概率(古典高考一轮复习概率、条件概率、离散型随机变量)(理科).doc

年级高三学科数学内容标题概率（古典概率、条件概率、离散型随机变量）（理科）编稿老师胡居化一、学习目标：1. 了解事件、频率、概率的基本概念.理解古典概率与条件概率的特征、互斥事件与独立事件的含义、互斥事件与对立事件的区别，并能进行简单的概率计算.2. 理解随机变量、离散型随机变量的分布列的含义及性质，并能求出离散型随机变量的分布列及数学期望（均值）与方差.3. 了解模拟方法（几何概型）及二项分布的内容，超几何分布的特征及其简单应用.4. 了解正态分布的概念、正态曲线的形状、正态分布中的参数含义.二、重点、难点：重点：1. 概率的计算（古典概率、几何概率、条件概率、互斥事件和独立事件的概率）2. 求离散型随机变量的分布列、均值、方差.难点：1. 互斥事件与对立事件的区别.2. 古典概型与几何概型的区别.三、考点分析：从近几年的新课标的高考命题来看，对古典概率、条件概率、互斥事件的概率、独立事件的概率、概率的应用、离散型随机变量的分布列的性质等基础知识的考查常以选择、填空题的形式出现，题目难度小.同时新课标高考中常将对古典概率、条件概率、互斥事件的概率、独立事件的概率、离散型随机变量的分布列、期望、方差等内容结合在一起考查，题型多为解答题.此类问题在新课标高考的考查中属中档题. 一、古典概型与互斥事件 1. 频率与概率：频率是事件发生的概率的估计值.2. 古典概率计算公式：P（A）=.集合的观点：设试验的基本事件总数构成集合I，事件A包含的事件数构成集合A，则.3. 古典概型的特征：（1）每次试验的结果只有一个基本事件出现；（2）试验结果具有有限性；（3）试验结果出现等可能性.4. 互斥事件概率（1）互斥事件：在一个随机试验中，一次试验中不可能同时发生的两个事件A，B称为互斥事件.（2）互为事件概率计算公式：若事件A，B互斥，则（3）对立事件：在一个随机试验中，一次试验中两个事件A，B不会同时发生，但必有一个事件发生，这样的两个事件称为对立事件.记作：，由对立事件定义知：（4）互斥事件与对立事件的关系：对立必互斥，互斥未必对立.用集合的观点分析对立事件与互斥事件：设两个互斥事件A，B包含的所有结果构成集合A，B，则（如图1所示）图1设两个对立事件A，包含的所有结果构成的集合为 则（如图2所示）图2注：若任意两个事件互斥，则：二、几何概型几何概型定义：向平面有限区域（集合）G内投掷点M，若点M落在子区域的概率与的面积成正比，而与G的形状、位置无关，我们就称这种概型为几何概型.几何概型计算公式：几何概型的特征：（1）试验的结果有无限个（无限性）；（2）试验的结果出现等可能性.注：几何概型中的区域可以是长度、面积、体积等.三、条件概率与独立事件1. 条件概率的定义：对于任何两个事件A，B，在已知事件B发生的条件下事件A发生的概率称为事件B发生时事件A发生的条件概率，记为P（A|B）.类似的还可定义为事件A发生时事件B发生的条件概率，记为P（B|A）.2. 把事件A，B同时发生所构成的事件D，称为事件A，B的交（或积），记为：=D或D=AB.3. 条件概率计算公式：，注：（1）事件A在“事件B发生的条件下”的概率与没有事件B发生时的概率是不同的.（2）对于两个事件A，B，如果P（A|B）=P（A）则表明事件B的发生不影响事件A发生的概率.此时事件A，B是相互独立的两个事件，即有P（A|B）=.故当两个事件A，B，若P（AB）=P（A）P（B），则事件A，B相互独立，同时A与也相互独立.四、二项分布、超几何分布、正态分布1. 二项分步：（1）n次独立重复试验的概念：在相同的条件下，重复做n次试验，各次试验的结果相互独立.N次独立重复试验的特征：每次试验的条件相同，某一事件发生的概率不变，各次试验的结果互不影响，且每次试验只有两个结果发生或不发生.（2）二项分步概率计算公式：一般地，在一次试验中某事件发生的概率为P，那么在n次独立重复试验中这个事件恰好发生k次的概率为，若随机变量由此式确定，则X服从参数n，p的二项分布，记作：.2. 超几何分布超几何分布定义：一般地，设有N件产品，其中含有M件次品（，从N件产品中任取n件产品，用X表示取出的n件产品中含有的次品的个数，则，（k为非负整数），若随机变量由此式确定，则X服从参数N，M，k的超几何分布，记住.注：超几何分布是概率分布的另一种形式，要注意公式中N，M，k的含义.随机变量X取某一个值的概率就是求这一事件发生的次数与总次数的商.3. 正态分布：（1）正态曲线：函数图像为正态分布密度曲线，简称正态曲线.（2）若随机变量，则.五、离散型随机变量的分布列，期望，方差1. 离散型随机变量的均值（数学期望）2. （1）分布列定义：设离散型随机变量X的可能取值为：，取的概率为（即X的分布列为则X的均值为：，记为：EX=.（2）离散型随机变量特征：反映随机变量的平均取值水平，即刻画离散型随机变量取值的“中心位置”.（3）均值（期望）的性质：若相互独立，则（4）常见的离散型随机变量的数学期望：二项分布：若随机变量X服从参数为n，p的二项分布：，则超几何分布：若随机变量X服从参数为N，M，n的超几何分布：，则.注：随机变量的均值与样本平均值的关系：随机变量的均值是一个常数，它不依赖于样本的抽取，而样本平均值是一个随机变量，它随样本抽取的不同而不同，且随着样本容量的增大，样本平均值会逐渐地接近总体的均值.3. 离散型随机变量的方差、标准差及方差与均值的关系（1）离散型随机变量的方差定义：设离散型随机变量X的可能取值为，这些取值的概率为：，则就叫做离散型随机变量的方差. 离散型随机变量的方差的算术平方根是标准差.（2）离散型随机变量方差的特征：反映离散型随机变量的取值相对于数学期望的离散程度.（3）离散型随机变量（）方差的性质：设a，b是常数，则二项分布中的离散型随机变量的方差：注：离散型随机变量的方差与样本方差的关系：离散型随机变量的方差是总体方差的一个常数.样本方差是一个随机变量，随样本空间的变化而变化，且随着样本容量的增大，样本方差会越来越接近总体方差.4. 求离散型随机变量的均值、方差的步骤：（1）写出离散型随机变量X的分布列，在求X取值的概率时要联系古典概率、条件概率、互斥事件和独立事件概率的有关知识求解.（2）由分布列求和.（3）若离散型随机变量是线型关系或服从二项分布，可直接根据公式计算. 知识点一：概率的计算 例1. 基础题1. 从长度为1，3，5，7，9的五条线段中任取三条线段，使得三条线段构成三角形的概率是_.2. 将一颗骰子投掷两次，记第一次出现的点数为m，第二次出现的点数为n，向量，则向量的概率是_.3. 已知某运动员每次投篮命中的概率低于40%，现采用随机模拟的方法估计该运动员三次投篮恰有两次命中的概率：先由计算器产生09之间取整数值的随机数，指定：1，2，3，4表示投篮命中.5，6，7，8，9，0表示投篮未命中，再以每三个随机数为一组，代表三次投篮的结果.经随机模拟产生了20组随机数如下：488 730 113 537 989 907 966 191 925 271 932 812 458 569 683 431 257 393 027 556，据此估计该运动员三次投篮两次命中的概率是_.4. ABCD为长方形，AB=2，BC=1，O为AB的中点，在长方形ABCD内随机取一点，取到的点到O点的距离大于1的概率是_.思路分析：1. 从长度为1，3，5，7，9的五条线段中任取三条线段有10种情形，然后根据三角形两边之和大于第三边的性质找出可以构成三角形的三条线段的组合情况.2. 根据，即求第二次出现的点数是第一次出现点数的2倍的概率.显然在36种结果中只有3种：（1，2），（2，4）（3，6）.3. 观察20组随机数，根据规定：三次投篮两次命中的有5组随机数.4. 以OA=1为半径画半圆，当点落在阴影部分时满足条件.解题过程：1. 从长度为1，3，5，7，9的五条线段中任取三条线段有10种情况，分别是：1，3，5，1，3，7，1，3，9，1，5，7，1，5，9，3，5，73，5，9，5，7，91，7，9，3，7，9，其中能构成三角形的有：3，5，75，7，93，7，9三种情况.故所求的概率.2. 一颗骰子投掷两次有36种结果，第二次出现的点数是第一次出现点数2倍的有3种情况：即（1，2）（2，4）（3，6），故所求的概率是.3. 20组随机数中，满足条件的随机数有5组：191 271 932 812 393，故P=0.25.4. 以OA=1为半径画半圆，当点落在阴影部分时取到的点到O点距离大于1.故.解题后的思考：对于古典概率求解的方法，关键是找出基本事件的总数和某一事件包含的结果数，在基本事件总数较少的情况下，一般采用列举法（枚举法）较为方便.解决几何概型问题时，要根据题意判断区域是面积、体积，还是长度，并能根据几何图形作必要的辅助线.例2. 中等题1. 在09的十个数字中，任取三个数组成没有重复数字的三位数，这个数不能被3整除的概率是_.2. 甲罐中有5个红球，2个白球，3个黑球.乙罐中有4个红球，3个白球，3个黑球，先从甲罐中随机取一球放入乙罐中，分别以表示由甲罐中取出的球是红球、白球、黑球的事件，再从乙罐中取出一球，用B表示取出的球是红球的事件.则下列结论正确的是（ ）（1）；（2）；（3）事件B与事件相互独立；（4）是两两互斥事件；（5）P（B）的取值不能确定，因为它与中究竟哪一个事件发生有关.3. 设，则函数在区间1，2上有零点的概率是_.思路分析：1. 设事件A：表示能被3整除的三位数.则不能被3整除的概率，共有个无重复数字的三位数，能被3整除的无重复数字的三位数有两种情形：一是含有数字0，二是不含有数字0.（当各位数字之和能被3整除时，此三位数才能被3整除）利用排列组合知识分别求出能被3整除的无重复数字的三位数的个数即可.2. 注意：从甲罐中随机取球，取出的球是否是红球影响到事件B的发生.显然事件两两互斥.根据互斥事件、独立事件概率、条件概率的内容计算验证所给结论的正确性.3. 根据函数f（x）有零点的条件建立关于a，b的不等关系式，然后根据a的取值范围再分类讨论.解题过程：1. 设事件A：表示能被3整除的三位数.则不能被3整除的概率.无重复数字的三位数有个，把09的十个数字分为三类：（I）能被3整除的有0，3，6，9；（II）被3除余1的有：1，4，7；（III）被3除余2的有：2，5，8.（1）当三个数字中不含有0时，从（I），（II），（III）类的数字中分别取一个数字或在（I）类数字中取三个数字，从（II）类数字中取3个数字，从（III）类数字中取3个数字，然后排列，此时构成的三位数是 个.（2）当三个数字中含有0时，为保证三个数字的和能被3整除，可以从（II）类数字中取一个数字从（III）类数字中取一个数字.此时有种取法，或者从（I）类数字中除0外的三个数字中取两个，此时有种取法，然后排列得到三位数是个，故P=2. 由于从甲罐中随机取球，取出的球是否是红球影响到事件B的发生.故事件B与不相互独立.显然事件两两互斥，故（1）（3）错误，（4）正确.当事件发生时，表示从乙罐中取出球是红球；当事件发生时，表示从乙罐中取出球是红球；当事件发生时，表示从乙罐中取出球是红球.此时，且互斥故（5）错根据条件概率公式计算：，故（2）正确.3. ，当时，此时函数在区间1，2上递增.要使函数在区间1，2上有零点，则当a=1时，此时b=2，4，8有3种情况.当a=2时，此时b=4，8，12有3种情况.当a=3时，此时b=4，8，12有3种情况.当a=4时，此时b=8，12有2种情况.基本事件的总数是16种，故所求的概率P=.解题后的思考：对于求较复杂的互斥事件的概率有两种方法：一是直接法，即把一个复杂的事件分解为几个彼此互斥的事件，再运用概率加法公式求解，也可与独立事件联系在一起求解，如本例第二题.二是间接法，即先求此事件的对立事件的概率，再用公式求解，这样做实际是运用了“逆向思维”（正难则反）的思想进行求解，特别是至多、至少型的概率计算，常使用间接法.例3. 综合与创新题把一枚骰子投掷两次，记第一次出现的点数是a， 第二次出现的点数是b，则有关于a，b的方程组，试解答下列问题：（1）求方程组只有一个解的概率；（2）求方程组只有正数解的概率.思路分析：（1）探求事件（a，b）的基本事件的总数是36个，根据方程组只有一解探求a，b满足关系式.找出36个基本事件中能使关于a，b的关系式成立的事件数.（2）根据方程组有正数解求出a，b的取值范围，再从36个基本事件中，求出满足a，b取值范围的事件数.解题过程：（1）事件（a，b）的基本事件的总数是36个，由方程组得：.要使方程组只有一个解，需满足，问题转化为：求使成立的事件的概率：设事件A表示，则表示b=2a，故，在36个基本事件中，使b=2a成立的有：（1，2）（2，4）（3，6）共3个，故=.（2）若使方程组有正数解，需满足成立.即，满足此条件的事件有：（2，1）（3，1）（4，1）（5，1）（6，1） （2，2）（3，2）（4，2）（5，2）（6，2）（1，4）（1，5）（1，6）共13个，故所求事件的概率是.解题后的思考：在解决概率问题时应注意分类讨论、等价转化、数形结合等数学思想方法的应用.知识点二：离散型随机变量的分布列、均值、方差例4. 基础题1. 离散型随机变量的分布列如下表所示.若EX=0，DX=1则a=_，b=_.2. 在某年级的联欢会上设计了一个摸奖游戏，一个袋子中装有10个红球和20个白球，这些球除颜色外其余没有任何差别，一次从袋子中摸出5个球，至少摸到3个红球就中奖，则中奖的概率是.（精确到0.01）3. 某种种子发芽的概率都是0.9，现播种1000粒，对于没有发芽的种子，每粒需要再补种2粒，补种的种子数设为X，则EX=_.思路分析：1. 根据分布列的性质及EX=0，DX=1建立关于a，b，c的三元一次方程组.2. 本题是超几何分布概率的计算问题.设摸出红球的个数是X，由题意知X服从超几何分布，找出对应的参数N，M，n，代入公式计算.3. 本题是二项分布问题，设表示不发芽的种子数，则X=2，由已知种子不发芽的概率是10.9=0.1，故服从二项分布，及，求出E，然后再求EX.解题过程：1. 由分布列的性质及EX=0，DX=1得：2. 设摸出红球的个数是X，则X服从超几何分布.其中N=30，M=10，n=5故中奖的概率P（则P=3. 设表示不发芽的种子数，则X=2，由已知种子不发芽的概率为10.9=0.1故，即.解题后的思考：有关已知分布列求参数的问题是新课标高考的常见题型，解题的关键是掌握分布列的性质.对于离散型随机变量是否服从二项分布或超几何分布，关键是要根据二项分布、超几何分布的特征进行判断.例5. 中等题1. 已知随机变量的分步列为：210123求随机变量的分布列2. 从集合的所有非空子集中，等可能的任取一个.（1）记性质r：集合中的所有元素之和为10，求取出的非空子集满足性质r的概率.（2）记所取出的非空子集的元素个数是，求的分布列和数学期望.思路分析：1. 对于已知随机变量的分布列，求的问题，首先要弄清的取值，其次求的取值对应的概率，此时要把取相同值的对应的概率相加.2. （1）此问为古典概率问题，首先确定集合的非空子集共有个，即基本事件的总数是31个设事件A为：所取的集合中的所有元素之和是10，包含的结果数有3个，故可求事件A的概率.（2）确定的取值为=1，2，3，4，5，分别求出含有1个元素的集合个数，含有2个元素的集合的个数，含有3个元素的集合个数，含有4个元素的集合个数和含有5个元素的集合个数.解题过程：1. 由 故所求的随机变量的分布列如下：0149P2. 记“所取的非空子集满足性质r的事件是A”,基本事件的总数是个.事件A包含的基本事件是：共有3个，故.随机变量的取值为=1，2，3，4，5.故，.故随机变量的分布列是：数学期望是：.解题后的思考：对于已知随机变量，要注意的取值及其对应的取值概率的计算方法，即对取相同值的对应的概率相加.易错点：认为.例6. 综合与创新题某投资公司计划在2011年初将1000万元投资到“低碳”项目上.现有两个项目供选择：项目一：新能源汽车.根据市场调研，投资到该项目上，到年底可能获利30%，也可能亏损15%，且这两种情况发生的概率分别是.项目二：通信设备.据市场调查，投资到该项目上，到年底可能获利50%，也可能亏损30%，也可能不赔不赚，且这三种情况发生的概率分别为.（1）针对以上两个项目，请你为该公司选择一个合理的投资项目，并说明理由.（2）若市场的预期不变该投资公司按照你选择的项目长期投资（每一年的利润和本金继续用作投资），问大约在哪一年年底总资产（利润+本金）可以翻一番？（参考数据：）思路分析：1. 要保证选择的投资项目合理，首先应计算出两个项目投资获利的均值，若均值相同，再计算其方差，从而判断获利的稳定性，最后确定选择比较稳妥的项目.2. 设n年后总产值可以翻一番.根据选择的项目获利的均值计算增长率，再根据已知条件求n.解题过程：（1）若投资项目一：设获利万元，则的分布列是：=200万元.若投资项目二：设获利万元，则的分布列是：则万元，万元，万元，故，从而说明：虽然两个项目获利相等，但投资项目一更稳妥.（2）设n年后总产值可以翻一番，投资1000万，增长率为，由题意得：故大约4年后即在2014年底总资产可以翻一番.解题后的思考：利用随机变量的均值、方差等知识分析实际问题是近几年新课标高考的命题趋势，重在考查学生应用数学知识解决实际问题的能力，解决此类问题的关键是找出随机变量的取值及取值的概率，由均值分析盈利或亏损等情况，利用方差考查稳定性，这也是解决此类问题的通性通法.概率和离散型随机变量知识是新课标高考的重点内容之一，重点考查古典概率、几何概率、离散型随机变量的分布列及性质等内容，对于基础知识考查以选择题、填空题为主.考查的内容相对简单，即掌握住基础知识就能解决此类问题.对于综合性知识的考查主要是把概率、随机变量的分布列性质、离散型随机变量的均值、方差等内容综合在一起解决实际问题，多以大题的形式出现.题目的难度在中等以上水平，解决此类问题的关键是正确理解离散型随机变量的取值及其特征（即是否符合特殊的一些分布，如二项分布、超几何分布等），便于求出分布列，进而求出均值与方差.利用均值、方差的含义去分析问题，这也是新课标高考命题的方向.（答题时间：45分钟）一、选择题1. 从甲乙丙三人中任选两名代表，甲被选中的概率是（ ）A. B. C. D. 12. 将一个骰子连续投掷三次，其中一次落地后面向上的点数正好是另两次落地后面向上的点数之和的概率是（ ）A. B. C. D. 3. 在区间1，1上随机取一个实数x，的值位于到之间的概率是（ ）A. B. C. D. 4. 一名篮球运动员，投篮一次得3分的概率是a，得2分的概率是b，不得分的概率是c，其中.已知他投篮一次得分的数学期望是1，（不计其他得分情况），则ab的最大值是（ ）A. B. C. D. 5. 位于坐标原点的一个质点P按下列规则移动：质点每次移动一个单位，移动的方向是向上或向右，且向上或向右移动的概率都是，则质点移动5次后位于点（2，3）的概率是（ ）A. B. C. D. 6. 袋子中有5个球（2黑3白），现从袋子中每次取一球，不放回的抽取两次，在第一次取到白球的条件下，第二次取到白球的概率是（ ）A. B. C. D. 7. 国庆节假期，甲去北京旅游的概率是，乙、丙去北京旅游的概率分别是，三人之间的行动相互没有影响，则这段时间内至少有一人去北京旅游的概率是（ ）A. B. C. D. 二、填空题8. 设.9. 已知平面区域，若向区域U内投一点P，则点P落入区域A的概率是_.10. 在某次测量中测量结果X服从正态分布（，若X在（0，2）内取值的概率是0.4，则X在（内取值的概率是_.三、计算题11. 某校举行知识竞赛，第一轮选拔共有A，B，C，D四个问题