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(新高考)高考数学一轮复习讲义第10章§10.5古典概型、概率的基本性质(含详解)
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这是一份(新高考)高考数学一轮复习讲义第10章§10.5古典概型、概率的基本性质(含详解),共17页。试卷主要包含了理解古典概型及其概率计算公式,2,0,911>3,072,879等内容,欢迎下载使用。
知识梳理
1.古典概型
(1)有限性:样本空间的样本点只有有限个;
(2)等可能性:每个样本点发生的可能性相等.
2.古典概型的概率公式
一般地,设试验E是古典概型,样本空间Ω包含n个样本点,事件A包含其中的k个样本点,则定义事件A的概率P(A)=eq \f(k,n)=eq \f(nA,nΩ).
其中,n(A)和n(Ω)分别表示事件A和样本空间Ω包含的样本点个数.
3.概率的性质
性质1:对任意的事件A,都有P(A)≥0;
性质2:必然事件的概率为1,不可能事件的概率为0,即P(Ω)=1,P(∅)=0;
性质3:如果事件A与事件B互斥,那么P(A∪B)=P(A)+P(B);
性质4:如果事件A与事件B互为对立事件,那么P(B)=1-P(A),P(A)=1-P(B);
性质5:如果A⊆B,那么P(A)≤P(B),由该性质可得,对于任意事件A,因为∅⊆A⊆Ω,所以0≤P(A)≤1.
性质6:设A,B是一个随机试验中的两个事件,有P(A∪B)=P(A)+P(B)-P(A∩B).
常用结论
若事件A1,A2,…,An两两互斥,则P(A1∪A2∪…∪An)=P(A1)+P(A2)+…+P(An).
思考辨析
判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)从-3,-2,-1,0,1,2中任取一个数,取到的数小于0与不小于0的可能性相同.( √ )
(2)掷一枚硬币两次,出现“两个正面”“一正一反”“两个反面”,这三个结果是等可能事件.( × )
(3)“在适宜条件下,种下一粒种子观察它是否发芽”属于古典概型,其基本事件是“发芽与不发芽”.( × )
(4)两个互斥事件的概率和为1.( × )
教材改编题
1.袋中装有大小、形状完全相同的6个白球,4个红球,从中任取一球,则取到白球的概率为( )
A.eq \f(2,5) B.eq \f(3,5)
C.eq \f(1,4) D.eq \f(1,6)
答案 B
2.某射手在一次射击中,射中10环,9环,8环的概率分别是0.2,0.3,0.1,则该射手在一次射击中不够8环的概率为( )
A.0.9 B.0.3
C.0.6 D.0.4
答案 D
解析 设“该射手在一次射击中不够8环”为事件A,则P(A)=1-P(eq \x\t(A))=1-0.6=0.4.
3.抛掷一枚骰子,记A为事件“出现点数是奇数”,B为事件“出现点数是3的倍数”,则P(A∪B)=______,P(A∩B)=______.
答案 eq \f(2,3) eq \f(1,6)
解析 抛掷一枚骰子,样本空间出现的点数是{1,2,3,4,5,6},
事件A∪B包括出现的点数是{1,3,5,6}这4个样本点,故P(A∪B)=eq \f(2,3);
事件A∩B包括出现的点数是{3}这1个样本点,故P(A∩B)=eq \f(1,6).
题型一 古典概型
例1 (1)(2022·昆明模拟)2021年,云南省人民政府发布《关于命名“云南省美丽县城”“云南省特色小镇”的通知》,命名16个“云南省美丽县城”和6个“云南省特色小镇”,其中这6个云南省特色小镇分别是安宁温泉小镇、腾冲银杏小镇、禄丰黑井古镇、剑川沙溪古镇、瑞丽畹町小镇、德钦梅里雪山小镇.某人计划在今年暑假期间从这6个云南特色小镇中任意选两个去旅游,则其中一个是安宁温泉小镇的概率为( )
A.eq \f(1,3) B.eq \f(2,3) C.eq \f(1,5) D.eq \f(1,6)
答案 A
解析 6个云南省特色小镇分别为a,b,c,d,e,f,其中a为安宁温泉小镇,则6个云南特色小镇中任意选两个的样本点有(a,b),(a,c),(a,d),(a,e),(a,f),(b,c),(b,d),(b,e),(b,f),(c,d),(c,e),(c,f),(d,e),(d,f),(e,f)共15个,其中一个是安宁温泉小镇有(a,b),(a,c),(a,d),(a,e),(a,f)共5个,所以要求的概率为P=eq \f(5,15)=eq \f(1,3).
(2)(2021·全国甲卷)将4个1和2个0随机排成一行,则2个0不相邻的概率为( )
A.eq \f(1,3) B.eq \f(2,5) C.eq \f(2,3) D.eq \f(4,5)
答案 C
解析 方法一 (将4个1和2个0视为完全不同的元素)4个1分别设为1A,1B,1C,1D,2个0分别设为0A,0B,将4个1和2个0随机排成一行有Aeq \\al(6,6)种排法,将1A,1B,1C,1D,排成一行有Aeq \\al(4,4)种排法,再将0A,0B插空有Aeq \\al(2,5)种排法,所以2个0不相邻的概率P=eq \f(A\\al(4,4)A\\al(2,5),A\\al(6,6))=eq \f(2,3).
方法二 (含有相同元素的排列)将4个1和2个0安排在6个位置,则选择2个位置安排0,共有Ceq \\al(2,6)种排法;将4个1排成一行,把2个0插空,即在5个位置中选2个位置安排0,共有Ceq \\al(2,5)种排法.所以2个0不相邻的概率P=eq \f(C\\al(2,5),C\\al(2,6))=eq \f(2,3).
教师备选
1.(2022·江苏百师联盟联考)将3名男生1名女生共4名同学分配到甲、乙、丙三个社区参加社会实践,每个社区至少一名同学,则恰好一名女生和一名男生分到甲社区的概率是( )
A.eq \f(1,12) B.eq \f(1,3) C.eq \f(1,2) D.eq \f(1,6)
答案 D
解析 分配方案的总数为Ceq \\al(2,4)Aeq \\al(3,3),恰好一名女生和一名男生分到甲社区的分法有Ceq \\al(1,3)Aeq \\al(2,2),恰好一名女生和一名男生分到甲社区的概率是P=eq \f(C\\al(1,3)A\\al(2,2),C\\al(2,4)A\\al(3,3))=eq \f(1,6).
2.(2022·福州模拟)“博饼”是闽南地区中秋佳节的传统民俗游戏,也是国家级非物质文化遗产的代表性项目.“博饼”的游戏规则是:参与者轮流把6颗骰子同时投进一个大瓷碗里,而后根据骰子的向上一面点数组合情况,来决定获奖等次,获奖等次分为6类,分别用中国古代科举的排名名称命名,获奖者投出的骰子组合如图所示,根据你所学的概率知识,投出“六杯红”的概率为______;投出“状元插金花”的概率为______.(不需得出具体数值)
答案 eq \f(1,66) eq \f(5,2×65)
解析 依题意,6个骰子同时投掷一次,样本点总数为66.
其中,投出“六杯红”的样本点数为1;
投出“状元插金花”的样本点数为Ceq \\al(2,6)=15.
故投出“六杯红”的概率为eq \f(1,66);投出“状元插金花”的概率为eq \f(15,66)=eq \f(5,2×65).
思维升华 利用公式法求解古典概型问题的步骤
跟踪训练1 (1)(2022·深圳模拟)五一国际劳动节放假期间,甲、乙两名同学计划在5月1日到5月3日期间去敬老院做志愿者,若甲同学在三天中随机选一天,乙同学在前两天中随机选一天,且两名同学的选择互不影响,则他们在同一天去的概率为( )
A.eq \f(1,6) B.eq \f(1,3) C.eq \f(1,2) D.eq \f(2,3)
答案 B
解析 甲同学在三天中随机选一天共有3种方法,乙同学在前两天中随机选一天共有2种方法,所以一共有3×2=6(种)方法,他们在同一天去共有2种情况,所以他们在同一天去的概率为eq \f(2,6)=eq \f(1,3).
(2)(2022·苏州模拟)皮埃尔·德·费马,法国律师和业余数学家,被誉为“业余数学家之王”,对数学作出了重大贡献,其中在1636年发现了:若p是质数,且a,p互质,那么a的(p-1)次方除以p的余数恒等于1,后来人们称该定理为费马小定理.依此定理,若在数集{2,3,5,6,8}中任取两个数,其中一个作为p,另一个作为a,则所取两个数符合费马小定理的概率为( )
A.eq \f(3,5) B.eq \f(9,20) C.eq \f(2,5) D.eq \f(1,2)
答案 B
解析 在数集{2,3,5,6,8}中任取两个数,其中一个作为p,另一个作为a,样本点总数n=Aeq \\al(2,5)=20,所取两个数(p,a)符合费马小定理包含的样本点有(2,3),(2,5),(3,2),(3,5),(3,8),(5,2),(5,3),(5,6),(5,8),共9个,∴所取两个数符合费马小定理的概率为P=eq \f(9,20).
题型二 概率的基本性质
例2 某医院要派医生下乡义诊,派出医生的人数及其概率如下表所示.
(1)求派出医生至多2个的概率;
(2)求派出医生至少2个的概率.
解 设“不派出医生”为事件A,“派出1名医生”为事件B,“派出2名医生”为事件C,“派出3名医生”为事件D,“派出4名医生”为事件E,“派出5名及5名以上医生”为事件F,事件A,B,C,D,E,F彼此互斥,且P(A)=0.1,P(B)=0.16,P(C)=0.3,P(D)=0.2,P(E)=0.2,P(F)=0.04.
(1)“派出医生至多2个”的概率为
P(A∪B∪C)=P(A)+P(B)+P(C)=0.1+0.16+0.3=0.56.
(2)方法一 “派出医生至少2人”的概率为
P(C∪D∪E∪F)=P(C)+P(D)+P(E)+P(F)=0.3+0.2+0.2+0.04=0.74.
方法二 “派出医生至少2个”的概率为
1-P(A∪B)=1-0.1-0.16=0.74.
教师备选
1.抛掷一枚质地均匀的骰子,事件A表示“向上的点数是奇数”,事件B表示“向上的点数不超过3”,则P(A∪B)等于( )
A.eq \f(1,2) B.eq \f(2,3) C.eq \f(5,6) D.1
答案 B
解析 方法一 A包含向上点数是1,3,5的情况,B包含向上的点数是1,2,3的情况,
所以A∪B包含了向上点数是1,2,3,5的情况,
故P(A∪B)=eq \f(4,6)=eq \f(2,3).
方法二 P(A∪B)=P(A)+P(B)-P(AB)
=eq \f(1,2)+eq \f(1,2)-eq \f(2,6)=1-eq \f(1,3)=eq \f(2,3).
2.甲、乙、丙、丁四名同学排成一排照相,则甲与乙相邻且甲与丙之间恰好有一名同学的概率为( )
A.eq \f(1,8) B.eq \f(1,6) C.eq \f(1,4) D.eq \f(1,2)
答案 C
解析 所有的排法有Aeq \\al(4,4)=24(种),
若甲、丙之间恰好为乙,则有Aeq \\al(2,2)Aeq \\al(2,2)种排法;
若甲、丙之间恰好为丁,则有Aeq \\al(2,2)种排法,
故所求的概率为P=eq \f(A\\al(2,2)A\\al(2,2)+A\\al(2,2),A\\al(4,4))=eq \f(6,24)=eq \f(1,4).
思维升华 求复杂互斥事件的概率的两种方法
(1)直接法
(2)间接法(正难则反,特别是“至多”“至少”型题目,用间接法求解简单).
跟踪训练2 (1)(2022·东营模拟)五声音阶是中国古乐的基本音阶,故有成语“五音不全”,中国古乐中的五声音阶依次为宫、商、角、徵、羽.如果从这五个音阶中任取两个音阶,排成一个两个音阶的音序,则这个音序中宫和羽至少有一个的概率为( )
A.eq \f(1,2) B.eq \f(7,10)
C.eq \f(9,20) D.eq \f(11,20)
答案 B
解析 设从这五个音阶中任取两个音阶,排成一个两个音阶的音序,这个音序中宫和羽至少有一个为事件A,则eq \x\t(A)表示这个音序中不含宫和羽这两个音序,
∴P(A)=1-P(eq \x\t(A))=1-eq \f(A\\al(2,3),A\\al(2,5))=1-eq \f(3×2,5×4)=eq \f(7,10).
(2)数学多选题有A,B,C,D四个选项,在给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,部分选对得2分,有选错的不得分.已知某道数学多选题正确答案为B,D,小明同学不会做这道题目,他随机地填涂了至少一个选项,则他能得分的概率为________.
答案 eq \f(1,5)
解析 小明随机地填涂了至少一个选项,共有Ceq \\al(1,4)+Ceq \\al(2,4)+Ceq \\al(3,4)+Ceq \\al(4,4)=15(种)涂法,得分的涂法有3种,所以他能得分的概率为P=eq \f(3,15)=eq \f(1,5).
题型三 概率与统计的综合问题
例3 饮用水水源的安全是保障饮用水安全的基础.同时国家提倡节约用水,全民积极维护饮用水水源安全,保障安全饮水.2021年5月13日下午,正在河南省南阳市考察调研的习近平总书记来到淅川县,先后考察了陶岔渠首枢纽工程、丹江口水库,听取南水北调中线工程建设管理运行和水源地生态保护等情况介绍.为了提高节约用水意识,为此,某校开展了“节约用水,从我做起”活动,从参赛的学生中随机选取100人的成绩作为样本,得到如图所示的频率分布直方图.
(1)求频率分布直方图中a的值,并估计该校此次参赛学生成绩的平均分eq \x\t(x)(同一组数据用该组区间的中点值代表);
(2)在该样本中,若采用分层随机抽样方法,从成绩低于65分的学生中随机抽取6人调查他们的答题情况,再从这6人中随机抽取3人进行深入调研,求这3人中至少有1人的成绩低于55分的概率.
解 (1)根据频率分布直方图得到
(0.005+0.025×2+0.01+a)×10=1,
解得a=0.035.
这组样本数据的平均数为50×0.05+60×0.25+70×0.35+80×0.25+90×0.1=71,
所以eq \x\t(x)=71.
(2)根据频率分布直方图得到,成绩在[45,55),[55,65)内的频率分别为0.05,0.25,所以采用分层随机抽样的方法从样本中抽取的6人,
成绩在[45,55)内的有1人,记为X,
成绩在[55,65)内的有5人,分别记为a,b,c,d,e,
从这6人中随机抽取3人,所有可能的结果为Xab,Xac,Xad,Xae,Xbc,Xbd,Xbe,Xcd,Xce,Xde,abc,abd,abe,acd,ace,ade,bcd,bce,bde,cde,共20种.
这3人中至少有1人的成绩在[45,55)内的有Xab,Xac,Xad,Xae,Xbc,Xbd,Xbe,Xcd,Xce,Xde,共10种.所以这3人中至少有1人的成绩低于55分的概率为eq \f(10,20)=eq \f(1,2).
教师备选
(2019·天津)2019年,我国施行个人所得税专项附加扣除办法,涉及子女教育、继续教育、大病医疗、住房贷款利息或者住房租金、赡养老人等六项专项附加扣除.某单位老、中、青员工分别有72,108,120人,现采用分层随机抽样的方法,从该单位上述员工中抽取25人调查专项附加扣除的享受情况.
(1)应从老、中、青员工中分别抽取多少人?
(2)抽取的25人中,享受至少两项专项附加扣除的员工有6人,分别记为A,B,C,D,E,F.享受情况如下表,其中“○”表示享受,“×”表示不享受.现从这6人中随机抽取2人接受采访.
①试用所给字母列举出所有可能的抽取结果;
②设M为事件“抽取的2人享受的专项附加扣除至少有一项相同”,求事件M发生的概率.
解 (1)由已知得老、中、青员工人数之比为6∶9∶10,由于采用分层随机抽样的方法从中抽取25位员工,
因此应从老、中、青员工中分别抽取6人、9人、10人.
(2)①从已知的6人中随机抽取2人的样本空间为{(A,B),(A,C),(A,D),(A,E),(A,F),(B,C),(B,D),(B,E),(B,F),(C,D),(C,E),(C,F),(D,E),(D,F),(E,F)},共15个样本点.
②由表格知,符合题意的有(A,B),(A,D),(A,E),(A,F),(B,D),(B,E),(B,F),(C,E),(C,F),(D,F),(E,F),共11个样本点.所以事件M发生的概率P(M)=eq \f(11,15).
思维升华 求解古典概型的交汇问题的步骤
(1)将题目条件中的相关知识转化为事件;
(2)判断事件是否为古典概型;
(3)选用合适的方法确定样本点个数;
(4)代入古典概型的概率公式求解.
跟踪训练3 为了了解某种新型药物对治疗某种疾病的疗效,某机构日前联合医院,进行了小规模的调查,结果显示,相当多的受访者担心使用新药后会有副作用.为了了解使用该种新型药品后是否会引起疲乏症状,该机构随机抽取了某地患有这种疾病的275人进行调查,得到统计数据如表:
(1)求2×2列联表中的数据x,y,m,t的值,依据小概率值α=0.05的独立性检验,能否以此推断有疲乏症状与使用该新药有关?
(2)从使用该新药的100人中按是否有疲乏症状,采用分层随机抽样的方法抽出4人,再从这4人中随机抽取2人做进一步调查,求这2人中恰有1人有疲乏症状的概率.
附:χ2=eq \f(nad-bc2,a+bc+da+cb+d),n=a+b+c+d.
解 (1)由数表知,x=225-150=75,y=100-75=25,m=275-225=50,t=150+25=175,
所以x=75,y=25,m=50,t=175,
零假设为H0:有疲乏症状与使用该新药无关.
根据列联表中的数据,经计算得到
χ2=eq \f(275×150×25-75×252,225×50×175×100)=eq \f(275,56)
≈4.911>3.841=x0.05,
根据小概率值α=0.05的独立性检验,我们推断H0不成立,即认为有疲乏症状与使用该新药有关.
(2)从使用新药的100人中用分层随机抽样抽取4人的抽样比为eq \f(4,100)=eq \f(1,25),则抽取有疲乏症状的人数为eq \f(1,25)×25=1,无疲乏症状的有3人,
抽取的有疲乏症状的1人记为1,无疲乏症状的3人记为a,b,c,从4人中随机抽取2人的所有样本点为(1,a),(1,b),(1,c),(a,b),(a,c),(b,c),共6个,它们等可能,
记2人中恰有1人有疲乏症状的事件为M,它所含样本点是(1,a),(1,b),(1,c),共3个,
于是得P(M)=eq \f(3,6)=eq \f(1,2),
所以这2人中恰有1 人有疲乏症状的概率是eq \f(1,2).
课时精练
1.(多选)下列试验是古典概型的是( )
A.在适宜的条件下种一粒种子,发芽的概率
B.口袋里有2个白球和2个黑球,这4个球除颜色外完全相同,从中任取一球为白球的概率
C.向一个圆面内部随机地投一个点,该点落在圆心的概率
D.老师从甲、乙、丙三名学生中任选两人做典型发言,甲被选中的概率
答案 BD
解析 A项,在适宜的条件下种一粒种子,发芽的概率,不符合等可能性;
B项,从中任取一球的事件有限,且任取一球为白球或黑球的概率是等可能的;
C项,向一个圆面内部随机地投一个点,该点落在圆心的概率,不符合有限性;
D项,老师从甲、乙、丙三名学生中任选两人的事件有限,甲、乙、丙被选中的概率是等可能的.
2.(2022·太原模拟)从1,2,3,4,5这5个数中随机抽取2个数,分别记为m,n,则eq \f(m,n)为整数的概率为( )
A.eq \f(2,5) B.eq \f(1,4) C.eq \f(1,5) D.eq \f(4,25)
答案 B
解析 由题意得,从1,2,3,4,5这5个数中随机抽取2个数,则共有下列情况:
(1,2),(1,3),(1,4),(1,5),(2,3),(2,4),(2,5),(3,4),(3,5),(4,5),(2,1),(3,1),(4,1),(5,1),(3,2),(4,2),(5,2),(4,3),(5,3),(5,4),共有20种等可能情况,其中eq \f(m,n)为整数的有(2,1),(3,1),(4,1),(5,1),(4,2),5种情况,所以所求概率为eq \f(5,20)=eq \f(1,4).
3.《易经》是中国传统文化中的精髓.如图是易经先天八卦图,每一卦由三根线组成(“”表示一根阳线,“”表示一根阴线),现从八卦中任取两卦,这两卦的阳线数目相同的概率为( )
A.eq \f(1,14) B.eq \f(1,7) C.eq \f(3,14) D.eq \f(3,28)
答案 C
解析 从八卦中任取两卦,样本点总数n=Ceq \\al(2,8)=28,这两卦的阳线数目相同的样本点有6种,分别为(兑,巽),(兑,离),(巽,离),(坎,艮),(艮,震),(坎,震),∴这两卦的阳线数目相同的概率为P=eq \f(6,28)=eq \f(3,14).
4.(2022·黄山质检)从集合{1,2,4}中随机抽取一个数a,从集合{2,4,5}中随机抽取一个数b,则向量m=(a,b)与向量n=(2,-1)垂直的概率为( )
A.eq \f(1,9) B.eq \f(2,9) C.eq \f(1,3) D.eq \f(2,3)
答案 B
解析 从集合{1,2,4}中随机抽取一个数a,从集合{2,4,5}中随机抽取一个数b,可以组成向量m=(a,b)的个数是3×3=9(个),其中与向量n=(2,-1)垂直的向量是m=(1,2)和m=(2,4),共2个,故所求的概率为P=eq \f(2,9).
5.(2022·莆田质检)甲、乙两位同学到莆田市湄洲岛当志愿者,他们同时从“妈祖祖庙”站上车,乘坐开往“黄金沙滩”站方向的3路公交车(线路图如下).甲将在“供水公司”站之前的任意一站下车,乙将在“鹅尾神化石”站之前的任意一站下车.假设每人自“管委会”站开始在每一站点下车是等可能的,则甲比乙后下车的概率为( )
A.eq \f(1,5) B.eq \f(1,4) C.eq \f(7,30) D.eq \f(3,10)
答案 C
解析 甲从“管委会”站到“北埭”站的每一站下车都可以,有8种情况,
乙从“管委会”站到“东至”站的每一站下车都可以,有15种情况,
若乙在“管委会”站下车,则甲有7种情况,
若乙在“地税分局”站下车,则甲有6种情况,
若乙在“兴海路”站下车,则甲有5种情况,
若乙在“闽台风情街”站下车,则甲有4种情况,
若乙在“莲池小学”站下车,则甲有3种情况,
若乙在“金沙滩”站下车,则甲有2种情况,
若乙在“莲池沙滩”站下车,则甲有1种情况,
因此,甲比乙后下车的概率为
P=eq \f(1+2+3+4+5+6+7,8×15)=eq \f(4×7,8×15)=eq \f(7,30).
6.(2022·绍兴模拟)北斗导航系统由55颗卫星组成,于2020年6月23日完成全球组网部署,全面投入使用.北斗七星自古是我国人民辨别方向判断季节的重要依据,北斗七星分别为天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳、摇光,其中玉衡最亮,天权最暗.一名天文爱好者从七颗星中随机选两颗进行观测,则玉衡和天权至少一颗被选中的概率为( )
A.eq \f(10,21) B.eq \f(11,21) C.eq \f(11,42) D.eq \f(5,21)
答案 B
解析 因为玉衡和天权都没有被选中的概率为P=eq \f(C\\al(2,5),C\\al(2,7))=eq \f(10,21),所以玉衡和天权至少一颗被选中的概率为1-eq \f(10,21)=eq \f(11,21).
7.某产品分甲、乙、丙三级,其中乙、丙两级均属次品,在正常生产情况下,出现乙级品和丙级品的概率分别是0.05和0.03,则抽检一件是甲级品的概率为________.
答案 0.92
解析 记抽捡的产品是甲级品为事件A,是乙级品为事件B,是丙级品为事件C,这三个事件彼此互斥,且事件A和事件B∪C是对立事件,因而所求概率为P(A)=1-P(B)-P(C)=0.92.
8.已知a∈{-2,0,1,2,3},b∈{3,5},则函数f(x)=(a2-2)ex+b为减函数的概率是______.
答案 eq \f(2,5)
解析 若函数f(x)=(a2-2)ex+b为减函数,
则a2-2
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