内容正文:
4.1 条件概率与事件的独立性
4.1.1 条件概率
第四章 概率与统计
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第四章 概率与统计
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P(A|B)
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P(B|A)+P(C|A)
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第四章 概率与统计
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学业标准
素养目标
1.了解条件概率的概念.(重点)
2.掌握一些简单的条件概率的计算.
3.能利用条件概率公式解决一些简单的实际问题.(难点)
1.通过对条件概率的学习,培养数学抽象等核心素养.
2.通过条件概率公式的实际应用,提升逻辑推理、数学运算等核心素养.
导学 条件概率
三张奖券中有一张能中奖,现在分别有三位同学无放回地抽取:
(1)最后一名同学抽到中奖券的概率是多少?
(2)如果知道第一名同学没有抽到中奖的奖券,那么最后一名同学抽到中奖券的概率是多少?
[提示] (1);(2).
◎结论形成
1.条件概率的定义
当事件B发生的概率大于0(即P(B)>0)时,已知事件B发生的条件下事件A发生的概率,称为条件概率,记为________.
2.条件概率公式
(1)当P(B)>0时,有P(A|B)=__________.
(2)当P(A)>0时,有P(B|A)=__________.
(3)P(B|A)与P(A|B)意义不同,由条件概率的定义可知P(B|A)表示在事件A发生的条件下事件B发生的条件概率;而P(A|B)表示在事件B发生的条件下事件A发生的条件概率.
3.条件概率的性质
设A,B,C都是事件且P(A)>0.
(1)0≤P(B|A)≤1;
(2)P(A|A)=___;
(3)如果B与C互斥,则P(B∪C|A)=_______________.
[拓展] 从集合角度理解条件概率
如图,用单位矩形来表示样本空间Ω,用矩形内封闭曲线围成的图形表示事件,把图形的面积理解为相应事件的概率,设A,B是Ω的子集.
条件概率P(B|A)=,实际上是仅局限于A事件这个范围来考查B事件发生的概率.几何直观上,相当于B在A内的那部分AB在A中所占的比例.
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)P(B|A)<P(AB).( )
(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(A|A)=0.( )
(4)P(B|A)=P(A|B).( )
解析 (1)因为P(B|A)=≥P(AB),所以P(B|A)<P(AB)是错误的.
(2)由P(B|A)=可知,事件A发生的条件下,事件B发生的概率,是AB发生的概率除以事件A发生的概率,所以事件A发生的条件下,事件B发生,相当于A,B同时发生是正确的.
(3)由条件概率的公式可知:P(A|A)===1,所以P(A|A)=0是错误的.
(4)因为P(B|A)表示在事件A发生的条件下,事件B发生的概率,而P(A|B)表示在事件B发生的条件下,事件A发生的概率.但两者不一定相等,所以P(B|A)=P(A|B)是错误的.
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)×
2.某班学生考试成绩中,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,则他语文也不及格的概率是( )
A.0.2 B.0.33
C.0.5 D.0.6
解析 记“数学不及格”为事件A,“语文不及格”为事件B,P(B|A)===0.2,所以数学不及格时,该生语文也不及格的概率为0.2.
答案 A
3.已知P(B|A)=,P(AB)=,则P(A)等于( )
A. B.
C. D.
解析 因为P(B|A)=,所以P(A)===.
答案 C
4.袋中有6个黄色的乒乓球,4个白色的乒乓球,做不放回抽样,每次抽取一球,取两次,则第二次才能取到黄球的概率为________.
解析 记“第一次取到白球”为事件A,“第二次取到黄球”为事件B,“第二次才能取到黄球”为事件C,所以P(C)=P(AB)=P(A)P(B|A)=×=.
答案
题型一 条件概率定义的理解及其应用
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“第一次抽到黑球”为事件A,“第二次抽到黑球”为事件B.
(1)分别求事件A,B,A∩B发生的概率;
(2)求P(B|A).
[解析] (1)由古典概型的概率公式可知,P(A)==,
P(B)===,
P(A∩B)==.
(2)P(B|A)===.
利用定义计算条件概率的步骤
(1)分别计算概率P(A∩B)和P(A).
(2)将它们相除得到条件概率P(B|A)=,这个公式适用于一般情形,其中A∩B表示A,B同时发生.
[触类旁通]
1.某校高三(1)班有学生40人,其中共青团员15人,全班分成4个小组,第一小组有学生10人,共青团员4人.从该班任选一人作学生代表.
(1)求选到的是共青团员的概率;
(2)求选到的既是共青团员又是第一小组学生的概率;
(3)已知选到的是共青团员,求他是第一小组学生的概率.
解析 设“选到的是共青团员”为事件A,
“选到的是第一小组学生”为事件B,
则“选到的既是共青团员又是第一小组学生”为事件A∩B.
(1)P(A)==.
(2)P(A∩B)==.
(3)P(B|A)===.
题型二 缩小样本空间法求条件概率 一题多变
(1)两台机床加工同一种机械零件如表:
合格品
次品
总计
甲机床加工的零件数
35
5
40
乙机床加工的零件数
50
10
60
总计
85
15
100
从这100个零件中任取一个零件,取得的零件是甲机床加工的合格品的概率是________.
(2)集合A={1,2,3,4,5,6},甲、乙两人各从A中任取一个数,若甲先取(不放回),乙后取,在甲抽到奇数的条件下,求乙抽到的数比甲抽到的数大的概率是________.
[解析] (1)这100个零件中,甲机床加工的有40个,乙机床加工的有60,从这100个零件中任取一个零件是甲机床加工的概率为=,甲机床加工的合格品的概率为=,所以取得零件是第一台车床加工的合格品的概率P=×=.
故答案为.
(2)将甲抽到数字a,乙抽到数字b,记作(a,b),甲抽到奇数的情形有(1,2),(1,3),(1,4),(1,5),(1,6),(3,1),(3,2),(3,4),(3,5),(3,6),(5,1),(5,2),(5,3),(5,4),(5,6),共15个,在这15个中,乙抽到的数比甲抽到的数大的有(1,2),(1,3),(1,4),(1,5),(1,6),(3,4),(3,5),(3,6),(5,6),共9个,所以所求概率P==.
[答案] (1) (2)
[母题变式]
1.(变结论)在本例(2)条件下,求乙抽到偶数的概率.
解析 在甲抽到奇数的情形中,乙抽到偶数的有(1,2),(1,4),(1,6),(3,2),(3,4),(3,6),(5,2),(5,4),(5,6),共9个,所以所求概率P==.
2.(变条件、变结论)在本例(2)中若甲先取(放回),乙后取,若事件A:“甲抽到的数大于4”;事件B:“甲、乙抽到的两数之和等于7”,求P(B|A).
解析 甲抽到的数大于4的情形有:(5,1),(5,2),(5,3),(5,4),(5,5),(5,6),(6,1),(6,2),(6,3),(6,4),(6,5),(6,6),共12个,其中甲、乙抽到的两数之和等于7的情形有:(5,2),(6,1),共2个.
所以P(B|A)==.
[素养聚焦] 在条件概率的求解过程中,体现了数学运算、逻辑推理核心素养.
缩小样本空间法求条件概率:此方法主要针对的是古典概型,首先明确是求“在谁发生的前提下谁的概率”,其次转换样本空间,即把给定事件A所含的样本点定义为新的样本空间,并找出事件A和事件AB所含的样本点数,最后利用公式P(B|A)=计算.
[触类旁通]
2.有甲、乙、丙、丁4名学生志愿者参加某志愿服务,志愿者指挥部随机派这4名志愿者参加扫地、抬水、做饭3个项目的志愿服务,假设每个项目至少安排一名志愿者,且每名志愿者只能参与其中一个项目,则在甲被安排扫地的条件下,乙也被安排扫地的概率为( )
A. B.
C. D.
解析 设事件A表示“甲被安排扫地”,B表示“乙被安排扫地”,
在甲被安排扫地的条件下,乙也被安排扫地即在事件A发生的条件下,事件B发生,
故所求概率相当于以A为样本空间事件B发生的概率,
在缩小的样本空间中事件B发生就是积事件AB发生,
包含的样本点数n(AB)=A=2,
事件A发生包括两种情况:被安排扫地的志愿者有1人或被安排扫地的志愿者有2人,
所以事件A包含的样本点数n(A)=CA+A=12,
所以在甲被安排扫地的条件下,
乙也被安排扫地的概率P(B|A)===.故选A.
答案 A
题型三 条件概率的性质及其应用 一题多解
(1)一个袋中装有10个球,设有1个红球,2个黄球,3个黑球,4个白球,从中依次摸两个球,则在第一次摸到红球的条件下,第二个球是黄球或黑球的概率为( )
A. B.
C. D.
(2)在某次考试中,要从20道题中随机地抽出6道题,若考生至少能答对其中的4道题即可通过;若能答对其中的5道题就能获得优秀.已知某考生能答对其中的10道题,并且知道他在这次考试中已经通过,求他获得优秀成绩的概率.
[解析] (1)设事件A为“摸出第一个球为红球”,事件B为“摸出第二个球为黄球”,事件C为“摸出第二个球为黑球”.
法一 P(A)=,
P(AB)==,
P(AC)==,
所以P(B|A)===.
P(C|A)===.
所以P(B∪C|A)=P(B|A)+P(C|A)=+=,
即所求概率为.
法二 n(A)=1×C=9,n(B∪C|A)=C+C=5,
所以P(B∪C|A)==.
(2)设“该考生6道题全答对”为事件A,“该考生恰好答对了5道题”为事件B,“该考生恰好答对了4道题”为事件C,“该考生在这次考试中通过”为事件D,“该考生在这次考试中获得优秀”为事件E,则D=A∪B∪C,E=A∪B,且A,B,C两两互斥,由古典概型的概率公式知P(D)=P(A∪B∪C)=P(A)+P(B)+P(C)=++=,
又AD=A,BD=B,
所以P(E|D)=P(A∪B|D)=P(A|D)+P(B|D)
=+=+=+=.
[答案] (1)C (2)略
利用条件概率性质的解题策略
(1)分析条件,选择公式:首先看事件B,C是否互斥.若互斥,则选择公式P(B∪C|A)=P(B|A)+P(C|A).
(2)分解计算,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.
[触类旁通]
3.若B,C是互斥事件且P(B|A)=,P(C|A)=,则P(B∪C|A)=( )
A. B.
C. D.
解析 因为B,C是互斥事件,
所以P(B∪C|A)=P(B|A)+P(C|A)=+=.
答案 D
[缜密思维提能区] 易错辨析
条件概率的理解错误
抛掷一枚骰子,观察出现的点数,若已知出现的点数不超过4,求出现的点数是奇数的概率.
[错解] 令点数不超过4为事件A,点数为奇数为事件B,
则P(B|A)==.
[正解] P(A)==,P(AB)==,
所以P(B|A)===.
[纠错心得]
1.把事件B|A误认为事件A∩B;
2.在解条件概率的问题时,一定要分清事件A∩B,B|A,以及事件A,B的关系,以防出现错误.
知识落实
技法强化
1.条件概率的定义.
2.条件概率公式.
1.条件概率是指在一定条件下发生的概率,是概率的一种,具有概率的一般性质.
2.利用公式P(B∪C|A)=P(B|A)+P(C|A)求解有些条件概率问题较为简捷,但应注意这个性质是在“B与C互斥”这一前提下才具备的,因此不要忽视这一条件而乱用这个公式.
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