(2022高考数学一轮复习(步步高))第5节 古典概型与几何概型.doc
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1、第第 5 节节古典概型与几何概型古典概型与几何概型 考试要求1.理解古典概型及其概率计算公式; 2.会计算一些随机事件所包含的基 本事件数及事件发生的概率;3.了解随机数的意义,能运用模拟方法估计概率;4. 了解几何概型的意义. 知 识 梳 理 1.古典概型 (1)基本事件的特点 任何两个基本事件是互斥的. 任何事件(除不可能事件)都可以表示成基本事件的和. (2)古典概型的定义 具有以下两个特点的概率模型称为古典概率模型,简称古典概型. (3)古典概型的概率公式 P(A)A 包含的基本事件的个数 基本事件的总数 . 2.几何概型 (1)几何概型的定义 如果每个事件发生的概率只与构成该事件区域
2、的长度(面积或体积)成比例,那么 称这样的概率模型为几何概率模型,简称几何概型. (2)几何概型的两个基本特点 (3)几何概型的概率公式 P(A) 构成事件 A 的区域长度(面积或体积) 试验的全部结果所构成的区域长度(面积或体积). 常用结论与微点提醒 1.古典概型中的基本事件都是互斥的,确定基本事件的方法主要有列举法、列表 法与树状图法. 2.概率的一般加法公式 P(AB)P(A)P(B)P(AB)中, 易忽视只有当 AB ,即 A,B 互斥时,P(AB)P(A)P(B),此时 P(AB)0. 3.几何概型的基本事件的个数是无限的,古典概型中基本事件的个数是有限的. 诊 断 自 测 1.判
3、断下列结论正误(在括号内打“”或“”) (1)“在适宜条件下,种下一粒种子观察它是否发芽”属于古典概型,其基本事件 是“发芽与不发芽”.() (2)掷一枚硬币两次,出现“两个正面”“一正一反”“两个反面”,这三个结果 是等可能事件.() (3)随机模拟方法是以事件发生的频率估计概率.() (4)概率为 0 的事件一定是不可能事件.() 解析对于(1),发芽与不发芽不一定是等可能,所以(1)不正确;对于(2),三个事 件不是等可能,其中“一正一反”应包括正反与反正两个基本事件,所以(2)不正 确;对于(4),概率为 0 的事件有可能发生,所以(4)不正确. 答案(1)(2)(3)(4) 2.(老
4、教材必修 3P133A1 改编)袋中装有 6 个白球,5 个黄球,4 个红球,从中任取 一球抽到白球的概率为() A.2 5 B. 4 15 C.3 5 D.非以上答案 解析从袋中任取一球,有 15 种取法,其中抽到白球的取 法有 6 种,则所求概率为 p 6 15 2 5. 答案A 3.(老教材必修 3P146B4 改编)如图, 正方形的边长为 2, 向正方形 ABCD 内随机投 掷 200 个点, 有 30个点落入图形M中, 则图形M的面积的估计值为_. 解析由题意可得正方形面积为 4, 设不规则图形的面积为 S, 由几何概型概率公 式可得S 4 30 200,S0.6. 答案0.6 4.
5、(2019全国卷)我国古代典籍周易用“卦”描述万物的变化.每一“重卦” 由从下到上排列的 6 个爻组成,爻分为阳爻“”和阴爻“ ”,如图就是 一重卦.在所有重卦中随机取一重卦,则该重卦恰有 3 个阳爻的概率是() A. 5 16 B.11 32 C.21 32 D.11 16 解析在所有重卦中随机取一重卦,其基本事件总数 n2664,恰有 3 个阳爻 的基本事件数为 C3620,所以在所有重卦中随机取一重卦,该重卦恰有 3 个阳爻 的概率 p20 64 5 16. 答案A 5.(2020广州模拟)在6,9内任取一个实数 m,设 f(x)x2mxm,则函数 f(x)的图象与 x 轴有公共点的概率
6、等于() A. 2 15 B. 7 15 C.3 5 D.11 15 解析因为 f(x)x2mxm 的图象与 x 轴有公共点,所以m24m0,所 以 m4 或 m0,所以在6,9内取一个实数 m,函数 f(x)的图象与 x 轴有公 共点的概率 p4(6)(90) 9(6) 11 15. 答案D 6.(2019长沙模拟改编)在装有相等数量的白球和黑球的口袋中放进一个白球,此 时由这个口袋中取出一个白球的概率比原来由此口袋中取出一个白球的概率大 1 22,则口袋中原有小球的个数为_. 解析设原来口袋中白球、黑球的个数都为 n,依题意 n1 2n1 n 2n 1 22,解得 n 5. 所以原来口袋中
7、小球共有 2n10 个. 答案10 考点一古典概型的概率问题 【例 1】 (1)(2019全国卷)生物实验室有 5 只兔子,其中只有 3 只测量过某项指 标.若从这 5 只兔子中随机取出 3 只,则恰有 2 只测量过该指标的概率为() A.2 3 B.3 5 C.2 5 D.1 5 (2)(2020厦门一模)易经是中国传统文化中的精髓,如图是易经八卦图(含乾、 坤、巽、震、坎、离、艮、兑八卦),每一卦由三根线组成(“”表示一根阳线, “”表示一根阴线),从八卦中任取两卦,这两卦的六根线中恰有三根阳线和 三根阴线的概率为() A. 1 14 B.1 7 C. 5 28 D. 5 14 解析(1)
8、设 5 只兔子中测量过某项指标的 3 只为 a1,a2,a3,未测量过这项指标 的 2 只为 b1,b2,则从 5 只兔子中随机取出 3 只的所有可能情况为(a1,a2,a3), (a1,a2,b1),(a1,a2,b2),(a1,a3,b1),(a1,a3,b2),(a1,b1,b2),(a2,a3, b1),(a2,a3,b2),(a2,b1,b2),(a3,b1,b2),共 10 种可能.其中恰有 2 只测量过 该指标的情况为(a1,a2,b1),(a1,a2,b2),(a1,a3,b1),(a1,a3,b2),(a2,a3, b1),(a2,a3,b2),共 6 种可能.故恰有 2 只
9、测量过该指标的概率为 6 10 3 5. (2)观察八卦图可知,含有 3 根阴线的有 1 卦,含有 3 根阳线有 1 卦,含有 2 根阴 线 1 根阳线的有 3 卦,含有 1 根阴线 2 根阳线的有 3 卦,故从八卦中任取两卦, 这两卦的六根线恰有三根阳线和三根阴线的概率为C 1 1C11C13C13 C28 5 14. 答案(1)B(2)D 规律方法古典概型中基本事件个数的探求方法: (1)枚举法:适合于给定的基本事件个数较少且易一一列举出的问题. (2)树状图法:适合于较为复杂的问题,注意在确定基本事件时(x,y)可看成是有 序的,如(1,2)与(2,1)不同,有时也可看成是无序的,如(1
10、,2)与(2,1)相同. (3)排列组合法:在求一些较复杂的基本事件个数时,可利用排列或组合的知识. 【训练 1】(1)(2020深圳一模)两名同学分 3 本不同的书, 则其中一人没有分到书, 另一人分得 3 本书的概率为() A.1 2 B.1 4 C.1 3 D.1 6 (2)(2019南昌一模)2021 年广东新高考将实行 312 模式,即语文、数学、外语 必选,物理、历史二选一,政治、地理、化学、生物四选二,共有 12 种选课模式. 今年上高一的小明与小芳都准备选历史与政治, 假若他们都对后面三科没有偏好, 则他们选课相同的概率为() A.1 2 B.1 3 C.1 6 D.1 9 解
11、析(1)设 3 本不同的书分别为 a,b,c,两名同学分 3 本不同的书,基本事件 有(0,3),(1a,2),(1b,2),(1c,2),(2,1a),(2,1b),(2,1c),(3,0),共 8 个, 其中一人没有分到书, 另一人分到 3 本书的基本事件有 2 个, 一人没有分到书, 另一人分得 3 本书的概率 p2 8 1 4. (2)基本事件总数为 C13C139,他们选课相同的事件总数为 C13C113,他们选课 相同的概率 p3 9 1 3.故选 B. 答案(1)B(2)B 考点二古典概型与其他知识的交汇问题 【例 2】 (1)设平面向量 a(m,1),b(2,n),其中 m,n
12、1,2,3,4,记 “a(ab)”为事件 A,则事件 A 发生的概率为() A.1 8 B.1 4 C.1 3 D.1 2 (2)(2020河北七校联考)若 m 是集合1,3,5,7,9,11中任意选取的一个元素, 则椭圆x 2 m y2 2 1 的焦距为整数的概率为_. 解析(1)有序数对(m, n)的所有可能情况为 4416 个, 由 a(ab)得 m22m 1n0,即 n(m1)2.由于 m,n1,2,3,4,故事件 A 包含的基本事件 为(2,1)和(3,4),共 2 个,所以 P(A) 2 16 1 8. (2)m 是集合1,3,5,7,9,11中任意选取的一个元素,基本事件总数为
13、6, 又满足椭圆x 2 m y2 2 1 的焦距为整数的 m 的取值有 1,3,11,共有 3 个,椭圆x 2 m y 2 2 1 的焦距为整数的概率 p3 6 1 2. 答案(1)A(2)1 2 规律方法求解古典概型的交汇问题,关键是把相关的知识转化为事件,然后利 用古典概型的有关知识解决,一般步骤为: (1)将题目条件中的相关知识转化为事件; (2)判断事件是否为古典概型; (3)选用合适的方法确定基本事件个数; (4)代入古典概型的概率公式求解. 【训练 2】 (2020济宁模拟)某中学组织了一次数学学业水平模拟测试,学校从测 试合格的男、女生中各随机抽取 100 人的成绩进行统计分析,
14、分别制成了如图所 示的男生和女生数学成绩的频率分布直方图. (注:分组区间为60,70),70,80),80,90),90,100) (1)若得分大于或等于 80 认定为优秀,则男、女生的优秀人数各为多少? (2)在(1)中所述的优秀学生中用分层抽样的方法抽取 5 人,从这 5 人中任意选取 2 人,求至少有一名男生的概率. 解(1)由题可得,男生优秀人数为 100(0.010.02)1030,女生优秀人数为 100(0.0150.03)1045. (2)因为样本容量与总体中的个体数的比是 5 3045 1 15,所以样本中包含的男生人 数为 30 1 152,女生人数为 45 1 153.
15、则从 5 人中任意选取 2 人共有 C2510 种,抽取的 2 人中没有一名男生有 C233 种,则至少有一名男生有 C25C237 种.故至少有一名男生的概率为 p 7 10,即选 取的 2 人中至少有一名男生的概率为 7 10. 考点三几何概型多维探究 角度 1与长度(角度)有关的几何概型 【例 31】 (1)在1,1上随机地取一个数 k,则事件“直线 ykx 与圆(x5)2 y29 相交”发生的概率为_. (2)如图所示,在等腰直角三角形 ABC 中,过直角顶点 C 在ACB 内部任作一条 射线 CM,与 AB 交于点 M,则 AMAC 的概率为_. 解析(1)由直线 ykx 与圆(x5
16、)2y29 相交,得 |5k| k213,即 16k 29,解得 3 4k 3 4.由几何概型的概率计算公式可知 p 3 4 3 4 2 3 4. (2)过点 C 作 CN 交 AB 于点 N, 使 ANAC, 如图所示.显然当射线 CM 处在ACN 内时,AMAC,又A45,所以ACN67.5,故所求概率为 p67.5 90 3 4. 答案(1)3 4 (2)3 4 规律方法1.解答几何概型问题的关键在于弄清题中的考查对象和对象的活动范 围,当考查对象为点,且点的活动范围在线段上时,用“线段长度”为测度计算 概率,求解的核心是确定点的边界位置. 2.当涉及射线的转动,扇形中有关落点区域问题时
17、,应以角对应的弧长的大小作 为区域度量来计算概率.事实上,当半径一定时,曲线弧长之比等于其所对应的圆 心角的弧度数之比. 角度 2与面积有关的几何概型 【例 32】 (2019唐山二模)割补法在我国古代数学著作中称为“出入相补”, 刘徽称之为“以盈补虚”, 即以多余补不足, 是数量的平均思想在几何上的体现, 如图揭示了刘徽推导三角形面积公式的方法.在ABC 内任取一点, 则该点落在标 记“盈”的区域的概率为() A.1 4 B.1 3 C.1 5 D.1 2 解析根据题意可得标记“盈”的区域的面积为三角形面积的四分之一,故该点 落在标记“盈”的区域的概率为1 4,故选 A. 答案A 规律方法几
18、何概型与平面几何的交汇问题:要利用平面几何的相关知识,先确 定基本事件对应区域的形状,再选择恰当的方法和公式,计算出其面积,进而代 入公式求概率. 角度 3与体积有关的几何概型 【例 33】 有一个底面半径为 1、高为 2 的圆柱,点 O 为这个圆柱底面圆的圆 心, 在这个圆柱内随机取一点 P, 则点 P 到点 O 的距离大于 1 的概率为_. 解析由题意得该圆柱的体积V1222.圆柱内满足点P到点O的距离小 于等于 1 的几何体为以圆柱底面圆心为球心的半球,且此半球的体积 V1 1 2 4 31 32 3,所以所求概率 p VV1 V 2 3. 答案 2 3 规律方法对于与体积有关的几何概型
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