内容正文:
第3章 概率
3.1 条件概率与事件的独立性
*3.1.5 贝叶斯公式
(教师独具内容)
课程标准:结合古典概型,会利用贝叶斯公式计算概率.
教学重点:贝叶斯公式.
教学难点:用贝叶斯公式解决实际问题.
核心素养:通过学习及运用贝叶斯公式提升数学抽象素养和数学运算素养.
核心概念掌握
核心素养形成
随堂水平达标
目录
课后课时精练
核心概念掌握
核心概念掌握
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1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)
√
√
核心概念掌握
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核心素养形成
到家时间 5:35~5:39 5:40~5:44 5:45~5:49 5:50~5:54 晚于5:54
乘地铁到
家的概率 0.10 0.25 0.45 0.15 0.05
乘汽车到
家的概率 0.30 0.35 0.20 0.10 0.05
题型 贝叶斯公式的应用
某人下午5:00下班,他所积累的资料如下表所示:
某日他抛一枚硬币决定乘地铁回家还是乘汽车回家,结果他是5:47到家的,试求他是乘地铁回家的概率.
核心素养形成
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到家时间 5:35~5:39 5:40~5:44 5:45~5:49 5:50~5:54 晚于5:54
乘地铁到家的概率 0.10 0.25 0.45 0.15 0.05
乘汽车到家的概率 0.30 0.35 0.20 0.10 0.05
核心素养形成
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【感悟提升】 利用贝叶斯公式解题,即在观察到事件B已发生的条件下,计算导致事件A发生的每个原因Ai的概率.
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【跟踪训练】
已知12件产品中有4件次品,在先取1件的情况下,任取2件产品皆为正品,求先取的1件为次品的概率.
核心素养形成
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随堂水平达标
1.设5支枪中有2支未经试射校正,3支已校正.一射手用校正过的枪射击,中靶率为0.9,用未校正过的枪射击,中靶率为0.4.若任取一支枪射击,结果未中靶,则该枪未校正的概率为( )
A.0.6 B.0.7 C.0.8 D.0.9
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3.计算机中心有三台打字机A,B,C,某打字员使用各台打字机打字的概率依次为0.6,0.3,0.1,打字机发生故障的概率依次为0.01,0.05,0.04.已知该打字员因打字机发生故障而耽误了工作进度,则该打字员使用A打字的概率为________.
0.24
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4.已知甲盒中有3个白球,2个黑球;乙盒中有1个白球,2个黑球.现从这两盒中任取一盒,再从这盒中随机选取一球,该球是白球的概率是_____;若选出的球是白球,则该球选自甲盒的概率是_____.
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5.设某批产品中,编号为1,2,3的三个厂生产的产品分别占45%,35%,20%,各厂产品的次品率分别为2%,3%,5%.现从中任取一件,
(1)求取到的是次品的概率;
(2)经检验发现取到的为次品,问该次品来自哪个厂的可能性最大.
解 设A表示“取到的是一件次品”,Bi表示“取到的产品是由编号为i(i=1,2,3)的工厂生产的”,则有P(B1)=0.45,P(B2)=0.35,P(B3)=0.2.P(A|B1)=0.02,P(A|B2)=0.03,P(A|B3)=0.05.
(1)由全概率公式得P(A)=0.45×0.02+0.35×0.03+0.2×0.05=0.0295.
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随堂水平达标
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课后课时精练
一、选择题
1.假设某公路上经过的货车与客车的数量之比为2∶1,货车中途停车修理的概率为0.02,客车中途停车修理的概率为0.01,现有一辆汽车中途停车修理,则该汽车是货车的概率为( )
A.0.01 B.0.02 C.0.2 D.0.8
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5.(多选)在某一季节,疾病D1的发病率为2%,病人中40%表现出症状S,疾病D2的发病率为5%,其中18%表现出症状S,疾病D3的发病率为0.5%,症状S在病人中占60%.则( )
A.任意一位病人有症状S的概率为0.02
B.病人有症状S时患疾病D1的概率为0.4
C.病人有症状S时患疾病D2的概率为0.45
D.病人有症状S时患疾病D3的概率为0.25
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7.已知某地区所有男子中有5%的人患有色盲症,所有女子中有0.25%的人患有色盲症.现从该地区随机抽一人发现患色盲症,则其为男子的概率是_____.(设男子和女子的人数相等)
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8.袋中装有m枚正品硬币,n枚次品硬币(次品硬币的两面均为数字),在袋中任取一枚,将它投掷r次,已知每次都得到数字,则这枚硬币是正品的概率为________.
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2.同一种产品由甲、乙、丙三个工厂供应.由长期的经验知,三家的正品率分别为0.95,0.90,0.80,三家产品数所占比例为2∶3∶5,混合在一起.
(1)从中任取一件,求此产品为正品的概率;
(2)现取到一件产品为正品,问它是由甲、乙、丙三个工厂中哪个厂生产的可能性最大?
解 设事件A表示“取到的产品为正品”,B1,B2,B3分别表示“产品由甲、乙、丙厂生产”.
由已知得P(B1)=0.2,P(B2)=0.3,P(B3)=0.5,P(A|B1)=0.95,P(A|B2)=0.9,P(A|B3)=0.8.
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R
知识点一 贝叶斯公式
P(B|A)=_______________________.
贝叶斯公式又称逆概率公式.
知识点二 贝叶斯公式的推广
设A1,A2,…,An满足AiAj=∅(i≠j),且A1∪A2∪A3∪…∪An=Ω.若P(Ai)>0(i=1,2,…,n),则对任一事件B(其中P(B)>0),由条件概率及全概率公式,有P(Ai|B)=
eq \f(P(AiB),P(B))=____________________________.
eq \f(P(B)P(A|B),P(B)P(A|B)+P(\o(B,\s\up12(-)))P(A|\o(B,\s\up12(-))))
eq \f(P(Ai)P(B|Ai),\o(∑,\s\up12(n),\s\do10(j=1))P(Aj)P(B|Aj))(i=1,2,…,n)
(1)P(A|B)=eq \f(P(A)P(B|A),P(B)).( )
(2)贝叶斯公式是在观察到事件B已发生的条件下,寻找导致B发生的每个原因的概率.( )
2.做一做(请把正确的答案写在横线上)
某同学喜爱篮球和跑步运动.在暑假期间,该同学下午去打篮球的概率为eq \f(3,4).若该同学下午去打篮球,则晚上一定去跑步;若下午不去打篮球,则晚上去跑步的概率为eq \f(2,3).已知该同学在某天晚上去跑步,则下午打过篮球的概率为_____.
eq \f(9,11)
解 以事件H表示“乘地铁回家”,则事件eq \o(H,\s\up12(-))表示“乘汽车回家”.
以事件T表示“到家时间在5:45~5:49之间”,因为到家时间为5:47,属于区间5:45~5:49,则所求概率为P(H|T).
易知P(T|H)=0.45,P(T|eq \o(H,\s\up12(-)))=0.20,因为他是由掷硬币决定乘地铁回家还是乘汽车回家,所以P(H)=P(eq \o(H,\s\up12(-)))=0.5.由贝叶斯公式得
P(H|T)=eq \f(P(HT),P(T))=eq \f(P(T|H)P(H),P(T|H)P(H)+P(T|\o(H,\s\up12(-)))P(\o(H,\s\up12(-))))=eq \f(0.45×0.5,0.45×0.5+0.20×0.5)=eq \f(9,13).
解 令事件A=“先取的1件为次品”,则P(A)=eq \f(1,3),P(eq \o(A,\s\up12(-)))=eq \f(2,3).
令事件B=“后取的2件皆为正品”,
则P(B|A)=2,8)eq \f(C,Ceq \o\al(2,11))
=eq \f(28,55),P(B|eq \o(A,\s\up12(-)))=2,7)eq \f(C,Ceq \o\al(2,11))
=eq \f(21,55).
由贝叶斯公式得P(A|B)=eq \f(P(AB),P(B))=eq \f(P(A)P(B|A),P(A)P(B|A)+P(\o(A,\s\up12(-)))P(B|\o(A,\s\up12(-))))=eq \f(\f(1,3)×\f(28,55),\f(1,3)×\f(28,55)+\f(2,3)×\f(21,55))=eq \f(2,5).
解析 设A表示“枪已校正”,B表示“射击中靶”,则P(A)=eq \f(3,5),P(eq \o(A,\s\up12(-)))=eq \f(2,5),P(B|A)=0.9,P(eq \o(B,\s\up12(-))|A)=0.1,P(B|eq \o(A,\s\up12(-)))=0.4,P(eq \o(B,\s\up12(-))|eq \o(A,\s\up12(-)))=0.6.由贝叶斯公式可得P(eq \o(A,\s\up12(-))|eq \o(B,\s\up12(-)))=eq \f(P(\o(A,\s\up12(-)))P(\o(B,\s\up12(-))|\o(A,\s\up12(-))),P(\o(A,\s\up12(-)))P(\o(B,\s\up12(-))|\o(A,\s\up12(-)))+P(A)P(\o(B,\s\up12(-))|A))=eq \f(\f(2,5)×0.6,\f(2,5)×0.6+\f(3,5)×0.1)=0.8.
2.如图,有三个箱子,分别编号为1,2,3,其中1号箱装有1个红球和4个白球,2号箱装有2个红球和3个白球,3号箱装有3个红球,这些球除颜色外完全相同.某人先从三箱中任取一箱,再从中任意摸出一球,发现是红球,则该球是取自1号箱的概率为( )
A.eq \f(1,8) B.eq \f(1,4)
C.eq \f(8,15)
D.eq \f(5,8)
解析 设事件Bi表示“球取自i(i=1,2,3)号箱”,事件A表示“取得红球”.由全概率公式,可得P(A)=P(B1)P(A|B1)+P(B2)·P(A|B2)+P(B3)P(A|B3)=eq \f(1,3)×eq \f(1,5)+eq \f(1,3)×eq \f(2,5)+eq \f(1,3)×eq \f(3,3)=eq \f(8,15).因为P(B1|A)=eq \f(P(B1A),P(A))=eq \f(P(B1)P(A|B1),P(A))=eq \f(\f(1,15),\f(8,15))=eq \f(1,8),所以该球是取自1号箱的概率为eq \f(1,8).
解析 设“该打字员因打字机发生故障而耽误了工作进度”为事件M,“该打字员用A打字”为事件N1,“该打字员用B打字”为事件N2,“该打字员用C打字”为事件N3,则根据全概率公式有P(M)=eq \o(∑,\s\up12(3),\s\do10(i=1))P(Ni)P(M|Ni)=0.6×0.01+0.3×0.05+0.1×0.04=0.025.根据贝叶斯公式,可得该打字员使用A打字的概率为P(N1|M)=eq \f(P(N1)P(M|N1),P(M))=eq \f(0.6×0.01,0.025)=0.24.
解析 记事件A为“选出白球”,事件B1为“选出的球来自甲盒”,事件B2为“选出的球来自乙盒”,则根据全概率公式有P(A)=P(B1)·P(A|B1)+P(B2)P(A|B2)=eq \f(1,2)×eq \f(3,5)+eq \f(1,2)×eq \f(1,3)=eq \f(7,15).根据贝叶斯公式,可得该球选自甲盒的概率是P(B1|A)=eq \f(P(B1)P(A|B1),P(A))=eq \f(\f(1,2)×\f(3,5),\f(7,15))=eq \f(9,14).
eq \f(7,15)
eq \f(9,14)
(2)由贝叶斯公式得
P(B1|A)=eq \f(P(A|B1)P(B1),P(A))=eq \f(0.02×0.45,0.0295)=eq \f(18,59),
P(B2|A)=eq \f(P(A|B2)P(B2),P(A))=eq \f(0.03×0.35,0.0295)=eq \f(21,59),
P(B3|A)=eq \f(P(A|B3)P(B3),P(A))=eq \f(0.05×0.2,0.0295)=eq \f(20,59).
所以发现取到的为次品,该次品由编号为2的工厂生产的可能性最大.
解析 用A1表示“经过的是货车”,A2表示“经过的是客车”,B表示“中途停车修理”,则B=A1B+A2B.由题意可得P(A1)=eq \f(2,3),P(A2)=eq \f(1,3),P(B|A1)=0.02,P(B|A2)=0.01.由贝叶斯公式可得,P(A1|B)=eq \f(P(A1)P(B|A1),P(B))=eq \f(P(A1)P(B|A1),P(A1)P(B|A1)+P(A2)P(B|A2))=eq \f(\f(2,3)×0.02,\f(2,3)×0.02+\f(1,3)×0.01)=0.8.故选D.
2.一道考题有4个答案,要求学生将其中的一个正确答案选择出来.某考生知道正确答案的概率为eq \f(1,3),而乱猜选出正确答案的概率为eq \f(1,4).如果他答对了,则他确实知道正确答案的概率是( )
A.eq \f(1,3) B.eq \f(2,3)
C.eq \f(3,4)
D.eq \f(1,4)
解析 设事件A=“考生答对”,事件B=“考生知道正确答案”,由全概率公式,得P(A)=P(B)P(A|B)+P(eq \o(B,\s\up12(-)))P(A|eq \o(B,\s\up12(-)))=eq \f(1,3)×1+eq \f(2,3)×eq \f(1,4)=eq \f(1,2).所以P(B|A)=eq \f(P(B)P(A|B),P(A))=eq \f(\f(1,3),\f(1,2))=eq \f(2,3).
3.公司销售10台洗衣机,其中有3台次品.现已售出1台洗衣机,在余下的洗衣机中任取2台,发现均为正品,则原先售出的1台为次品的概率为( )
A.eq \f(3,10) B.eq \f(1,4)
C.eq \f(2,5)
D.eq \f(3,8)
解析 设事件A为“售出的1台洗衣机为次品”,事件B为“余下的9台洗衣机中取出2台均为正品”.显然P(A)=eq \f(3,10),P(eq \o(A,\s\up12(-)))=eq \f(7,10),P(B|A)=2,7)eq \f(C,Ceq \o\al(2,9))
=eq \f(7,12),P(B|eq \o(A,\s\up12(-)))=2,6)eq \f(C,Ceq \o\al(2,9))
=eq \f(5,12),由贝叶斯公式得P(A|B)=eq \f(P(A)P(B|A),P(A)P(B|A)+P(\o(A,\s\up12(-)))P(B|\o(A,\s\up12(-))))=eq \f(\f(3,10)×\f(7,12),\f(3,10)×\f(7,12)+\f(7,10)×\f(5,12))=eq \f(3,8).故选D.
4.设某医院仓库中有10盒同样规格的X光片,已知其中有5盒、3盒、2盒依次是甲厂、乙厂、丙厂生产的.且甲、乙、丙三厂生产该种X光片的次品率依次为eq \f(1,10),eq \f(1,15),eq \f(1,20),现从这10盒中任取一盒,再从这盒中任取一张X光片,已知取得的X光片是次品,则该次品是由甲厂生产的概率为( )
A.0.085 B.0.226
C.0.625
D.0.815
解析 以A1,A2,A3分别表示取得的这盒X光片是由甲厂、乙厂、丙厂生产的,B表示取得的X光片为次品,P(A1)=eq \f(5,10),P(A2)=eq \f(3,10),P(A3)=eq \f(2,10),P(B|A1)=eq \f(1,10),P(B|A2)=eq \f(1,15),P(B|A3)=eq \f(1,20),所以P(B)=0.08,P(A1|B)=eq \f(P(A1B),P(B))=eq \f(P(A1)P(B|A1),P(B))=eq \f(\f(5,10)×\f(1,10),0.08)=0.625.
解析 P(D1)=0.02,P(D2)=0.05,P(D3)=0.005,P(S|D1)=0.4,P(S|D2)=0.18,P(S|D3)=0.6,由全概率公式得P(S)=eq \o(∑,\s\up12(3),\s\do10(i=1))P(Di)·P(S|Di)=0.02×0.4+0.05×0.18+0.005×0.6=0.02.由贝叶斯公式得,P(D1|S)=eq \f(P(D1)P(S|D1),P(S))=eq \f(0.02×0.4,0.02)=0.4,P(D2|S)=eq \f(P(D2)P(S|D2),P(S))=eq \f(0.05×0.18,0.02)=0.45,P(D3|S)=eq \f(P(D3)P(S|D3),P(S))=eq \f(0.005×0.6,0.02)=0.15.
二、填空题
6.电报发射台发出“·”和“-”的比例为5∶3,由于干扰,传送“·”时失真的概率为eq \f(2,5),传送“-”时失真的概率为eq \f(1,3),则接受台收到“·”时发出信号恰是“·”的概率为_____.
解析 设A=收到“·”,B=发出“·”,由贝叶斯公式得P(B|A)=eq \f(P(B)P(A|B),P(B)P(A|B)+P(\o(B,\s\up12(-)))P(A|\o(B,\s\up12(-))))=eq \f(\f(5,8)×\f(3,5),\f(5,8)×\f(3,5)+\f(3,8)×\f(1,3))=eq \f(3,4).
eq \f(3,4)
eq \f(20,21)
解析 设A表示“抽到的人是男子”,B表示“抽到的人是女子”,C表示“抽到的人有色盲症”,则P(A)=P(B)=eq \f(1,2),P(C|A)=0.05,P(C|B)=0.0025,由贝叶斯公式知,P(A|C)=eq \f(P(A)P(C|A),P(A)P(C|A)+P(B)P(C|B))=eq \f(0.5×0.05,0.5×0.05+0.5×0.0025)=eq \f(20,21).
eq \f(m,m+2rn)
解析 记T为“将硬币投掷r次每次都出现数字”,A为“所取到的是正品”,由题设得P(A)=eq \f(m,m+n),P(eq \o(A,\s\up12(-)))=eq \f(n,m+n),P(T|A)=eq \f(1,2r),P(T|eq \o(A,\s\up12(-)))=1.由贝叶斯公式可得P(A|T)=eq \f(P(AT),P(T))=eq \f(P(T|A)P(A),P(T|A)P(A)+P(T|\o(A,\s\up12(-)))P(\o(A,\s\up12(-))))=eq \f(\f(1,2r)×\f(m,m+n),\f(1,2r)×\f(m,m+n)+\f(n,m+n))=eq \f(m,m+2rn).
三、解答题
9.某次社会实践活动中,甲、乙两班的同学共同在一个社区进行环保知识宣传.参加活动的甲、乙两班的人数之比为7∶3.其中甲班中女生占eq \f(2,3),乙班中女生占eq \f(3,4).若该社区居民遇到一位进行环保知识宣传的同学是女生,求该女生来自甲班的概率.
解 用A与eq \o(A,\s\up12(-))分别表示居民所遇到的一位同学是甲班的与乙班的,B表示是女生.
则根据题意,有P(A)=eq \f(7,7+3)=eq \f(7,10),P(eq \o(A,\s\up12(-)))=eq \f(3,7+3)=eq \f(3,10),P(B|A)=eq \f(2,3),P(B|eq \o(A,\s\up12(-)))=eq \f(3,4).
由贝叶斯公式,得P(A|B)=eq \f(P(A)P(B|A),P(B))=eq \f(P(A)P(B|A),P(A)P(B|A)+P(\o(A,\s\up12(-)))P(B|\o(A,\s\up12(-))))=eq \f(\f(7,10)×\f(2,3),\f(7,10)×\f(2,3)+\f(3,10)×\f(3,4))=eq \f(56,83).故该女生来自甲班的概率为eq \f(56,83).
10.某仓库有同样规格的产品12箱,其中6箱、4箱、2箱依次是由甲、乙、丙三个厂生产的,且三个厂的次品率分别为eq \f(1,10),eq \f(1,14),eq \f(1,18).现从这12箱中任取一箱,再从取得的一箱中任意取出一个产品.
(1)求取得的一个产品是次品的概率;
(2)若已知取得一个产品是次品,求这个次品是乙厂生产的概率(精确到0.001).
解 (1)设A={取得一个产品是次品},B1={取得一箱是甲厂的},B2={取得一箱是乙厂的},B3={取得一箱是丙厂的}.
三个厂的次品率分别为eq \f(1,10),eq \f(1,14),eq \f(1,18),∴P(A|B1)=eq \f(1,10),P(A|B2)=eq \f(1,14),P(A|B3)=eq \f(1,18).
12箱产品中,甲占eq \f(6,12),乙占eq \f(4,12),丙占eq \f(2,12),
由全概率公式得P(A)=eq \o(∑,\s\up12(3),\s\do10(i=1))P(A|Bi)P(Bi)=eq \f(1,10)×eq \f(6,12)+eq \f(1,14)×eq \f(4,12)+eq \f(1,18)×eq \f(2,12)≈0.083.
(2)依题意,已知A发生,要求P(B2|A),由贝叶斯公式得P(B2|A)=eq \f(P(B2)P(A|B2),P(A))≈eq \f(\f(1,14)×\f(4,12),0.083)≈0.287.
eq \f(30,47)
1.某家公司有三台机器A1,A2,A3生产同一种产品,生产量分别占总产量的eq \f(1,2),eq \f(1,3),eq \f(1,6),且其产品的不良率分别占其生产量的2%,1.2%,1%,任取公司的一件产品,则其为不良品的概率为________,若已知此产品为不良品,则此产品由A1所生产的概率为_____.
解析 记事件A′1为“该产品是A1生产的”,事件A′2为“该产品是A2生产的”,事件A′3为“该产品是A3生产的”,事件B为“该产品为不良品”,则P(B)=P(B|A′1)P(A′1)+P(B|A′2)·P(A′2)+P(B|A′3)P(A′3)=2%×eq \f(1,2)+1.2%×eq \f(1,3)+1%×eq \f(1,6)=eq \f(47,3000).若此产品为不良品,则此产品由A1所生产的概率为P(A′1|B)=eq \f(P(A′1B),P(B))=eq \f(P(A′1)P(B|A′1),P(B))=eq \f(\f(1,2)×2%,\f(47,3000))=eq \f(30,47).
eq \f(47,3000)
(1)由全概率公式得,P(A)=eq \o(∑,\s\up12(3),\s\do10(i=1))P(Bi)P(A|Bi)=0.2×0.95+0.3×0.9+0.5×0.8=0.86.
(2)由贝叶斯公式得,P(B1|A)=eq \f(P(B1)P(A|B1),P(A))=eq \f(0.2×0.95,0.86)≈0.2209,
P(B2|A)=eq \f(P(B2)P(A|B2),P(A))=eq \f(0.3×0.9,0.86)≈0.3140,
P(B3|A)=eq \f(P(B3)P(A|B3),P(A))=eq \f(0.5×0.8,0.86)≈0.4651,
由以上3个数作比较,可知这件产品由丙厂生产的可能性最大.
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