第34讲 随机事件的概率

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  考情分析
  概率是描述随机事件发生可能性大小的度量,它已经渗透到我们日常生活中,成为常用的一个词汇.统计表明,各地高考试卷都有概率题,在选择题、填空题与解答题中均有可能出现,一般以实际应用题的形式考查,又经常与其它知识结合,在考查概率等基础知识的同时,考查转化思想和分类讨论等思想,以及分析问题、解决问题的能力.
  概率题量都保持着一小一大的格局,分值约在11分左右;通常设置在选填题的靠后位置上,一般为综合题.从考查内容上看,概率试题常以古典概型和几何概型两大题型出现,古典概型通常与计数、函数、向量相结合,几何概型通常与三角、解析几何、不等式和积分中重要的易混淆的知识点相结合,以此为载体考查考生对概念的深层次理解.各地文、理科试卷在此部分差别较大,在古典概型中,理科更注重考查与排列组合的结合,几何概型中,更注重积分求面积.
  命题特点
  概率在近年高考命题中有以下特点:(1)理科一般都会有一个小题或一个大题中一问,小题主要考几何概型,主要考用积分求面积.(2)以函数与方程、三角函数、不等式、向量、积分为内核,以概率为外在表现形式,这类题往往具有“稳中求新”“稳中求活”等特点.
  纵观近两年高考试卷中的概率,精彩纷呈.在设问上“新而不难,活而不偏”,这有利于试卷保持较高的信度和效度,对中学教学中杜绝题海战术,重视理解、把握数学的本质的教育观念有较好的导向作用.
  1. 事件与概率
  例1 某小组有3名男生和2名女生,从中任选2名同学去参加演讲比赛. 判断下列各对事件是否是互斥事件或对立事件.
  (1)恰有1名男生和恰有2名男生;
  (2)至少有1名男生和至少有1名女生;
  (3)至少有1名男生和全是男生;
  (4)至少有1名男生和全是女生.
  解析 应重点关注从3名男生和2名女生中任选2名同学的所有可能情况,然后根据各事件包含的各种可能结果来判断各事件的关系.
  (1)在所选的2名同学中,“恰有1名男生”实质是选出的是“1名男生和1名女生”,它与“恰有两名男生”不可能同时发生,所以是一对互斥事件.但其并事件不是必然事件,所以不是对立事件.
  (2)“至少有1名男生”包括“1名男生和1名女生”与“两名都是男生”两种结果.“至少有1名女生”包括“1名女生和1名男生”与“两名都是女生”两种结果,它们可能同时发生.不可能是互斥事件,从而也不是对立事件.
  (3)“至少有1名男生”包括“1名男生和1名女生”与“两名都是男生”,这与“全是男生”可能同时发生.不可能是互斥事件,也不是对立事件.
  (4)“至少有1名男生”包括“1名男生和1名女生”与“两名都是男生”两种结果,它与“全是女生”不可能同时发生,且其并事件是必然事件,所以是互斥事件,也是对立事件.
  例2 袋中有12个相同的小球,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],得到黄球或绿球的概率也是[512].
  (1)求得到黑球、得到黄球及得到绿球的概率;
  (2)求得到的小球既不是黑球也不是绿球的概率.
  解析 (1)从袋中任取一球,记事件[A]为“得到红球”,[B]为“得到黑球”,[C]为“得到黄球”,[D]为“得到绿球”,则事件[A,B,C,D]两两互斥.
  由已知得,[P(A)=13],[P(B+C)=P(B)+P(C)=512],[P(C+][D)=P(C)+P(D)=512].
  ∴[P(B+C+D)=1-P(A)=1-13=23].
  ∵[B与C+D,B+C与D]也互斥,
  ∴[P(B)=P(B+C+D)-P(C+D)=23-512=14].
  [P(D)=P(B+C+D)-P(B+C)=23-512=14]. [P(C)=1-P(A+B+D)=1-[P(A)+P(B)+P(D)]]
  [=1-(13+14+14)=1-56=16].
  故得到黑球、得到黄球、得到绿球的概率分别是[14],[16],[14].
  (2)∵得到的球既不是黑球也不是绿球,
  ∴得到的球是红球或黄球,即事件[A+C].
  ∴[P(A+C)=P(A)+P(C)=13]+[16]=[12],
  故所求的概率是[12].
  点拨 试验连同它出现的每一个结果称为一个基本事件,它是试验中不能再分的最简单的随机事件,所有基本事件构成的集合称为基本事件空间,基本事件空间常用大写希腊字母[Ω]表示.概率与频率的关系:概率可以通过频率来“测量”,频率是概率的一个近似值.
  2. 古典概型
  例3 已知函数[f(x)=6x-4],[x=1,2,3,4]的值域为集合[A],函数[g(x)=2x-1][(x=1,2,3,4)]的值域为集合[B],任意[a∈A?B],则[a∈A?B]的概率是_______.
  解析 由题意知,[f(1)=2,f(2)=8,f(3)=14,f(4)=20].
  [f(x)]的值域[A=2,8,14,20].
  [g(1)=1,g(2)=2,g(3)=4,g(4)=8],
  [g(x)]的值域[B=][1,2,4,8].
  ∴[A?B=1,2,4,8,14,20],[A?B=2,8].
  从[A?B]中任取一元素[a],共有6个不同的基要结果,由于是任意取的,每个结果出现的可能性是相等的,记事件[M]为“[a∈A?B]”,则事件[M]共包含两个基本结果,所以,[P(M)=26=13].   答案 [13]
  点拨 (1)利用古典概型概率公式求概率时,求试验的基本事件和事件A的基本事件的个数,必须利用树状图、表格、集合等形式把事件列举出来,格式要规范.(2)列举基本事件时,注意找规律,要不重不漏.
  3. 几何概型
  例4 若实数[a,b]满足,则[a2+b2≤1]关于[x]的方程[x2-2x+a+b=0]有实数根的概率是________.
  解析 由已知得,[Δ=4-4a+b≥0,]解得[a+b≤1],图形如下.
  其中[a2+b2≤1]对应的是圆形区域,直线[a+b=1]将圆形区域分为上下两部分,当[a,b]在下半部分取值时,能保证方程有实根,所以所求的概率为: [P=34×π×12+12×1×1π×12=3π+24π.]
  答案 [3π+24π]
  点拨 (1)求几何概型概率,一般先要求出试验的基本事件构成的区域长度(面积或体积),再求出事件A构成的区域长度(面积或体积),最后再代入几何概型的概率公式求解.(2)求几何概型概率时,一定要分清“试验”和“事件A”,这样才能找准基本事件构成的区域长度(面积或体积).
  4. 随机模拟
  例5 如图,一不规则区域内,有一边长为1米的正方形,向区域内随机地撒1000颗黄豆,数得落在正方形区域内(含边界)的黄豆数为375颗,以此实验数1000据为依据可以估计出该不规则图形的面积为______平方米.(用分数作答)
  解析 向区域内随机地撒1000颗黄豆,数得落在正方形区域内(含边界)的黄豆数为375颗,
  记“黄豆落在正方形区域内”为事件[A],
  [∴P(A)=3751000=38=S正方形面积S不规则图形面积],[S不规则图形面积=83m2.]
  答案 [83]
  备考指南
  1. 要把握基础知识,在复习时,首先要把握概率与频率的关系,互斥与对立事件的区别,及互斥事件的可加性.
  2. 重点掌握古典概型和几何概型公式.
  3. 注意基本事件的等可能性,分清概率模型,特别是几何概型中,要分清是长度、面积、还是体积之比.
  限时训练
  1. 在第3,6,16路公共汽车的一个停靠站(假定这个车站只能停靠一辆公共汽车),有一位乘客需在5分钟之内乘上公共汽车赶到厂里,他可乘3路或6路公共汽车到厂里,已知3路车、6路车在5分钟之内到此车站的概率分别为0.20和0.60,则该乘客在5分钟内能乘上所需要的车的概率为 ( )
  A.0.20 B.0.60 C.0.80 D.0.12
  2. 集合[A={2,3},B={1,2,3}],从[A,B]中各取任意一个数,则这两数之和等于4的概率是 ( )
  A.[23] B.[13]
  C.[12] D.[16]
  3. 已知事件“在矩形[ABCD的边CD]上随机取一点[P],使[△APB]的最大边是[AB]”发生的概率为[12],则[ADAB=] ( )
  A.[12] B.[14]
  C.[32] D.[74]
  4. 连掷两次骰子得到的点数分别为[m]和[n]若记向量[a=(m,n)]与向量[b=(1,-2)]的夹角为[θ],则[θ]为锐角的概率是 ( )
  A. [536] B. [16]
  C. [736] D. [29]
  5. [A={1,2,3}],[B={x∈Rx2-ax+b=0,a∈A,b∈A}],则[A?B=B]的概率是 ( )
  A. [29] B. [13]
  C. [89] D. [1]
  6. 设函数[f(x)=-x+2,x∈-5,5].若从区间[-5,5]上随机选取一个实数[x0],则所选取的实数[x0]满足[f(x0)≤0]的概率为 ( )
  A. 0.5 B. 0.4 C. 0.3 D. 0.2
  7. 甲、乙两人玩猜数字游戏,先由甲心中想一个数字,记为[a],再由乙猜甲刚才所想的数字,把乙猜的数字记为[b],其中[a,b∈{1,2,3,4,5,6}],若[a-b≤1],就称甲乙“心相近”.现任意找两人玩这个游戏,则他们“心相近”的概率为 ( )
  A.[19] B.[29]
  C.[718] D.[49]
  8. 在区间[-π,π]上随机取两个数分别记为[a,b],则使得函数[f(x)=x2+2ax-b2+π2]有零点的概率为 ( )
  A. [1-π8] B. [1-π4]
  C. [1-π2] D. [1-3π4]
  9. 如图, 在矩形区域[ABCD]的[A,C]两点处各有一个通信基站, 假设其信号覆盖范围分别是扇形区域[ADE]和扇形区域[CBF](该矩形区域内无其他信号来源, 基站工作正常). 若在该矩形区域内随机地选一地点, 则该地点无信号的概率是 ( )
  A.[1-π4] B.[π2-1]
  C.[2-π2] D.[π4]
  10. 已知一个三角形的三边长分别是5,5,6,一只蚂蚁在其内部爬行,若不考虑蚂蚁的大小,则某时刻该蚂蚁距离三角形的三个顶点的距离均超过2的概率是 ( )
  A. [2-π3] B. [1-π6]
  C. [2-π2] D. [1-π12]
  11. 任取一个三位正整数[N],则对数[log2N]是一个正整数的概率是__________.
  12. 已知圆[M:x2+y2=4],在圆M上随机取一点[P],则[P]到直线[x+y=2]的距离大于[22]的概率为 _________.
  13. 在长为1的线段上任取两点,则这两点之间的距离小于[12]的概率为________.
  14. 设区域[Ω=(x,y)0≤x≤2,0≤y≤2],区域[A=(x,y)xy≤1,(x,y)∈Ω],在区域[Ω]中随机取一个点,
  则该点恰好落在区域[A]中的概率为_____________.
  15. 将一颗骰子先后抛掷两次,得到的点数分别记为[a,b].
  (1)求点[P(a,b)]落在区域[x≥0,y≥0,x+y-5≤0]内的概率;
  (2)求直线[ax+by+5=0]与圆[x2+y2=1]不相切的概率.
  16. 在一个盒子里装有4支圆珠笔,其中3支一等品, 1支三等品.
  (1)从盒子里任取2支恰有1支三等品的概率多大?
  (2)从盒子里第一次任取1支(不放回),第二次任取1支;第一次取的是三等品,第二次取的是一等品的概率有多大?
  17. 小波以游戏方式决定:是去打球、唱歌还是去下棋.游戏规则为:以[O]为起点,再从[A1,A2,A3,A4,A5,A6](如图)这6个点中任取两点分别为终点得到两个向量,记这两个向量的数量积为[X],若[X>0]就去打球;若[X=0]就去唱歌;若[X<0]就去下棋.
  (1)写出数量积[X]的所有可能取值;
  (2)分别求小波去下棋的概率和不去唱歌的概率.
  18. 已知函数[f(x)=13x3-(a-1)x2+b2x],其中[a,b]为常数.
  (1)当[a=6,b=3]时,求函数[f(x)]的单调递增区间;
  (2)若任取[a∈0,4,b∈0,3],求函数[f(x)]在[R]上是增函数的概率.
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