内容正文:
10.1 随机事件与概率
10.1.3 古典概型
目 标 素 养
1.会对具体试验的样本点和样本空间的特征加以分析,并归纳出古典概型的两个特征,提升数学抽象素养.
2.结合具体实例,理解古典概型的定义.会判断具体问题是否为古典概型,提升数学抽象素养.
3.能计算古典概型中简单随机事件的概率,提升数学建模和数学运算素养.
知 识 概 览
课前·基础认知
1.随机事件的概率
对随机事件 发生可能性大小 的度量(数值)称为事件的概率,事件A的概率用 P(A) 表示.
2.古典概型的定义
试验具有如下共同特征:
(1)有限性:样本空间的样本点只有 有限 个;
(2)等可能性:每个样本点发生的可能性 相等 .
我们将具有以上两个特征的试验称为古典概型试验,其数学模型称为古典概率模型,简称古典概型.
3.古典概型的概率计算公式
一般地,设试验E是古典概型,样本空间Ω包含n个样本点,事件A包含其中的k个样本点,则定义事件A的概率
P(A)= ,其中n(A)和n(Ω)分别表示事件A和样本空间Ω包含的样本点个数.
微思考 (1) “在区间[0,10]上任取一个数,这个数恰为5的概率是多少?”这个概率模型属于古典概型吗?
提示:不属于古典概型.因为在区间[0,10]上任取一个数,其试验结果有无限个,故其样本空间的样本点有无限个,所以不是古典概型.
(2)若一次试验的结果所包含的样本点的个数为有限个,则该试验是古典概型吗?
提示:不一定是古典概型.还必须满足每个样本点发生的可能性相等才是古典概型.
微探究 计算较复杂的古典概型的概率的关键是什么?
提示:关键有两个:
一是正确理解试验的意义,写出样本空间所包含的样本点及其总数;
二是正确理解样本点与事件A的关系,正确计算事件A所包含的样本点数.
课堂·重难突破
一 古典概型的判断
典例剖析
1.下列试验是古典概型的是( )
A.任意抛掷两枚质地均匀的骰子,将所得点数之和作为样本点时
B.求任意的一个正整数平方的个位数字是1的概率,将取出的正整数作为样本点时
C.从甲地到乙地共有10条路线,某人从中随机选择一条路线,求某人正好选中最短路线的概率
D.抛掷一枚均匀硬币直到首次出现正面为止,将出现正面时的抛掷次数作为样本点时
C
解析:A项中由于点数的和有可能是2,3,4,…,12,每个数出现的可能性不相等,故A不是古典概型;B项中的样本点是无限的,故B不是古典概型;C项满足古典概型的有限性和等可能性,故C是古典概型;D项中样本点既不是有限个也不具有等可能性,故D不是古典概型.
规律总结 判断一个试验是不是古典概型,前提是确定试验的样本点和样本空间,关键是看它是否具备有限性和等可能性这两个特征,二者缺一不可.
学以致用
1.(多选题)下列试验是古典概型的是( )
A.从6名同学中随机选出4名参加数学竞赛,求某人被选中的可能性大小
B.同时掷两枚质地均匀的骰子,求点数和为6的概率
C.求近三天中有一天降雨的概率
D.10人(包含甲、乙)站成一排,求甲、乙相邻的概率
答案:ABD
解析:ABD是古典概型,因为符合古典概型的定义和特点.C不是古典概型,因为不符合等可能性,降雨受多方面因素影响.
二 较简单的古典概型问题
典例剖析
2.一箱6听装的某种饮料,其中有2听不合格,质检人员依次不放回地从箱中随机抽出2听,求检测出不合格产品的概率.
解:只要检测的2听中有1听不合格,就表示检测出了不合格产品.分为两种情况:1听不合格和2听都不合格.将4听合格饮料依次编号为1,2,3,4,2听不合格饮料依次编号为5,6,则6听中依次不放回地抽出2听试验的样本空间为Ω={(1,2),(1,3),(1,4),
(1,5),(1,6),(2,3),(2,4),(2,5),(2,6),(3,4),(3,5),(3,6),(4,5),(4,6),(5,6)},共15个样本点,且每个样本点出现的可能性相等,可用古典概型来计算概率.有1听不合格的样本点有(1,5),(1,6),(2,5),(2,6),
(3,5),(3,6),(4,5),(4,6),共8个;有2听不合格的样本点有(5,6),共1个,所以检测出不合格产品的概率为 .
规律总结 求解古典概型问题“四步”法
学以致用
2.现有6道题,其中4道甲类题,2道乙类题,张同学从中任取2道题解答.试求:
(1)所取的2道题都是甲类题的概率;
(2)所取的2道题不是同一类题的概率.
解:(1)将4道甲类题依次编号为1,2,3,4,2道乙类题依次编号为5,6.任取2道题,这个试验的样本空间为Ω={(1,2),(1,3),(1,4),(1,5),(1,6),(2,3),(2,4),(2,5),(2,6),(3,4),(3,5), (3,6),(4,5),(4,6),(5,6)},共15个样本点,且每个样本点出现的可能性相等,可用古典概型来计算概率.
用A表示“所取的2道题都是甲类题”这一事件,
则A={(1,2),(1,3),(1,4),(2,3),(2,4),(3,4)},共含有6个样本点,
(2)由(1)知试验的样本空间共有15个样本点,用B表示“所取的2道题不是同一类题”这一事件,
则B={(1,5),(1,6),(2,5),(2,6),(3,5),(3,6),(4,5),(4,6)},
共包含8个样本点,
三 “放回”与“不放回”抽取的古典概型问题
典例剖析
3.一个袋中装有四个形状、大小完全相同的球,球的编号分别为1,2,3,4.
(1)从袋中随机取两个球,求取出的球的编号之和不大于4的概率;
(2)先从袋中随机取一个球,该球的编号为m,将球放回袋中,然后再从袋中随机取一个球,该球的编号为n,求n<m+2的概率.
解:(1)从袋中随机取两个球,所有可能的结果组成的基本事件有:1和2,1和3,1和4,2和3,2和4,3和4,共6个.从袋中取出的两个球的编号之和不大于4的事件有:1和2,1和3,共2个,
(2)先从袋中随机取一个球,记下编号为m,放回后,再从袋中随机取一个球,记下编号为n,所有可能的结果(m,n)有(1,1), (1,2),(1,3),(1,4),(2,1),(2,2),(2,3),(2,4),(3,1),(3,2),(3,3),(3,4),(4,1),(4,2),(4,3),(4,4),共16个.
又满足条件n<m+2的有(1,1),(1,2),(2,1),(2,2),(2,3),(3,1),(3,2), (3,3),(3,4),(4,1),(4,2),(4,3),(4,4),共13个.
规律总结
若无特殊说明,“无放回抽取”应为一次取出相应的元素,在求解对应的样本点总个数时要注意对事件性质的确认,一次取出的元素之间无顺序的差异性.而“无放回抽取”中的“逐个抽取”,取出的结果则有先后顺序之分.
学以致用
3.口袋内有红、白、黄大小完全相同的三个小球, 求:
(1)从中任意摸出两个小球,摸出的是红球和白球的概率;
(2)从袋中摸出一个后放回,再摸出一个,两次摸出的球是一红一白的概率.
解:(1)无放回地取球.任意摸出两个小球的样本空间为{(红,白),(红,黄),(白,黄)},所以摸出的是红球和白球的概率为 .
(2)有放回地取球.样本空间为{(红,红),(红,白),(红,黄),(白,白),(白,红),(白,黄),(黄,红),(黄,白),(黄,黄)},而事件“摸出一红一白”包括(红,白),(白,红)2个样本点,所以两次摸出的球是一红一白的概率为 .
随堂训练
1.下列问题中是古典概型的是( )
A.种下一粒杨树种子,求其能长成大树的概率
B.掷一枚质地不均匀的骰子,求出现1点的概率
C.在区间[1,4]上任取一数,求这个数大于1.5的概率
D.同时掷两枚质地均匀的骰子,求向上的点数之和是5的概率
答案:D
解析:A,B两项中的样本点的发生不是等可能的;C项中样本点的个数是无数多个;D项中样本点的发生是等可能的,且是有限个.
2.分别标有数字1,2,3,4,5的卡片(除标号外其余完全相同)各一张,从中不放回地依次随机抽取两张,则抽取的第一张卡片上的数大于第二张卡片上的数的概率为( )
答案:A
解析:如图:
样本点的总数为20,且每个样本点出现的可能性相等.记“第一张卡片上的数大于第二张卡片上的数”为事件A,则事件A包含的样本点的个数是10,故所求概率P(A)= .
3.有A,B,C,D,E五种活动,甲、乙都要选择三个活动参加,则甲选到A活动的概率为 ;已知乙选了A活动,那么他再选择B活动的概率为 .
解析:从五个活动中选三个有ABC,ABD,ABE,ACD,ACE, ADE,BCD,BCE,BDE,CDE,共10种情况,其中甲选到A活动有ABC,ABD,ABE,ACD,ACE,ADE,共6种情况,
4.将一枚质地均匀的骰子掷两次,观察出现的点数,并记第一次出现的点数为m,第二次出现的点数为n,向量p=(m,n),q=(2,6),则向量p与q共线的概率为 .
解析:已知第一次出现的点数为m,第二次出现的点数为n,那么试验的结果可用(m,n)表示,共有6×6=36种等可能的结果,满足条件的事件是使向量p=(m,n)与q=(2,6)共线,即6m-2n=0, ∴n=3m,满足条件的为(1,3),(2,6),共有2种可能结果,
∴向量p与q共线的概率P= .
5.从含有两件正品a1,a2和一件次品b的三件产品中,每次任取一件.
(1)若每次取后不放回,连续取两次,求取出的两件产品中恰有一件次品的概率;
(2)若每次取后放回,连续取两次,求取出的两件产品中恰有一件次品的概率.
解:(1)每次取出一个,取后不放回地连续取两次,
所有可能的结果组成的基本事件有6个,即(a1,a2),(a1,b),(a2,a1),(a2,b),(b,a1),(b,a2).
用A表示“取出的两件产品中恰有一件次品”这一事件,
所以A={(a1,b),(a2,b),(b,a1),(b,a2)}.
(2)有放回地连续取出两次,所有可能的结果为(a1,a1),(a1,a2), (a1,b),(a2,a1),(a2,a2),(a2,b),(b,a1),(b,a2),(b,b),共9个基本事件组成.用B表示“取出的两件产品中恰有一件次品”这一事件,则B={(a1,b),(a2,b),(b,a1),(b,a2)}.事件B由4个基本事件组成,因而P(B)= .
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