高考數(shù)學大二輪總復習與增分策略 專題七 概率與統(tǒng)計 第1講 概率練習 文
第1講 概 率
1.(2016課標全國乙改編)為美化環(huán)境,從紅、黃、白、紫4種顏色的花中任選2種花種在一個花壇中,余下的2種花種在另一個花壇中,則紅色和紫色的花不在同一花壇的概率是________.
答案
解析 將4種顏色的花任選兩種種在一個花壇中,余下2種種在另一個花壇,有((紅黃)、(白紫)),((白紫)、(紅黃)),((紅白)、(黃紫)),((黃紫)、(紅白)),((紅紫)、(黃白)),((黃白)、(紅紫)),共6種種法,其中紅色和紫色不在一個花壇的種數(shù)有((紅黃)、(白紫)),((白紫)、(紅黃)),((紅白)、(黃紫)),((黃紫),(紅白)),共4種,故所求概率為P==.
2.(2016課標全國乙改編)某公司的班車在7:30,8:00,8:30發(fā)車,小明在7:50至8:30之間到達發(fā)車站乘坐班車,且到達發(fā)車站的時刻是隨機的,則他等車時間不超過10分鐘的概率是________.
答案
解析 如圖所示,畫出時間軸:
小明到達的時間會隨機的落在圖中線段AB中,而當他的到達時間落在線段AC或DB時,才能保證他等車的時間不超過10分鐘,根據(jù)幾何概型得所求概率P==.
3.(2016北京改編)袋中裝有偶數(shù)個球,其中紅球、黑球各占一半.甲、乙、丙是三個空盒,每次從袋中任意取出兩個球,將其中一個球放入甲盒,如果這個球是紅球,就將另一個球放入乙盒,否則就放入丙盒.重復上述過程,直到袋中所有球都被放入盒中,給出以下四種說法,其中正確的序號是________.
①乙盒中黑球不多于丙盒中黑球;
②乙盒中紅球與丙盒中黑球一樣多;
③乙盒中紅球不多于丙盒中紅球;
④乙盒中黑球與丙盒中紅球一樣多.
答案?、?
解析 取兩個球往盒子中放有4種情況:
(1)紅+紅,則乙盒中紅球數(shù)加1;
(2)黑+黑,則丙盒中黑球數(shù)加1;
(3)紅+黑(紅球放入甲盒中),則乙盒中黑球數(shù)加1;
(4)黑+紅(黑球放入甲盒中),則丙盒中紅球數(shù)加1.
因為紅球和黑球個數(shù)一樣,所以(1)和(2)的情況一樣多.(3)和(4)的情況完全隨機,(3)和(4)對②中的乙盒中的紅球數(shù)與丙盒中的黑球數(shù)沒有任何影響.(1)和(2)出現(xiàn)的次數(shù)是一樣的,所以對②中的乙盒中的紅球數(shù)與丙盒中的黑球數(shù)的影響次數(shù)一樣.
4.(2016山東)在[-1,1]上隨機地取一個數(shù)k,則事件“直線y=kx與圓(x-5)2+y2=9相交”發(fā)生的概率為________.
答案
解析 由已知得,圓心(5,0)到直線y=kx的距離小于半徑,∴<3,解得-<k<,由幾何概型得P==.
1.以填空題的形式考查古典概型、幾何概型的基本應用;2.將古典概型與概率的性質(zhì)相結合,考查知識的綜合應用能力.
熱點一 古典概型
1.古典概型的概率
P(A)==.
2.古典概型的兩個特點:所有可能出現(xiàn)的基本事件只有有限個;每個基本事件出現(xiàn)的可能性相等.
例1 (2016山東)某兒童樂園在“六一”兒童節(jié)推出了一項趣味活動.參加活動的兒童需轉(zhuǎn)動如圖所示的轉(zhuǎn)盤兩次,每次轉(zhuǎn)動后,待轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動時,記錄指針所指區(qū)域中的數(shù).設兩次記錄的數(shù)分別為x,y.獎勵規(guī)則如下:
①若xy≤3,則獎勵玩具一個;
②若xy≥8,則獎勵水杯一個;
③其余情況獎勵飲料一瓶.
假設轉(zhuǎn)盤質(zhì)地均勻,四個區(qū)域劃分均勻,小亮準備參加此項活動.
(1)求小亮獲得玩具的概率;
(2)請比較小亮獲得水杯與獲得飲料的概率的大小,并說明理由.
解 用數(shù)對(x,y)表示兒童參加活動先后記錄的數(shù),則基本事件空間Ω與點集S={(x,y)|x∈N,y∈N,1≤x≤4,1≤y≤4}一一對應.
因為S中元素的個數(shù)是44=16.
所以基本事件總數(shù)n=16.
(1)記“xy≤3”為事件A,
則事件A包含的基本事件數(shù)共5個,
即(1,1),(1,2),(1,3),(2,1),(3,1),
所以P(A)=,即小亮獲得玩具的概率為.
(2)記“xy≥8”為事件B,“3<xy<8”為事件C.
則事件B包含的基本事件數(shù)共6個.
即(2,4),(3,3),(3,4),(4,2),(4,3),(4,4).
所以P(B)==.
事件C包含的基本事件數(shù)共5個,
即(1,4),(2,2),(2,3),(3,2),(4,1).
所以P(C)=.因為>,
所以小亮獲得水杯的概率大于獲得飲料的概率.
思維升華 求古典概型概率的步驟:
(1)反復閱讀題目,收集題目中的各種信息,理解題意;
(2)判斷試驗是否為古典概型,并用字母表示所求事件;
(3)利用列舉法求出總的基本事件的個數(shù)n及事件A中包含的基本事件的個數(shù)m;
(4)計算事件A的概率P(A)=.
跟蹤演練1 (1)某學校高三有A,B兩個自習教室,甲、乙、丙三名同學隨機選擇其中一個教室自習,則他們在同一自習教室上自習的概率為________.
(2)書架上有3本數(shù)學書,2本物理書,從中任意取出2本,則取出的兩本書都是數(shù)學書的概率為________.
答案 (1) (2)
解析 (1)P===.
(2)取出的兩本書共有=10種不同組合,其中兩本書都是數(shù)學書的組合有=3種,則取出的兩本書都是數(shù)學書的概率為.
熱點二 幾何概型
1.幾何概型的概率公式:
P(A)=.
2.幾何概型應滿足兩個條件:基本事件的無限性和每個基本事件發(fā)生的等可能性.
例2 (1)在區(qū)間上隨機取一個實數(shù)a , 則是函數(shù)f=x2+2ax+4的零點的概率為________.
(2)在區(qū)間[0,1]上隨機取兩個實數(shù)a、b,則函數(shù)f(x)=x3+ax-b在區(qū)間[0,1]上有且只有一個零點的概率為________.
答案 (1) (2)
解析 (1)Δ=4a2-44≥0,a≤-2或a≥2,區(qū)間[-3,5]的長度為8,滿足a≤-2或a≥2的是[-3,-2]∪[2,5],總長度為4,因此所求概率為P==.
(2)由已知,則當函數(shù)f(x)=x3+ax-b在區(qū)間[0,1]上有且只有一個零點時,需滿足b(+a-b)≥0,分別作出平面區(qū)域,如圖,可知,當點(a,b)落于圖中陰影區(qū)域內(nèi)時滿足題意,
故所求概率為=.
思維升華 當試驗的結果構成的區(qū)域為長度、面積、體積、弧長、夾角等時,應考慮使用幾何概型求解;利用幾何概型求概率時,關鍵是試驗的全部結果構成的區(qū)域和事件發(fā)生的區(qū)域的尋找,有時需要設出變量,在坐標系中表示所需要的區(qū)域.
跟蹤演練2 (1)在區(qū)間[-1,1]上隨機取一個數(shù)k,使直線y=k(x+2)與圓x2+y2=1相交的概率為________.
(2)在矩形ABCD中,AB=2,BC=1,O為AB邊的中點,若在該矩形內(nèi)隨機取一點,則取到的點與O點的距離大于1的概率為_________.
答案 (1) (2)1-
解析 (1)直線與圓相交,則圓心到直線的距離小于半徑,即d=<1,3k2<1,-<k<,
故所求概率為=.
(2)由題設,所求質(zhì)點應在矩形ABCD內(nèi)且在以O為圓心,1為半徑的半圓外.由于矩形的面積為2,以O為圓心,1為半徑的半圓的面積為,所以滿足條件的概率為P==1-.
熱點三 互斥事件與對立事件
1.事件A,B互斥,那么事件A+B發(fā)生(即A,B中有一個發(fā)生)的概率,等于事件A,B分別發(fā)生的概率的和,即P(A+B)=P(A)+P(B).
2.在一次試驗中,對立事件A和不會同時發(fā)生,但一定有一個發(fā)生,因此有P()=1-P(A).
例3 某商場在元旦舉行購物抽獎促銷活動,規(guī)定顧客從裝有編號為0,1,2,3,4的五個相同小球的抽獎箱中一次任意摸出兩個小球,若取出的兩個小球的編號之和等于7則中一等獎,等于6或5則中二等獎,等于4則中三等獎,其余結果為不中獎.
(1)求中二等獎的概率;
(2)求不中獎的概率.
解 (1)記“中二等獎”為事件A.
從五個小球中一次任意摸出兩個小球,不同的結果有{0,1},{0,2},{0,3},{0,4},{1,2},{1,3},{1,4},{2,3},{2,4},{3,4},共10個基本事件.
記兩個小球的編號之和為x,由題意可知,事件A包括兩個互斥事件:x=5,x=6.
事件x=5的取法有2種,即{1,4},{2,3},
故P(x=5)==;
事件x=6的取法有1種,即{2,4},故P(x=6)=,
所以P(A)=P(x=5)+P(x=6)=+=.
(2)記“不中獎”為事件B,則“中獎”為事件,由題意可知,事件包括三個互斥事件:中一等獎(x=7),中二等獎(事件A),中三等獎(x=4).
事件x=7的取法有1種,即{3,4},
故P(x=7)=;
事件x=4的取法有{0,4},{1,3},共2種,
故P(x=4)==,
由(1)可知,P(A)=,
所以P()=P(x=7)+P(x=4)+P(A)
=++=.
所以不中獎的概率為P(B)=1-P()=1-=.
思維升華 事件的互斥和對立是既有聯(lián)系又有區(qū)別的兩個概念,要充分利用對立事件是必然有一個發(fā)生的互斥事件.在判斷這些問題時,先要判斷兩個事件是不是互斥事件(即是否不可能同時發(fā)生),然后判斷這兩個事件是不是對立事件(即是否必然有一個發(fā)生).在解答與兩個事件有關的問題時一定要仔細斟酌,全面考慮,防止出現(xiàn)錯誤.
跟蹤演練3 (1)從裝有3個紅球、2個白球的袋中任取3個球,若事件A=“所取的3個球中至少有1個白球”,則事件A的對立事件是________________.
(2) 俗話說:“三個臭皮匠頂個諸葛亮”.但由于臭皮匠太“臭”,三個往往還頂不了一個諸葛亮.已知諸葛亮單獨解出某道奧數(shù)題的概率為0.8,每個臭皮匠單獨解出該道奧數(shù)題的概率是0.3.則至少要________個臭皮匠能頂一個諸葛亮.
答案 (1)所取的3個球都是紅球 (2)5
解析 (1)事件A=“所取的3個球中至少有1個白球” 說明有白球,白球的個數(shù)可能是1或2,包括事件“1個白球2個紅球”,“2個白球1個紅球”,事件A的對立事件為所取的3個球都是紅球.
(2)若有3個臭皮匠,解出該道奧數(shù)題的概率為
1-(1-0.3)3=0.657<0.8,
若有4個臭皮匠,解出該道奧數(shù)題的概率為
1-(1-0.3)4=0.759 9<0.8,
若有5個臭皮匠,解出該道奧數(shù)題的概率為
1-(1-0.3)5=0.831 93>0.8,
故至少要5個臭皮匠能頂一個諸葛亮.
1.將一骰子拋擲兩次,所得向上的點數(shù)分別為m和n,則函數(shù)y=mx3-nx+1在[1,+∞)上為增函數(shù)的概率是________.
押題依據(jù) 古典概型是高考考查概率問題的核心,考查頻率很高;古典概型和函數(shù)、方程、不等式、向量等知識的交匯是高考命題的熱點.
答案
解析 將一骰子拋擲兩次,所得向上的點數(shù)(m,n)的所有事件為(1,1),(1,2),…,(6,6),共36個.由題可知,函數(shù)y=mx3-nx+1在[1,+∞)上單調(diào)遞增,所以y′=2mx2-n≥0在[1,+∞)上恒成立,所以2m≥n,則不滿足條件的(m,n)有(1,3),(1,4),(1,5),(1,6),(2,5),(2,6),共6種情況,所以滿足條件的共有30種情況,則函數(shù)y=mx3-nx+1在[1,+∞)上單調(diào)遞增的概率為=.
2.已知集合M={x|-1<x<4,x∈R},N={x|x2-3x+2≤0},在集合M中任取一個元素x,則“x∈(M∩N)”的概率是________.
押題依據(jù) 與長度(角度、弧度、周長等)有關的幾何概型問題也是高考命題的熱點,在高考中多以填空題的形式出現(xiàn),題目難度不大.
答案
解析 因為M={x|-1<x<4,x∈R}=(-1,4),N={x|x2-3x+2≤0}=[1,2],所以M∩N=[1,2],
所以“x∈(M∩N)”的概率是=.
3.在一種游戲規(guī)則中規(guī)定,要將一枚質(zhì)地均勻的銅板扔到一個邊長為8的小方塊上(銅板的直徑是4),若銅板完整地扔到小方塊上即可晉級.現(xiàn)有一人把銅板扔在小方塊上,晉級的概率P為________.
押題依據(jù) 與面積有關的幾何概型問題是高考考查的重點,常以圓、三角形、四邊形等幾何圖形為載體,在高考中多以填空題的形式出現(xiàn),難度中等偏下.
答案
解析 由題意分析,知銅板要完整地落在小方塊上,則銅板圓心到小方塊各邊的最短距離不小于銅板半徑,
所以晉級的概率P==.
4.拋擲一枚均勻的正方體骰子(各面分別標有數(shù)字1,2,3,4,5,6),事件A表示“朝上一面的數(shù)是奇數(shù)”,事件B表示“朝上一面的數(shù)不超過2”,則P(A+B)=________.
押題依據(jù) 事件之間關系的正確判斷是解題的基礎,將復雜事件拆分成n個互斥事件的和可以更方便求解事件的概率,體現(xiàn)了化歸思想.
答案
解析 將事件A+B分為:事件C:“朝上一面的數(shù)為1,2”與事件D:“朝上一面的數(shù)為3,5”,則C,D互斥,
且P(C)=,P(D)=,
∴P(A+B)=P(C+D)=P(C)+P(D)=.
A組 專題通關
1.一枚硬幣連擲2次,只有一次出現(xiàn)正面的概率為________.
答案
解析 一枚硬幣連擲2次可能出現(xiàn)(正,正)、(反,反)、(正,反)、(反,正)四種情況,只有一次出現(xiàn)正面的情況有兩種,∴P==.
2.若A、B是互斥事件,P=0.2,P=0.5,則P=________.
答案 0.3
解析 根據(jù)互斥事件的概率,由題意得
P=P(A)+P(B),所以P=0.3.
3.已知甲、乙兩人下棋,和棋的概率為,乙勝的概率為,則甲勝的概率為________.
答案
解析 由題設可知甲勝的概率為“乙不勝”,即“乙和與輸”,由題意甲勝的概率為P=1--=,即甲勝的概率為,所以答案應填.
4.甲、乙兩盒中各有除顏色外完全相同的2個紅球和1個白球,現(xiàn)從兩盒中隨機各取一個球,則至少有一個紅球的概率為________.
答案
解析 從兩盒中隨機各取一個球,共有33=9種基本事件,其中沒有一個紅球包含11=1種基本事件,因此至少有一個紅球的概率為1-=.
5.設不等式組所表示的區(qū)域為M,函數(shù)y=的圖象與x軸所圍成的區(qū)域為N,向M內(nèi)隨機投一個點,則該點落在N內(nèi)的概率為________.
答案
解析 畫出區(qū)域M及區(qū)域N,如圖所示.
區(qū)域M的面積為2,區(qū)域N的面積為,由幾何概型知所求概率P=.
6.(2016江蘇)將一顆質(zhì)地均勻的骰子(一種各個面上分別標有1,2,3,4,5,6個點的正方體玩具)先后拋擲2次,則出現(xiàn)向上的點數(shù)之和小于10的概率是________.
答案
解析 基本事件共有36個.如下:(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),其中滿足點數(shù)之和小于10的有30個.故所求概率為P==.
7.在區(qū)間[-1,1]上隨機取一個數(shù)x,cos 的值介于[0,]的概率為________.
答案
解析 由題意得0≤cos ≤,x∈[-1,1]?≤≤或-≤≤-?≤x≤1或-1≤x≤-,因此所求概率為=.
8.如圖,在邊長為1的正方形中隨機撒1 000粒豆子,有380粒落到陰影部分,據(jù)此估計陰影部分的面積為________.
答案
解析 根據(jù)幾何概型的概率公式可得P====,所以陰影部分的面積為.
9.一個均勻的正四面體的四個面上分別涂有1,2,3,4四個數(shù)字,現(xiàn)隨機投擲兩次,正四面體面朝下的數(shù)字分別為b,c.
(1)z=(b-3)2+(c-3)2,求z=4的概率;
(2)若方程x2-bx-c=0至少有一根x∈{1,2,3,4},就稱該方程為“漂亮方程”,求方程為“漂亮方程”的概率.
解 (1)因為是投擲兩次,因此基本事件(b,c)為
(1,1),(1,2),(1,3),(1,4),(2,1),(2,2),(2,3),(2,4),(3,1),(3,2),(3,3),(3,4),(4,1),(4,2),(4,3),(4,4),共16個,
當z=4時,(b,c)的所有取值為(1,3),(3,1),
所以P(z=4)==.
(2)①若方程一根為x=1,則1-b-c=0,
即b+c=1,不成立.
②若方程一根為x=2,則4-2b-c=0,
即2b+c=4,所以
③若方程一根為x=3,則9-3b-c=0,
即3b+c=9,所以
④若方程一根為x=4,則16-4b-c=0,
即4b+c=16,所以
由①②③④知,(b,c)的所有可能取值為(1,2),(2,3),(3,4),
所以方程為“漂亮方程”的概率為P=.
10.現(xiàn)有8名數(shù)理化成績優(yōu)秀者,其中A1,A2,A3數(shù)學成績優(yōu)秀,B1,B2,B3物理成績優(yōu)秀,C1,C2化學成績優(yōu)秀.從中選出數(shù)學、物理、化學成績優(yōu)秀者各1名,組成一個小組代表學校參加競賽.
(1)求C1被選中的概率;
(2)求A1和B1不全被選中的概率.
解 (1)從8人中選出數(shù)學、物理、化學成績優(yōu)秀者各1名,其一切可能的結果組成的基本事件空間為
Ω={(A1,B1,C1),(A1,B1,C2),(A1,B2,C1),(A1,B2,C2),(A1,B3,C1),(A1,B3,C2),(A2,B1,C1),(A2,B1,C2),(A2,B2,C1),(A2,B2,C2),(A2,B3,C1),(A2,B3,C2),(A3,B1,C1),(A3,B1,C2),(A3,B2,C1),(A3,B2,C2),(A3,B3,C1),(A3,B3,C2)},共18個基本事件.
由于每一個基本事件被選中的機會均等,
因此這些基本事件的發(fā)生是等可能的.
用M表示“C1恰被選中”這一事件,則
M={(A1,B1,C1),(A1,B2,C1),(A1,B3,C1),(A2,B1,C1),(A2,B2,C1),(A2,B3,C1),(A3,B1,C1),(A3,B2,C1),(A3,B3,C1)}.
事件M由9個基本事件組成,所以P(M)==.
(2)用N表示“A1,B1不全被選中”這一事件,
則其對立事件表示“A1,B1全被選中”這一事件,
由于={(A1,B1,C1),(A1,B1,C2)},事件由2個基本事件組成,所以P()==.
由對立事件的概率公式得
P(N)=1-P()=1-=.
B組 能力提高
11.歐陽修《賣油翁》中寫到:(翁)乃取一葫蘆置于地,以錢覆其口,徐以杓酌油瀝之,自錢孔入,而錢不濕.可見,“行行出狀元”,賣油翁的技藝讓人嘆為觀止.若銅錢是直徑為3 cm的圓,中間有邊長為1 cm的正方形孔,若隨機向銅錢上滴一滴油(油滴的大小忽略不計),則油滴正好落在孔中的概率是________.
答案
解析 由題意得,如圖所示,因為正方形的面積S=1,圓的面積為S1=π()2=,所以對應的概率為P==.
12.擲一個骰子的試驗,事件A表示“小于5的偶數(shù)點出現(xiàn)”,事件B表示“小于5的點出現(xiàn)”,則一次試驗中,事件A+發(fā)生的概率為________.
答案
解析 擲一個骰子的試驗有6種可能結果.依題意
P(A)==,P(B)==,
∴P()=1-P(B)=1-=.
∵表示“出現(xiàn)5點或6點”的事件,
∴事件A與互斥,
∴P(A+)=P(A)+P()=+=.
13.在區(qū)間[-2,3]上任取一個數(shù)a,則函數(shù)f(x)=x3-ax2+(a+2)x有極值的概率為________.
答案
解析 區(qū)間[-2,3]的長度為5,
f′(x)=x2-2ax+a+2.
函數(shù)f(x)=x3-ax2+(a+2)x有極值等價于f′(x)=x2-2ax+a+2=0有兩個不等實根,
即Δ=4a2-4(a+2)>0,解得a<-1或a>2,
又∵a∈[-2,3],
∴-2≤a<-1或2<a≤3,區(qū)間范圍的長度為2,
∴所求概率P=.
14.甲、乙兩家商場對同一種商品開展促銷活動,對購買該商品的顧客,兩家商場的獎勵方案如下:
甲商場:顧客轉(zhuǎn)動如圖所示圓盤,當指針指向陰影部分(圖中四個陰影部分均為扇形,且每個扇形圓心角均為15,邊界忽略不計)即為中獎.
乙商場:從裝有3個白球、3個紅球的盒子中一次性摸出2個球(球除顏色外不加區(qū)分),如果摸到的是2個紅球,即為中獎.
問:購買該商品的顧客在哪家商場中獎的可能性大?
解 如果顧客去甲商場,試驗的全部結果構成的區(qū)域為圓盤,面積為πR2(R為圓盤的半徑),陰影區(qū)域的面積為=,
所以在甲商場中獎的概率為P1==.
如果顧客去乙商場,記盒子中3個白球為a1,a2,a3,3個紅球為b1,b2,b3,記(x,y)為一次摸球的結果,則一切可能的結果有:(a1,a2),(a1,a3),(a1,b1),(a1,b2),(a1,b3),(a2,a3),(a2,b1),(a2,b2),(a2,b3),(a3,b1),(a3,b2),(a3,b3),(b1,b2),(b1,b3),(b2,b3),共15種.
摸到的2個球都是紅球有(b1,b2),(b1,b3),(b2,b3),共3種,所以在乙商場中獎的概率為P2==.
由于P1<P2,所以顧客在乙商場中獎的可能性大.