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新高考数学一轮复习课时过关练习第10章 计数原理、概率、随机变量及其分布第6节 事件的相互独立性、条件概率与全概率公式 (含解析)
展开第6节 事件的相互独立性、条件概率与全概率公式
考试要求 1.了解两个事件相互独立的含义.2.理解随机事件的独立性和条件概率的关系,会利用全概率公式计算概率.
1.相互独立事件
(1)概念:对任意两个事件A与B,如果P(AB)=P(A)P(B),则称事件A与事件B相互独立,简称为独立.
(2)性质:若事件A与B相互独立,那么A与__,与B,与也都相互独立.
2.条件概率
(1)概念:一般地,设A,B为两个随机事件,且P(A)>0,我们称P(B|A)=为在事件A发生的条件下,事件B发生的条件概率,简称条件概率.
(2)两个公式
①利用古典概型,P(B|A)=;
②概率的乘法公式:P(AB)=P(A)P(B|A).
3.全概率公式
一般地,设A1,A2,…,An是一组两两互斥的事件,A1∪A2∪…∪An=Ω,且P(Ai)>0,i=1,2,…,n,则对任意的事件B⊆Ω,有P(B)=,我们称上面的公式为全概率公式.
1.计算条件概率除了应用公式P(B|A)=外,还可以利用缩减公式法,即P(B|A)=,其中n(A)为事件A包含的样本点数,n(AB)为事件AB包含的样本点数.
2.全概率公式为概率论中的重要公式,它将对一个复杂事件A的概率的求解问题,转化为了在不同情况下发生的简单事件的概率的求和问题.
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(1)若事件A,B互斥,则P(B|A)=1.( )
(2)全概率公式用于求复杂事件的概率,是求最后结果的概率.( )
(3)P(A)=P(A)P(B|A)+P()P(B|).( )
(4)P(A)=P(BA)+P(B).( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)×
解析 (1)若事件A,B互斥,则P(B|A)=0;
(3)P(B)=P(A)P(B|A)+P()P(B|);
(4)P(B)=P(BA)+P(B).
2.(易错题)某电视台的夏日水上闯关节目一共有三关,第一关与第二关的过关率分别为,.只有通过前一关才能进入下一关,每一关都有两次闯关机会,且是否通过每关相互独立.一选手参加该节目,则该选手能进入第三关的概率为( )
A. B. C. D.
答案 C
解析 设Ai=“第i次通过第一关”,Bi=“第i次通过第二关”,其中i=1,2;
由题意得,选手能进入第三关的事件为A1B1+A2B1+A1B2+A2B2,
所求概率为P(A1B1+A2B1+A1B2+A2B2)=×+××+××+×××=.
3.(易错题)(2021·滁州期末)根据历年气象统计资料,某地四月份吹东风的概率为,下雨的概率为,既吹东风又下雨的概率为,则在吹东风的条件下下雨的概率为( )
A. B. C. D.
答案 A
解析 设事件A表示某地四月份吹东风,事件B表示四月份下雨.
根据条件概率计算公式可得在吹东风的条件下下雨的概率为P(B|A)==.
4.(2021·新高考Ⅰ卷)有6个相同的球,分别标有数字1,2,3,4,5,6,从中有放回地随机取两次,每次取1个球.甲表示事件“第一次取出的球的数字是1”,乙表示事件“第二次取出的球的数字是2”,丙表示事件“两次取出的球的数字之和是8”,丁表示事件“两次取出的球的数字之和是7”,则( )
A.甲与丙相互独立 B.甲与丁相互独立
C.乙与丙相互独立 D.丙与丁相互独立
答案 B
解析 事件甲发生的概率P(甲)=,事件乙发生的概率P(乙)=,事件丙发生的概率P(丙)==,事件丁发生的概率P(丁)==.事件甲与事件丙是互斥事件,不是相互独立事件,故A错误;事件甲与事件丁同时发生的概率为=,
P(甲丁)=P(甲)P(丁),故B正确;事件乙与事件丙同时发生的概率为=,
P(乙丙)≠P(乙)P(丙),故C错误;事件丙与事件丁是互斥事件,不是相互独立事件,故D错误.
5.(2022·青岛检测)质监部门对某种建筑构件的抗压能力进行检测,对此建筑构件实施两次打击,若没有受损,则认为该构件通过质检.若第一次打击后该构件没有受损的概率为0.85,当第一次没有受损时第二次实施打击也没有受损的概率为0.80,则该构件通过质检的概率为( )
A.0.4 B.0.16 C.0.68 D.0.17
答案 C
解析 设Ai表示第i次打击后该构件没有受损,i=1,2,则由已知可得P(A1)=0.85,P(A2|A1)=0.80,因此由乘法公式可得P(A1A2)=P(A1)P(A2|A1)=0.85×0.80=0.68,即该构件通过质检的概率是0.68.
6.(2021·天津卷)甲、乙两人在每次猜谜活动中各猜一个谜语,若一方猜对且另一方猜错,则猜对的一方获胜,否则本次平局.已知每次活动中,甲、乙猜对的概率分别为和,且每次活动中甲、乙猜对与否互不影响,各次活动也互不影响,则一次活动中,甲获胜的概率为________,3次活动中,甲至少获胜2次的概率为________.
答案
解析 由题意可得一次活动中,甲获胜的概率为×=;在3次活动中,甲至少获胜2次的概率为C××+=.
考点一 相互独立事件的概率
例1 (2020·全国Ⅰ卷)甲、乙、丙三位同学进行羽毛球比赛,约定赛制如下:
累计负两场者被淘汰;比赛前抽签决定首先比赛的两人,另一人轮空;每场比赛的胜者与轮空者进行下一场比赛,负者下一场轮空,直至有一人被淘汰;当一人被淘汰后,剩余的两人继续比赛,直至其中一人被淘汰,另一人最终获胜,比赛结束.
经抽签,甲、乙首先比赛,丙轮空.设每场比赛双方获胜的概率都为.
(1)求甲连胜四场的概率;
(2)求需要进行第五场比赛的概率;
(3)求丙最终获胜的概率.
解 (1)甲连胜四场的概率为.
(2)根据赛制,至少需要进行四场比赛,至多需要进行五场比赛.
比赛四场结束,共有三种情况:
甲连胜四场的概率为;乙连胜四场的概率为;
丙上场后连胜三场的概率为.
所以需要进行第五场比赛的概率为
1---=.
(3)丙最终获胜,有两种情况:
比赛四场结束且丙最终获胜的概率为;
比赛五场结束且丙最终获胜,则从第二场开始的四场比赛按照丙的胜、负、轮空结果有三种情况:胜胜负胜,胜负空胜,负空胜胜,概率分别为,,.
因此丙最终获胜的概率为
+++=.
感悟提升 求相互独立事件同时发生的概率的方法
(1)利用相互独立事件的概率乘法公式直接求解.
(2)正面计算较繁(如求用“至少”表述的事件的概率)或难以入手时,可从其对立事件入手计算.
训练1 在生活小常识有奖问答竞赛中,甲、乙、丙三人同时回答一道有关生活小常识的问题,已知甲答对这道题的概率是,甲、乙两人都回答错误的概率是,乙、丙两人都回答正确的概率是.设每人回答问题正确与否相互独立.
(1)求乙答对这道题的概率;
(2)求甲、乙、丙三人中,至少有一人答对这道题的概率.
解 (1)记“甲答对这道题”“乙答对这道题”“丙答对这道题”分别为事件A,B,C,设乙答对这道题的概率P(B)=x,由于每人回答问题正确与否相互独立,因此A,B,C是相互独立事件.
由题意可知,P(A)=,P()=P()P()=×(1-x)=,解得x=,所以乙答对这道题的概率为P(B)=.
(2)设“甲、乙、丙三人中,至少有一人答对这道题”为事件M,丙答对这道题的概率P(C)=y,由题意可知,P(BC)=P(B)·P(C)=×y=,解得y=.
甲、乙、丙三人都回答错误的概率为P()=P()P()P()=××=.
所以甲、乙、丙三人中,至少有一人答对这道题的概率为P(M)=1-P()=.
考点二 条件概率
例2 (1)已知盒中装有3个红球、2个白球、5个黑球,它们大小形状完全相同.现需一个红球,甲每次从中任取一个不放回,则在他第一次拿到白球的条件下,第二次拿到红球的概率为( )
A. B. C. D.
答案 B
解析 设“第一次拿到白球”为事件A,“第二次拿到红球”为事件B,依题意P(A)==,P(AB)==,
故P(B|A)==.
(2)对标有不同编号的6件正品和4件次品的产品进行检测,不放回地依次摸出2件.在第一次摸出次品的条件下,第二次摸到正品的概率是( )
A. B. C. D.
答案 D
解析 记A=“第一次摸出的是次品”,B=“第二次摸到的是正品”,由题意知,
P(A)==,P(AB)=×=,
则P(B|A)===.
感悟提升 求条件概率的常用方法
(1)利用定义,分别求P(A)和P(AB),得P(B|A)=.
(2)借助古典概型概率公式,先求事件A包含的基本事件数n(A),再在事件A发生的条件下求事件B包含的基本事件数,即n(AB),得P(B|A)=.
训练2 (1)某射击选手射击一次击中10环的概率是,连续两次均击中10环的概率是,已知该选手某次击中10环,则随后一次击中10环的概率是( )
A. B. C. D.
答案 B
解析 设该选手某次击中10环为事件A,随后一次击中10环为事件B,则P(A)=,P(AB)=,
∴某次击中10环,随后一次击中10环的概率是P(B|A)===.
(2)有一批种子的发芽率为0.9,出芽后的幼苗成活率为0.8,在这批种子中,随机抽取一粒,则这粒种子能成长为幼苗的概率为________.
答案 0.72
解析 设种子发芽为事件A,种子成长为幼苗为事件B(发芽又成活为幼苗).
依题意P(B|A)=0.8,P(A)=0.9.
根据条件概率公式P(AB)=P(B|A)·P(A)=0.8×0.9=0.72,即这粒种子能成长为幼苗的概率为0.72.
考点三 全概率公式的应用
例3 甲、乙、丙三人同时对飞机进行射击, 三人击中的概率分别为0.4,0.5,0.7.飞机被一人击中而击落的概率为0.2,被两人击中而击落的概率为0.6, 若三人都击中, 飞机必定被击落, 求飞机被击落的概率.
解 设B=“飞机被击落”,Ai=“飞机被i人击中”,i=1,2,3,则B=A1B+A2B+A3B,P(B|A1)=0.2,P(B|A2)=0.6,P(B|A3)=1,
由全概率公式,得
P(B)=P(A1)P(B|A1)+P(A2)P(B|A2)+P(A3)P(B|A3).
为求P(Ai),设Hi={飞机被第i人击中},
i=1,2,3,且H1,H2,H3相互独立,
则P(H1)=0.4,P(H2)=0.5,P(H3)=0.7,
故P(A1)=P(H123+1H23+12H3)
=P(H1)P(2)P(3)+P(1)P(H2)·P(3)+P(1)P(2)P(H3)=0.36,
P(A2)=P(H1H23+H12H3+1H2H3)=P(H1)P(H2)P(3)+P(H1)P(2)P(H3)+P(1)P(H2)P(H3)=0.41,
P(A3)=P(H1H2H3)
=P(H1)P(H2)P(H3)=0.14.
于是P(B)=P(A1)P(B|A1)+P(A2)P(B|A2)+P(A3)P(B|A3)
=0.36×0.2+0.41×0.6+0.14×1=0.458,
即飞机被击落的概率为0.458.
感悟提升 利用全概率公式的思路
(1)按照确定的标准,将一个复合事件分解为若干个互斥事件Ai(i=1,2,…,n);
(2)求P(Ai)和所求事件B在各个互斥事件Ai发生条件下的概率P(B|Ai);
(3)代入全概率公式计算.
训练3 某工厂有四条流水线生产同一产品,已知这四条流水线的产量分别占总产量的15%,20%,30%和35%,且四条流水线的产品不合格率分别为0.05,0.04,0.03和0.02,现从该厂的这一产品中任取一件,问抽到不合格品的概率是多少?
解 设A=“任取一件这种产品,抽到不合格品”,
Bi=“任取一件这种产品,结果是第i条流水线的产品”(i=1,2,3,4),则Ω=B1∪B2∪B3∪B4,且B1,B2,B3,B4两两互斥,根据题意
P(B1)=0.15,P(B2)=0.20,P(B3)=0.30,P(B4)=0.35,P(A|B1)=0.05,P(A|B2)=0.04,P(A|B3)=0.03,P(A|B4)=0.02,
由全概率公式,得
P(A)=P(B1)P(A|B1)+P(B2)P(A|B2)+P(B3)P(A|B3)+P(B4)P(A|B4)=0.15×0.05+0.20×0.04+0.30×0.03+0.35×0.02=0.031 5,
故从该厂产品中任取一件,抽到不合格品的概率是0.031 5.
1.甲、乙两个袋子中装有红、白两种颜色的小球,这些小球除颜色外完全相同,其中甲袋装有4个红球、2个白球,乙袋装有1个红球、5个白球,现分别从甲、乙两袋中各抽取1个球,则取出的两个球都是红球的概率为( )
A. B. C. D.
答案 C
解析 由题意知,“从甲袋中取出红球”和“乙袋中取出红球”两个事件相互独立,
从甲袋中取出红球的概率为=,
从乙袋中取出红球的概率为,
故所求事件的概率为×=.
2.(2022·广州调研)甲、乙两人参加“社会主义价值观”知识竞赛,甲、乙两人能荣获一等奖的概率分别为和,甲、乙两人是否获得一等奖相互独立,则这两个人中恰有一人获得一等奖的概率为( )
A. B. C. D.
答案 D
解析 根据题意,恰有一人获得一等奖就是甲获奖乙没获奖或甲没获奖乙获奖,
则所求概率是×+×=.
3.设A,B为两个事件,且P(A)>0,若P(AB)=,P(A)=,则P(B|A)=( )
A. B. C. D.
答案 A
解析 P(B|A)===.
4.已知P(B)=0.3,P(B|A)=0.9,P(B|)=0.2,则P(A)=( )
A. B. C.0.33 D.0.1
答案 A
解析 由P(B)=P(A)P(B|A)+P()P(B|),可得0.3=P(A)×0.9+(1-P(A))×0.2,解得P(A)=.
5.(多选)下列各对事件中,M,N是相互独立事件的有( )
A.掷1枚质地均匀的骰子一次,事件M=“出现的点数为奇数”,事件N=“出现的点数为偶数”
B.袋中有5个红球,5个黄球,除颜色外完全相同,依次不放回地摸两次,事件M=“第1次摸到红球”,事件N=“第2次摸到红球”
C.分别抛掷2枚相同的硬币,事件M=“第1枚为正面”,事件N=“两枚结果相同”
D.一枚硬币掷两次,事件M=“第一次为正面”,事件N=“第二次为反面”
答案 CD
解析 在A中,P(MN)=0,所以M,N不相互独立;
在B中,M,N不是相互独立事件;
在C中,P(M)=,P(N)=,P(MN)=,P(MN)=P(M)·P(N),因此M,N是相互独立事件;
在D中,第一次为正面对第二次的结果不影响,因此M,N是相互独立事件.
6.甲、乙、丙、丁四名同学报名参加假期社区服务活动,社区服务活动共有关怀老人、环境监测、教育咨询、交通宣传等四个项目,每人限报其中一项,记事件A为“4名同学所报项目各不相同”,事件B为“只有甲同学一人报关怀老人项目”,则P(A|B)等于( )
A. B. C. D.
答案 C
解析 由已知得P(B)==,
P(AB)==,
所以P(A|B)==.
7.开元通宝是我国唐代的一种货币,向开元通宝上任意投掷一粒芝麻,第一次投进方空的概率约为0.5,在第一次投到开元通宝上的条件下第二次也投进方空的概率约为0.3,则这样连续两次都可把芝麻投进方空的概率是________.
答案 0.15
解析 设Ai表示第i次把芝麻投进方空,i=1,2,则由已知可得P(A1)=0.5,P(A2|A1)=0.3,
因此由乘法公式可得P(A1A2)=P(A1)P(A2|A1)=0.5×0.3=0.15,
即连续两次都可把芝麻投进方空的概率是0.15.
8.一个盒子里装有3种颜色,大小形状质地都一样的12个球,其中黄球5个,蓝球4个,绿球3个,现从盒子中随机取出两个球,记事件A=“取出的两个球颜色不同”,事件B=“取出一个黄球,一个蓝球”,则P(B|A)=________.
答案
解析 因为P(AB)==,
P(A)==,
故P(B|A)==.
9.甲、乙两名同学参加一项射击比赛,其中任何一人每射击一次击中目标得2分,未击中目标得0分.已知甲、乙两人射击互不影响,且命中率分别为和p.若甲、乙两人各射击一次得分之和为2的概率为,则p的值为________.
答案
解析 设“甲射击一次,击中目标”为事件A,“乙射击一次,击中目标”为事件B,则“甲射击一次,未击中目标”为事件,“乙射击一次,未击中目标”为事件,则P(A)=,P()=1-=,P(B)=p,P()=1-p.依题意得×(1-p)+×p=,解得p=.
10.(2022·济宁模拟)甲、乙两人进行定点投篮比赛,在距篮筐3米线内设一点A,在点A处投中一球得2分,不中得0分;在距篮筐3米线外设一点B,在点B处投中一球得3分,不中得0分.已知甲、乙两人在A处投中的概率都是,在B处投中的概率都是,且在A,B两处投中与否相互独立,规定甲、乙两人先在A处各投篮一次,然后在B处各投篮一次,总得分高者获胜.
(1)求甲投篮总得分ξ的分布列;
(2)求甲获胜的概率.
解 (1)设“甲在A点投中”为事件A,“甲在B点投中”为事件B.
根据题意,ξ的所有可能取值为0,2,3,5,则
P(ξ=0)=P()=×=,
P(ξ=2)=P(A)=×=,
P(ξ=3)=P(B)=×=,
P(ξ=5)=P(AB)=×=,
所以ξ的分布列为
ξ
0
2
3
5
P
(2)同(1),乙的总得分η的分布列为
η
0
2
3
5
P
甲获胜包括甲得2分、乙得0分,甲得3分、乙得0分或2分,甲得5分、乙得0分或2分或3分,共三种情形,这三种情形之间相互独立,
因此所求概率为P=P(ξ=2)×P(η=0)+P(ξ=3)×P(η<3)+P(ξ=5)×P(η<5)=×+×+×=.
11.现有6个节目准备参加比赛,其中4个舞蹈节目,2个语言类节目,如果不放回地依次抽取2个节目,求
(1)第1次抽到舞蹈节目的概率;
(2)第1次和第2次都抽到舞蹈节目的概率;
(3)在第1次抽到舞蹈节目的条件下,第2次抽到舞蹈节目的概率.
解 设第1次抽到舞蹈节目为事件A,第2次抽到舞蹈节目为事件B,则第1次和第2次都抽到舞蹈节目为事件AB.
(1)从6个节目中不放回地依次抽取2个,总的事件数n(Ω)=A=30.
根据分步乘法计数原理,有n(A)=AA=20,
所以P(A)===.
(2)因为n(AB)=A=12,
所以P(AB)===.
(3)法一 由(1)(2),得在第1次抽到舞蹈节目的条件下,第2次抽到舞蹈节目的概率
P(B|A)===.
法二 因为n(AB)=12,n(A)=20,
所以P(B|A)===.
12.(多选)(2021·青岛调研)甲罐中有5个红球,2个白球和3个黑球,乙罐中有4个红球,3个白球和3个黑球.先从甲罐中随机取出一球放入乙罐,分别以A1,A2和A3表示由甲罐取出的球是红球,白球和黑球的事件;再从乙罐中随机取出一球,以B表示由乙罐取出的球是红球的事件,则下列结论中正确的是( )
A.P(B)=
B.P(B|A1)=
C.事件B与事件A1相互独立
D.A1,A2,A3是两两互斥的事件
答案 BD
解析 易知A1,A2,A3是两两互斥的事件,
所以P(B|A1)===,
P(B)=P(BA1)+P(BA2)+P(BA3)=×+×+×=.
因为P(BA1)≠P(B)P(A1),所以事件B与事件A1不相互独立.
13.三支球队中,甲队胜乙队的概率为0.4,乙队胜丙队的概率为0.5,丙队胜甲队的概率为0.6,比赛顺序是:第一局是甲队对乙队,第二局是第一局的胜者对丙队,第三局是第二局的胜者对第一局的败者,第四局是第三局的胜者对第二局的败者,则乙队连胜四局的概率为________.
答案 0.09
解析 设乙队连胜四局为事件A,有下列情况:
第一局中乙胜甲(A1),其概率为1-0.4=0.6;
第二局中乙胜丙(A2),其概率为0.5;
第三局中乙胜甲(A3),其概率为0.6;
第四局中乙胜丙(A4),其概率为0.5.
因各局比赛中的事件相互独立,故乙队连胜四局的概率为P(A)=P(A1A2A3A4)=0.62×0.52=0.09.
14.播种用的一等品种子中混合2.0%的二等种子,1.5%的三等种子,1.0%的四等种子,用一等、二等、三等、四等种子长出优质产品的概率分别为0.5,0.15,0.1,0.05,求从这批种子中任选一颗长出优质产品的概率.
解 设A=“在这批种子中任选一颗,长出优质产品”,
Bi=“从这批种子中任选一颗是第i等种子”(i=1,2,3,4),则Ω=B1∪B2∪B3∪B4,且B1,B2,B3,B4两两互斥.
则P(B1)=95.5%,P(B2)=2%,P(B3)=1.5%,P(B4)=1.0%,P(A|B1)=0.5,P(A|B2)=0.15,P(A|B3)=0.1,P(A|B4)=0.05.
由全概率公式P(A)=P(Bi)·P(A|Bi)
=0.955×0.5+0.02×0.15+0.015×0.1+0.01×0.05=0.482 5,
所以从这批种子中任选一颗,长出优质产品的概率是0.482 5.
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