人教A版 (2019)10.1 随机事件与概率图片ppt课件
展开概率论是研究随机现象数量规律的数学分支. 概率是对随机事件发生可能性大小的度量,它已渗透到我们的日常生活中,成为一个常用词汇. 本章我们将在初中的基础上,结合具体实例,继续研究刻画随机事件的方法;通过古典概型中随机事件概率的计算,加深对随机现象的认识和理解;通过构建概率模型解决实际问题,提高用概率的方法解决问题的能力.
在初中,我们已经初步了解了随机事件的概念,并学习了在试验结果等可能的情形下求简单随机事件的概率,本节我们将进一步研究随机事件及其概率的计算,探究随机事件概率的性质.
探究 研究某种随机现象的规律,首先要观察它所有可能的基本结果. 1. 抛掷一枚硬币,观察正面、反面出现的情况; 2. 买一注福利彩票,观察中奖、不中奖的情况.
随机现象普遍存在,有的简单有的复杂,有的只有有限个可能结果,有的有无穷个可能结果;这里的无穷又分为两种,即可列无穷和不可列无穷. 常见的概率模型有两类,即离散型概率模型和连续型概率模型. 高中阶段主要研究离散型概率模型.
我们感兴趣的是具有以下特点的随机试验: (1)试验可以在相同条件下重复进行; (2)试验的所有可能结果是明确可知的,并且不止一个; (3)每次试验总是恰好出现这些可能结果中的一个,但事先不能确定出现哪一个结果.
我们把对随机现象的实现和对它的观察称为随机试验,简称试验,常用字母E表示.
问题1 体育彩票摇奖时,将10个质地和大小完全相同分别标号0、1、2、…、9的球放入摇奖器中,经过充分搅拌后摇出一个球,观察这个球的号码. 这个随机试验共有多少个可能结果?如何表示这些结果?
共有10种可能结果.用数字m表示“摇出的球的号码为m”这一结果,所有可能结果可用集合表示为{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}.
我们把随机试验E的每个可能的基本结果称为样本点,全体样本点的集合称为试验E的样本空间
如果一个随机试验有n个可能结果的ω1,ω2,…,ωn,则称样本空间Q={ω1,ω2,…,ωn}为有限样本空间.
有了样本点和样本空间的概念,我们就可以用数学方法描述和研究随机现象,从集合论的角度分析随机试验结果.
样本空间:全体样本点的集合
样本点: 随机试验E的每个可能的基本结果
例1 抛掷一枚硬币,观察它落地时哪一面朝上,写出试验的样本空间.
解: 因为落地时只有正面朝上和反面朝上两个可能结果,所以试验的样本空间可以表示为Ω={正面朝上,反面朝上}. 如果用h表示“正面朝上”,t表示“反面朝上”,则样本空间Ω={h,t}.
样本空间的表达形式不唯一
例2 抛掷一枚骰子,观察它落地时朝上的面的点数,写出试验的样本空间.
例3 抛掷两枚硬币,观察它们落地时朝上的面的情况,写出试验的样本空间.
解:掷两枚硬币,第一枚硬币可能的基本结果用x表示,第二枚硬币可能的基本结果用y表示,那么试验的样本点可用(x,y)表示.于是,试验的样本空间
正面朝上→1反面朝上→0
如图所示,画树状图可以帮助我们理解此例的解答过程.
Ω={(1,1),(1,0),(0,1),(0,0)}.
Ω={(正面,正面),(正面,反面),(反面,正面),(反面,反面)}.
对于只有两个可能结果的随机试验,一般用1和0表示这两个结果.
变式 同时转动如图所示的两个转盘,记转盘①得到的数为x,转盘②得到的数为y,结果记为(x,y). (1) 写出这个试验的样本空间; (2) 求这个试验样本点的总数; (3) “x+y=5”这一事件包含哪几个样本点?“x<3且y>1”呢? (4) “xy=4”这一事件包含哪几个样本点?“x=y”呢?
解:(1) Ω={(1, 1), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (2, 1), (2, 2), (2, 3), (2, 4), (3, 1), (3, 2), (3, 3), (3, 4), (4, 1), (4, 2), (4, 3), (4, 4)}. (2) 样本点的总数为16.
(3)“x+y=5”包含以下4个样本点: (1,4),(2,3),(3,2),(4,1).“x<3且y>1”包含以下6个样本点(1,2),(1,3),(1,4),(2,2),(2,3),(2,4). (4)“xy=4”包含以下3个样本点:(1,4),(2,2),(4,1).
写出下列各随机试验的样本空间: (1) 采用抽签的方式,随机选择一名同学,并记录其性别; (2) 采用抽签的方式,随机选择一 名同学,观察其ABO血型; (3) 随机选择一个有两个小孩的家庭,观察两个孩子的性别; (4) 射击靶3次,观察各次射击中靶或脱靶情况; (5) 射击靶3次,观察中靶的次数.
解: (1) 样本空间Ω={男, 女}. (2) 样本空间Ω={A, B, O, AB}. (3) 样本空间Ω={(男, 男), (男, 女), (女, 女), (女, 男)}. (4) 用1表示“中靶”,用0表示“脱靶”,则样本空间为 Ω={(1,1,1), (1,1,0), (1,0,1), (0,1,1), (1,0,0), (0,1,0), (0,0,1), (0,0,0)}. (5) 样本空间Ω={0,1,2,3}.
问题2 在上面体育彩票摇号试验中, 摇出“球的号码为奇数”是随机事件吗? 摇出“球的号码为3的倍数”是否也是随机事件? 如果用集合的形式来表示它们,那么这些集合与样本空间有什么关系?
3.随机事件的相关概念
随机事件(事件):样本空间Ω的子集.
基本事件:只包含一个样本点的事件.
随机事件一般用大写字母A,B,C,…表示.
事件A发生:当且仅当A中某个样本点出现.
必然事件与不可能事件不具有随机性.为了方便统一处理,将必然事件和不可能事件作为随机事件的两个极端情形.这样,每个事件都是样本空间Ω的一个子集.
必然事件:在每次试验中总有一个样本点发生.
不可能事件:在每次试验中都不会发生.
(1)某地1月1日刮西北风;(2)当x是实数时,x2+1≥1;(3)手电筒的电池没电,灯泡发亮;(4)一个电影院某天的上座率超过50%.(5)如果a>b,那么a- b>0;(6)从分别标有数字l,2,3,4,5的5张标签中任取一张,得到4号签;(7)某电话机在1分钟内收到2次呼叫;(8)随机选取一个实数x,得|x|<0.
例4 指出下列事件是必然事件,不可能事件,还是随机事件.
例5 如右图,一个电路中有A, B, C三个电器元件,每个元件可能正常,也可能失效. 把这个电路是否为通路看成是一个随机现象,观察这个电路中各元件是否正常. (1) 写出试验的样本空间; (2) 用集合表示下列事件: M=“恰好两个元件正常”; N=“电路是通路”;T=“电路是断路”.
解:(1)分别用x1, x2和x3表示元件A, B和C的可能状态,则这个电路的工作状态可用(x1, x2, x3)表示. 进一步地,用1表示元件的“正常”状态,用0表示“失效”状态,则样本空间为
Ω={(0,0,0), (1,0,0), (0,1,0), (0,0,1), (1,1,0), (1, 0,1), (0,1,1), (1,1,1)}.
M={(1,1,0),(1,0,1),(0,1,1)};
N={(1,1,0),(1,0,1),(1,1,1)};
T={(0,0,0),(0,1,0),(0,0,1),(0,1,1),(1,0,0)} .
还可借助树状图帮助我们列出试验的所有可能结果,如下图.
(2) 用集合表示下列事件: M=“恰好两个元件正常”; N=“电路是通路”;T=“电路是断路”.
2. 如图,由A, B两个元件分别组成串联电路(图(1) )和并联电路(图(2) ),观察两个元件正常或失效的情况. (1) 写出试验的样本空间; (2) 对串联电路,写出事件M=“电路是通路”包含的样本点; (3) 对并联电路,写出事件N=“电路是断路”包含的样本点.
解:(1)分别用x1, x2表示元件A, B的可能状态,则这个电路的工作状态可用(x1, x2)表示. 进一步地,用1表示元件的“正常”状态,用0表示“失效”状态,则样本空间为
Ω={(1,1), (1,0), (0,1), (0,0)}.
(2) 事件M=“电路是通路”包含的样本点为(1,1).
(3) 事件N=“电路是断路”包含的样本点为(0,0).
3. 袋子中有9个大小和质地相同的球,标号为1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 从中随机摸出一个球. (1) 写出试验的样本空间; (2) 用集合表示事件A=“摸到球的号码小于5”,事件B=“摸到球的号码大于4”,事件C=“摸到球的号码是偶数”.
解:(1) 样本空间为Ω={ 1,2,3,4,5,6,7,8,9}. (2) 事件A用集合表示为{1,2,3,4}; 事件B用集合表示为{5,6,7,8,9}; 事件C用集合表示为{2,4,6,8}.
1.样本空间有关概念:
2.随机事件有关概念:
只包含一个样本点的事件.
当且仅当A中某个样本点出现.
在每次试验中总有一个样本点发生.
在每次试验中都不会发生.
(2)随机事件(简称事件):
随机试验E的每个可能的基本结果,用ω表示.
全体样本点的集合,用Ω表示.
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