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一、 从一个故事说起
历史上曾经有一个著名的例子,抛掷两枚均匀硬币,观察正面和反面出现的情况. 法国数学家达朗贝尔(D’Alembert,Jean Le Rond,1717-1783)认为总共有3种可能情形,即(正,正),(反,反),(一正一反). 由此,他得出结论,P(一正一反),而有人就提出反对意见,认为一正一反包含先正后反和先反后正,P(一正一反). 聪明的小读者一定想知道,谁的结论正确呢?问题的关键在于对等可能性的正确理解!请读者慢慢往下看.
二、 你理解等可能性吗?
说到等可能性,同学们一定觉得没有什么新奇,很平常,似乎现在课本出现的习题都理应属于“等可能性”类型,甚至认为“等可能性”自然成立.
等可能性:一个试验所有可能的结果有限个(无限个),每次只出现其中的某个结果,而且每个结果出现的机会都一样,那么称这个试验的结果具有等可能性. 等可能性包含两层含义:(1) 所发生的结果为有限个(无限个),每次试验有且只有其中一个结果出现;(2) 每个结果出现的机会均等. 下面举例说明.
【举例1】抛硬币(质地均匀)出现正面朝上和反面朝上的机会均等,是等可能事件. 一般在重大比赛中(如世界杯足球赛),主裁会通过抛硬币的方式让双方队长选择攻方、守方场地,简单公平.
【举例2】摸彩球(质地均匀)各种颜色的彩球出现的机会均等,是等可能的. 在中国体彩摇奖的时候,各种数字的彩球出现的机会是一样的,这样开奖的形式是公平的.
亲爱的小读者,不要以为我们遇到的事件都是等可能的,生活和学习中,有好多结果是不具有等可能性的.
【举例A】在一定条件下,种植一粒油菜籽观察它是否发芽,这个试验有两结果:A=“发芽”;B=“不发芽”,由于发芽的因素比较复杂,A和B的发生机会一般不均等,所以它们是不具有等可能性的.
【举例B】抛掷一个图钉,这个试验有两结果:C=“钉尖着地”,D=“钉帽着地”,由于图钉质量分布不均匀,出现这两个事件往往也不是等可能的. 小读者可以自己试验一下.
【举例C】在一个不透明的袋子中放1个红球和2个白球,从中任意摸出一个球,E=“摸出的是红球”,F=“摸出的是白球”,则E和F发生的可能性是不相等的,显然摸出白球的可能性要大.
【思考】同学们,在上述摸球游戏中,把三个球标号为红1号,白2号,白3号,则事件G=“摸到1号”,H=“摸到2号”,I=“摸到3号”,这三个事件的发生却又是等可能的!不等可能性在一定条件下可转化为等可能性.
现在再来解决本文开始的问题. 抛两枚硬币确实只有三种情形,即正正、反反、一正一反,但这给出的3种情形不是等可能的. 第3种结果(一正一反)是由两种结果产生的,即可以是第一次抛出正面、第二次抛出反面,或是第一次抛出反面、第二次抛出正面,实际是4种情形:(正,正),(反,反),(正,反),(反,正),而这4种情形是等可能的. 故P(一正一反).
三、 等可能条件下的概率含义及计算
同学们,初中阶段我们遇到的概率题基本上是等可能条件下的,这种类型也叫古典概型(古典概型的最主要的特征之一是事件结果出现的等可能性). 如果一个试验有n个等可能的结果,当其中的m个结果之一出现,事件A发生,那么事件A发生的概率为,其中,m表示A事件发生可能出现的结果数,n表示一次实验所有等可能出现的结果数.
问题1 (2013·江苏常州)一只不透明的箱子里共有3个球,其中2个白球,1个红球,它们除颜色外均相同.
(1) 从箱子中随机摸出一个球是白球的概率是多少?
(2) 从箱子中随机摸出一个球,记录下颜色后不将它放回箱子,搅匀后再摸出一个球,求两次摸出的球都是白球的概率,并画出树状图.
【分析】(1) 袋子中共有3个球,抓到每个球是等可能的. A=“出现白色”,A发生的可能结果有2种(共2个白球),一次实验所有可能的结果是3种,故P(摸出一个球是白色);(2) 第一次摸球,虽然颜色只有2种(非红即白),但抓到红球和抓到白球不是等可能的,在这种情况下,要画出树状图,一般做法是把白球标号为白1和白2,这样三个球地位对等,也就是说,抓到红球、抓到白1、抓到白2,这三个事件是等可能的.
解:(1) ∵共有3个球,其中2个白球,
∴随机摸出一个球是白球的概率为;
(2) 画树状图如下(图1):
B=“两次出现白球”,B出现的可能结果2种(即白1、白2;白2、白1),一次实验总共可能的结果有6种,故P(两次摸出的球都是白球).
【拓展延伸】解答完上述问题,爱动脑的小聪和小明一致认为,课堂上老师讲的树状图,从一个结点出发的“树枝”所对应的事件是等可能的,当然很好理解. 但小聪想每次出现的球非红即白,如果画出如图2的树状图来,显然与等可能性相违背. 主要原因是出现红、白的结果不是等可能的,但若画出粗细不均的“树枝”,以体现红、白的可能性大小,不就是等可能的了吗?(小聪画出了图3)小聪并解释第一次摸,“出现白球的可能性”和“出现红球的可能性”,这两个事件是等可能的. 同理第二次摸,也是如此. 小明沉思了好久,认为小聪言之有理,并很快列出算式:P(两次摸出的球都是白球). 聪明的小读者,你能理解小聪的想法吗?
问题2 一只蚂蚁在如图4所示的树上觅食,假如蚂蚁在每个岔口都会随机选择一条路径,它获得食物的概率是多少?
【错解回放】多数同学画出如图5的树状图,蚂蚁共有7种不同的路径,其中C4,B6两种走法能获得食物,故P(蚂蚁获得食物).
读到这里,同学们知道,这一结论是错误的!
【分析】显然,蚂蚁到达各树梢末端的可能性不等!如图4,从第二层D、C、B开始向下,事件发生的结果数依次是,D下有3种,C下有2种,B下有2种,数目不等,故这些事件不是等可能的. 对概率的计算,同学们往往忽视“一次实验中,各种结果发生的可能性相等”这一重要条件.
【解决办法】请小读者思考下面问题:①蚂蚁爬到树枝AD上,它能得到食物吗?②若增减D的树枝数,蚂蚁得到食物的概率是否相等?③你能把蚂蚁到达各树梢末端的可能性化为相同吗?由于蚂蚁爬到树枝AD上,无论D点有几个分支,都得不到食物,所以增减D点树枝数,蚂蚁得到食物的概率相等. 现在有办法了,只要删减D树一根,变成两枝(图6),这样蚂蚁到各树梢的可能性就相等了. C4,B6两种得到食物,一次实验共有6种结果,故P(蚂蚁获得食物). 读到这里,小聪又想到了上面特殊的树状图(图7)(粗细不均的树枝),列出下列算式,P(蚂蚁得到食物).
等可能性是一种理想状态,是一种假设. 目前同学们接触到的概率题大多数是等可能事件的概率题,随着进一步的学习,同学们会在学习和生活中遇到很多非等可能性事件的概率问题. 望同学们善待“等可能性”这一特殊的朋友.
请小读者用心做下面的练习.
1. 下列说法正确吗?为什么?
(1) 某篮球运动员投篮一次,因为只有两种可能的结果,不是“投中”就是“未投中”,故P(投中)=P(未投中)=.
(2) 袋子中装有黄豆、绿豆、豌豆3种豆子,随手拿出一颗恰好是豌豆的概率是.
2. 抛两枚普通的正六面体骰子,A=“点数之积为偶数”,B=“点数之积为奇数”,则点数之积为偶数的概率大还是点数之积为奇数的概率大?
历史上曾经有一个著名的例子,抛掷两枚均匀硬币,观察正面和反面出现的情况. 法国数学家达朗贝尔(D’Alembert,Jean Le Rond,1717-1783)认为总共有3种可能情形,即(正,正),(反,反),(一正一反). 由此,他得出结论,P(一正一反),而有人就提出反对意见,认为一正一反包含先正后反和先反后正,P(一正一反). 聪明的小读者一定想知道,谁的结论正确呢?问题的关键在于对等可能性的正确理解!请读者慢慢往下看.
二、 你理解等可能性吗?
说到等可能性,同学们一定觉得没有什么新奇,很平常,似乎现在课本出现的习题都理应属于“等可能性”类型,甚至认为“等可能性”自然成立.
等可能性:一个试验所有可能的结果有限个(无限个),每次只出现其中的某个结果,而且每个结果出现的机会都一样,那么称这个试验的结果具有等可能性. 等可能性包含两层含义:(1) 所发生的结果为有限个(无限个),每次试验有且只有其中一个结果出现;(2) 每个结果出现的机会均等. 下面举例说明.
【举例1】抛硬币(质地均匀)出现正面朝上和反面朝上的机会均等,是等可能事件. 一般在重大比赛中(如世界杯足球赛),主裁会通过抛硬币的方式让双方队长选择攻方、守方场地,简单公平.
【举例2】摸彩球(质地均匀)各种颜色的彩球出现的机会均等,是等可能的. 在中国体彩摇奖的时候,各种数字的彩球出现的机会是一样的,这样开奖的形式是公平的.
亲爱的小读者,不要以为我们遇到的事件都是等可能的,生活和学习中,有好多结果是不具有等可能性的.
【举例A】在一定条件下,种植一粒油菜籽观察它是否发芽,这个试验有两结果:A=“发芽”;B=“不发芽”,由于发芽的因素比较复杂,A和B的发生机会一般不均等,所以它们是不具有等可能性的.
【举例B】抛掷一个图钉,这个试验有两结果:C=“钉尖着地”,D=“钉帽着地”,由于图钉质量分布不均匀,出现这两个事件往往也不是等可能的. 小读者可以自己试验一下.
【举例C】在一个不透明的袋子中放1个红球和2个白球,从中任意摸出一个球,E=“摸出的是红球”,F=“摸出的是白球”,则E和F发生的可能性是不相等的,显然摸出白球的可能性要大.
【思考】同学们,在上述摸球游戏中,把三个球标号为红1号,白2号,白3号,则事件G=“摸到1号”,H=“摸到2号”,I=“摸到3号”,这三个事件的发生却又是等可能的!不等可能性在一定条件下可转化为等可能性.
现在再来解决本文开始的问题. 抛两枚硬币确实只有三种情形,即正正、反反、一正一反,但这给出的3种情形不是等可能的. 第3种结果(一正一反)是由两种结果产生的,即可以是第一次抛出正面、第二次抛出反面,或是第一次抛出反面、第二次抛出正面,实际是4种情形:(正,正),(反,反),(正,反),(反,正),而这4种情形是等可能的. 故P(一正一反).
三、 等可能条件下的概率含义及计算
同学们,初中阶段我们遇到的概率题基本上是等可能条件下的,这种类型也叫古典概型(古典概型的最主要的特征之一是事件结果出现的等可能性). 如果一个试验有n个等可能的结果,当其中的m个结果之一出现,事件A发生,那么事件A发生的概率为,其中,m表示A事件发生可能出现的结果数,n表示一次实验所有等可能出现的结果数.
问题1 (2013·江苏常州)一只不透明的箱子里共有3个球,其中2个白球,1个红球,它们除颜色外均相同.
(1) 从箱子中随机摸出一个球是白球的概率是多少?
(2) 从箱子中随机摸出一个球,记录下颜色后不将它放回箱子,搅匀后再摸出一个球,求两次摸出的球都是白球的概率,并画出树状图.
【分析】(1) 袋子中共有3个球,抓到每个球是等可能的. A=“出现白色”,A发生的可能结果有2种(共2个白球),一次实验所有可能的结果是3种,故P(摸出一个球是白色);(2) 第一次摸球,虽然颜色只有2种(非红即白),但抓到红球和抓到白球不是等可能的,在这种情况下,要画出树状图,一般做法是把白球标号为白1和白2,这样三个球地位对等,也就是说,抓到红球、抓到白1、抓到白2,这三个事件是等可能的.
解:(1) ∵共有3个球,其中2个白球,
∴随机摸出一个球是白球的概率为;
(2) 画树状图如下(图1):
B=“两次出现白球”,B出现的可能结果2种(即白1、白2;白2、白1),一次实验总共可能的结果有6种,故P(两次摸出的球都是白球).
【拓展延伸】解答完上述问题,爱动脑的小聪和小明一致认为,课堂上老师讲的树状图,从一个结点出发的“树枝”所对应的事件是等可能的,当然很好理解. 但小聪想每次出现的球非红即白,如果画出如图2的树状图来,显然与等可能性相违背. 主要原因是出现红、白的结果不是等可能的,但若画出粗细不均的“树枝”,以体现红、白的可能性大小,不就是等可能的了吗?(小聪画出了图3)小聪并解释第一次摸,“出现白球的可能性”和“出现红球的可能性”,这两个事件是等可能的. 同理第二次摸,也是如此. 小明沉思了好久,认为小聪言之有理,并很快列出算式:P(两次摸出的球都是白球). 聪明的小读者,你能理解小聪的想法吗?
问题2 一只蚂蚁在如图4所示的树上觅食,假如蚂蚁在每个岔口都会随机选择一条路径,它获得食物的概率是多少?
【错解回放】多数同学画出如图5的树状图,蚂蚁共有7种不同的路径,其中C4,B6两种走法能获得食物,故P(蚂蚁获得食物).
读到这里,同学们知道,这一结论是错误的!
【分析】显然,蚂蚁到达各树梢末端的可能性不等!如图4,从第二层D、C、B开始向下,事件发生的结果数依次是,D下有3种,C下有2种,B下有2种,数目不等,故这些事件不是等可能的. 对概率的计算,同学们往往忽视“一次实验中,各种结果发生的可能性相等”这一重要条件.
【解决办法】请小读者思考下面问题:①蚂蚁爬到树枝AD上,它能得到食物吗?②若增减D的树枝数,蚂蚁得到食物的概率是否相等?③你能把蚂蚁到达各树梢末端的可能性化为相同吗?由于蚂蚁爬到树枝AD上,无论D点有几个分支,都得不到食物,所以增减D点树枝数,蚂蚁得到食物的概率相等. 现在有办法了,只要删减D树一根,变成两枝(图6),这样蚂蚁到各树梢的可能性就相等了. C4,B6两种得到食物,一次实验共有6种结果,故P(蚂蚁获得食物). 读到这里,小聪又想到了上面特殊的树状图(图7)(粗细不均的树枝),列出下列算式,P(蚂蚁得到食物).
等可能性是一种理想状态,是一种假设. 目前同学们接触到的概率题大多数是等可能事件的概率题,随着进一步的学习,同学们会在学习和生活中遇到很多非等可能性事件的概率问题. 望同学们善待“等可能性”这一特殊的朋友.
请小读者用心做下面的练习.
1. 下列说法正确吗?为什么?
(1) 某篮球运动员投篮一次,因为只有两种可能的结果,不是“投中”就是“未投中”,故P(投中)=P(未投中)=.
(2) 袋子中装有黄豆、绿豆、豌豆3种豆子,随手拿出一颗恰好是豌豆的概率是.
2. 抛两枚普通的正六面体骰子,A=“点数之积为偶数”,B=“点数之积为奇数”,则点数之积为偶数的概率大还是点数之积为奇数的概率大?