内容正文:
7.1 条件概率与全概率公式
7.1.1 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
一般地,设A,B为两个随机事件,且P(A)>0,我们称 P(B|A)= 为在事件A发生的条件下,事件B发生的条件概率,简称条件概率.
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)=
[知识点二] 概率的乘法公式
对任意两个事件A与B,若P(A)>0,则P(AB)=P(A)·P(B|A).
特例:当P(A)>0,当且仅当事件A与B相互独立时,有P(B|A)=P(B).
[知识点三] 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) .
4.设和B互为对立事件,则P(|A)=1-P(B|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).(√)
2.设A,B为两个事件,且P(A)>0,若P(A∩B)=,P(A)=,则P(B|A)=( )
A. B. C. D.
解析:A [由P(B|A)===,故选A.]
3.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==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)=,
P(B)===,
P(A∩B)==.
(2)P(B|A)===.
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)=.
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),弄清楚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. B.
C. D.
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)=,第一次出现正面且第二次也出现正面的概率是P(AB)=×=,则P(B|A)===.]
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)=A=30,
根据分步乘法计数原理n(A)=AA=20,于是P(A)===.
(2)因为n(A∩B)=A=12,于是P(A∩B)===.
(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)===.
法二:因为n(A∩B)=12,n(A)=20,
所以P(B|A)===.
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)=,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)===.
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)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∪(1A2)表示不超过2次按对密码.
(1)因为事件A1与事件1A2互斥,由概率的加法公式得P(A)=P(A1)+P(1A2)=+=.
(2)用B表示最后一位按偶数的事件,则P(A|B)=P(A1|B)+P((1A2)|B)=+=.
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,其中有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,“摸出第二个球为黑球”为事件C.
则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)=+=.所以所求的概率为.
利用乘法公式求概率
[例4] 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)=,P(A2|A1)=,于是根据乘法公式,有P(A1A2)=P(A1)P(A2|A1)=×=.
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]
4.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
[当堂达标]
1.设A,B为两个事件,若P(A∩B)=,P(B)=,则P(A|B)=( )
A. B. C. D.
解析:C [P(A|B)===.]
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. B. C. D.
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)===,所以当数学不及格时,该学生语文也不及格的概率为.]
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.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 ________ .
解析: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)==.
答案:
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: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)=,P(BA)=P(A)=,
所以P(A|B)==;
(2)P(B1)=,P(B1A)=P(A)=,
所以P(A|B1)==.
[基础过关]
1.某次射击比赛中,某选手射击一次击中10环的概率是,连续两次均击中10环的概率是.若该选手某次击中10环,则随后一次击中10环的概率是( )
A. B.
C. D.
解析:B [设事件A表示“射击一次击中10环”,B表示“随后一次击中10环”,则P(A)=,
P(AB)=,根据条件概率的计算公式得,
P(B|A)===,故选B.]
2.若P(B)=,P(A|B)=,则P(AB)为( )
A. B. C. D.
解析:A [P(AB)=P(B)P(A|B)=×=,故选A.]
3.为讴歌中华民族实现伟大复兴的奋斗历程,增进学生对党史知识的了解,某学校开展党史知识竞赛活动,以班级为单位参加比赛.某班级在5道党史题中(有3道选择和2道填空题),不放回地依次随机抽取2道题作答,设事件A为“第一次抽到选择题”,事件B为“第二次抽到选择题”,则P(B|A)=( )
A. B. C. D.
解析:D [P(A)=,P(AB)==,所以P(B|A)===.]
4.盒中装有10个乒乓球,其中6个新球,4个旧球,不放回地依次取出2个球,在第一次取到新球的条件下,第二次也取到新球的概率为( )
A. B.
C. D.
解析:C [设事件A表示“第一次取到新球”,事件B表示“第二次取到新球”,则n(A)=CC,n(AB)=CC,P(B|A)===.]
5.(多选)下列说法不正确的是( )
A.P(B|A)<P(AB)
B.P(B|A)=是可能的
C.0<P(B|A)<1
D.P(A|A)=0
解析:ACD [由条件概率公式P(B|A)=及0<P(A)≤1知P(B|A)≥P(AB),故A错误;当事件A包含事件B时,有P(AB)=P(B),此时P(B|A)=,故B正确;由于0≤P(B|A)≤1,P(A|A)=1,故C、D错误.]
6.(多选)设A,B是一个随机试验中的两个事件,且P(A)=,P(B)=,P(A+B)=,则下列说法正确的是( )
A.P(AB)= B.P(B)=
C.P(B|A)= D.P(|)=
解析:ABC [因为P(A)=,P(B)=,P(A+B)=,且P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB),所以P(AB)=P(A)+P(B)-P(A+B)=+-=,故A正确;P(B)=P(B)-P(AB)=-=,故B正确;P(B|A)===,故C正确;P(|)====,故D错误.]
7.从混有5张假钞的20张百元钞票中任意抽出2张,将其中1张放到验钞机上检验发现是假钞,则第2张也是假钞的概率为 ________ .
解析:设事件A表示“抽到2张都是假钞”,事件B为“2张中至少有一张假钞”,而P(AB)==,P(B)==.
所以P(A|B)==.
答案:
8.由0,1,2组成的三位数密码中,若用事件A表示“第二位数字是2”,B表示“第一位数字是2”,则P(A|B)= ________ .
解析:由0,1,2组成的三位数密码,共有3×3×3=27(种)情况,
由题意可得P(B)==,P(AB)==,所以P(A|B)===.
答案:
9.将三枚质地均匀的骰子各掷一次,设事件A表示“三个点数之和等于15”,B表示“至少出现一个5点”,则概率P(A|B)等于 ________ .
解析:至少出现一个5点的情况有63-53=91种,
至少出现一个5点的情况下,三个点数之和等于15有以下两类:
①只出现一个5点,则另两个点数只能是4和6,共有
C×C=6(种)情况;
②出现两个5点,则另一个点数也只能是5,共有1种情况.∴P(A|B)===.
答案:
10.饺子是我国古代传统食物,由东汉末年医学家张仲景发明,最初作为药用.在包饺子时,人们常常将红糖、花生、枣和硬币等包进馅里,红糖代表日子甜美,花生代表健康长寿,枣代表早生贵子,硬币代表财源不断.已知小江一家过年时,在一盘饺子(20个)中,含有红糖、花生的各2个,含枣、硬币的饺子各1个,则小江随机夹的3个饺子中,吃到1个含有硬币的饺子的前提下,吃到2个含有不同特殊馅的饺子的概率为 ______ .
解析:记事件A为“小江随机夹的3个饺子中吃到1个含有硬币的饺子”,事件B为“小江随机夹的3个饺子中吃到2个含有不同特殊馅的饺子”,所以P(A)==,P(AB)==,所以P(B|A)==.
答案:
11.一个不透明的袋子中放有大小相同的5个小球,其中3个黑球,2个白球,不放回地依次取出2个球.求:
(1)第一次取出的是黑球的概率;
(2)第一次取出的是黑球,且第二次取出的是白球的概率;
(3)在第一次取出的是黑球的条件下,第二次取出的是白球的概率.
解:设事件A表示“第一次取出的是黑球”,B表示“第二次取出的是白球”.
(1)黑球有3个,球的总数为5,
所以P(A)=.
(2)第一次取出的是黑球,且第二次取出的是白球的概率P(AB)=×=.
(3)在第一次取出的是黑球的条件下,第二次取出的是白球的概率P(B|A)===.
[能力提升]
12.高三毕业时,小红、小鑫、小芸等五位同学站成一排合影留念,已知小红、小鑫两人相邻,则小鑫、小芸相邻的概率是 ________ .
解析:设“小红、小鑫两人相邻”为事件A,“小鑫、小芸两人相邻”为事件B,则所求概率为P(B|A),而P(A)==,AB表示事件“小鑫与小红、小芸都相邻”,故P(AB)==,于是P(B|A)==.
答案:
13.已知6个高尔夫球中有2个不合格,每次取1个,不放回地取两次,求两次均取到不合格球的概率.
解:法一:所求事件的概率P==.
法二:用Ai表示第i次取到不合格球,i=1,2.
则P(A1)=,P(A2|A1)=,
∴P(A1A2)=P(A1)P(A2|A1)=×=.
[素养培优]
14.一袋中装有10个大小相同的黑球和白球.若从袋中任意摸出2个球,至少有1个白球的概率为.
(1)求白球的个数;
(2)现从中不放回地取球,每次取1个球,取2次,已知第1次取得白球,求第2次取得黑球的概率.
解:(1)记“从袋中任意摸出2个球,至少有1个白球”为事件A,记袋中白球的个数为x,则P(A)=1-=,解得x=5,即白球的个数为5.
(2)记“第1次取得白球”为事件B,“第2次取得黑球”为事件C,则P(BC)=×==,
P(B)===,
P(C|B)===.
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