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7.1.1 条件概率
本节课选自《2019人教A版高中数学选择性必修第三册》,第七章《随机变量及其分布列》,本节课主本节课主要学习条件概率.
学生已经学习了有关概率的一些基础知识,对一些简单的概率模型(如古典概型、几何概型)已经有所了解。条件概率是学生接触到的又一个全新的概率模型。
一方面,它是对古典概型计算方法的巩固,另一方面,为后续研究独立事件打下良好基础。这一概念比较抽象,学生较难理解。遇到具体问题时,学生常因分不清是P(B|A)还是P(AB)而导致出错。基于此,在本节的教学中,应特别注意对于条件概率概念的生成,借助图示形象直观地展现条件概率概念的生成过程。
课程目标 学科素养
A.通过实例,了解条件概率的概念; B.掌握求条件概率的两种方法; C.能利用条件概率公式解决一些简单的实际问题; D.通过条件概率的形成过程,体会由特殊到一般的思维方法. 1.数学抽象:条件概率的概念 2.逻辑推理:条件概率公式的推导 3.数学运算:运用条件概率公式计算概率 4.数学建模:将相关问题转化为条件概率
重点:运用条件概率的公式解决简单的问题
难点:条件概率的概念
多媒体
教学过程 教学设计意图 核心素养目标
问题导学 在必修“概率” 一章的学习中,我们遇到过求同一实验中两个事件A与B同时发生(积事件AB)的概率的问题,当事件A与B相互独立时,有 P(ABP(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. 新知探究 问题1 . 某个班级有45名学生,其中男生、女生的人数及团员的人数如表所示, 在班级里随机选一人做代表, (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? 团员非团员合计男生16925女生14620合计301545
随机选择一人作代表,则样本空间 包含45个等可能的样本点.用A表示事件“选到团员”, B表示事件“选到男生” ,根据表中的数据可以得出 (1)根据古典概型知识可知选到男生的概率 P(B) (2)“在选择团员的条件下,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,记为P(B|A).此时相当以A为样本空间来考虑B发生概率,而在新的样本空间中事件B就是积事件AB,包含了样本点数根据古典概型知识可知:P(B|A)
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)如果已经知道这个家庭有女孩,那么两个小孩都是女孩的概率又是多大? 观察两个小孩的性别,用b表示男孩,g表示女孩,则样本空间且所有样本点是等可能的.用A表示事件“选择家庭中有女孩” ,B表示事件“选择家庭中两个孩子都是女孩” ,A B. (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)“在选择的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,记为P(B|A) ,此时A成为样本空间,事件B就是积事件AB,根据古典概型知识可知 P(B|A) 分析:求P(B|A)的一般思想 因为已经知道事件A 必然发生,所以只需在A 发生的范围内考虑问题,即现在的样本空间为A.因为在事件A发生的情况下事件B 发生,等价于事件A 和事件 B 同时发生, 即AB发生.所以事件A 发生的条件下,事件B 发生的概率 P(B|A) 为了把这个式子推广到一般情形,不妨记原来的样本空间为W,则有 P(B|A) 一般地,当事件B发生的概率大于0时(即P(B)>0),已知事件B发生的条件下事件A发生的概率,称为条件概率,记作P(B|A), 而且P(B|A)=. 问题1. 如何判断条件概率 题目中出现“在已知……前提下(或条件下)”“在A发生的条件下”等关键词,表明这个前提已成立或条件已发生,此时通常涉及条件概率. 问题2. P(B|A)与P(A|B)的区别是什么 P(B|A)表示在事件A发生的条件下,B发生的概率. P(A|B)表示在事件B发生的条件下,A发生的概率. 条件概率与事件独立性的关系 探究1: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B应满足什么条件? 直观上看,当事件A与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. =; 探究2:对于任意两个事件A与B,如果已知P(A)与P(B|A),如何计算P(AB)呢? 由条件概率的定义,对任意两个事件A与B,若P(A)>0,则 P(AB)=P(A)P(B|A). 我们称上式为概率的乘法公式(multiplication formula). 条件概率的性质 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(Ω|A)=1; (2)如果B和C是两个互斥事件,则P(BUC |A)=P(B | A)+P(C | A); (3)设B和互为对立事件,则P( |A)=1 P(B|A). 三、典例解析 例1.在5道试题中有3道代数题和2道几何题,每次从中随机抽出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条件概率;也可以先求条件概率,再用乘法公式求积事件的概率. 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Ω包含20个等可能的样本点,即。 因为n(AB)= P(AB) (2)“在第1次抽到代数题的条件下,第2次抽到几何题”的概率就是事件A发生的条件下,事件B发生的概率。显然P(A)=.利用条件概率公式,得P(B|A) 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P(B|A)= 又P(A)= ,利用乘法公式可得 P(AB)=P(A) P(B|A)= = 从例1可知,求条件概率有两种方法: 方法一:基于样本空间Ω,先计算P(A)和P(AB),再利用条件概率公式求P(B|A); 方法二:根据条件概率的直观意义,增加了“A发生”的条件后,样本空间缩小为A,求P(B|A)就是以A为样本空间计算AB的概率。 例2:已知3张奖券中只有1张有奖,甲、乙、丙3名同学依次不放回地各随机抽取1张.他们中奖的概率与抽奖的次序有关吗? :用A,B,C分别表示甲、乙、丙中奖的事件,则B=. 因为P(A)= P(B)= P(C),所以中奖的概率与抽奖的次序无关。 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。 解:(1)设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A=A1UA2. 事件A1与事件A2互斥,由概率的加法公式及乘法公式,得 P(A)=P(A1)+P( A2 )= P(A1) +P ) P( A2 | ) = 因此,任意按最后1位数字,不超过2次就按对的概率为. (2)设B=“最后1位密码为偶数”,则 P(A|B)=P(A1|B)+P(A2|B)== ; 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. 跟踪训练1.一个盒子中有6只好晶体管,4只坏晶体管,任取两次,每次取一只,每一次取后不放回.若已知第一只是好的,求第二只也是好的的概率. 解:方法一(定义法) 设Ai={第i只是好的}(i=1,2).由题意知要求出P(A2|A1).因为P(A1)=,P(A1A2)=, 所以P(A2|A1)=. 方法二(直接法) 因为事件A1已发生(已知),故我们只研究事件A2发生便可,在A1发生的条件下,盒中仅剩9只晶体管,其中5只好的,即n(AB)=5,n(A)=9,所以P(A2|A1)=. 开门见山,提出问题. 通过生活中的问题情境,引发学生思考积极参与互动,说出自己见解。从而建立条件概率的概念,发展学生逻辑推理、数学运算、数学抽象和数学建模的核心素养。 让学生亲身经历了从特殊到一般,获得条件概率概念的过程。发展学生逻辑推理,直观想象、数学抽象和数学运算的核心素养。 通过概念辨析,让学生深化对条件概率的理解。发展学生逻辑推理,直观想象、数学抽象和数学运算的核心素养。 通过典例解析,让学生体会利用二项式系数的性质,感受数学模型在数学应用中的价值。发展学生逻辑推理,直观想象、数学抽象和数学运算的核心素养。
三、达标检测 1.已知P(AB)=,P(A)=,则P(B|A)等于( ) A. B. C. D. 解析:P(B|A)=. 答案:A 2.下列说法正确的是( ) A.P(A|B)=P(B|A) B.P(B|A)>1 C.P(A∩B)=P(A)·P(B|A) D.P((A∩B)|A)=P(B) 解析:由P(B|A)=知,P(A∩B)=P(A)·P(B|A). 答案:C 3.设A,B为两个事件,若事件A和B同时发生的概率为,在事件A发生的条件下,事件B发生的概率为,则事件A发生的概率为 . 解析:由题意知,P(A∩B)=,P(B|A)=.由P(B|A)=,得P(A)=. 答案: 4.某气象台统计,该地区下雨的概率为,刮四级以上风的概率为,既刮四级以上的风又下雨的概率为.设A为下雨,B为刮四级以上的风,求P(B|A). 解:由题意知P(A)=,P(A∩B)=, 故P(B|A)=. 5.在100件产品中,有95件合格品,5件不合格品,现从中不放回地取两次,每次任取1件产品.试求: (1)第一次取到不合格品的概率; (2)在第一次取到不合格品后,第二次再次取到不合格品的概率. 分析:由题意可知,100件产品中共有5件不合格品,不合格率为 .在第一次取到不合格品的条件下,第二次又取到不合格品的概率为条件概率. 解:设第一次取到不合格品为事件A,第二次取到不合格品为事件B,则有: (1)P(A)==0.05. (2)方法一:第一次取到一件不合格品,还剩下99件产品,其中有4件不合格品,95件合格品,于是第二次又取到不合格品的概率为,由于这是一个条件概率,所以P(B|A)=. 方法二:根据条件概率的定义,先求出事件A,B同时发生的概率P(AB)=, 所以P(B|A)=. 6.在某次考试中,要从20道题中随机地抽出6道题,若考生至少答对其中的4道题即可通过;若至少答对其中5道题就获得优秀.已知某考生能答对其中10道题,并且知道他在这次考试中已经通过,求他获得优秀成绩的概率. 解:设事件A为“该考生6道题全答对”,事件B为“该考生答对了其中5道题而另一道答错”,事件C为“该考生答对了其中4道题而另2道题答错”,事件D为“该考生在这次考试中通过”,事件E为“该考生在这次考试中获得优秀”,则A,B,C两两互斥,且D=A∪B∪C,E=A∪B,由古典概型的概率公式及加法公式可知P(D)=P(A∪B∪C)=P(A)+P(B)+P(C) =,P(E|D)=P(A∪B|D)=P(A|D)+P(B|D) =,即所求概率为. 通过练习巩固本节所学知识,通过学生解决问题,发展学生的数学运算、逻辑推理、直观想象、数学建模的核心素养。
四、小结 五、课时练 通过总结,让学生进一步巩固本节所学内容,提高概括能力。
本节课需要学生探究的内容比较多,由于学生的数学基础比较薄弱,所以在教学过程中教师不仅要耐心的指导,还要努力创设一个轻松和谐的课堂氛围,让每个学生都能大胆的说出自己的想法,保证每个学生都能学有所得。为了让每个学生在课上都能有话说,还需要学生做到课前预习,并且教师要给学生提出明确的预习目标。进一步发展学生直观想象、数学抽象、逻辑推理和数学运算的核心素养。
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