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7.1.1条件概率
学科版本:人教A版2017新课标
教材版本:人教A版(2019)
教材章节:选择性必修第三册7.1.1
学段学科:高中数学
年级学期:高二下学期
第七章 随机变量及其分布
概率是随机事件发生可能性大小的度量.在必修课程的概率学习中,我们结合古典概型,研究简单的随机事件及其概率的计算方法,并讨论了概率的一些性质.本章将在此基础上,结合古典概型,研究随机事件的条件概率,建立概率的乘法公式和全概率公式,并用它们计算较复杂事件的概率.
为了利用数学工具,并以简洁、统一的形式研究随机试验的规律,本章我们还将把随机试验的结果数量化,引入随机变量的概念.对离散型随机变量,我们主要研究其分布列及数字特征,并对二项分布、超几何分布进行重点研究.对于连续型随机变量,我们只研究服从正态分布的情况.通过用随机变量描述和分析随机试验,解决一些简单的实际问题,进一步体会概率模型的作用及概率思想和方法的特点.
7.1 条件概率与全概率公式
在必修“概率”一章的学习中,我们遇到过求同一试验中两个事件A与B同时发生(积事件AB)的问题.当事件与A与B相互独立时,有
P(AB)=P(A)P(B).
如果事件A与B不独立,如何表示积事件AB的概率呢?
下面我们从具体问题入手.
7.1.1 条件概率
某个班级有45名学生,其中 男生、女生的人数如表7.1-1所示.
问题1:
团员 非团员 合计
男生 16 9 25
女生 14 6 20
合计 30 15 45
表7.1-1
在班里随机选择一人做代表,
(1)选到男生的概率是多大?
(2)如果已知选到的是团员,那么选到的是男生的概率是多大?
随机选择一人做代表,则样本空间 包含45个等可能的样本空间点.
分析:
用A表示事件“选到团员”,B表示事件“选到男生”,
根据表7.1-1中
的数据可以得出,n( )=45, n(A)=30, n(B)=25.
(1)根据古典概型知识可知P(B)=
(2)“在选到团员的条件下,选到男生”的概率就是“在事件A发生的条件下,事件B发生”的概率,记
P(B|A).
此时相当于以A为样本空间来考虑事件发生B的概率,而新样本空间中的事件B就是积事件
AB,包含的样本点数n(AB)=16.
根据古典概型知识可知,
问题2:
假定生男孩和生女孩是等可能的,现考虑有两个小孩的家庭. 随机选择一个家庭,那么
(1)该家庭中两个小孩都是女孩的概率是多大?
(2)如果已知这个家庭有女孩,那么两个小孩都是女孩的概率又是多大?
分析:
观察两个小孩的性别,用b表示男孩,g表示女孩,
则样本空间 =
{bb,bg,gb,gg},
且所有样本点是等可能的.
用A表示事件“选择的家庭有女孩”,B表示事件“选择的家庭中两个孩
子都是女孩”.
则样本空间A={bg,gb,gg},B={gg}.
(1)根据古典概型知识可知,该家庭中两个小孩都是女孩的概率
P(B)=
(2)“在选择家庭有女孩的条件下,两个小孩都是女孩”的概率就是“在事件A发生的条件下,
事件B发生”的概率,
根据古典概型知识可知
记为P(B|A).
此时A成为样本空间,
事件B就是积事件AB,
在上面两个问题中,在事件A发生的条件下,事件B发生的概率都是
这个结论对于一般的古典概型仍然成立.
事实上,如图7.1-1,
若已知事件A发生,则A成为样本空间.
此时,事件B发生的概率是AB包含的样本点个数与A包含的样本点数的比值,即
因为
所以,在事件A发生的条件下,事件B发生的概率还可以通过 来计算.
条件概率的概念
一般地,设A,B为两个随机事件,且P(A)>0,我们称
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.
思考
对于两个事件A与B,如果已知P(A)和P(B|A),如何计算P(AB)呢?
由条件概率的定义,对于任意事件A与B,若P(A)>0,则
我们成上式为概率的乘法公式.
条件概率的概念
一般地,设A,B为两个随机事件,且P(A)>0,我们称
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.
探究
在问题1和问题2中,都有P(B|A)≠P(B),
一般地,P(B|A)与P(B)
不一定相等.
如果P(B|A)与P(B)相等,那么事件A与事件B应满足什么条件?
直观上看,当事件A与事件B相互独立时,事件A发生与否不影响事件B发生的概率,
这等价于P(B|A)=P(B)成立.
事实上,若事件A与事件B相互独立,即P(AB)=P(A)P(B),且P(A)>0,则
反之,若P(B|A)=P(B),且P(A)>0,则
即,若事件A与事件B相互独立.
因此,当P(A)>0时,当且仅当事件A与事件B相互独立时,有P(B|A)=P(B).
在5道试题中,有3道代数题和2道几何题,每次从中随机
例1.
抽出1道题,抽出的题不再放回.求:
(1)第1次抽到代数题且第2次抽到几何题的概率;
(2)在第1次抽到代数题的条件下,第2次抽到几何题的概率.
分析:
如果把“第1次抽到代数题”和“第2次抽到几何题”作为两个事件,
那么问题(1)就是求积事件的概率,问题(2)就是条件概率.
可以先求积事件的概率,再用条件概率公式求出条件概率;
也可以先求条件概率,再用乘法公式就出积事件的概率.
解法1:
设A=“第1次抽到代数题”,B=“第2次抽到几何题”.
(1)“第1次抽到代数题且第2次抽到几何题”就是事件AB.
从5道试题中每次不放回地随机抽取2道,试验的样本空间 满足
n( )=
即样本空间 包含20个等可能的样本点.
因为
所以
(2)“第1次抽到代数题的条件下,第2次抽到几何题”的概率就是
事件A发生的条件下,事件B发生的概率.
显然,
利用条件概率公式,得
在5道试题中,有3道代数题和2道几何题,每次从中随机
例1.
抽出1道题,抽出的题不再放回.求:
(1)第1次抽到代数题且第2次抽到几何题的概率;
(2)在第1次抽到代数题的条件下,第2次抽到几何题的概率.
解法2:
在缩小的样本空间A上求P(B|A).
已知第1次抽到代数题,这时
还余下4道试题,其中代数题和几何题各2道.
因此,事件A发生的条件下,
事件B发生的概率为
又
利用乘法公式可得
例题反思:
从例1可知,求条件概率有两种方法:一种是基于样本空间 ,
先计算P(A)和P(B),再利用条件概率求出P(B|A);
是根据条件概率的直观意义,增加了“A发生”的条件后,样本
另一种
空间缩小为A,求P(B|A)就是以A为样本空间计算AB的概率.
重要性质:
条件概率只是缩小了样本空间,因此条件概率同样具有概率的性质.
设P(A)>0,则
(1)P( |A)=1;
(2)如果B和C是两个互斥事件,则 ;
(3)设B 和 互为对立事件,则 .
例2.
已知3张奖券中只有1张有奖,甲,乙,丙3名同学依次无放回地各抽一张,他们的中奖概率与抽奖次序有关吗?
分析:
要知道中奖概率是否与抽奖次序有关,只要考查甲、乙、丙3名同学的中
奖概率是否相等,
因为只有1张有奖,所以“乙中奖”等价于“甲没有中奖且乙中奖”,
“丙中奖”等价于“甲和乙都没有中奖”,
利用乘法公式可求出乙、丙中奖的概率.
解:
用A,B,C分别表示甲,乙,丙中奖的事件,
则
因为
所以中奖的概率与抽奖的次序无关.
事实上,在抽奖问题中,无论是放回还是不放回随机抽取,中奖概率都与
抽奖次序无关.
例3.
银行储蓄卡的密码由6位数字组成.某人在银行自助取款
机上取钱时,忘记了密码的最后1位数字,求:
(1)任意按最后1位数字,不超过2次就按对的概率;
(2)如果记得密码的最后1位是偶数,不超过2次就按对的概率.
分析:
最后1位密码“不超过2次就按对”等价于“第1次按对,或者第1次按错但
第2次按对”.
因此,可以先把复杂事件用简单事件表示,再利用概率的性质求解.
解:
(1)用Ai=“第i次按对密码”(i=1,2),
则事件“不超过2次就按对密码”
可表示为
事件A1与事件 互斥,
由概率的加法公式和乘法公式,得
(2)设B=“最后1位密码为偶数”,则
因此,如果记得密码的最后1位是偶数,不超过2次就按对的概率为
五、课堂小结、作业
(一)小结
1.条件概率的概念及公式
2.乘法公式
3.求条件概率的两种方法
五、课堂小结、作业
(二)作业
1.教材48页练习1-3;
2.通过本节课的学习,谈谈你的收获与困惑,
以文字或思维导图形式写出来.
谢 谢