(2022高考数学一轮复习(步步高))第7节 条件概率及二项分布.doc
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1、第第 7 节节条件概率及二项分布条件概率及二项分布 考试要求1.了解条件概率和两个事件相互独立的概念;2.理解 n 次独立重复试 验的模型及二项分布,能解决一些简单的实际问题. 知 识 梳 理 1.条件概率 条件概率的定义条件概率的性质 设 A,B 为两个事件,且 P(A)0,称 P(B|A)P(AB) P(A) 为在事件 A 发生的条件下,事件 B 发生的条件概率 (1)0P(B|A)1; (2)如果B和C是两个互 斥事件,则 P(BC|A) P(B|A)P(C|A) 2.事件的相互独立性 (1)定义:设 A,B 为两个事件,如果 P(AB)P(A)P(B),则称事件 A 与事件 B 相 互
2、独立. (2)性质:若事件 A 与 B 相互独立,则 A 与B ,A 与 B,A 与B 也都相互独立,P(B|A) P(B),P(A|B)P(A). 3.独立重复试验与二项分布 (1)独立重复试验 在相同条件下重复做的 n 次试验称为 n 次独立重复试验,其中 Ai(i1,2, n)是第 i 次试验结果,则 P(A1A2A3An)P(A1)P(A2)P(A3)P(An). (2)二项分布 在 n 次独立重复试验中,用 X 表示事件 A 发生的次数,设每次试验中事件 A 发 生的概率为 p,则 P(Xk)Cknpk(1p)n k(k0,1,2,n),此时称随机变量 X 服从二项分布,记作 XB(
3、n,p),并称 p 为成功概率. 常用结论与微点提醒 相互独立事件与互斥事件的区别 相互独立事件是指两个事件发生的概率互不影响,计算式为 P(AB)P(A)P(B), 互斥事件是指在同一试验中, 两个事件不会同时发生, 计算公式为 P(AB)P(A) P(B). 诊 断 自 测 1.判断下列结论正误(在括号内打“”或“”) (1)条件概率一定不等于它的非条件概率.() (2)对于任意两个事件,公式 P(AB)P(A)P(B)都成立.() (3)二项分布是一个概率分布列, 是一个用公式 P(Xk)Cknpk(1p)n k, k0, 1, 2,n 表示的概率分布列,它表示了 n 次独立重复试验中事
4、件 A 发生的次数 的概率分布.() (4)n 次独立重复试验要满足:每次试验只有两个相互对立的结果,可以分别称 为“成功”和“失败”;每次试验“成功”的概率为 p;“失败”的概率为 1 p;各次试验是相互独立的.() 解析对于(1),条件概率并不一定不等于无条件概率,例如当 A 与 B 相互独立 时,就有 P(A|B)P(A),故(1)错;对于(2),只有当 A,B 为相互独立事件时,公 式 P(AB)P(A)P(B)才成立. 答案(1)(2)(3)(4) 2.(老教材选修 23P54 练习 2 改编)已知盒中装有 3 个红球、 2 个白球、 5 个黑球, 它们大小形状完全相同.甲每次从中任
5、取一个不放回,则在他第一次拿到白球的 条件下,第二次拿到红球的概率为() A. 3 10 B.1 3 C.3 8 D.2 9 解析设“第一次拿到白球”为事件 A,“第二次拿到红球”为事件 B,依题意 P(A) 2 10 1 5,P(AB) 23 109 1 15, 故 P(B|A)P(AB) P(A) 1 3. 答案B 3.(老教材选修 23P55 练习 3 改编)天气预报,在元旦假期甲地的降雨的概率是 0.2,乙地的降雨概率是 0.3.假设在这段时间内两地是否降雨相互之间没有影响, 则这两地中恰有一个地方降雨的概率为() A.0.2B.0.3C.0.38D.0.56 解析设甲地降雨为事件A,
6、 乙地降雨为事件B, 则两地恰有一地降雨为AB A B, 且 A,B,A ,B 彼此相互独立, P(AB A B)P(AB )P(A B) P(A)P(B )P(A )P(B) 0.20.70.80.30.38. 答案C 4.(2020重庆诊断)袋中装有 2 个红球,3 个黄球,有放回地抽取 3 次,每次抽取 1 球,则 3 次中恰有 2 次抽到黄球的概率是() A.2 5 B.3 5 C. 18 125 D. 54 125 解析袋中装有 2 个红球,3 个黄球,有放回地抽取 3 次,每次抽取 1 球,每次 取到黄球的概率 p13 5, 3 次中恰有 2 次抽到黄球的概率 pC 2 3 3 5
7、 2 13 5 54 125. 答案D 5.(2019全国卷)甲、乙两队进行篮球决赛,采取七场四胜制(当一队赢得四场 胜利时, 该队获胜, 决赛结束).根据前期比赛成绩, 甲队的主客场安排依次为“主 主客客主客主”.设甲队主场取胜的概率为 0.6,客场取胜的概率为 0.5,且各场 比赛结果相互独立,则甲队以 41 获胜的概率是_. 解析记事件 M 为甲队以 41 获胜,则甲队共比赛五场,且第五场甲队获胜, 前四场甲队胜三场负一场,所以 P(M)0.6(0.620.5220.60.40.522) 0.18. 答案0.18 6.(多填题)(2020泰安质检)某人有 4 把钥匙,其中 2 把能打开门
8、,现随机地取 1 把钥匙试着开门,不能开门的就扔掉,问第二次才能打开门的概率是_; 如果试过的钥匙不扔掉,这个概率是_. 解析由题意知,第二次打开门,说明第一次没有打开门,故第二次打开门的概 率为2 4 2 3 1 3.如果试过的钥匙不扔掉,这个概率为 2 4 2 4 1 4. 答案 1 3 1 4 考点一条件概率 【例 1】 (1)(一题多解)从 1,2,3,4,5 中任取 2 个不同的数,事件 A“取到 的 2 个数之和为偶数”, 事件 B“取到的 2 个数均为偶数”, 则 P(B|A)() A.1 8 B.1 4 C.2 5 D.1 2 (2)(2020长沙一模)已知一种元件的使用寿命超
9、过 1 年的概率为 0.8,超过 2 年的 概率为 0.6,若一个这种元件使用到 1 年时还未失效,则这个元件使用寿命超过 2 年的概率为() A.0.75B.0.6C.0.52D.0.48 解析(1)法一P(A)C 2 3C22 C25 4 10 2 5,P(AB)P(B) C22 C25 1 10.由条件概率计算 公式,得 P(B|A)P(AB) P(A) 1 10 2 5 1 4. 法二事件 A 包括的基本事件:(1,3),(1,5),(3,5),(2,4)共 4 个. 事件 AB 发生的结果只有(2,4)一种情形,即 n(AB)1. 故由古典概型概率 P(B|A)n(AB) n(A)
10、1 4. (2)设“一个这种元件使用超过 1 年”为事件 A,“使用超过 2 年”为事件 B,则 P(A)0.8,P(AB)0.6,则这个元件在使用到 1 年时还未失效的前提下,这种元 件使用寿命超过 2 年的概率为 P(B|A)P(AB) P(A) 0.6 0.80.75.故选 A. 答案(1)B(2)A 规律方法(1)利用定义,分别求 P(A)和 P(AB),得 P(B|A)P(AB) P(A) ,这是求条 件概率的通法. (2)借助古典概型概率公式,先求事件 A 包含的基本事件数 n(A),再求事件 A 与 事件 B 的交事件中包含的基本事件数 n(AB),得 P(B|A)n(AB) n
11、(A) . 【训练 1】 (1)(一题多解)已知盒中装有 3 只螺口灯泡与 7 只卡口灯泡, 这些灯泡 的外形与功率都相同且灯口向下放着,现需要一只卡口灯泡,电工师傅每次从中 任取一只且不放回,则在他第 1 次取到的是螺口灯泡的条件下,第 2 次取到的是 卡口灯泡的概率为() A. 3 10 B.2 9 C.7 8 D.7 9 (2)有一批种子的发芽率为 0.9,出芽后的幼苗成活率为 0.8,在这批种子中,随 机抽取一粒,则这粒种子能成长为幼苗的概率为_. 解析(1)法一设事件 A 为“第 1 次取到的是螺口灯泡”,事件 B 为“第 2 次 取到的是卡口灯泡”, 则 P(A) 3 10,P(A
12、B) 3 10 7 9 7 30, 则所求概率为 P(B|A)P(AB) P(A) 7 30 3 10 7 9. 法二第 1 次取到螺口灯泡后还剩余 9 只灯泡,其中有 7 只卡口灯泡,故第 2 次取到卡口灯泡的概率为C 1 7 C19 7 9. (2)设种子发芽为事件 A,种子成长为幼苗为事件 B(发芽又成活为幼苗). 依题意 P(B|A)0.8,P(A)0.9. 根据条件概率公式 P(AB)P(B|A)P(A)0.80.90.72, 即这粒种子能成长为幼 苗的概率为 0.72. 答案(1)D(2)0.72 考点二相互独立事件同时发生的概率 【例 2】 (2020成都诊断)某企业有甲、乙两个
13、研发小组,他们研发新产品成功 的概率分别为2 3和 3 5.现安排甲组研发新产品 A,乙组研发新产品 B.设甲、乙两组 的研发相互独立. (1)求至少有一种新产品研发成功的概率; (2)若新产品 A 研发成功,预计企业可获利润 120 万元;若新产品 B 研发成功, 预计企业可获利润 100 万元.求该企业可获利润的分布列. 解记 E甲组研发新产品成功,F乙组研发新产品成功,由题设知 P(E) 2 3,P(E )1 3,P(F) 3 5,P(F )2 5,且事件 E 与 F,E 与F ,E 与 F,E 与F 都相互 独立. (1)记 H至少有一种新产品研发成功,则H E F , 于是 P(H
14、)P(E )P(F )1 3 2 5 2 15, 故所求的概率为 P(H)1P(H )1 2 15 13 15. (2)设企业可获利润为 X(万元),则 X 的可能取值为 0,100,120,220,因为 P(X 0)P(E F ) 1 3 2 5 2 15,P(X100)P(E F)1 3 3 5 3 15 1 5, P(X120)P(EF )2 3 2 5 4 15, P(X220)P(EF)2 3 3 5 6 15 2 5. 故所求的分布列为 X0100120220 P 2 15 1 5 4 15 2 5 规律方法求相互独立事件同时发生的概率的主要方法 (1)利用相互独立事件的概率乘法公
15、式直接求解. (2)正面计算较繁(如求用“至少”表述的事件的概率)或难以入手时, 可从其对立 事件入手计算. 【训练 2】 (2019濮阳二模)如图,已知电路中 4 个开关闭合的概率都是1 2,且是 相互独立的,则灯亮的概率为() A. 3 16 B.3 4 C.13 16 D.1 4 解析灯泡不亮包括两种情况:四个开关都开,下边的 2 个都开,上边的 2 个中有一个开, 灯泡不亮的概率是1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 3 16, 灯亮和灯不亮是两个对立事件, 灯亮的概率是 1 3 16 13 16. 答案C 考点三独立重复试验与
16、二项分布 【例 3】 (2020湖南五市十校联考)为全面贯彻党的教育方针,坚持立德树人, 适应经济社会发展对多样化高素质人才的需要,按照国家统一部署,湖南省高考 改革方案从 2018 年秋季进入高一年级的学生开始正式实施.新高考改革中,明确 高考考试科目由语文、数学、英语 3 科,及考生在政治、历史、地理、物理、化 学、生物 6 个科目中自主选择的 3 科组成,不分文理科.假设 6 个自主选择的科 目中每科被选择的可能性相等,每位学生选择每个科目互不影响,甲、乙、丙为 某中学高一年级的 3 名学生. (1)求这 3 名学生都选择物理的概率; (2)设 X 为这 3 名学生中选择物理的人数,求
17、X 的分布列. 解(1)设“这 3 名学生都选择物理”为事件 A, 依题意得每位学生选择物理的概率都为1 2, 故 P(A) 1 2 3 1 8,即这 3 名学生都选择物理的概率为 1 8. (2)X 的所有可能取值为 0,1,2,3, 由题意知 XB 3,1 2 , P(X0)C03 1 2 31 2 0 1 8, P(X1)C13 1 2 21 2 1 3 8, P(X2)C23 1 2 11 2 2 3 8, P(X3)C33 1 2 01 2 3 1 8. 所以 X 的分布列为 X0123 P 1 8 3 8 3 8 1 8 规律方法利用独立重复试验概率公式可以简化求概率的过程, 但需
18、要注意检查 该概率模型是否满足公式 P(Xk)Cknpk(1p)n k 的三个条件:(1)在一次试验中 某事件 A 发生的概率是一个常数 p;(2)n 次试验不仅是在完全相同的情况下进行 的重复试验,而且各次试验的结果是相互独立的;(3)该公式表示 n 次试验中事 件 A 恰好发生了 k 次的概率. 【训练 3】 为研究家用轿车在高速公路上的车速情况,交通部门随机选取 100 名家用轿车驾驶员进行调查,得到其在高速公路上行驶时的平均车速情况为:在 55 名男性驾驶员中,平均车速超过 100 km/h 的有 40 人,不超过 100 km/h 的有 15人; 在45名女性驾驶员中, 平均车速超过
19、100 km/h的有 20人, 不超过100 km/h 的有 25 人. (1)在被调查的驾驶员中,从平均车速不超过 100 km/h 的人中随机抽取 2 人,求 这 2 人恰好有 1 名男性驾驶员和 1 名女性驾驶员的概率; (2)以上述样本数据估计总体,从高速公路上行驶的家用轿车中随机抽取 3 辆, 记这 3 辆车平均车速超过 100 km/h 且为男性驾驶员的车辆数为 X,求 X 的分布 列. 解(1)平均车速不超过 100 km/h 的驾驶员有 40 人, 从中随机抽取 2 人的方法总 数为 C240,记“这 2 人恰好有 1 名男性驾驶员和 1 名女性驾驶员”为事件 A,则 事件 A
20、 所包含的基本事件数为 C115C125,所以所求的概率 P(A)C 1 15C125 C240 1525 2039 25 52. (2)根据样本估计总体的思想,从总体中任取 1 辆车,平均车速超过 100 km/h 且 为男性驾驶员的概率为 40 100 2 5, 故 XB 3,2 5 . 所以 P(X0)C03 2 5 0 3 5 3 27 125, P(X1)C13 2 5 3 5 2 54 125, P(X2)C23 2 5 23 5 36 125, P(X3)C33 2 5 33 5 0 8 125. 所以 X 的分布列为 X0123 P 27 125 54 125 36 125 8
21、 125 数学运算二项分布与超几何分布的辨别 1.数学运算是指在明晰运算对象的基础上,依据运算法则解决数学问题的素养. 主要包括:理解运算对象,掌握运算法则,探究运算思路,选择运算方法,设计 运算程序,求得运算结果等. 2.教材和考题中常涉及二项分布与超几何分布,学生对这两种模型的定义不能很 好地理解,一遇到“取”或“摸”的题型,就认为是超几何分布,不加分析,滥 用公式, 运算对象不明晰, 事实上, 超几何分布和二项分布确实有着密切的联系, 但也有明显的区别. 【例 1】 写出下列离散型随机变量的分布列,并指出其中服从二项分布的是哪 些?服从超几何分布的是哪些? (1)X1表示 n 次重复抛掷
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