内容正文:
数学·选择性必修第二册B版
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课后素养提升
4.1.2 乘法公式与全概率公式
第1课时 乘法公式
课程标准
素养解读
1.掌握乘法公式及其推广
2.会用乘法公式及全概率公式求相应事件的概率
1.通过乘法公式及其推广的学习,体会数学抽象的素养
2.借助乘法公式及其推广解题,提升数学运算素养
[情境引入]
小明在登陆电子邮箱时,发现忘了密码的最后一位,只记得是数字0~9中的任意一个.
问题:他在尝试登陆时,第一次失败,第二次成功的概率是多少?
[知识梳理]
[知识点一] 乘法公式及其推广
(1)乘法公式:P(AB)= P(A)P(B|A) ,其中P(A)>0.
(2)乘法公式的推广:
①推广到3个事件
设Ai表示事件,i=1,2,3,且P(Ai)>0,
P(A1A2)>0,
则P(A1A2A3)= P(A1)P(A2|A1)P(A3|A1A2) .
其中P(A3|A1A2)表示已知A1与A2都发生时A3发生的概率,P(A1A2A3)表示A1A2A3同时发生的概率.
②推广到n个事件
若Ai(i=1,2,…,n)为随机事件,且P(A1A2…An-1)>0则P(A1A2…An)=P(A1)P(A2|A1)P(A3|A1A2)·…·P(An|A1A2…An-1).
[知识点二] 条件概率公式与乘法公式之间的关系
条件概率公式经过变形即可得到概率的乘法公式,两个公式是完全等价的,既可以通过积事件的概率求条件概率,也可以通过条件概率求积事件的概率.
若事件Ai(i=1,2,…,n)相互独立,则上面乘法公式的推广(2)就变为P(A1A2…An)=P(A1)P(A2)·…·P(An).
乘法公式与条件概率公式是什么关系?
提示:乘法公式是条件概率公式的变形式.
[预习自测]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)P(AB)=P(BA).( )
(2)P(AB)=P(A)P(B).( )
(3)P(A1A2A3A4)=P(A1)P(A2|A1)P(A3|A1A2)P(A4|A1A2A3),其中P(A1)>0,P(A2A1)>0,P(A1A2A3)>0.( )
答案:(1)√ (2)× (3)√
2.已知P(B|A)=eq \f(1,3),P(A)=eq \f(2,5),则P(AB)等于( )
A.eq \f(5,6)
B.eq \f(9,10)
C.eq \f(2,15)
D.eq \f(1,15)
解析:C [P(AB)=P(B|A)·P(A)=eq \f(1,3)×eq \f(2,5)=eq \f(2,15),故选C.]
3.某人忘记了一个电话号码的最后一个数字,只好去试拨,他第一次失败、第二次成功的概率是( )
A.eq \f(1,10)
B.eq \f(2,10)
C.eq \f(8,10)
D.eq \f(9,10)
解析:A [记事件A为第一次失败,事件B为第二次成功,则P(A)=eq \f(9,10),P(B|A)=eq \f(1,9),所以P(AB)=P(A)P(B|A)=eq \f(1,10).]
4.若P(B|A)=eq \f(1,3),则P(eq \x\to(B)|A)=________.
解析:P(eq \x\to(B)|A)=1-P(B|A)=1-eq \f(1,3)=eq \f(2,3).
答案:eq \f(2,3)
乘法公式及其应用
[例1] 一袋中装10个球,其中3个黑球、7个白球,先后两次从中随意各取一球(不放回),求两次取到的均为黑球的概率.
[思路点拨] P(AB)=P(A)P(B|A),分别求P(A)和P(B|A).
解:设Ai表示事件“第i次取到的是黑球”(i=1,2),则A1A2表示事件“两次取到的均为黑球”.由题设知P(A1)=eq \f(3,10),P(A2|A1)=eq \f(2,9),
于是根据乘法公式,有P(A1A2)=P(A1)P(A2|A1)=eq \f(3,10)×eq \f(2,9)=eq \f(1,15).
乘法公式给出了一种计算“积事件”概率的求法,即当直接计算P(AB)不好计算时,可先求出P(A)及P(B|A)或先求出P(B)及P(A|B),再利用乘法公式P(AB)=P(A)P(B|A)=P(B)P(A|B)求解即可.
[变式训练]
1.某项射击游戏规定:选手先后对两个目标进行射击,只有两个目标都射中才能过关.某选手射中第一个目标的概率为0.8,继续射击,射中第二个目标的概率为0.5,则这个选手过关的概率为________.
解析:记“射中第一个目标”为事件A,“射中第二个目标”为事件B,则P(A)=0.8,P(B|A)=0.5.
所以P(AB)=P(B|A)·P(A)=0.8×0.5=0.4,即这个选手过关的概率为0.4.
答案:0.4
乘法公式的推广应用
[例2]设某光学仪器厂制造的透镜,第一次落下时打破的概率为eq \f(1,2),若第一次落下未打破,第二次落下打破的概率为eq \f(7,10),若前两次落下未打破,第三次落下打破的概率为eq \f(9,10).试求透镜落下三次而未打破的概率.
[思路点拨] 求三个事件同时发生的概率
解:以Ai(i=1,2,3)表示事件“透镜第i次落下打破”,B表示事件“透镜落下三次而未打破”,则B=eq \x\to(A)1eq \x\to(A)2eq \x\to(A)3,故有
P(B)=P(eq \x\to(A)1eq \x\to(A)2eq \x\to(A)3)=P(eq \x\to(A)1)P(eq \x\to(A)2|eq \x\to(A)1)
P(eq \x\to(A)3|eq \x\to(A)1eq \x\to(A)2)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,2)))
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(7,10)))
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(9,10)))=eq \f(3,200).
该类问题在概率中被称为“机遇问题”,求解的关键是分清事件之间的互相关系,充分利用P(A1A2A3…An)=P(A1)P(A2|A1)P(A3|A1A2)…P(An|A1A2…An-1)求解.
[变式训练]
2.在某次空战中,若甲机先向乙机开火,则击落乙机的概率是0.2;若乙机未被击落,则进行还击,击落甲机的概率为0.3;若甲机未被击落,则再次进攻,击落乙机的概率是0.4,分别计算这几个回合中,甲、乙被击落的概率.
解:设A={乙机被击落},B={甲机被击落},A1={乙机第一回合被击落},A2={乙机第二回合被击落},由题意知A1,A2互斥,且A=A1∪A2,
依题意,有P(A1)=0.2,P(B|eq \x\to(A)1)=0.3,
P(A2|eq \x\to(A)1eq \x\to(B))=0.4,
由乘法公式可得P(B)=P(eq \x\to(A)1B)=
P(eq \x\to(A)1)P(B|eq \x\to(A)1)=0.8×0.3=0.24,
从而P(A2)=P(eq \x\to(A)1eq \x\to(B)A2)=P(eq \x\to(A)1)P(eq \x\to(B)|eq \x\to(A)1)P(A2|eq \x\to(A)1eq \x\to(B))=0.8×0.7×0.4=0.224,
由概率的加法公式可得P(A)=P(A1∪A2)=P(A1)+P(A2)=0.424.
即这几个回合中,甲、乙被击落的概率分别为0.24、0.424.
乘法公式的综合应用
[例3] 已知某厂家的一批产品共100件,其中有5件废品,但采购员不知有几件次品,为慎重起见,他对产品进行不放回的抽样检查,如果在被他抽查的5件产品中至少有一件是废品,则他拒绝购买这一批产品,求采购员拒绝购买这批产品的概率.
[思路点拨] 本题可借助对立事件及乘法公式的推广进行求解.
解:设Ai={被抽查的第i件产品是废品,i=1,2,3,4,5.}
设A={采购员拒绝购买},则A=A1∪A2∪A3∪A4∪A5,从而eq \x\to(A)=eq \x\to(A)1eq \x\to(A)2eq \x\to(A)3eq \x\to(A)4eq \x\to(A)5,
由题意,得
P(eq \x\to(A)1)=eq \f(95,100),P(eq \x\to(A)2|eq \x\to(A)1)=eq \f(94,99),P(eq \x\to(A)3|eq \x\to(A)1eq \x\to(A)2)=eq \f(93,98),P(eq \x\to(A)4|eq \x\to(A)1eq \x\to(A)2eq \x\to(A)3)=eq \f(92,97),P(eq \x\to(A)5|eq \x\to(A)1eq \x\to(A)2eq \x\to(A)3eq \x\to(A)4)=eq \f(91,96).
∴P(eq \x\to(A))=P(eq \x\to(A)1eq \x\to(A)2eq \x\to(A)3eq \x\to(A)4eq \x\to(A)5)=P(eq \x\to(A)5|eq \x\to(A)1eq \x\to(A)2eq \x\to(A)3eq \x\to(A)4)P(eq \x\to(A)4|eq \x\to(A)1eq \x\to(A)2eq \x\to(A)3)P(eq \x\to(A)3|eq \x\to(A)1eq \x\to(A)2)P(eq \x\to(A)2|eq \x\to(A)1)P(eq \x\to(A)1)=eq \f(95×94×93×92×91,100×99×98×97×96)≈0.7696.
故P(A)=1-P(eq \x\to(A))≈0.2304.
分别计算,代入求值,为了求比较复杂事件的概率,一般先把它分解成两个(或若干个)互不相容的较简单的事件之和,求出这些简单事件的概率,再利用加法公式即得所求的复杂事件的概率.
[变式训练]
3.把外形相同的球分装在三个盒子中,每盒10个.其中,第一个盒子中有7个球标有字母A1,3个球标有字母B1;第二个盒子中有红球和白球各5个;第三个盒子中有红球8个,白球2个.试验按如下规则进行;先在第一个盒子中任取一个球,若取得标有字母A1的球,则在第二个盒子中任取一个球;若第一次取得标有字母B1的球,则在第三个盒子中任取一个球.如果第二次取出的是红球,则称试验成功,求试验成功的概率.
解:设A=“从第一个盒子中取得标有字母A1的球”,
B=“从第一个盒子中取得标有字母B1的球”,
R=“第二次取出的球是红球”,则容易求得P(A)=eq \f(7,10),P(B)=eq \f(3,10),P(R|A)=eq \f(1,2),P(R|B)=eq \f(4,5).
事件“试验成功”为AR∪BR,又事件AR与事件BR互斥,故由概率的加法公式,得
P(AR∪BR)=P(AR)+P(BR)=P(R|A)P(A)+P(R|B)P(B)=eq \f(1,2)×eq \f(7,10)+eq \f(4,5)×eq \f(3,10)=0.59.
[当堂达标]
1.已知P(B|A)=eq \f(1,3),P(A)=eq \f(1,5),则P(A∩B)等于( )
A.eq \f(5,6) B.eq \f(9,10) C.eq \f(2,15) D.eq \f(1,15)
解析:D [由乘法公式得P(A∩B)=P(B|A)P(A)=eq \f(1,3)×eq \f(1,5)=eq \f(1,15),故选D.]
2.若P(A|B)=eq \f(1,3),P(eq \x\to(A))=eq \f(2,3),则事件A与B的关系是( )
A事件A与B互斥
B.事件A与B对立
C.事件A与B相互独立
D.事件A与B互斥又相互独立
解析:C [∵P(A)=1-P(eq \x\to(A))=1-eq \f(2,3)=eq \f(1,3)=P(A|B),
∴事件A与B相互独立.故选C.]
3.有一批种子的发芽率为0.9,出芽后的幼苗成活率为0.8,在这批种子中,随机抽取1粒,则这粒种子能长成幼苗的概率为________.
解析:记“种子发芽”为事件A,“种子长成幼苗”为事件AB(发芽,又成活),出芽后的幼苗成活率为P(B|A)=0.8,又P(A)=0.9,故P(AB)=P(B|A)·P(A)=0.72.
答案:0.72
4.某厂的产品中有4%的废品,在100件合格中有75件一等品,则在该厂的产品中任取一件是一等品的概率为________.
解:设A为“任取的一件是合格品”,B为“任取的一件是一等品”.
因为P(A)=1-P(eq \x\to(A))=96%,P(B|A)=75%,
且事件B发生时事件A一定发生,
所以P(B)=P(AB)=P(A)P(B|A)=
eq \f(96,100)×eq \f(75,100)=0.72.
5.一批产品中有4%的次品,而合格品中一等品占45%.从这批产品中任取一件,求该产品是一等品的概率.( )
解:设事件A表示取出的产品是一等品,事件B表示取出的产品是合格品,则P(A|B)=45%,P(eq \x\to(B))=4%,
于是P(B)=1-P(eq \x\to(B))=96%,
所以P(A)=P(A∩B)=P(B)P(A|B)=96%×45%=43.2%.
$$