第十五章 概率(压轴题专练)
题型一 古典概型的实际应用
【例1】已知某校甲、乙、丙三个年级的学生志愿者人数分别为240,160,160.现采用分层抽样的方法从中抽取7名同学去某敬老院参加献爱心活动.
(1)应从甲、乙、丙三个年级的学生志愿者中分别抽取多少人?
(2)设抽出的7名同学分别用A,B,C,D,E,F,G表示,现从中随机抽取2名同学承担敬老院的卫生工作.
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名同学来自同一年级”,求事件M发生的概率.
【解析】(1)由已知,甲、乙、丙三个年级的学生志愿者人数之比为3∶2∶2,由于采用分层抽样的方法从中抽取7名同学,因此应从甲、乙、丙三个年级的学生志愿者中分别抽取3人、2人、2人.
(2)①从抽出的7名同学中随机抽取2名同学的所有可能结果为(A,B),(A,C),(A,D),(A,E),(A,F),(A,G),(B,C),(B,D),(B,E),(B,F),(B,G),(C,D),(C,E),(C,F),(C,G),(D,E),(D,F),(D,G),(E,F),(E,G),(F,G),共21种.
②由(1),不妨设抽出的7名同学中,来自甲年级的是A,B,C,来自乙年级的是D,E,来自丙年级的是F,G,则从抽出的7名同学中随机抽取的2名同学来自同一年级的所有可能结果为(A,B),(A,C),(B,C),(D,E),(F,G),共5种.所以,事件M发生的概率为P(M)=.
思维升华
如何建立概率模型(古典概型)
(1)在建立概率模型(古典概型)时,把什么看作一个基本事件(即一个试验结果)是人为规定的.我们只要求每次试验有且只有一个基本事件出现.对于同一个随机试验,可以根据需要(建立概率模型的主观原因)建立满足我们要求的概率模型.
(2)注意验证是否满足古典概型的两个特性,即①基本事件的有限性;②每个基本事件的等可能性.
巩固训练
目前,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.
员工 项目 A B C D E F
子女教育 ○ ○ × ○ × ○
继续教育 × × ○ × ○ ○
大病医疗 × × × ○ × ×
住房贷款利息 ○ ○ × × ○ ○
住房租金 × × ○ × × ×
赡养老人 ○ ○ × × × ○
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.
【解析】(1)由已知,老、中、青员工人数之比为6∶9∶10,由于采用分层抽样的方法从员工中抽取25人,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人的所有可能结果为(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种.
②由表格知,符合题意的所有可能结果为(A,B),(A,D),(A,E),(A,F),(B,D),(B,E),(B,F),(C,E),(C,F),(D,F),(E,F),共11种.
所以,事件M发生的概率为P(M)=.
题型二 随机事件与样本空间
【例2】一个袋子中有大小和质地相同的4个球,其中有2个红色球(标号为1和2),2个绿色球(标号为3和4),从袋中不放回地依次随机摸出2个球.设事件R1为“第一次摸到红球”,R2为“第二次摸到红球”,R为“两次都摸到红球”,G为“两次都摸到绿球”,M为“两个球颜色相同”,N为“两个球颜色不同”.
(1)用集合的形式分别写出试验的样本空间以及上述各事件;
(2)事件R与R1,R与G,M与N之间各有什么关系?
(3)事件R与事件G的并事件与事件M有什么关系?事件R1与事件R2的交事件与事件R有什么关系?
【解析】(1)所有的试验结果如图所示,
用数组(x1,x2)表示可能的结果,x1是第一次摸到的球的标号,x2是第二次摸到的球的标号,则试验的样本空间
Ω={(1,2),(1,3),(1,4),(2,1),(2,3),(2,4),(3,1),(3,2),(3,4),(4,1),(4,2),(4,3)},事件R1为“第一次摸到红球”,即x1=1或x1=2,于是R1={(1,2),(1,3),(1,4),(2,1),(2,3),(2,4)};
事件R2为“第二次摸到红球”,即x2=1或x2=2,于是
R2={(2,1),(3,1),(4,1),(1,2),(3,2),(4,2)}.
同理,有R={(1,2),(2,1)},G={(3,4),(4,3)},M={(1,2),(2,1),(3,4),(4,3)},
N={(1,3),(1,4),(2,3),(2,4),(3,1),(3,2),(4,1),(4,2)}.
(2)因为R R1,所以事件R1包含事件R;
因为R∩G= ,所以事件R与事件G互斥;
因为M∪N=Ω,M∩N= ,所以事件M与事件N互为对立事件.
(3)因为R∪G=M,所以事件M是事件R与事件G的并事件;
因为R1∩R2=R,所以事件R是事件R1与事件R2的交事件.
思维升华
在写试验的样本空间时主要利用枚举法,可以结合图表或树形图,而对于判断和事件、积事件、互斥对立事件时,主要利用它们的定义和各自的特点来判断.
巩固训练
在抛掷骰子的试验中,记一颗骰子向上的点数为样本点,则样本空间Ω={1,2,3,4,5,6},Ω的子集可以确定一系列随机事件.
(1)此随机试验中的样本点有哪些?
(2)设事件D={出现的点数大于3},如何用样本点表示事件D
(3)设事件D={出现的点数大于3},事件E={出现的点数小于5},如何用样本点表示事件D∩E
【解析】(1)样本点有C1=(1),C2=(2),C3=(3),C4=(4),C5=(5),C6=(6),共6个.
(2)事件D可由样本点的和表示,即D={4,5,6}=C4+C5+C6.
(3)D∩E={4,5,6}∩{1,2,3,4}={4}=C4.
所以表示事件D∩E的样本点为(4).
题型三 互斥事件、对立事件的概率
【例3】某学校在教师外出家访了解家长对孩子的学习关心情况活动中,一个月内派出的教师人数及其概率如下表所示:
派出人数 ≤2 3 4 5 ≥6
概率 0.1 0.46 0.3 0.1 0.04
求:(1)有4人或5人外出家访的概率;
(2)求至少有3人外出家访的概率.
【解析】设“派出2人及以下外出家访”为事件A,“派出3人外出家访”为事件B,“派出4人外出家访”为事件C,“派出5人外出家访”为事件D,“派出6人及以上外出家访”为事件E.
(1)有4人或5人外出家访的事件为事件C或事件D,C与D为互斥事件,根据互斥事件概率的加法公式可知P(C∪D)=P(C)+P(D)=0.3+0.1=0.4.
(2)至少有3人外出家访的对立事件为有2人及以下外出家访,所以由对立事件的概率公式可知所求概率为P=1-P(A)=1-0.1=0.9.
思维升华
(1)互斥事件与对立事件的概率计算
①若事件A1,A2,…,An彼此互斥,则
P(A1∪A2∪…∪An)=P(A1)+P(A2)+…+P(An).
②设事件A的对立事件是,则P()=1-P(A).
(2)求复杂事件的概率常用的两种方法
①将所求事件转化成彼此互斥的事件的和.
②先求其对立事件的概率,然后再应用公式P(A)=1-P()求解.
巩固训练
受轿车在保修期内的维修费等因素的影响,企业生产每辆轿车的利润与该轿车首次出现故障的时间有关.某轿车制造厂生产甲、乙两种品牌轿车,甲品牌轿车保修期为3年,乙品牌轿车保修期为2年,现从该厂已售出的两种品牌的轿车中分别随机抽取50辆,统计出在保修期内首次出现故障的车辆数据如下:
品牌 甲 乙
首次出现故障的时间x(年) 03 02
轿车数量(辆) 2 1 3 44 2 3 45
(1)从该厂生产的甲种品牌轿车中随机抽取一辆,求首次出现故障发生在保修期内的概率;
(2)从该厂生产的乙种品牌轿车中随机抽取一辆,求首次出现故障发生在保修期内的概率.
(注:将频率视为概率)
【解析】(1)设A,B,C分别表示事件甲品牌轿车首次出现故障在第1年、第2年和第3年之内,设D表示事件甲品牌轿车首次出现故障在保修期内.因为A,B,C是彼此互斥的,
其概率分别为P(A)==,P(B)=,
P(C)=,
所以P(D)=P(A∪B∪C)=P(A)+P(B)+P(C)=,
即首次出现故障发生在保修期内的概率为.
(2)乙品牌轿车首次出现故障发生在保修期内的概率为=.
题型四 古典概型
【例4】2020年新冠肺炎疫情期间,广大医务工作者白衣执甲,逆行出征,为保护人民生命健康做出了重大贡献.某医院的呼吸科、急诊科、免疫科分别有4名、2名、2名医生主动请缨,申请进入隔离病房参与救治工作.现医院根据需要选派2名医生进入隔离病房工作.
(1)求选派的2名医生来自同一个科室的概率;
(2)求选派的2名医生中至少有1名呼吸科医生的概率.
【解析】设呼吸科的4名医生分别记为Ai(i=1,2,3,4),急诊科的2名医生分别记为Bj(j=1,2);免疫科的2名医生分别记为Ck(k=1,2).
现从这8名医生中选派2名医生,所有的选派方法有(A1,A2),(A1,A3),(A1,A4),(A1,B1),(A1,B2),(A1,C1),(A1,C2),(A2,A3),(A2,A4),(A2,B1),(A2,B2),(A2,C1),(A2,C2),(A3,A4),(A3,B1),(A3,B2),(A3,C1),(A3,C2),(A4,B1),(A4,B2),(A4,C1),(A4,C2),(B1,B2),(B1,C1),(B1,C2),(B2,C1),(B2,C2),(C1,C2)共28个样本点.
(1)记“这2名医生来自同一个科室”为事件A,它包括(A1,A2),(A1,A3),(A1,A4),(A2,A3),(A2,A4),(A3,A4),(B1,B2),(C1,C2)共8个样本点.
因为每一种情况被抽取的可能性都相等,所以事件A发生的概率为P(A)==.
(2)记“选派的2名医生中至少有1名呼吸科医生”为事件B,所有的选派方法有
(A1,A2),(A1,A3),(A1,A4),(A1,B1),(A1,B2),(A1,C1),(A1,C2),(A2,A3),(A2,A4),(A2,B1),(A2,B2),(A2,C1),(A2,C2),(A3,A4),(A3,B1),(A3,B2),(A3,C1),(A3,C2),(A4,B1),(A4,B2),(A4,C1),(A4,C2),共22个样本点.
因为每一种情况被抽到的可能性都相等,
所以事件B发生的概率为P(B)==.
思维升华
求解古典概型概率“四步”法
巩固训练
将一颗骰子先后抛掷2次,观察向上的点数,事件A:“两数之和为8”,事件B:“两数之和是3的倍数”,事件C:“两个数均为偶数”.
(1)写出该试验的样本空间Ω,并求事件A发生的概率;
(2)求事件B发生的概率;
(3)事件A与事件C至少有一个发生的概率.
【解析】(1)由题意,得Ω={(1,1),(1,2),(1,3),(1,4),(1,5),(1,6);(2,1),(2,2),(2,3),(2,4),(2,5),(2,6);(3,1),(3,2),(3,3),(3,4),(3,5),(3,6);(4,1),(4,2),(4,3),(4,4),(4,5),(4,6);(5,1),(5,2),(5,3),(5,4),(5,5),(5,6);(6,1),(6,2),(6,3),(6,4),(6,5),(6,6)}.
其中“两数之和为8”的有(2,6),(3,5),(4,4),(5,3),(6,2)共5种,故P(A)=.
(2)B={(1,2),(1,5),(2,1),(2,4),(3,3),(3,6),(4,2),(4,5),(5,1),(5,4),(6,3),(6,6)}共12种,故概率为=.
(3)由(1)知 “两个数均为偶数”的有9种,“两数之和为8”的为(2,6),(3,5),(4,4),(5,3),(6,2)共5种,重复的有 (2,6),(4,4),(6,2)共3种,故事件A与事件C至少有一个发生的有9+5-3=11种,概率为.
题型五 事件的相互独立性
【例5】随着小汽车的普及,“驾驶证”已经成为现代人“必考”证件之一.若某人报名参加了驾驶证考试,要顺利地拿到驾驶证,需要通过四个科目的考试,其中科目二为场地考试,在每一次报名中,每个学员有5次参加科目二考试的机会(这5次考试机会中任何一次通过考试,就算顺利通过,即进入下一科目考试,或5次都没有通过,则需要重新报名),其中前2次参加科目二考试免费,若前2次都没有通过,则以后每次参加科目二考试都需要交200元的补考费.某驾校通过几年的资料统计,得到如下结论:男性学员参加科目二考试,每次通过的概率均为,女性学员参加科目二考试,每次通过的概率均为.现有一对夫妻同时报名参加驾驶证考试,在本次报名中,若这对夫妻参加科目二考试的原则为:通过科目二考试或者用完所有机会为止.
(1)求这对夫妻在本次报名中参加科目二考试都不需要交补考费的概率;
(2)求这对夫妻在本次报名中参加科目二考试产生的补考费用之和为200元的概率.
【解析】(1)设这对夫妻中,“丈夫在科目二考试中第i次通过”记为事件Ai,“妻子在科目二考试中第i次通过”为事件Bi(i=1,2,3,4,5),则P(Ai)=,P(Bi)=.
设事件A为“丈夫参加科目二考试不需要交补考费”,事件B为“妻子参加科目二考试不需要交补考费”,事件C为“这对夫妻在本次报名中参加科目二考试都不需要交补考费”.
则P(A)=P(A1+1A2)=P(A1)+P(1A2)=+×=,
P(B)=P(B1+1B2)=P(B1)+P(1B2)=+×=,P(C)=P(AB)=×=.
因此,这对夫妻在本次报名中参加科目二考试都不需要交补考费的概率为.
(2)设事件D为“丈夫参加科目二考试需交补考费200元”,事件E为“妻子参加科目二考试需交补考费200元”,事件F为“这对夫妻在本次报名中参加科目二考试产生的补考费用之和为200元”,则P(D)=P(12A3)=××=,P(E)=P(12B3)=××=,P(F)=P(AE+DB)=×+×=.
因此,这对夫妻在本次报名中参加科目二考试产生的补考费用之和为200元的概率为.
思维升华
利用相互独立事件求复杂事件概率的解题思路
(1)将待求复杂事件转化为几个彼此互斥的简单事件的和.
(2)将彼此互斥的简单事件中的简单事件,转化为几个已知(易求)概率的相互独立事件的积事件.
(3)代入概率的积、和公式求解.
巩固训练
计算机考试分理论考试与实际操作考试两部分,每部分考试成绩只记“合格”与“不合格”,两部分考试都“合格”者,则计算机考试“合格”并颁发“合格证书”.甲、乙、丙三人在理论考试中“合格”的概率依次为,,,在实际操作考试中“合格”的概率依次为,,,所有考试是否合格相互之间没有影响.
(1)若甲、乙、丙三人同时进行理论与实际操作两项考试,则谁获得“合格证书”的可能性大?
(2)求甲、乙、丙三人进行理论与实际操作两项考试后,恰有两人获得“合格证书”的概率.
【解析】(1)记“甲获得‘合格证书’”为事件A,“乙获得‘合格证书’”为事件B,“丙获得‘合格证书’”为事件C,则P(A)= ×=,P(B)=×=,P(C)=×=,从而P(C)>P(B)>P(A),所以丙获得“合格证书”的可能性大.
(2)记“甲、乙、丙三人进行理论与实际操作两项考试后,恰有两人获得‘合格证书’”为事件D,由(1)知 P(D)=P(AB)+P(AC)+P(BC)=××+××+××=.第十五章 概率(压轴题专练)
题型一 古典概型的实际应用
【例1】已知某校甲、乙、丙三个年级的学生志愿者人数分别为240,160,160.现采用分层抽样的方法从中抽取7名同学去某敬老院参加献爱心活动.
(1)应从甲、乙、丙三个年级的学生志愿者中分别抽取多少人?
(2)设抽出的7名同学分别用A,B,C,D,E,F,G表示,现从中随机抽取2名同学承担敬老院的卫生工作.
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名同学来自同一年级”,求事件M发生的概率.
思维升华
如何建立概率模型(古典概型)
(1)在建立概率模型(古典概型)时,把什么看作一个基本事件(即一个试验结果)是人为规定的.我们只要求每次试验有且只有一个基本事件出现.对于同一个随机试验,可以根据需要(建立概率模型的主观原因)建立满足我们要求的概率模型.
(2)注意验证是否满足古典概型的两个特性,即①基本事件的有限性;②每个基本事件的等可能性.
巩固训练
目前,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.
员工 项目 A B C D E F
子女教育 ○ ○ × ○ × ○
继续教育 × × ○ × ○ ○
大病医疗 × × × ○ × ×
住房贷款利息 ○ ○ × × ○ ○
住房租金 × × ○ × × ×
赡养老人 ○ ○ × × × ○
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.
题型二 随机事件与样本空间
【例2】一个袋子中有大小和质地相同的4个球,其中有2个红色球(标号为1和2),2个绿色球(标号为3和4),从袋中不放回地依次随机摸出2个球.设事件R1为“第一次摸到红球”,R2为“第二次摸到红球”,R为“两次都摸到红球”,G为“两次都摸到绿球”,M为“两个球颜色相同”,N为“两个球颜色不同”.
(1)用集合的形式分别写出试验的样本空间以及上述各事件;
(2)事件R与R1,R与G,M与N之间各有什么关系?
(3)事件R与事件G的并事件与事件M有什么关系?事件R1与事件R2的交事件与事件R有什么关系?
思维升华
在写试验的样本空间时主要利用枚举法,可以结合图表或树形图,而对于判断和事件、积事件、互斥对立事件时,主要利用它们的定义和各自的特点来判断.
巩固训练
在抛掷骰子的试验中,记一颗骰子向上的点数为样本点,则样本空间Ω={1,2,3,4,5,6},Ω的子集可以确定一系列随机事件.
(1)此随机试验中的样本点有哪些?
(2)设事件D={出现的点数大于3},如何用样本点表示事件D
(3)设事件D={出现的点数大于3},事件E={出现的点数小于5},如何用样本点表示事件D∩E
题型三 互斥事件、对立事件的概率
【例3】某学校在教师外出家访了解家长对孩子的学习关心情况活动中,一个月内派出的教师人数及其概率如下表所示:
派出人数 ≤2 3 4 5 ≥6
概率 0.1 0.46 0.3 0.1 0.04
求:(1)有4人或5人外出家访的概率;
(2)求至少有3人外出家访的概率.
思维升华
(1)互斥事件与对立事件的概率计算
①若事件A1,A2,…,An彼此互斥,则
P(A1∪A2∪…∪An)=P(A1)+P(A2)+…+P(An).
②设事件A的对立事件是,则P()=1-P(A).
(2)求复杂事件的概率常用的两种方法
①将所求事件转化成彼此互斥的事件的和.
②先求其对立事件的概率,然后再应用公式P(A)=1-P()求解.
巩固训练
受轿车在保修期内的维修费等因素的影响,企业生产每辆轿车的利润与该轿车首次出现故障的时间有关.某轿车制造厂生产甲、乙两种品牌轿车,甲品牌轿车保修期为3年,乙品牌轿车保修期为2年,现从该厂已售出的两种品牌的轿车中分别随机抽取50辆,统计出在保修期内首次出现故障的车辆数据如下:
品牌 甲 乙
首次出现故障的时间x(年) 03 02
轿车数量(辆) 2 1 3 44 2 3 45
(1)从该厂生产的甲种品牌轿车中随机抽取一辆,求首次出现故障发生在保修期内的概率;
(2)从该厂生产的乙种品牌轿车中随机抽取一辆,求首次出现故障发生在保修期内的概率.
(注:将频率视为概率)
题型四 古典概型
【例4】2020年新冠肺炎疫情期间,广大医务工作者白衣执甲,逆行出征,为保护人民生命健康做出了重大贡献.某医院的呼吸科、急诊科、免疫科分别有4名、2名、2名医生主动请缨,申请进入隔离病房参与救治工作.现医院根据需要选派2名医生进入隔离病房工作.
(1)求选派的2名医生来自同一个科室的概率;
(2)求选派的2名医生中至少有1名呼吸科医生的概率.
思维升华
求解古典概型概率“四步”法
巩固训练
将一颗骰子先后抛掷2次,观察向上的点数,事件A:“两数之和为8”,事件B:“两数之和是3的倍数”,事件C:“两个数均为偶数”.
(1)写出该试验的样本空间Ω,并求事件A发生的概率;
(2)求事件B发生的概率;
(3)事件A与事件C至少有一个发生的概率.
题型五 事件的相互独立性
【例5】随着小汽车的普及,“驾驶证”已经成为现代人“必考”证件之一.若某人报名参加了驾驶证考试,要顺利地拿到驾驶证,需要通过四个科目的考试,其中科目二为场地考试,在每一次报名中,每个学员有5次参加科目二考试的机会(这5次考试机会中任何一次通过考试,就算顺利通过,即进入下一科目考试,或5次都没有通过,则需要重新报名),其中前2次参加科目二考试免费,若前2次都没有通过,则以后每次参加科目二考试都需要交200元的补考费.某驾校通过几年的资料统计,得到如下结论:男性学员参加科目二考试,每次通过的概率均为,女性学员参加科目二考试,每次通过的概率均为.现有一对夫妻同时报名参加驾驶证考试,在本次报名中,若这对夫妻参加科目二考试的原则为:通过科目二考试或者用完所有机会为止.
(1)求这对夫妻在本次报名中参加科目二考试都不需要交补考费的概率;
(2)求这对夫妻在本次报名中参加科目二考试产生的补考费用之和为200元的概率.
思维升华
利用相互独立事件求复杂事件概率的解题思路
(1)将待求复杂事件转化为几个彼此互斥的简单事件的和.
(2)将彼此互斥的简单事件中的简单事件,转化为几个已知(易求)概率的相互独立事件的积事件.
(3)代入概率的积、和公式求解.
巩固训练
计算机考试分理论考试与实际操作考试两部分,每部分考试成绩只记“合格”与“不合格”,两部分考试都“合格”者,则计算机考试“合格”并颁发“合格证书”.甲、乙、丙三人在理论考试中“合格”的概率依次为,,,在实际操作考试中“合格”的概率依次为,,,所有考试是否合格相互之间没有影响.
(1)若甲、乙、丙三人同时进行理论与实际操作两项考试,则谁获得“合格证书”的可能性大?
(2)求甲、乙、丙三人进行理论与实际操作两项考试后,恰有两人获得“合格证书”的概率.