,2,3,…,100这100个整数中任意取出一个整数,求取到偶数的概率.(5分)
解:是古典概型,因为在试验中所有可能出现的结果是有限的,而且每个偶数被抽到的可能性相等.
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10.(15分)(开放题)甲、乙两人玩一种游戏,每次由甲、乙各出1到5根手指头,若和为偶数则甲赢,否则乙赢.
(1)若以A表示事件“和不为6”,求P(A);(3分)
解:将所有的样本点列表如下:
甲
乙 1 2 3 4 5
1 (1,1) (1,2) (1,3) (1,4) (1,5)
2 (2,1) (2,2) (2,3) (2,4) (2,5)
3 (3,1) (3,2) (3,3) (3,4) (3,5)
4 (4,1) (4,2) (4,3) (4,4) (4,5)
5 (5,1) (5,2) (5,3) (5,4) (5,5)
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由上表可知,该试验共包括25个等可能出现的样本点,属于古典概型.
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(2)若以B表示事件“和大于4且小于9”,求P(B);(4分)
解:事件B包含了(1,4),(1,5),(2,3),(2,4),(2,5),(3,2),(3,3),(3,4),(3,5),(4,1),(4,2),(4,3),(4,4),(5,1),(5,2),(5,3),共16个样本点,所以P(B)= .
(3)这个游戏公平吗?请说明理由.(8分)
解:这个游戏不公平.因为“和为偶数”的概率为 ,“和为奇数”的概率是 ,二者不相等,所以该游戏不公平.
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11.(15分)一个盒子里装有完全相同的八个小球,分别标上1,2,3,…,8这8个数字,现随机地抽取两个小球,根据下列条件求两个小球上数字为相邻整数的概率.
(1)小球是不放回的;(7分)
解: “不放回地从8个小球中随机地选取2个”包含的样本点有(1,2),(1,3),(1,4),(1,5),(1,6),(1,7),(1,8),(2,3),(2,4),(2,5),(2,6),(2,7),(2,8),(3,4),(3,5),(3,6),(3,7),(3,8),(4,5),(4,6),(4,7),(4,8),(5,6),(5,7),(5,8),(6,7),(6,8),(7,8),共28个,
其中“2个数字为相邻整数”的样本点有(1,2),(2,3),(3,4),(4,5),(5,6),(6,7),(7,8),共7个,故所求概率为 .
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(2)小球是有放回的.(8分)
解:“有放回地从8个小球中随机地选取2个”包含的样本点有64个(具体不再一一列出,同学们可自行选取方法罗列),“2个小球上的数字为相邻整数”包含的样本点有14个(同学们可在自己罗列的基本事件中一一找寻),故所求概率为 .
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12.(20分)某旅游爱好者计划从3个亚洲国家A1,A2,A3和3个欧洲国家B1,B2,B3中选择2个国家去旅游.
(1)若从这6个国家中任选2个,求这2个国家都是亚洲国家的概率;(5分)
解:由题意知,从6个国家中任选2个国家,其一切可能的结果有(A1,A2),(A1,A3),(A1,B1),(A1,B2),(A1,B3),(A2,A3),(A2,B1),(A2,B2),(A2,B3),(A3,B1),(A3,B2),(A3,B3),(B1,B2),(B1,B3),(B2,B3),共15个.
所选2个国家都是亚洲国家的事件所包含的样本点有(A1,A2),(A1,A3),(A2,A3),共3个,则所求事件的概率为 .
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(2)若从亚洲国家和欧洲国家中各任选1个,求这2个国家包括A1但不包括B1的概率;(6分)
解:从亚洲国家和欧洲国家中各任选1个,其一切可能的结果有(A1,B1),(A1,B2),(A1,B3),(A2,B1),(A2,B2),(A2,B3),(A3,B1),(A3,B2),(A3,B3),共9个.
包括A1但不包括B1的事件所包含的样本点有(A1,B2),(A1,B3),共2个,则所求事件的概率为P= .
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(3)若从这6个国家中任选2个,求这2个国家至少有1个欧洲国家的概率.(9分)
解:由题意知,从6个国家中任选2个国家,至少有1个欧洲国家的结果为(A1,B1),(A1,B2),(A1,B3),(A2,B1),(A2,B2),(A2,B3),(A3,B1),(A3,B2),(A3,B3),(B1,B2),(B1,B3),(B2,B3),共12个,则所求事件的概率为 .
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第
五
章
统
计
与
概
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=
P(C)=
A. B.
C. D.
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A. B.
C. D.
A. B.
C. D.
=
A. B.
C. D.
=
A. B.
C. D.
1-=
P(A)==
A. B.
C. D.
=
A. B.
C. D.
P==
A. B.
C. D.
A. B.
C. D.
A. B.
C. D.
=
P==
事件A的对立事件为,包含了(1,5),(2,4),(3,3),(4,2),(5,1),共5个样本点,故P(A)=1-=.
=
=
P==
P==
$$