内容正文:
第六章 概率的进一步认识
6.2 用频率估计概率
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思路一:
教师准备一个不透明抽奖箱(内有多张纸条,仅一张“中奖”),邀请几名学生抽奖(放回摇匀).
几轮无人中奖后,提问:抽一次中奖的概率未知,但若大量重复试验,中奖次数与总次数的比值会怎样?
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思路二:
质检部门随机测试100 只灯泡,发现5 只不合格,推断合格率约为95%.
他们只测了100 只,是如何得出这一结论的?这个95%是真实概率还是计算结果?
用频率估计概率.
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高效课堂
任务一:探究“生日问题”——从调查试验到数据分析
400 名同学中,一定有2 名同学的生日相同(可以不同年)吗?300 名同学中呢?可有人说:“50 名同学中,就很可能有2 名同学的生日相同.”你同意这种说法吗?
请设计一个试验方案验证你的观点,并与同伴进行交流.
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操作·思考:
(1)每名同学课外调查10 个人的生日.
(2)从全班的调查结果中随机选取50 个被调查人的生日,记录其中有无2 个人的生日相同.每选取50 个被调查人的生日为一次试验,重复尽可能多次试验,并将数据记录在下表中:
(3)根据上表中的数据,估计“50 个人中有2 个人的生日相同”的概率.
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仅仅几次试验能否下结论?
不能,因为偶然性太大,需要更多次试验.
通过调查,能估计出“50 个人中有2 个人生日相同”的概率,要想使这种估计尽可能精确,常常需要做大量的调查试验,但这样做既费时又费力,甚至有时试验还具有一定的难度和破坏性.
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除了上面的实际调查方法外,还能想到其他的替代方案吗?与同伴进行交流.
用随机数表模拟生日、用计算器或计算机生成随机数、用抽签或掷骰子等方式模拟.
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在估计50 个人中有2 个人生日相同的概率时,可以用365 个编有号码、大小、材质相同的球,分别代表一年的365 个日期(一年按365 天计算),这样就可以通过摸球试验模拟实际调查,从中摸出50 个球,作为一次试验;
还可以利用计算器产生1~365的随机整数,每一个整数代表一个人的生日,每产生50 个随机整数为一次试验.
重复多次这样的试验,就可以估计50 个人中有2 个人生日相同的概率.重复大量这样的模拟,就可以用频率估计概率.这种方法不需要实际调查,操作简便,且可以快速进行大量重复试验.
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如果要用摸球试验或随机数模拟,那么我们需要保证每个球或每个数字被抽到的可能性相等,为什么?
只有保证每个生日出现的可能性相等,模拟的结果才有意义.这里的生日用球或数字代表.
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任务二:建模与迁移——设计估计方案
(1)一个袋中装有3 个红球、7 个白球,这些球除颜色外都相同.从袋中随机摸出一个球,这个球是红球的概率是多少?
这个球是红球的概率是.
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(2)一个袋中装有若干个红球和白球,这些球除颜色外都相同.如果不将球倒出来数,能设计一个试验方案,估计其中红球和白球的比例吗?
可以通过摸球试验来估计.
从袋中随机摸出一个球,记下其颜色,再把它放回袋中,不断重复上述过程,共摸100 次,其中摸到红球n次,则红球与白球的比约为n∶ (100-n).
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(3)还能提出并解决哪些与(2)类似的问题?与同伴进行交流.
如:一个袋中装有8 个红球和若干个白球,这些球除颜色外都相同.如果不将球倒出来,能估计其中的白球数吗?
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思考:
(1)每次摸球后是否需要放回?为什么?
每次摸球后需要放回,原因是保证每次摸球条件相同,使每个球被摸到的概率恒定,保证摸球时的独立性和等可能性.
(2)需要摸多少次才能得到比较可靠的估计?
一般不少于100 次能得到比较可靠的估计,摸球次数越多,估计值越接近真实值.
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(3)如何记录数据?如何用数据估计比例?
采用画“正”字的方法记录数据;用某种颜色的球被摸到的次数除以总次数得到频率,以此估计比例.
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课堂总结
通过本节课的学习,请从以下两方面思考你有什么收获:
1.知识层面:通过本节课的学习,你对“频率”与“概率”的关系有了哪些新的认识?在实际问题中,什么时候适合用频率来估计概率?
2.方法层面:在无法直接计算概率的情况下,我们学习了用实际调查和试验模拟两种方法来估计概率.你认为这两种方法各有什么优缺点?在实际应用中,如何选择合适的估计方法?
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作业设计
基础性作业:教材习题6.2第1题.
提高性作业:教材习题6.2第2,3题.
拓展性作业:【跨学科探究·社会调查】
背景:某种观点认为,一个群体中,当人数达到一定规模时,很可能存在生日相同的人.我们的课堂研究支持了这一观点.
任务:请以小组为单位(2~3 人),自选一个你们感兴趣的、与“巧合”或“聚集”有关的社会或生活现象(例如:一个班级内同姓氏的人数;一条街上相邻店铺开业日期的关联;朋友圈里同一天发动态的人数等).
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作业设计
要求:①描述你们选择的现象和想探究的问题;②设计一个简单的数据收集或模拟分析方案;③(可选)尝试实施并得出初步结论或猜想.
提交形式:一份简单的探究报告(包括现象描述、问题、方案设计).
评价参考:①问题的明确性和趣味性;②方案设计的合理性与可行性;③团队合作与报告呈现.
目的:将数学方法(频率估计、模拟思想)迁移到更广阔的社会生活情境中,开展微型跨学科项目探究.培养学生发现问题、设计研究方案的能力,以及合作交流、实践创新的素养.
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