2021新教材高中数学第10章概率 教学用书教案新人教A版必修第二册.pdf
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1、第十章概率10.110.1 随机事件与概率10.1.110.1.1有限样本空间与随机事件有限样本空间与随机事件素养目标定方向素养目标1理解样本点和有限样本空间的含义.(数学抽象)学法指导1类比集合的有关概念来认识样本空间.2类比集合与集合之间的关系来认识随机事2理解随机事件与样本点的关系.(逻辑推理)件.必备知识探新知知识点 1随机试验及样本空间1随机试验的概念和特点(1)随机试验:我们把对_随机现象_的实现和对它的观察称为随机试验,简称试验,常用字母 E 来表示.(2)随机试验的特点:试验可以在相同条件下_重复_进行;试验的所有可能结果是_明确可知_的,并且不止一个;每次试验总是恰好出现这些
2、可能结果中的一个,但事先不能确定出现哪一个结果.2样本点和样本空间定义样本点样本空间我们把随机试验 E 的_每个可能的基本结果_称为样本点全体_样本点_的集合称为试验E 的样本空间如果一个随机试验有 n 个可能结果有限样本空间w,w1w2,n,则称样本空间字母表示用_w_表示样本点用_表示样本空间w1,w2,wnnw1,w2,wn为有限样本空间知识点 2三种事件的定义随机我们将样本空间 的_子集_称为随机事件,简称事件,并把只包含_一事件个_样本点的事件称为基本事件,随机事件一般用大写字母A,B,C,表示.在每次试验中,当且仅当A 中某个样本点出现时,称为事件A 发生必然事件不可能事件 作为自
3、身的子集,包含了_所有的_样本点,在每次试验中总有一个样本点发生,所以 总会发生,我们称 为必然事件空集不包含任何样本点,在每次试验中都不会发生,我们称为不可能事件知识解读1随机试验的三个特点(1)试验可以在相同条件下重复进行;(2)试验的所有可能结果是明确可知的,并且不止一个;(3)每次试验总是恰好出现这些可能结果中的一个,但事先不能确定出现哪一个结果.2关于样本点和样本空间(1)样本点是指随机试验的每个可能的基本结果,全体样本点的集合称为试验的样本空间;(2)只讨论样本空间为有限集的情况,即有限样本空间.3事件与基本事件(1)随机事件是样本空间的子集.随机事件是由若干个基本事件构成的,当然
4、,基本事件也是随机事件.(2)必然事件与不可能事件不具有随机性,是随机事件的两个极端情形.关键能力攻重难题型探究题型一事件类型的判断典例 1在下列事件中,哪些是必然事件?哪些是不可能事件?哪些是随机事件?(1)如果 a、b 都是实数,那么 abba;(2)从分别标有 1,2,3,4,5,6 的 6 张号签中任取一张,得到 4 号签;(3)没有水分,种子发芽;(4)某电话总机在 60 秒内接到至少 15 个电话;(5)在标准大气压下,水的温度达到 50 时会沸腾;(6)同性电荷相互排斥.分析依据事件的分类及其定义,在给出的条件下,判断事件是否发生.解析结合必然事件、不可能事件、随机事件的定义可知
5、.(1)对任意实数,都满足加法的交换律,故此事件是必然事件.(2)从 6 张号签中任取一张,得到 4 号签,此事件可能发生,也可能不发生,故此事件是随机事件.(3)适宜的温度和充足的水分,是种子萌发不可缺少的两个条件,没有水分,种子就不可能发芽,故此事件是不可能事件.(4)电话总机在 60 秒内接到至少 15 个电话,此事件可能发生,也可能不发生,故此事件是随机事件.(5)在标准大气压下,水的温度达到 100 时,开始沸腾,水温达到 50,水不会沸腾,故此事件是不可能事件.(6)根据“同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引”的原理判断,该事件是必然事件.归纳提升判断一个事件是随机事件、必然事件还是
6、不可能事件,首先一定要看条件,其次是看在该条件下所研究的事件是一定发生(必然事件)、不一定发生(随机事件),还是一定不发生(不可能事件).【对点练习】指出下列事件是必然事件、不可能事件,还是随机事件:(1)我国东南沿海某地明年将受到 3 次冷空气的侵袭;(2)抛掷硬币 10 次,至少有一次正面向上;(3)同一门炮向同一目标发射多枚炮弹,其中 50%的炮弹击中目标.解析(1)我国东南沿海某地明年可能受到 3 次冷空气侵袭,也可能不是 3 次,是随机事件.(2)抛掷硬币 10 次,也可能全是反面向上,也可能有正面向上,是随机事件.(3)同一门炮向同一目标发射,命中率可能是 50%,也可能不是 50
7、%,是随机事件.题型二确定试验的样本空间典例 2下列随机事件中,一次试验各指什么?试写出试验的样本空间.(1)先后抛掷两枚质地均匀的硬币多次;(2)从集合 Aa,b,c,d中任取 3 个元素;(3)从集合 Aa,b,c,d中任取 2 个元素.解析(1)一次试验是指“先后抛掷两枚质地均匀的硬币一次”,试验的样本空间为:(正,反),(正,正),(反,反),(反,正).(2)一次试验是指“从集合 A 中一次选取 3 个元素组成集合”,试验的样本空间为:(a,b,c),(a,b,d),(a,c,d),(b,c,d).(3)一次试验是指“从集合 A 中一次选取 2 个元素”,试验的样本空间为:(a,b)
8、,(a,c),(a,d),(b,c),(b,d),(c,d).归纳提升不重不漏地列举试验的所有样本点的方法(1)结果是相对于条件而言的,要弄清试验的结果,必须首先明确试验中的条件.(2)根据日常生活经验,按照一定的顺序列举出所有可能的结果,可应用画树状图、列表等方法解决.【对点练习】袋中装有大小相同的红、白、黄、黑 4 个球,分别写出以下随机试验的条件和样本空间.(1)从中任取 1 球;(2)从中任取 2 球.解析(1)条件为:从袋中任取 1 球.样本空间为红,白,黄,黑.(2)条件为:从袋中任取 2 球.若记(红,白)表示一次试验中,取出的是红球与白球,样本空间为(红,白),(红,黄),(红
9、,黑),(白,黄),(白,黑),(黄,黑).题型三随机事件的表示典例 3一个口袋内装有除颜色外完全相同的 5 个球,其中 3 个白球,2 个黑球,从中一次摸出 2 个球.(1)一共有多少个样本点?(2)写出“2 个球都是白球”这一事件的集合表示.解析(1)分别记白球为 1,2,3 号,黑球为 4,5 号,则这个试验的样本点为(1,2),(1,3),(1,4),(1,5),(2,3),(2,4),(2,5),(3,4),(3,5),(4,5),共 10 个其中(1,2)表示摸到 1 号球和 2号球.(2)记 A 表示“2 个球都是白球”这一事件,则 A(1,2),(1,3),(2,3).归纳提升
10、1判随机事件的结果是相对于条件而言的,要确定样本空间,(1)必须明确事件发生的条件;(2)根据题意,按一定的次序列出所有样本点.特别要注意结果出现的机会是均等的,按规律去写,要做到既不重复也不遗漏.2试验中当试验的结果不唯一时,一定要将各种可能都要考虑到,尤其是有顺序和无顺序的情况最易出错.【对点练习】做抛掷红、蓝两枚骰子的试验,用(x,y)表示结果,其中 x 表示红色骰子出现的点数,y 表示蓝色骰子出现的点数.写出:(1)这个试验的样本空间;(2)这个试验的结果的个数;(3)指出事件 A(1,6),(2,5),(3,4),(4,3),(5,2),(6,1)的含义;(4)写出“点数之和大于 8
11、”这一事件的集合表示.解析(1)这个试验的样本空间 为(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).(2)这个试验的结果的个数为 36(3)事件 A 的含义为抛掷红、蓝两枚骰子,掷出的点数之和为 7(4)记 B“点
12、数之和大于 8”,则 B(3,6),(4,5),(4,6),(5,4),(5,5),(5,6),(6,3),(6,4),(6,5),(6,6).易错警示忽视试验结果与顺序的关系而致误典例 4已知集合 M2,3,N4,5,6,从这两个集合中各取一个元素分别作为点的横、纵坐标.(1)写出这个试验的基本事件空间;(2)求这个试验的基本事件的总数.错解(1)这个试验的基本事件空间(2,4),(2,5),(2,6),(3,4),(3,5),(3,6).(2)这个试验的基本事件的总数是 6错因分析题中要求从两个集合中各取一个元素分别作为点的横、纵坐标,所以集合N 中的元素也可以作为横坐标,错解中少了以下基
13、本事件:(4,2),(4,3),(5,2),(5,3),(6,2),(6,3).正解(1)这个试验的基本事件空间(2,4),(2,5),(2,6),(3,4),(3,5),(3,6),(4,2),(4,3),(5,2),(5,3),(6,2),(6,3).(2)这个试验的基本事件的总数是 12【对点练习】同时抛掷两枚大小相同的骰子,用(x,y)表示结果,记 A 为“所得点数之和小于 5”,则事件 A 包含的样本点的个数是(D)A3C5B4D6解析(1,1),(1,2),(1,3),(2,1),(2,2),(3,1),共 6 个样本点.10.1.2事件的关系和运算素养目标定方向素养目标1理解事件
14、的关系与运算.(逻辑推理)2理解互斥事件和对立事件的概念.(数学抽象)学法指导本部分内容要类比集合的关系和运算来理解事件的关系和运算.必备知识探新知知识点 1事件的运算定义并事件_事件 A 与事件 B 至少有一个发生_,称这个事件为表示法_AB_(或_AB_)图示事件 A 与事件 B 的并事件(或和事件)_事件 A 与事件 B 同时发交事件生_,称这样一个事件为事_AB_(或_AB_)件 A 与事件 B 的交事件(或积事件)知识点 2事件的关系定义包含关系若事件 A 发生,事件B_一定发生_,称事件 B 包含事件 A(或事件 A 包含于事件 B)_BA_(或_AB_)如果事件 A 与事件 B_
15、不能同时发生_,称事件A 与事件 B 互斥(且互不相容)如果事件 A 和事件 B 在任何一对立事件则 A 与 B 对立立,事件 A 的对立事件记为A知识解读1互斥事件与对立事件的区别与联系(1)区别:两个事件A 与 B 是互斥事件,包括如下三种情况:若事件A 发生,则事件 B就不发生;若事件 B 发生,则事件 A 就不发生;事件 A,B 都不发生.而两个事件 A,B 是对立事件,仅有前两种情况,因此事件A 与 B 是对立事件,则AB 是必然事件,但若 A 与 B 是互斥事件,则不一定是必然事件,即事件 A 的对立事件只有一个,而事件 A 的互斥事件可以有多个.(2)联系:互斥事件和对立事件在一
16、次试验中都不可能同时发生,而事件对立是互斥的特殊情况,即对立必互斥,但互斥不一定对立.2从集合的角度理解互斥事件与对立事件(1)几个事件彼此互斥,是指由各个事件所含的结果组成的集合的交集为空集.(2)事件 A 的对立事件所含的结果组成的集合,是全集中由事件 A 所含的结果组成的集合的补集.次试验中_有且仅有一个发生_,称事件A 与事件 B 互为对若_AB_,且 AB,若_AB_,则 A 与 B 互斥表示法图示互斥事件关键能力攻重难题型探究题型一互斥事件、对立事件的判定典例 1(1)(2020河南省南阳市期中)一个人打靶时连续射击两次,事件“至多有一次中靶”的互斥事件是(A)A两次都中靶C两次都
17、不中靶B至少有一次中靶D只有一次中靶(2)(2020湖南省怀化市期末)一个人连续射击三次,则事件“至少击中两次”的对立事件是(D)A恰有一次击中C三次都击中不会与其同时发生的事件是“两次都中靶”.(2)根据题意,一个人连续射击三次,事件“至少击中两次”包括“击中两次”和“击中三次”两个事件,其对立事件为“一次都没有击中和击中一次”,即“至多击中一次”.归纳提升判断事件间关系的方法(1)要考虑试验的前提条件,无论是包含、相等,还是互斥、对立其发生的条件都是一样的.(2)考虑事件间的结果是否有交事件,可考虑利用 Venn 图分析,对较难判断关系的,也可列出全部结果,再进行分析.【对点练习】有一个游
18、戏,其规则是甲、乙、丙、丁四个人从同一地点随机地向东、南、西、北四个方向前进,每人一个方向,事件“甲向南”与事件“乙向南”是(A)A互斥但非对立事件C非互斥事件件,但不是对立事件.题型二事件的运算典例 2在掷骰子的试验中,可以定义许多事件.例如,事件 C1出现 1 点,事件 C2出现 2 点,事件 C3出现 3 点,事件 C4出现 4 点,事件 C5出现 5 点,事件 C6出现 6 点,事件 D1出现的点数不大于 1,事件 D2出现的点数大于 3,事件 D3出现的点数小于 5,事件 E出现的点数小于 7,事件 F出现的点数为偶数,事件 G出现的点数为奇数,请根据上述定义的事件,回答下列问题:(
19、1)请举出符合包含关系、相等关系的事件;(2)利用和事件的定义,判断上述哪些事件是和事件.解析(1)因为事件 C1,C2,C3,C4发生,则事件 D3必发生,所以 C1D3,C2D3,C3D3,C4D3B对立事件D以上都不对B三次都没击中D至多击中一次解析(1)事件“至多有一次中靶”包含“只有一次中靶”和“两次都不中靶”,因此解析由于每人一个方向,故“甲向南”意味着“乙向南”是不可能的,故是互斥事同理可得,事件 E 包含事件 C1,C2,C3,C4,C5,C6;事件 D2包含事件 C4,C5,C6;事件 F 包含事件 C2,C4,C6;事件 G 包含事件 C1,C3,C5且易知事件 C1与事件
20、 D1相等,即 C1D1(2)因为事件 D2出现的点数大于 3出现 4 点或出现 5 点或出现 6 点,所以 D2C4C5C6(或 D2C4C5C6).同理可得,D3C1C2C3C4,EC1C2C3C4C5C6,FC2C4C6,GC1C3C5归纳提升事件运算应注意的 2 个问题(1)进行事件的运算时,一是要紧扣运算的定义,二是要全面考查同一条件下的试验可能出现的全部结果,必要时可利用 Venn 图或列出全部的试验结果进行分析.(2)在一些比较简单的题目中,需要判断事件之间的关系时,可以根据常识来判断.但如果遇到比较复杂的题目,就得严格按照事件之间关系的定义来推理.【对点练习】盒子里有 6 个红
21、球,4 个白球,现从中任取 3 个球,设事件A3 个球中有 1 个红球 2 个白球,事件 B3 个球中有 2 个红球 1 个白球,事件 C3 个球中至少有 1 个红球,事件 D3 个球中既有红球又有白球.问:(1)事件 D 与 A,B 是什么样的运算关系?(2)事件 C 与 A 的交事件是什么事件?(3)设事件 E3 个红球,事件 F3 个球中至少有 1 个白球,那么事件 C 与 B,E是什么运算关系?C 与 F 的交事件是什么?解析(1)对于事件 D,可能的结果为 1 个红球 2 个白球或 2 个红球 1 个白球,故DAB.(2)对于事件 C,可能的结果为 1 个红球 2 个白球或 2 个红
22、球 1 个白球或 3 个均为红球,故 CAA.(3)由事件 C 包括的可能结果有 1 个红球 2 个白球,2 个红球 1 个白球,3 个红球三种情况,故 BC,EC,而事件 F 包括的可能结果有 1 个白球 2 个红球,2 个白球 1 个红球,3 个白球,所以 CF1 个红球 2 个白球,2 个红球 1 个白球D.题型三用集合运算表示随机事件典例 3设 A,B,C 表示三个随机事件,试将下列事件用A,B,C 表示出来.(1)三个事件都发生;(2)三个事件至少有一个发生;(3)A 发生,B,C 不发生;(4)A,B 都发生,C 不发生;(5)A,B 至少有一个发生,C 不发生;(6)A,B,C
23、中恰好有两个发生.解析(1)ABC(2)ABC(3)ABC(4)ABC(5)(AB)C(6)ABCA B CA BC归纳提升利用随机事件的运算与集合运算的对应关系,可以有效地解决此类问题.【对点练习】从某大学数学系图书室中任选一本书.设 A 表示事件“任选一本书,这本书为数学书”;B 表示事件“任选一本书,这本书为中文版的书”;C 表示事件“任选一本书,这本书为 2000 年后出版的书”.问:(1)AB C表示什么事件?(2)在什么条件下有 ABCA?(3)CB 表示什么意思?解析(1)AB C表示事件“任选一本书,这本书为 2000 年或 2000 年前出版的中文版的数学书”.(2)在“图书
24、室中所有数学书都是 2000 年后出版的且为中文版”的条件下才有 ABCA.(3)CB 表示 2000 年或 2000 年前出版的书全是中文版的.易错警示不能正确区分对立事件和互斥事件致错典例 4进行抛掷一枚骰子的试验,有下列各组事件:(1)“出现 1 点”与“出现 2 点”;(2)“出现奇数点”与“出现偶数点”;(3)“出现大于 3 的点”与“出现大于 4 的点”.其中是对立事件的组数是(B)A0C2错解C错因分析错解混淆了互斥事件与对立事件,误将互斥事件当作了对立事件.只有(2)“出现奇数点”与“出现偶数点”是对立事件,而(1)中“出现 1 点”与“出现 2 点”是互斥事件,但不是对立事件
25、,(3)中“出现大于 3 的点”与“出现大于 4 的点”不是互斥事件,所以也不是对立事件.正解B误区警示对立事件一定是互斥事件,而互斥事件却不一定是对立事件.忽略互斥事件与对立事件之间的区别与联系,对“恰”“至少”“都”等词语理解不透彻.判断两个事件是否互斥,就要看它们是否能同时发生;判断两个互斥事件是否对立,就要看它们是否有一B1D3个必然发生.【对点练习】(2020广东省茂名市期末)若干人站成一排,其中为互斥事件的是(A)A“甲站排头”与“乙站排头”B“甲站排头”与“乙站排尾”C“甲站排头”与“乙不站排头”D“甲不站排头”与“乙不站排头”解析根据互斥事件不能同时发生,判断 A 是互斥事件;
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