内容正文:
第5章 等可能条件下的概率 知识清单
一、核心知识总结(必背・单元重点)
1. 等可能性
1.1 等可能性
一般地,设一个随机试验所有可能发生的结果有 个,如果每个结果出现的机会均等,那么我们说这 个事件的发生是等可能的,其中的每个事件发生的概率都是 。
示例:抛掷一枚质地均匀的硬币,出现”正面朝上”与出现”反面朝上”的机会均等,这两个事件的发生是等可能的,每个事件发生的概率都是 。
2. 求等可能条件下的概率
2.1 一次试验下概率的计算
一般地,如果一个试验有 个等可能的结果,事件 包含其中的 个结果,那么事件 发生的概率
示例:抛掷一枚质地均匀的骰子 次,有 种等可能的结果,其中”朝上一面的点数大于 “包含 种结果( 点、 点),所以 。
注意:这里 是事件 所包含的等可能结果的个数, 是试验所有等可能结果的个数,计算前必须先列出所有等可能的结果,做到既不重复,又不遗漏。
2.2 树状图
像图 这样的图称为树状图,它直观地显示了一个随机事件在试验中所有可能的结果。通过画树状图或列表列出这些结果,可以做到既不重复,又不遗漏。
图1:树状图
示例:抛掷一枚质地均匀的硬币 次,用树状图列出 种等可能结果:(正,正)、(正,反)、(反,正)、(反,反)。
2.3 列表法
用表格列举所有可能的结果,这种列出等可能结果的方法称为列表法。列表法适于两次试验,可以将试验结果用有序数对表示。
示例:抛掷两枚质地均匀的骰子,用表格列出 种等可能的结果,其中”两枚骰子朝上一面的点数之和是 “包含 种结果,所以概率为 。
3. 概率的应用——抽签方法合理吗?
3.1 抽签的公平性
由此可知,抽签虽然有先有后,但是先抽的人与后抽的人中签的概率是相同的,这样的抽签方法是合理的。
图2:树状图(抽签)
示例:甲、乙、丙 名学生依次从 张纸条(其中 张画有记号,记作 ,其余 张记作 、)中各抽 张(不放回),用树状图列出 种等可能结果,甲、乙、丙中签的概率都是 ,故先抽与后抽中签的概率相同。
4. 概率的应用——概率帮你做估计
4.1 用频率估计概率
当试验次数很大时,用频率作为概率的估计值。
示例:某人摸球 次,摸到白球 次,摸到白球的频率为 。当试验次数很大时,用频率作为概率的估计值,可以估计摸到白球的概率为 。
二、二级结论与方法技巧
1. 常用二级推论
1.1 概率的取值范围
任何事件 的概率满足 ,必然事件的概率为 ,不可能事件的概率为 。
1.2 “至少有一个”的概率
“至少有一个发生”与”一个都不发生”互补,。
1.3 概率只与”结果数之比”有关
等可能条件下,事件概率只由”事件包含的结果数与总结果数之比”决定,与同类对象总数放大或缩小无关。如甲袋 个白球 个红球、乙袋 个白球 个红球,摸到红球的概率都是 。
2. 解题方法与操作步骤
2.1 求等可能条件下概率的一般步骤
先列出试验所有等可能的结果(列表或画树状图,做到不重不漏),再数出事件 包含的结果数 ,最后代入 化简。如抛两枚骰子求”点数和为 “:共 种等可能结果,事件含 种,。
2.2 判断并化归等可能(编号法)
先判断每个结果的机会是否均等,机会不均等的对象先编号(贴标签),使每种结果机会均等再计数。如袋中 个白球 个红球,“摸到白球”“摸到红球”机会不均等,把红球编号为红球 、红球 后,得”白球、红球 、红球 “ 种等可能结果。
2.3 画树状图列举结果
从”开始”出发,按试验的先后顺序逐层展开每一步的所有可能结果,最后列出全部结果,做到不重不漏,适用于两次及以上的试验。
2.4 列表法列举结果
以两次试验的结果分别为行、列,用有序数对列出所有可能的结果,适用于两次试验。
3. 判断与列举小技巧
技巧
要点
示例
有序数对防遗漏
两次试验的结果统一写成 ,逐一配对不重不漏
抛硬币 次的结果:(正,正)(正,反)(反,正)(反,反)
先定”放回/不放回”
读题先圈出关键词,“放回”则每次结果数不变,“不放回”则第二次少 种
袋中 球取 次:放回共 种,不放回共 种
频率只是估计值
频率是概率的估计值,须”试验次数很大”才接近概率
摸 次白球 次,估计
4. 常见考试模型
4.1 摸球模型(放回 / 不放回)
公式:有放回取 次 ;不放回取 次 。
限定:先判断”放回”还是”不放回”再定总结果数,两者总结果数不同。
示例:袋中 红 白,放回取 次都红为 ;不放回取 个都红为 。
4.2 抽签 / 抓阄模型(公平性)
公式: 个签中 个中签, 人依次抽(不放回),每人中签的概率都是 ,与先后顺序无关。
限定:每人抽完后不放回,但先抽与后抽中签的概率相同。
示例: 人从 张签( 张有记号)中依次抽,每人中签概率都是 。
4.3 抛硬币 / 掷骰子模型
公式:抛硬币 次共 种等可能结果;掷 枚骰子共 种等可能结果。
限定:硬币、骰子须质地均匀,各结果等可能。
示例:抛硬币 次都正面朝上的概率为 。
4.4 搭配 / 路线模型
公式: 件上衣与 条裤子搭配共有 种等可能结果;多步选择的总结果数等于各步结果数之积。
限定:用列表或树状图逐一列举,做到不重不漏。
示例: 件上衣(红、黄、蓝)、 条裤子(蓝、棕)搭配共 种,取到蓝衣蓝裤的概率为 。
4.5 标记重捕模型(估计总数)
公式:先标记 个对象放回混合均匀,再捕样本中带标记的频率为 ,则总数 。
限定:标记个体须与其余个体充分混合,样本量越大估计越准。
示例:标记 条鱼放回,再捕带记号鱼的频率为 ,则 条。
三、章节高频易错点 + 错解 / 正解对比
易错点 1:把”结果的个数”误当成”等可能”
典例:某篮球运动员投篮一次,因为只有”投中”“未投中”2 种可能的结果,所以 。这种说法正确吗?
错解:正确。因为只有 2 种可能的结果,每种结果出现的概率都是 。
正解:不正确。“投中”与”未投中”这 2 种结果出现的机会并不均等,所以它们不是等可能的,不能套用 ,也就不能得出概率各为 。
原因:概念理解错误——把”结果的个数”误当成”等可能”的依据。等可能的前提是”每个结果出现的机会均等”,而不是”只有 个结果,每个概率就都是 “。投篮受运动员水平影响,投中与未投中的机会不同;只有像抛掷质地均匀的硬币那样各结果机会均等时,才能用 计算。求概率前必须先判断结果是否等可能。
易错点 2:把”大于 4”误当成”不小于 4”,事件包含的结果数数错
典例:抛掷一枚质地均匀的骰子,求”朝上一面的点数大于 4”的概率。
错解:大于 4 的点数有 4、5、6 共 3 种,所以 。
正解:大于 4 的点数只有 5、6 共 2 种,所以 。
原因:审题把”大于 4”误读成”不小于 4”(即大于等于 4),把边界值”4 点”也算了进去。确定事件 包含的结果数 时,必须逐字核对”大于”“不小于”“小于”“不大于”的含义,边界值是否包含最容易出错;数错 直接导致概率算错。
易错点 3:摸球时”放回”与”不放回”混淆
典例:一只袋子中装有 1 个红球和 1 个白球,这些球除颜色外都相同。搅匀后从中任意摸出 1 个球,记录颜色后放回、搅匀,再从中任意摸出 1 个球,求 2 次摸到的球颜色相同的概率。
错解:认为第二次摸时袋中只剩 1 个球,两次不可能摸到相同颜色,只列出(红,白)(白,红)2 种结果,所以 。
正解:”放回”后每次都有 2 种等可能结果,共 种:(红,红)(红,白)(白,红)(白,白),其中颜色相同的有 2 种,所以 。
原因:忽略”放回”这一条件。放回时第二次摸球的样本与第一次完全相同,总结果数为 ;不放回时第二次少 1 种,总结果数为 。学生读题时跳过”放回”“不放回”关键词,把两种情形混为一谈。解概率题的第一步应先圈出”放回 / 不放回”,再定总结果数。
易错点 4:“至少有一个”漏算其中的一种情形
典例:抛掷两枚质地均匀的硬币,求至少有一枚正面朝上的概率。
错解:共有 4 种等可能结果,“至少有一枚正面朝上”包含(正,反)(反,正)2 种,所以 。
正解:4 种等可能结果中,“至少有一枚正面朝上”包含(正,正)(正,反)(反,正)3 种,所以 。也可用反面:。
原因:对”至少一个”的含义理解不全——“至少一枚正面朝上”包含”恰有一枚正面”和”两枚都是正面”两种情况,学生常把”至少”误当成”恰好”,漏掉”两枚都正面”的情形。做”至少 / 至多”类题时,优先用” 减反面(都不发生)“来算,不易漏。
易错点 5:把少量试验的频率当作概率
典例:小明摸了 5 次球,摸到 1 次红球,就说”摸到红球的概率是 “。这种说法正确吗?
错解:正确。频率就是概率, 就是摸到红球的概率。
正解:不正确。 只是这 5 次试验中摸到红球的频率。当试验次数很小时,频率与概率可能相差较大,不能直接把频率当作概率;只有试验次数很大时,才能用频率估计概率。
原因:混淆”频率”与”概率”两个概念——频率是某次具体试验中”发生的次数 ÷ 总次数”,随试验而变化;概率是事件本身发生可能性大小的理论值。学生把”小样本”的频率直接当成了概率。用频率估计概率必须有”试验次数很大”这一前提,次数少时频率不稳定,不能代表概率。
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