内容正文:
数学·选择性必修第二册B版
课前预习学案
课堂互动学案
课后素养提升
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课后素养提升
4.1 条件概率与事件的独立性
4.1.1 条件概率
课程标准
素养解读
1.在具体情境中,了解条件概率
2.掌握条件概率的计算方法
3.利用条件概率公式解决一些简单的实际问题
1.通过条件概率的学习,体会数学抽象的素养
2.借助条件概率公式解题,提升数学运算素养
[情境引入]
高二(1)班共有30名男生,20名女生,其中男生中共有8名共青团员,女生中共有10名共青团员.
问题1:从该班学生中任意抽取1人,其是女生的概率是多少?
问题2:已知抽出的是女同学的前提下,该同学是共青团员的概率又是多少?
[知识梳理]
[知识点一] 条件概率
定义
一般地,当事件B发生的概率大于0时(即P(B)>0),已知事件 B 发生的条件下事件 A 发生的概率,称为在B的条件下事件A发生的概率
表示
P(A|B)
计算
公式
P(A|B)= eq \f(PA∩B,PB)
1.P(B|A)和P(A|B)的意义相同吗?为什么?
提示:不同.P(B|A)是指在事件A发生的条件下,事件B发生的概率,而P(A|B)是指在事件B发生的条件下,事件A发生的概率,因此P(B|A)和P(A|B)的意义不同.
2.古典概型中的条件概率还可以怎样计算?
提示:P(B|A)=eq \f(nAB,nA.)
[知识点二] 条件概率的性质
(1)0≤P(B|A)≤1;
(2)P(A|A)= 1 ;
(3)如果B与C互斥,则P(B∪C|A)= P(B|A)+P(C|A) .
[预习自测]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)若事件A,B互斥,则P(B|A)=1.( )
(2)事件A发生的条件下,事件B发生,相当于A,B同时发生.( )
(3)P(B|A)≠P(A∩B).( )
答案:(1)× (2)× (3)√
2.设A,B为两个事件,且P(A)>0,若P(A∩B)=eq \f(1,3),P(A)=eq \f(2,3),则P(B|A)=( )
A.eq \f(1,2) B.eq \f(2,9) C.eq \f(1,9) D.eq \f(4,9)
解析:A [由P(B|A)=eq \f(PA∩B,PA)=eq \f(\f(1,3),\f(2,3))=eq \f(1,2),故选A.]
3.(教材P43例3改编)设某动物由出生算起活到20岁的概率为0.8,活到25岁的概率为0.4,现有一个20岁的这种动物,则它活到25岁的概率是________.
解析:根据条件概率公式知P=eq \f(0.4,0.8)=0.5.
答案:0.5
利用定义求条件概率
[例1] 一个袋中有2个黑球和3个白球,如果不放回地抽取两个球,记事件“第一次抽到黑球”为A;事件“第二次抽到黑球”为B.
(1)分别求事件A,B,A∩B发生的概率;
(2)求P(B|A).
[思路点拨] 首先弄清“这次试验”指的是什么,然后判断该问题是否属于古典概型,最后利用相应公式求解.
解:由古典概型的概率公式可知
(1)P(A)=eq \f(2,5),
P(B)=eq \f(2×1+3×2,5×4)=eq \f(8,20)=eq \f(2,5),
P(A∩B)=eq \f(2×1,5×4)=eq \f(1,10).
(2)P(B|A)=eq \f(PA∩B,PA)=eq \f(\f(1,10),\f(2,5))=eq \f(1,4).
1.用定义法求条件概率P(B|A)的步骤
(1)分析题意,弄清概率模型;
(2)计算P(A),P(A∩B);
(3)代入公式求P(B|A)=eq \f(PA∩B,PA).
2.结合古典概型分别求出事件A,B的概率,从而求出P(B|A),提示出P(A),P(B)和P(B|A)三者之间的关系.
[变式训练]
1.把一枚硬币连续抛两次,记“第一次出现正面”为事件A,“第二次出现正面”为事件B,则P(B|A)等于( )
A.eq \f(1,2)
B.eq \f(1,4)
C.eq \f(1,6)
D.eq \f(1,9)
解析:A [由题知本题是一个条件概率,第一次出现正面的概率是P(A)=eq \f(1,2),第一次出现正面且第二次也出现正面的概率是P(AB)=eq \f(1,2)×eq \f(1,2)=eq \f(1,4),则P(B|A)=eq \f(PAB,PA)=eq \f(\f(1,4),\f(1,2))=eq \f(1,2).]
利用基本事件个数求条件概率
[例2] 现有6个节目准备参加比赛,其中4个舞蹈节目,2个语言类节目,如果不放回地依次抽取2个节目,求:
(1)第1次抽到舞蹈节目的概率;
(2)第1次和第2次都抽到舞蹈节目的概率;
(3)在第1次抽到舞蹈节目的条件下,第2次抽到舞蹈节目的概率.
[思路点拨] 第(1)、(2)问属古典概型问题,可直接代入公式;第(3)问为条件概率,可以借用前两问的结论,也可以直接利用基本事件个数求解.
解:设第1次抽到舞蹈节目为事件A,第2次抽到舞蹈节目为事件B,则第1次和第2次都抽到舞蹈节目为事件A∩B.
(1)从6个节目中不放回地依次抽取2个的事件数为n(Ω)=Aeq \o\al(2,6)=30,
根据分步计数原理n(A)=Aeq \o\al(1,4)Aeq \o\al(1,5)=20,于是P(A)=eq \f(nA,nΩ)=eq \f(20,30)=eq \f(2,3).
(2)因为n(A∩B)=Aeq \o\al(2,4)=12,于是P(A∩B)=eq \f(nA∩B,nΩ)=eq \f(12,30)=eq \f(2,5).
(3)法一:由(1)(2)可得,在第1次抽到舞蹈节目的条件下,第2次抽到舞蹈节目的概率为P(B|A)=eq \f(PA∩B,PA)=eq \f(\f(2,5),\f(2,3))=eq \f(3,5).
法二:因为n(A∩B)=12,n(A)=20,
所以P(B|A)=eq \f(nA∩B,nA)=eq \f(12,20)=eq \f(3,5).
利用缩小基本事件范围计算条件概率的方法
将原来的基本事件全体Ω缩小为已知的条件事件A,原来的事件B缩小为AB.而A中仅包含有限个基本事件,每个基本事件发生的概率相等,从而可以在缩小的概率空间上利用古典概型公式计算条件概率,即P(B|A)=eq \f(nAB,nA),这里n(A)和n(AB)的计数是基于缩小的基本事件范围的.
[变式训练]
2.一个盒子内装有4个产品,其中3个一等品,1个二等品,从中取两次,每次任取1个,做不放回抽取.设事件A为“第一次取到的是一等品”,事件B为“第二次取到的是一等品”,试求条件概率P(B|A).
解:将产品编号为1,2,3号的看作一等品,4号为二等品,以(i,j)表示第一次,第二次分别取得第i号,第j号产品,则试验的基本事件空间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)},事件A有9种情况,事件AB有6种情况,P(B|A)=eq \f(nAB,nA)=eq \f(6,9)=eq \f(2,3).
条件概率的综合应用
[例3] 一张储蓄卡的密码共有6位数字,每位数字都可从0~9中任选一个.某人在银行自动提款机上取钱时,忘了密码的最后一位数字.求:
(1)任意按最后一位数字,不超过2次就按对的概率;
(2)如果他记得密码的最后一位是偶数,不超过2次就按对的概率.
[思路点拨] (1)不超过2次,即第1次按对或第1次未按对第2次按对;
(2)条件概率,利用互斥事件的条件概率公式求解.
解:设第i次按对密码为事件Ai(i=1,2),则A=A1∪(eq \o(A,\s\up6(-))1A2)表示不超过2次按对密码.
(1)因为事件A1与事件eq \o(A,\s\up6(-))1A2互斥,由概率的加法公式得P(A)=P(A1)+P(Aeq \o(A,\s\up6(-))1A2)=eq \f(1,10)+eq \f(9×1,10×9)=eq \f(1,5).
(2)用B表示最后一位按偶数的事件,则P(A|B)=P(A1|B)+P((eq \o(A,\s\up6(-))1A2)|B)=eq \f(1,5)+eq \f(4×1,5×4)=eq \f(2,5).
1.利用公式P(B∪C|A)=P(B|A)+P(C|A)可使条件概率的计算较为简单,但应注意这个性质的使用前提是“B与C互斥”.
2.为了求复杂事件的概率,往往需要把该事件分为两个或多个互斥事件,求出简单事件的概率后,相加即可得到复杂事件的概率.
[变式训练]
3.在一个袋子中装有10个球,设有1个红球,2个黄球,3个黑球,4个白球,从中依次摸2个球,求在第一个球是红球的条件下,第二个球是黄球或黑球的概率.
解:设“摸出第一个球为红球”为事件A,“摸出第二个球为黄球”为事件B,“摸出第三个球为黑球”为事件C.
则P(A)=eq \f(1,10),P(AB)=eq \f(1×2,10×9)=eq \f(1,45),P(AC)=eq \f(1×3,10×9)=eq \f(1,30).
所以P(B|A)=eq \f(PAB,PA)=eq \f(1,45)÷eq \f(1,10)=eq \f(2,9),P(C|A)=eq \f(PAC,PA)=eq \f(1,30)÷eq \f(1,10)=eq \f(1,3).
所以P(B∪C|A)=P(B|A)+P(C|A)=eq \f(2,9)+eq \f(1,3)=eq \f(5,9).所以所求的条件概率为eq \f(5,9).
[当堂达标]
1.设A,B为两个事件,若P(A∩B)=eq \f(1,4),P(B)=eq \f(1,3),则P(A|B)=( )
A.eq \f(1,4)
B.eq \f(1,3)
C.eq \f(3,4)
D.eq \f(4,3)
解析:C [由P(A|B)=eq \f(PA∩B,PB)=eq \f(\f(1,4),\f(1,3))=eq \f(3,4).]
2.某班学生的考试成绩中,数学不及格的占15%,语文不及格的占5%,两门都不及格的占3%,已知一学生数学不及格,则他的语文也不及格的概率是( )
A.eq \f(1,5)
B.eq \f(3,10)
C.eq \f(1,2)
D.eq \f(1,3)
解析:A [设A为事件“数学不及格”,B为事件“语文不及格”,P(B|A)=eq \f(PAB,PA)=eq \f(0.03,0.15)=eq \f(1,5),所以当数学不及格时,该学生语文也不及格的概率为eq \f(1,5).]
3.某产品长度合格的概率为eq \f(93,100),质量合格的概率为eq \f(90,100),长度、质量都合格的概率为eq \f(85,100),任取一件产品,已知其质量合格,则它的长度也合格的概率为________.
解析: [令A:产品的长度合格,B:产品的质量合格,A∩B:产品的长度、质量都合格,则P(A)=eq \f(93,100),P(B)=eq \f(90,100),P(A∩B)=eq \f(85,100).
任取一件产品,已知其质量合格,它的长度也合格,即为A|B,其概率P(A|B)=eq \f(PA∩B,PB)=eq \f(85,90)=eq \f(17,18).]
答案:eq \f(17,18)
4.分别用集合M={2,4,5,6,7,8,11,12}中的任意两个元素作分子与分母构成真分数,已知取出的一个元素是12,则取出的另一个元素与之构成可约分数的概率是________.
解:设“取出的两个元素中有一个是12”为事件A,“取出的两个元素构成可约分数”为事件B,则n(A)=7.
n(AB)=4,所以P(B|A)=eq \f(nAB,nA)=eq \f(4,7).
答案:eq \f(4,7)
5.考虑恰有两个小孩的家庭.
(1)若已知某家有男孩,求这家有两个男孩的概率;
(2)若已知某家第一个是男孩,求这家有两个男孩(相当于第二个也是男孩)的概率(假定生男生女为等可能).
解析:Ω={(男,男),(男,女),(女,男),(女,女)}.
设B=“有男孩”,则B={(男,男),(男,女),(女,男)}.
A=“有两个男孩”,则A={(男,男)},
B1=“第一个是男孩”,则B1={(男,男),(男,女)},
于是得(1)P(B)=eq \f(3,4),P(BA)=P(A)=eq \f(1,4),
所以P(A|B)=eq \f(PBA,PB)=eq \f(1,3);
(2)P(B1)=eq \f(1,2),P(B1A)=P(A)=eq \f(1,4),
所以P(A|B1)=eq \f(PB1A,PB1)=eq \f(1,2).
$$