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近年来,概率问题的考查,在注重基本知识考查的基础上也注重渗透数学思想,今天我们一起来看看概率与哪些数学思想有了碰撞.
一、 函数与方程思想
例1 已知一个不透明的口袋中装有7个只有颜色不同的球,其中3个白球,x个黑球.
(1) 若向袋中再放入y个白球后,从中随机取出一个球是白球的概率为 ,求y与x之间的函数关系;
(2) 在(1)的基础上,若往袋中再放入4个黑球,则从袋中随机取出一个球是白球的概率变为 ,求x与y的值.
【分析】问题(1)中的概率明确了,但球的个数不确定.当概率一定时,白球的数量将随着黑球数量的变化而变化,利用概率的计算公式P(白球)=白球数量÷球的总数量便可建立函数关系.问题(2)中再次利用概率的计算公式建立一个y与x的函数关系式,与(1)中的函数关系式组成方程组可求得x与y的值.
解:(1) 由题意得:
P(白球)= = ,
整理得:y= x-3;
(2) 由题意得:P(白球)= = ,
整理得:y= x- ,
由y= x-3,y= x- , 得x=8,y=1.
【点评】利用概率计算的公式构造函数建立等量关系,列出方程或方程组,再通过解方程或方程组使问题获得解决.
二、 转化思想
例2 已知ai≠0(i=1,2,…,2016)满足 … =1968,使直线y=aix i(i=1,2,…,2016)的图像经过一、二、四象限的ai概率是________.
【分析】欲使直线y=aix i的图像经过一、二、四象限,因i>0,图像必过一、二象限,因此须使ai<0.另一方面,条件的等式左边每一项的值为1或-1,共2016项,但结果为1968,因此其中必有(2016-1968)÷2=24(个)负数.这样,问题可转化为:在2016个非0实数中有24个负数,从中随机取出一个数是负数的概率是多少?
解:∵ai≠0(i=1,2,…,2016)满足 … =1968,
∴ai中有(2016-1968)÷2=24(个)是负数,有2016-24=1992(个)是正数,
∵ai<0时直线y=aix i(i=1,2,…,2016)的图像经过一、二、四象限,
∴使直线y=aix i(i=1,2,…,2016)的图像经过一、二、四象限的ai概率是 = , 故答案为: .
三、 分类讨论思想
例3 袋中装有5个红球、6个黑球、7个白球,从袋中摸出15个球,摸出的球中恰好有3个红球的概率是( ).
A. B. C. D.
【分析】首先设摸出的15个球中有x个红球、y个黑球、z个白球,则x,y,z都是正整数,且x≤5,y≤6,z≤7,x y z=15.因为y z≤13,所以x可取值为2,3,4,5.然后对x的取值进行分类讨论,便可得出所有可能的摸球结果,再看其中恰好有3个红球的结果有几种,最后由概率公式即可求得答案.
解:设摸出的15个球中有x个红球、y个黑球、z个白球,则x,y,z都是正整数,且x≤5,y≤6,z≤7,x y z=15.
∵y z≤13,
∴x可取值为2,3,4,5.
当x=2时,只有一种可能,即y=6,z=7;
当x=3时,y z=12,有两种可能,y=5,z=7或y=6,z=6;
当x=4时,y z=11,有3种可能,y=4,z=7或y=5,z=6或y=6,z=5;
当x=5时,y z=10,有4种可能,y=3,z=7或y=4,z=6或y=5,z=5或y=6,z=4.
∴共有1 2 3 4=10(种)可能的摸球结果,其中摸出的球中恰好有3个红球的结果有2种,
∴所求的概率为: = . 故选B.
四、 数形结合思想
例4 六个面上分别标有1,1,2,3,3,5六个数字的均匀立方体的表面展开图如图1所示,掷这个立方体一次,记朝上一面的数字为平面直角坐标系中某个点的横坐标,朝下一面的数为该点的纵坐标.按照这样的规定,每掷一次该小立方体,就得到平面内一个点的坐标.已知小明前两次掷得的两个点确定一条直线l,且这条直线经过点P(4,7),那么他第三次掷得的点也在直线l上的概率是( ).
A. B. C. D.
【分析】根据随机事件概率大小的求法,找准两点:①符合条件的情况数目;②全部情况的总数.二者的比值就是其发生的概率的大小. 对本题来说,全部情况的总数容易求得,但符合条件的点的个数较难得到. 如果根据小明前两次掷得的两个点确定一条直线,求得其解析式,再将点(4,7)代入判断,这样的计算量将非常大,但如果将这些点在平面直角坐标系中描出,通过观察便可看出哪些点所确定的直线经过点(4,7).
解:由题意知:每掷一次可能得到6个点的坐标是(其中有两个点是重合的): (1,1),(1,1),(2,3),(3,2),(3,5),(5,3), 将这几个点和点P(4,7)在平面直角坐标系中描出(如图2),通过观察可以发现,经过(1,1),(2,3),(3,5)三点中的任意两点所确定的直线都经过点P(4,7), 因点(1,1)包含两种情况,所以符合条件的点有4个,所以小明第三次掷得的点也在直线上的概率是 = . 故选A.
【点评】本题通过描点画图将数的问题与图形相结合,使问题的解决变得简单.数形结合就是抓住数与形之间在本质上的联系,以“形”直观地表达“数”,形象地反应问题的属性,是一种非常重要的数学思想.
(作者单位:江苏省宝应县实验初级中学)
一、 函数与方程思想
例1 已知一个不透明的口袋中装有7个只有颜色不同的球,其中3个白球,x个黑球.
(1) 若向袋中再放入y个白球后,从中随机取出一个球是白球的概率为 ,求y与x之间的函数关系;
(2) 在(1)的基础上,若往袋中再放入4个黑球,则从袋中随机取出一个球是白球的概率变为 ,求x与y的值.
【分析】问题(1)中的概率明确了,但球的个数不确定.当概率一定时,白球的数量将随着黑球数量的变化而变化,利用概率的计算公式P(白球)=白球数量÷球的总数量便可建立函数关系.问题(2)中再次利用概率的计算公式建立一个y与x的函数关系式,与(1)中的函数关系式组成方程组可求得x与y的值.
解:(1) 由题意得:
P(白球)= = ,
整理得:y= x-3;
(2) 由题意得:P(白球)= = ,
整理得:y= x- ,
由y= x-3,y= x- , 得x=8,y=1.
【点评】利用概率计算的公式构造函数建立等量关系,列出方程或方程组,再通过解方程或方程组使问题获得解决.
二、 转化思想
例2 已知ai≠0(i=1,2,…,2016)满足 … =1968,使直线y=aix i(i=1,2,…,2016)的图像经过一、二、四象限的ai概率是________.
【分析】欲使直线y=aix i的图像经过一、二、四象限,因i>0,图像必过一、二象限,因此须使ai<0.另一方面,条件的等式左边每一项的值为1或-1,共2016项,但结果为1968,因此其中必有(2016-1968)÷2=24(个)负数.这样,问题可转化为:在2016个非0实数中有24个负数,从中随机取出一个数是负数的概率是多少?
解:∵ai≠0(i=1,2,…,2016)满足 … =1968,
∴ai中有(2016-1968)÷2=24(个)是负数,有2016-24=1992(个)是正数,
∵ai<0时直线y=aix i(i=1,2,…,2016)的图像经过一、二、四象限,
∴使直线y=aix i(i=1,2,…,2016)的图像经过一、二、四象限的ai概率是 = , 故答案为: .
三、 分类讨论思想
例3 袋中装有5个红球、6个黑球、7个白球,从袋中摸出15个球,摸出的球中恰好有3个红球的概率是( ).
A. B. C. D.
【分析】首先设摸出的15个球中有x个红球、y个黑球、z个白球,则x,y,z都是正整数,且x≤5,y≤6,z≤7,x y z=15.因为y z≤13,所以x可取值为2,3,4,5.然后对x的取值进行分类讨论,便可得出所有可能的摸球结果,再看其中恰好有3个红球的结果有几种,最后由概率公式即可求得答案.
解:设摸出的15个球中有x个红球、y个黑球、z个白球,则x,y,z都是正整数,且x≤5,y≤6,z≤7,x y z=15.
∵y z≤13,
∴x可取值为2,3,4,5.
当x=2时,只有一种可能,即y=6,z=7;
当x=3时,y z=12,有两种可能,y=5,z=7或y=6,z=6;
当x=4时,y z=11,有3种可能,y=4,z=7或y=5,z=6或y=6,z=5;
当x=5时,y z=10,有4种可能,y=3,z=7或y=4,z=6或y=5,z=5或y=6,z=4.
∴共有1 2 3 4=10(种)可能的摸球结果,其中摸出的球中恰好有3个红球的结果有2种,
∴所求的概率为: = . 故选B.
四、 数形结合思想
例4 六个面上分别标有1,1,2,3,3,5六个数字的均匀立方体的表面展开图如图1所示,掷这个立方体一次,记朝上一面的数字为平面直角坐标系中某个点的横坐标,朝下一面的数为该点的纵坐标.按照这样的规定,每掷一次该小立方体,就得到平面内一个点的坐标.已知小明前两次掷得的两个点确定一条直线l,且这条直线经过点P(4,7),那么他第三次掷得的点也在直线l上的概率是( ).
A. B. C. D.
【分析】根据随机事件概率大小的求法,找准两点:①符合条件的情况数目;②全部情况的总数.二者的比值就是其发生的概率的大小. 对本题来说,全部情况的总数容易求得,但符合条件的点的个数较难得到. 如果根据小明前两次掷得的两个点确定一条直线,求得其解析式,再将点(4,7)代入判断,这样的计算量将非常大,但如果将这些点在平面直角坐标系中描出,通过观察便可看出哪些点所确定的直线经过点(4,7).
解:由题意知:每掷一次可能得到6个点的坐标是(其中有两个点是重合的): (1,1),(1,1),(2,3),(3,2),(3,5),(5,3), 将这几个点和点P(4,7)在平面直角坐标系中描出(如图2),通过观察可以发现,经过(1,1),(2,3),(3,5)三点中的任意两点所确定的直线都经过点P(4,7), 因点(1,1)包含两种情况,所以符合条件的点有4个,所以小明第三次掷得的点也在直线上的概率是 = . 故选A.
【点评】本题通过描点画图将数的问题与图形相结合,使问题的解决变得简单.数形结合就是抓住数与形之间在本质上的联系,以“形”直观地表达“数”,形象地反应问题的属性,是一种非常重要的数学思想.
(作者单位:江苏省宝应县实验初级中学)