内容正文:
10.1.2事件的关系与运算
第十章 概率
11 九月 2025
10.1随机事件与概率
学习目标
重点:事件的关系与运算及其应用
难点:互斥事件与对立事件的区别与联系,用事件的混合运算
表示复杂事件
1.结合具体实例,了解随机事件的并、交与互斥的含义;会利用简单事件,借助并、交与互斥等事件关系准确的表示出较复杂的随机事件.
2.能结合具体实例进行随机事件的并、交运算.
从前面的学习中可以看到,我们在一个随机试验中可以定义很多随机事件.这些事件有的简单,有的复杂.我们希望从简单事件的概率推算出复杂事件的概率,所以需要研究事件之间的关系和运算.
一起探究吧!
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任务一:探究事件的关系
在掷骰子的试验中,观察骰子朝上面的点数,可以定义许多事件,
如:Ci=“点数为i”,i=1,2,3,4,5,6;
G=“点数为奇数”;
1.你能写出样本空间吗?你能用集合表示下列事件吗?
C1=“点数为1”;G=“点数为奇数”.
2.你能发现这两个集合之间有什么关系,这两个事件之间又有何关系呢?
1.样本空间Ω={1,2,3,4,5},它们分别是C1={1}和G={1,3,5}.
2.集合关系:{1}⊆ {1,3,5},即C1⊆ G.
事件关系:如果事件C1发生,那么事件G一定发生.
你还能写出这个试验中其他一些事件吗?
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一般地,若事件A发生,则事件B一定发生,我们就称事件B包含事件A (或事件A包含于事件B),记作B⊇ A(或A⊆ B).可用下图表示.
特别地,如果事件B包含事件A,事件A也包含事件B,即B⊇ A且A⊇ B,则称事件A与事件B相等,记作A=B.
A
B
注意:不可能事件记为∅;
任何事件都包含不可能事件.
你能举出生活中具有包含关系和相等关系的实例吗?
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任务二:探究事件的运算
在掷骰子的试验中,观察骰子朝上面的点数,可以定义许多事件,
如:C₂= “点数为2”; D₁= “点数不大于3”; E₁=“点数为1,2”;
E₂=“点数为2或3”.
1.你能用集合表示上面的事件吗?
2.①集合D1,E1,E2之间有什么关系?对应事件之间又有何关系?
②集合C2,E1,E2之间有什么关系?对应事件之间又有何关系呢?
C2={2},D1={1,2,3},E1={1,2},E2={2,3}
①集合关系:{1,2}∪{2,3}={1,2,3},即 E1∪E2=D1.
事件关系:若事件E1和事件E2至少有一个发生,则事件D1发生.
②集合关系:{1,2}∩{2,3}={2},即 E1∩E2=C2.
事件关系:事件E1和事件E2同时发生,相当于事件C2发生.
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定义:一般地,事件A与事件B至少有一个发生,这样的一个事件中的样本点或者在事件A中,或者在事件B中,我们称这个事件为事件A与事件B的并事件 (或和事件),记作A∪B (或A+B).
下图中的绿色区域和黄色区域表示这个并事件
A∪B (或A+B)
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定义:一般地,事件A与事件B同时发生,这样的一个事件中的样本点既在事件A中,也在事件B中,我们称这样的一个事件为事件A与事件B的交事件(或积事件),记作A∩B (或AB).
下图中的蓝色区域表示这个交事件
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任务三:探究互斥事件与对立事件
在掷骰子的试验中,观察骰子朝上面的点数,可以定义许多事件, 如:C₃=“点数为3”; C₅=“点数为5”;F= “点数为偶数”; G=“点数为奇数”.
1.你能用集合表示上面的事件吗?
2.①集合C₃,C₅之间有什么关系?对应事件之间又有何关系呢?
②集合F,G之间有什么关系?对应事件之间又有何关系呢?
C3={3},C5={5}, F={2,4,6},G={1,3,5}.
②集合关系:{2,4,6}∪{1,3,5}=Ω,即 {2,4,6}∩{1,3,5}=∅.
事件关系:在任何一次试验中,事件F和事件G两者只能发生其中之一,而且也必然发生其中之一.
①集合关系:{3}∩{5}=∅,即 C3∩C5=∅.
事件关系:在任何一次试验中,事件C3和事件C5不可能同时发生.
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定义:一般地,如果事件A与事件B不能同时发生,也就是说A∩B是一个不可能事件,即A∩B=∅,则称事件A与事件B互斥(或互不相容).
下图中可以表示这两个事件互斥
提示:1.两事件互斥,两事件的交事件是不可能事件.
2.两事件互斥,两事件的和事件不一定是必然事件.
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一般地,如果事件A和事件B在任何一次试验中有且仅有一 个发生,即AUB=Ω, 且A∩B=Φ, 那么称事件A与事件B 互为对立.
事件A的对立事件记为.
下图中可以表示这两个事件对立
提示:1.两事件对立,两事件的交事件是不可能事件.
2.两事件对立,两事件的和事件一定是必然事件
注意:对立事件一定是互斥事件,互斥事件不一定是对立事件.
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概念辨析
(1)若两个事件是互斥事件,则这两个事件是对立事件.( )
(2)若两个事件是对立事件,则这两个事件也是互斥事件.( )
(3)若事件A与事件B在任何一次试验中都不同时发生,则事件A与事件B互斥.( )
(4)若事件A和B是互斥事件,则A∩B是不可能事件.( )
×
√
√
√
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事件的关系或运算 含义 符号表示
包含 A发生导致B发生 A⊆ B
并事件(和事件) A与B至少一个发生 A∪B或A+B
交事件(积事件) A与B同时发生 A∩B或AB
互斥(互不相容) A与B不能同时发生 A∩B=∅
互为对立 A与B有且仅有一个发生 A∩B=∅,A∪B=Ω
总结:事件的关系及运算
推广 类似地,可以定义多个事件的和事件以及积事件.例如,对于三个事件A,B,C, A∪B∪C(或A+B+C)发生当且仅当A,B,C中至少一个发生, A∩B∩C(或ABC)发生当且仅当A,B,C同时发生,等等.
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例1.由甲、乙两个元件组成一个并联电路,每个元件可能正常或失效.
设事件A= “甲元件正常”,B= “乙元件正常”.
(1)写出表示两个元件工作状态的样本空间;
(2)用集合的形式表示事件A,B 以及它们的对立事件;
(3)用集合的形式表示事件AUB 和事件∩, 并说明它们的含义及关系.
解:(1)用,分别表示甲、乙两个元件的状态,则可以用( ,) 表示这个 并联电路的状态.以1表示元件正常,0表示元件失效,则样本空间为
Ω={(0,0),(0,1),(1,0),(1,1)}.
(2)根据题意,得A ={(1,0),(1,1)},B={(0,1),(1,1)}, ={(0,0),(0,1)},={(0,0),(1,0)}.
(3)AUB={(0,1),(1,0),(1,1},={(0,0)};
AUB表示电路工作正常, 表示电路工作不正常;AUB和互为对立事 件.
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例2.一个袋子中有大小和质地相同的4个球,其中有2个红色球(标号为1和2),2个绿色球(标号为3和4),从袋中不放回地依次随机摸出2个球.设事件R1=“第一次摸到红球”,R2=“第二次摸到红球”,R=“两次都摸到红球”,G=“两次都摸到绿球”,M=“两个球颜色相同”,N=“两个球颜色不同”.
(1)用集合的形式分别写出试验的样本空间以及上述各事件;
(2)事件R与R1,R与G,M与N之间各有什么关系?
(3)事件R与事件G的并事件与事件M有什么关系?
事件R1与事件R2的交事件与事件R有什么关系?
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(1)用集合的形式分别写出试验的样本空间以及上述各事件;
解:(1)所有的试验结果如图所示.用数组(x1,x2)表示可能的结果,
x1是第一次摸到的球的标号,x2是第二次摸到的球的标号,则试验的样本空间
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)}.
事件R1=“第一次摸到红球”,即x1=1或2,
于是R1={(1,2),(1,3),(1,4),(2,1),(2,3),(2,4)};
事件R2=“第二次摸到红球”,即x2=1或2,
于是R2={(2,1),(3,1),(4,1),(1,2),(3,2),(4,2)}
同理,有R={(1,2),(2,1)},
G={(3,4),(4,3)},
M={(1,2),(2,1),(3,4),(4,3)},
N ={(1,3),(1,4),(2,3),(2,4),(3,1),(3,2),(4,1),(4,2)}.
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(2)事件R与R1,R与G,M与N之间各有什么关系?
(3)事件R与事件G的并事件与事件M有什么关系?
事件R1与事件R2的交事件与事件R有什么关系?
解:(2)因为 , 所以事件R₁ 包含事件R; 因为=∅, 所以事件R 与事件G互斥;因为M∩N=∅, 所以事件M 与事件N互为对立事件.
(3)因为R∪G=M,所以事件M是事件R与事件G的并事件;
因为,所以事件R是事件R1与事件R2的交事件.
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事件运算的规律:
(1)利用事件间运算的定义,列出同一条件下的试验所有可能出现的结果,分析并利用这些结果进行事件间的运算.
(2)利用Venn图,借助集合间运算的思想,分析同一条件下的试验所有可能出现的结果,把这些结果在图中列出,并进行运算.
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1.把红、黑、蓝、白4张纸牌随机地分发给甲、乙、丙、丁4个人,每人分得1张,事件“甲分得红牌”与事件“乙分得红牌”是( )
A.对立事件 B.不可能事件
C.互斥但不对立事件 D.以上答案都不对
C
解:事件“甲分得红牌”与“乙分得红牌”不可能同时发生,但事件“甲分得红牌”不发生时,事件“乙分得红牌”有可能发生,有可能不发生,所以事件“甲分得红牌”与“乙分得红牌”是互斥但不对立事件.故选C .
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2.从装有3个黄球和4个蓝球的口袋内任取3个球,那么互斥不对立的事件是( )
A.恰有一个黄球与恰有一个蓝球 B.至少有一个黄球与都是黄球
C.至少有一个黄球与都是蓝球 D.至少有一个黄球与至少有一个蓝球
解:从装有3个黄球和4个蓝球的口袋内任取3个球,共有4种情况:
①3个球全是黄球;②2个黄球和1个蓝球;③1个黄球2个蓝球;④3个球全是蓝球.
恰有一个黄球与恰有一个蓝球是互斥不对立的事件,故A正确;
至少有一个黄球是情况①②③,都是黄球是情况①,
∴至少有一个黄球与都是黄球能同时发生,不是互斥事件,故B错误;
至少有一个黄球是情况①②③,都是蓝球是情况④,
∴至少有一个黄球与都是蓝球是对立事件,故C错误;
至少有一个黄球是情况①②③,至少有一个蓝球是情况②③④,
∴至少有一个黄球与至少有一个蓝球能同时发生,不是互斥事件,故D错误.故选A.
A
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3. (多选题)一箱产品有正品4件、次品3件,从中任取2件,给出下列事件,其中互斥事件有 ( )
A.“恰有1件次品”和“恰有2件次品”
B.“至少有1件次品”和“都是次品”
C.“至少有1件正品”和“至少有1件次品”
D.“至少有1件次品”和“都是正品”
解 对于A,“恰有1件次品”就是“1件正品,1件次品”,与“2件都是次品”显然是互斥 事件.对于B,“至少有1件次品”包括“恰有1件次品”和“2件都是次品”,与“都是次品”可能 同时发生,因此这两个事件不是互斥事件.对于C,“至少有1件正品”包括“恰有1件正品”和 “2件都是正品”,与“至少有1件次品”不是互斥事件.对于D,“至少有1件次品”包括“恰有 1件次品”和“2件都是次品”,与“都是正品”显然是互斥事件.
AD
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4.有语文、数学、英语、物理和化学共5本书,现从中任取1本,记取到语文、数学、英语、 物理、化学书分别为事件A,B,C,D,E, 则事件“取出的是理科书”可记为
B∪D∪E
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5.有5个相同的小球,分别标上数字1,2,3,4,5,依次有放回地抽取两个小球.记事件A=“ 第一次抽取的小球上的数字为奇数”,事件B=“抽取的两个小球上的数字至少有一个是偶数”,事件C=“抽取的两个小球上的数字之和为偶数”.试用集合的形式表示 A,B,C,A∩B,,.
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试验的样本空间为Ω={(1,1),(1,2),(1,3),(1,4),(1,5),(2,1),(2,2),(2,3), (2,4),(2,5),(3,1),(3,2),(3,3),(3,4),(3,5),(4,1),(4,2),(4,3),(4,4),(4,5),(5,1),(5,2),(5,3),(5,4),(5,5)},
A={(1,1),(1,2),(1,3),(1,4),(1,5),(3,1),(3,2),(3,3),(3,4),(3,5),(5,1),(5,2),(5,3),(5,4),(5,5)},
B={(1,2),(1,4),(2,1),(2,2),(2,3),(2,4),(2,5),(3,2),(3,4),(4,1),(4,2),(4,3),(4,4),(4,5),(5,2),(5,4)},
C={(1,1),(1,3),(1,5),(2,2),(2,4),(3,1),(3,3),(3,5),(4,2),(4,4),(5,1),(5,3),(5,5)}.
所以A∩B={(1,2),(1,4),(3,2),(3,4),(5,2),(5,4)},
={(2,1),(2,3),(2,5),(4,1),(4,3),(4,5)},
∩C={(1,1),(1,3),(1,5),(3,1),(3,3),(3,5),(5,1),(5,3),(5,5)}.
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