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《概率》这一章的主要内容就是求随机事件的概率问题. 包括两种基本类型:古典概型和几何概型. 它们的相同点是:①基本事件发生的可能性相等,②求概率公式和求法步骤相似. 不同点是:古典概型要求基本事件的个数有限,而几何概型要求基本事件的个数无限.
一、古典概型
求古典概型的概率基本方法有列举法、列表法,树图法、排除法.
例1 一个盒子里装有完全相同的十个小球,分别标上1,2,3,4,5,6,7,8,9,10这十个数字,现随机地抽取两个小球.
(1)小球是不放回的,求两个小球上的数字为相邻整数的概率.
(2)小球是放回的,求两个小球上的数字为相邻整数的概率.
分析 小球是放回与不放回,基本事件的总数是不同的. 有放回的抽取标号数字可以重复出现,而不放回抽取标号数字不可以重复出现.
解 方法一(列举法):记事件[A]为“两个小球上的数字为相邻整数”,可能的结果为(1,2),(2,3),(3,4),(4,5),(5,6),(6,7),(7,8),(8,9),(9,10),(2,1),(3,2),(4,3),(5,4),(6,5),(7,6),(8,7),(9,8),(10,9)共18种.
(1)小球是不放回的,可列举出基本事件的总数90种,故[P(A)=1890=15.]
(2)小球是放回的,可列举出基本事件的总数100种,故[P(A)=18100=950.]
方法二(列表法):
(1)如下表所示,基本事件的总数90种,事件[A]包含基本事件为18种,故[P(A)=1890=15.]
注:打“”表示事件[A]包含基本事件,10×10方格总格数去掉打“×”的为基本事件的总数.
(2)如下表所示,基本事件的总数100种,事件[A]包含基本事件为18种,故
点拨 有放回与不放回对基本事件的总数是有影响的,有放回的抽样必须考虑顺序;不放回的抽样,可以考虑顺序,也可不考虑顺序,但概率公式中的分子和分母必须一致,即分子和分母要么都考虑顺序,要么都不考虑顺序.
例2 甲、乙两人参加法律知识竞答,共有10道不同的题目,其中选择题6道、判断题4道,甲、乙两人依次各抽一题.
(1)甲抽到选择题乙抽到判断题的概率是多少?
(2)甲、乙两人中至少一人抽到选择题的概率是多少?
分析 (1)把10道题目编号,选择题为[x1,x2,x3,x4,x5,x6],判断题[p1,p2,p3,p4],若考虑顺序由树图法得基本事件的总数为90,记“甲抽到选择题乙抽到判断题”为事件[A],则事件[A]包含基本事件的个数为24(若不考虑顺序,则基本事件的总数为45,事件[A]包含基本事件的个数12).
(2)若从正面入手,则需要分三类,即①甲抽到选择题,乙抽到判断题;②乙抽到选择题,甲抽到判断题;③甲、乙均抽到选择题. 但其对立事件就只有一类,即甲、乙均抽到判断题. 所以从反面入手,利用排除法解比较简单.
解 (1)[P(A)=2490=415] (或[P(A)=1245=415]).
(2)记“甲、乙均抽到判断题”为事件[B],由(1)问中列举结果可得[P(B)=1290=215],
故所求[=1-P(B)=1-215=1315] .
点拨 (1)本题是不放回的抽样问题,考虑顺序和不考虑顺序均可.
(2)正难则反,从正面入手困难的概率问题可以考虑先求对立事件的概率,然后用排除法来解. 像题目中有“至少”“至多”等字眼的问题常用此法.
例3 袋中有12个小球,分别为红球、黑球、黄球、绿球,从中任取一球,得到红球的概率是[13],得到黑球或黄球的概率是[512],得到绿球或黄球的概率也是[512],试求得到黑球、黄球、绿球的概率各是多少?
分析 题目中任取一球“得到红球”“得到黑球”“得到黄球”“得到绿球”这四个事件彼此互斥,可据题意列出这四个事件概率的方程,从而使问题得到解决.
解 从袋中任取一球,记事件“得到红球”“得到黑球”“得到黄球”“得到绿球”分别为[A、
故得到黑球、黄球、绿球的概率分别是[14,16,14].
点拨 本题所求事件较多,可运用方程的思想来解决问题.
二、几何概型
例4 如图所示,在等腰直角三角形[ABC]中,
(1)过直角顶点[C]在[∠ACB]内部作一条射线[CM,]与线段[AB]交于点[M,]求[AM (2)在斜边[AB]上任取一点[M],求[AM>AC]的概率.
分析 第(1)问[AM]的长度取决于[∠ACM]的度数,故本题是与角度有关的几何概型问题. 而第(2)问点[M]在斜边[AB]上任取,使[AM>AC]的点[M]落点区域为线段[BC′],它是与长度有关的几何概型问题.
解 (1)在[AB]边上取[AC=AC′],
则[∠ACC′=180°-45°2=67.5°].
记“在[∠ACB]内部作一条射线[CM],与线段[AB]交于点[M],使[AM (2)记“在斜边[AB]上任取一点[M],使[AM>AC]的概率”为事件[B],则所有可能结果是线段[AB],事件[B]包含的结果是线段[BC′],设[AC=BC=1],
则[AB=2, BC′=2-1,]
[P(B)=BC′AB=2-12=2-22].
点拨 当涉及射线的转动,扇形中有关落点问题时,常以角的大小作为区域度量来计算概率,切不可用线段长度来代替. 本题第(1)很容易与第(2)问混淆.
例5 甲、乙两艘轮船驶向一个不能同时停泊两艘轮船的码头,它们在一昼夜内任何时刻到达是等可能的.
(1)如果甲,乙两艘轮船的停泊时间都是4小时,求它们中的任何一条船不需要等待码头空出的概率.
(2)如果甲船的停泊时间是4小时,乙船的停泊时间是2小时,求它们中的任何一条船不需要等待码头空出的概率.
分析 (1)因为甲、乙两艘轮船停泊时间都是4小时,所以任何一条船不需要等待码头空出的充要条件是[x-y>4].
(2) 因为甲、乙两艘轮船在码头停泊时间不一样,所以必须要考虑谁先到的问题.
解 (1)设甲、乙两艘轮船到达时间分别是[x、y,]则[0≤x<24,0≤y<24,]由题意[x-y>4],建立直角坐标系,作出可行域,见图(1),则概率
[P=阴影部分面积正方形面积=2×12×20×2024×24=2536].
(2)若甲先到则[0≤x<24,0≤y<24,y-x>4.] 若乙先到则[0≤x<24,0≤y<24,x-y>2.]作出可行域,见图(2),则概率
[P=阴影部分面积正方形面积=12×20×20+12×22×2224×24=221288.]
点拨 第(1)问甲、乙两艘轮船在码头停泊时间一样,可不考虑谁先到,用[x-y>4]来解决,但第(2)甲、乙两艘轮船在码头停泊时间不一样,必须要考虑谁先到的问题. 本题难点是把[x、y]构造平面内的点([x,y]),转化为线性规划问题,进而转化为面积型几何概型问题.
一、古典概型
求古典概型的概率基本方法有列举法、列表法,树图法、排除法.
例1 一个盒子里装有完全相同的十个小球,分别标上1,2,3,4,5,6,7,8,9,10这十个数字,现随机地抽取两个小球.
(1)小球是不放回的,求两个小球上的数字为相邻整数的概率.
(2)小球是放回的,求两个小球上的数字为相邻整数的概率.
分析 小球是放回与不放回,基本事件的总数是不同的. 有放回的抽取标号数字可以重复出现,而不放回抽取标号数字不可以重复出现.
解 方法一(列举法):记事件[A]为“两个小球上的数字为相邻整数”,可能的结果为(1,2),(2,3),(3,4),(4,5),(5,6),(6,7),(7,8),(8,9),(9,10),(2,1),(3,2),(4,3),(5,4),(6,5),(7,6),(8,7),(9,8),(10,9)共18种.
(1)小球是不放回的,可列举出基本事件的总数90种,故[P(A)=1890=15.]
(2)小球是放回的,可列举出基本事件的总数100种,故[P(A)=18100=950.]
方法二(列表法):
(1)如下表所示,基本事件的总数90种,事件[A]包含基本事件为18种,故[P(A)=1890=15.]
注:打“”表示事件[A]包含基本事件,10×10方格总格数去掉打“×”的为基本事件的总数.
(2)如下表所示,基本事件的总数100种,事件[A]包含基本事件为18种,故
点拨 有放回与不放回对基本事件的总数是有影响的,有放回的抽样必须考虑顺序;不放回的抽样,可以考虑顺序,也可不考虑顺序,但概率公式中的分子和分母必须一致,即分子和分母要么都考虑顺序,要么都不考虑顺序.
例2 甲、乙两人参加法律知识竞答,共有10道不同的题目,其中选择题6道、判断题4道,甲、乙两人依次各抽一题.
(1)甲抽到选择题乙抽到判断题的概率是多少?
(2)甲、乙两人中至少一人抽到选择题的概率是多少?
分析 (1)把10道题目编号,选择题为[x1,x2,x3,x4,x5,x6],判断题[p1,p2,p3,p4],若考虑顺序由树图法得基本事件的总数为90,记“甲抽到选择题乙抽到判断题”为事件[A],则事件[A]包含基本事件的个数为24(若不考虑顺序,则基本事件的总数为45,事件[A]包含基本事件的个数12).
(2)若从正面入手,则需要分三类,即①甲抽到选择题,乙抽到判断题;②乙抽到选择题,甲抽到判断题;③甲、乙均抽到选择题. 但其对立事件就只有一类,即甲、乙均抽到判断题. 所以从反面入手,利用排除法解比较简单.
解 (1)[P(A)=2490=415] (或[P(A)=1245=415]).
(2)记“甲、乙均抽到判断题”为事件[B],由(1)问中列举结果可得[P(B)=1290=215],
故所求[=1-P(B)=1-215=1315] .
点拨 (1)本题是不放回的抽样问题,考虑顺序和不考虑顺序均可.
(2)正难则反,从正面入手困难的概率问题可以考虑先求对立事件的概率,然后用排除法来解. 像题目中有“至少”“至多”等字眼的问题常用此法.
例3 袋中有12个小球,分别为红球、黑球、黄球、绿球,从中任取一球,得到红球的概率是[13],得到黑球或黄球的概率是[512],得到绿球或黄球的概率也是[512],试求得到黑球、黄球、绿球的概率各是多少?
分析 题目中任取一球“得到红球”“得到黑球”“得到黄球”“得到绿球”这四个事件彼此互斥,可据题意列出这四个事件概率的方程,从而使问题得到解决.
解 从袋中任取一球,记事件“得到红球”“得到黑球”“得到黄球”“得到绿球”分别为[A、
故得到黑球、黄球、绿球的概率分别是[14,16,14].
点拨 本题所求事件较多,可运用方程的思想来解决问题.
二、几何概型
例4 如图所示,在等腰直角三角形[ABC]中,
(1)过直角顶点[C]在[∠ACB]内部作一条射线[CM,]与线段[AB]交于点[M,]求[AM
分析 第(1)问[AM]的长度取决于[∠ACM]的度数,故本题是与角度有关的几何概型问题. 而第(2)问点[M]在斜边[AB]上任取,使[AM>AC]的点[M]落点区域为线段[BC′],它是与长度有关的几何概型问题.
解 (1)在[AB]边上取[AC=AC′],
则[∠ACC′=180°-45°2=67.5°].
记“在[∠ACB]内部作一条射线[CM],与线段[AB]交于点[M],使[AM
则[AB=2, BC′=2-1,]
[P(B)=BC′AB=2-12=2-22].
点拨 当涉及射线的转动,扇形中有关落点问题时,常以角的大小作为区域度量来计算概率,切不可用线段长度来代替. 本题第(1)很容易与第(2)问混淆.
例5 甲、乙两艘轮船驶向一个不能同时停泊两艘轮船的码头,它们在一昼夜内任何时刻到达是等可能的.
(1)如果甲,乙两艘轮船的停泊时间都是4小时,求它们中的任何一条船不需要等待码头空出的概率.
(2)如果甲船的停泊时间是4小时,乙船的停泊时间是2小时,求它们中的任何一条船不需要等待码头空出的概率.
分析 (1)因为甲、乙两艘轮船停泊时间都是4小时,所以任何一条船不需要等待码头空出的充要条件是[x-y>4].
(2) 因为甲、乙两艘轮船在码头停泊时间不一样,所以必须要考虑谁先到的问题.
解 (1)设甲、乙两艘轮船到达时间分别是[x、y,]则[0≤x<24,0≤y<24,]由题意[x-y>4],建立直角坐标系,作出可行域,见图(1),则概率
[P=阴影部分面积正方形面积=2×12×20×2024×24=2536].
(2)若甲先到则[0≤x<24,0≤y<24,y-x>4.] 若乙先到则[0≤x<24,0≤y<24,x-y>2.]作出可行域,见图(2),则概率
[P=阴影部分面积正方形面积=12×20×20+12×22×2224×24=221288.]
点拨 第(1)问甲、乙两艘轮船在码头停泊时间一样,可不考虑谁先到,用[x-y>4]来解决,但第(2)甲、乙两艘轮船在码头停泊时间不一样,必须要考虑谁先到的问题. 本题难点是把[x、y]构造平面内的点([x,y]),转化为线性规划问题,进而转化为面积型几何概型问题.