新高考高中数学核心知识点全透视专题17.1+条件概率与全概率公式(精讲精析篇)(原卷版+解析)
展开一、核心素养
结合古典概型,考查条件概率、独立事件的概率的计算以及全概率公式的应用,凸显数学抽象、数学运算、逻辑推理、数学建模的核心素养.
二、考试要求
1.了解条件概率的概念,了解两个事件相互独立的概念.
2.理解并掌握全概率公式.了解贝叶斯公式.
3.会用全概率公式及贝叶斯公式解题.
三、主干知识梳理
(一)条件概率
1.条件概率
2.条件概率的性质
(1)0≤P(B|A)≤1;
(2)P(A|A)=1;
(3)如果B与C互斥,则P(B∪C|A)=P(B|A)+P(C|A).
【两点说明】
1.如果知道事件A发生会影响事件B发生的概率,那么P(B)≠P(B|A);
2.已知A发生,在此条件下B发生,相当于AB发生,要求P(B|A),相当于把A看作新的基本事件空间计算AB发生的概率,即P(B|A)=eq \f(nAB,nA)=eq \f(\f(nAB,nΩ),\f(nA,nΩ))=eq \f(PAB,PA).
3.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相互独立.
(2)性质:①若事件A与B相互独立,则P(B|A)=P(B),P(A|B)=P(A).
②如果事件A与B相互独立,那么A与eq \x\t(B),eq \x\t(A)与B,eq \x\t(A)与eq \x\t(B)也相互独立.
4.事件的独立性
(1)事件A与B相互独立的充要条件是
P(AB)=P(A)P(B).
(2)当P(B)>0时,A与B独立的充要条件是P(A|B)=P(A).
(3)如果P(A)>0,A与B独立,则P(B|A)=P(B)成立.P(B|A)=eq \f(PAB,PA)=eq \f(PAPB,PA)=P(B).
5.牢记并理解事件中常见词语的含义
(1)A,B中至少有一个发生的事件为A∪B;
(2)A,B都发生的事件为AB;
(3)A,B都不发生的事件为eq \(\x\t(A))eq \(\x\t(B));
(4)A,B恰有一个发生的事件为Aeq \x\t(B)∪eq \x\t(A)B;
(5)A,B至多一个发生的事件为Aeq \x\t(B)∪eq \x\t(A)B∪eq \(\x\t(A))eq \(\x\t(B)).
(二)全概率公式
1.全概率公式
(1)P(B)=P(A)P(B|A)+P(eq \(A,\s\up6(-)))P(B|eq \(A,\s\up6(-)));
(2)定理1 若样本空间Ω中的事件A1,A2,…,An满足:
①任意两个事件均互斥,即AiAj=∅,i,j=1,2,…,n,i≠j;
②A1+A2+…+An=Ω;
③P(Ai)>0,i=1,2,…,n.
则对Ω中的任意事件B,都有B=BA1+BA2+…+BAn,且
P(B)=eq \(\(∑,\s\up8(n),\s\d6(i=1))PBAi)=eq \(\(∑,\s\up8(n),\s\d6(i=1))PAiPB|Ai).
2.贝叶斯公式
(1)一般地,当0<P(A)<1且P(B)>0时,有
P(A|B)=eq \f(PAPB|A,PB)
=eq \f(PAPB|A,PAPB|A+P\(A,\s\up6(-))PB|\(A,\s\up6(-))).
(2)定理2 若样本空间Ω中的事件A1,A2,…,An满足:
①任意两个事件均互斥,即AiAj=∅,i,j=1,2,…,n,i≠j;
②A1+A2+…+An=Ω;
③1>P(Ai)>0,i=1,2,…,n.
则对Ω中的任意概率非零的事件B,有
P(Aj|B)=eq \f(PAjPB|Aj,PB)=eq \(\f(PAjPB|Aj,\(∑,\s\up8(n),\s\d6(i=1))PAiPB|Ai)).
【拓展】贝叶斯公式充分体现了P(A|B),P(A),P(B),P(B|A),P(B|eq \(A,\s\up6(-))),P(AB)之间的转化.即P(A|B)=eq \f(PAB,PB),P(AB)=P(A|B)P(B)=P(B|A)P(A),P(B)=P(A)P(B|A)+P(eq \(A,\s\up6(-)))P(B|eq \(A,\s\up6(-)))之间的内在联系.
一、命题规律
(1)考查条件概率的计算;
(2)考查独立事件概率的计算;
(3)考查全概率公式及其应用;
(4)以选择题、填空题的形式,综合考查概率计算问题.
二、真题展示
1.(2023·全国·高考真题)有6个相同的球,分别标有数字1,2,3,4,5,6,从中有放回的随机取两次,每次取1个球,甲表示事件“第一次取出的球的数字是1”,乙表示事件“第二次取出的球的数字是2”,丙表示事件“两次取出的球的数字之和是8”,丁表示事件“两次取出的球的数字之和是7”,则( )
A.甲与丙相互独立B.甲与丁相互独立
C.乙与丙相互独立D.丙与丁相互独立
2.(2023·全国·高考真题(理))甲、乙、丙三位同学进行羽毛球比赛,约定赛制如下:累计负两场者被淘汰;比赛前抽签决定首先比赛的两人,另一人轮空;每场比赛的胜者与轮空者进行下一场比赛,负者下一场轮空,直至有一人被淘汰;当一人被淘汰后,剩余的两人继续比赛,直至其中一人被淘汰,另一人最终获胜,比赛结束.经抽签,甲、乙首先比赛,丙轮空.设每场比赛双方获胜的概率都为,
(1)求甲连胜四场的概率;
(2)求需要进行第五场比赛的概率;
(3)求丙最终获胜的概率.
考点01 条件概率
【典例1】(2023·安徽·高考真题(理))甲罐中有5个红球,2个白球和3个黑球,乙罐中有4个红球,3个白球和3个黑球.先从甲罐中随机取出一球放入乙罐,分别以和表示由甲罐取出的球是红球,白球和黑球的事件;再从乙罐中随机取出一球,以表示由乙罐取出的球是红球的事件,则下列结论中正确的是________(写出所有正确结论的编号).
①;
②;
③事件与事件相互独立;
④是两两互斥的事件;
⑤的值不能确定,因为它与中哪一个发生有关
【典例2】(2023·辽宁·高考真题(理))从中任取个不同的数,事件“取到的个数之和为偶数”,事件“取到两个数均为偶数”,则
A.B.C.D.
【典例3】现有6个节目准备参加比赛,其中4个舞蹈节目,2个语言类节目,如果不放回地依次抽取2个节目,求:
(1)第1次抽到舞蹈节目的概率;
(2)第1次和第2次都抽到舞蹈节目的概率;
(3)在第1次抽到舞蹈节目的条件下,第2次抽到舞蹈节目的概率.
【总结提升】
1.用定义法求条件概率P(B|A)的步骤
(1)分析题意,弄清概率模型;
(2)计算P(A),P(A∩B);
(3)代入公式求P(B|A)=eq \f(PA∩B,PA).
2.典例2第(3)问给出了两种求条件概率的方法,法一为定义法,法二利用基本事件个数直接作商,是一种重要的求条件概率的方法.
3.计算条件概率的方法
(1)在缩小后的样本空间ΩA中计算事件B发生的概率,即P(B|A).
(2)在原样本空间Ω中,先计算P(A∩B),P(A),再利用公式P(B|A)=eq \f(PA∩B,PA)计算求得P(B|A).
4.为了求复杂事件的概率,往往需要把该事件分为两个或多个互斥事件,求出简单事件的概率后,相加即可得到复杂事件的概率(如典例3).利用公式P(B∪C|A)=P(B|A)+P(C|A)可使条件概率的计算较为简单,但应注意这个性质的使用前提是“B与C互斥”.
考点02 全概率公式
【典例4】(2023·全国·高二课时练习)玻璃杯成箱出售,每箱20只,各箱含0,1,2个次品的概率分别为0.8,0.1,0.1,一顾客购买一箱玻璃杯,在购买时售货员随机取出一箱,顾客开箱任意抽查5只,若无次品,则购买该箱玻璃杯,否则退回.求顾客买下该箱玻璃杯的概率.
【典例5】(2023·全国·高二课时练习)一学生接连参加同一课程的两次考试,若第一次考试及格的概率为,第一次考试及格且第二次考试及格的概率也为,第一次考试不及格且第二次考试及格的概率为,求该学生第二次考试及格的概率.
【典例6】假定具有症状S={S1,S2,S3,S4}的疾病有d1,d2,d3三种,现从20 000份患有疾病d1,d2,d3的病历卡中统计得到下列数字:
试问当一个具有S中症状的病人前来要求诊断时,他患有疾病的可能性是多少?在没有别的资料可依据的诊断手段情况下,诊断该病人患有这三种疾病中哪一种较合适?
【总结提升】
1.以上三例分别代表全概率公式及其应用、贝叶斯公式及其应用及全概率公式与贝叶斯公式的综合应用.
2.利用贝叶斯公式求概率的步骤
第一步:利用全概率公式计算P(A),即P(A)=eq \(∑,\s\up8(n),\s\d6(i=1))P(Bi)P(A|Bi);
第二步:计算P(AB),可利用P(AB)=P(B)P(A|B)求解;
第三步:代入P(B|A)=eq \f(PAB,PA)求解.
3.贝叶斯公式实质上是条件概率公式P(Bi|A)=eq \f(PBiA,PA),P(BiA)=P(Bi)·P(A|Bi),全概率公式P(A)=eq \(∑,\s\up8(n),\s\d6(i=1))P(Bi)P(A|Bi)的综合应用.
4..若随机试验可以看成分两个阶段进行,且第一阶段的各试验结果具体结果怎样未知,那么:(1)如果要求的是第二阶段某一个结果发生的概率,则用全概率公式;(2)如果第二个阶段的某一个结果是已知的,要求的是此结果为第一阶段某一个结果所引起的概率,一般用贝叶斯公式,类似于求条件概率,熟记这个特征,在遇到相关的题目时,可以准确地选择方法进行计算,保证解题的正确高效.
【提醒】
1.全概率公式P(B)=eq \(∑,\s\up8(n),\s\d6(i=1))P(Ai)P(B|Ai)在解题中体现了化整为零的转化化归思想.
2.贝叶斯概率公式反映了条件概率P(B|A)=eq \f(PAB,PA),全概率公式P(A)=eq \(∑,\s\up8(n),\s\d6(i=1))P(Bi)P(A|Bi)及乘法公式P(AB)=P(B)P(A|B)之间的关系.
即P(Bj|A)=eq \f(PBjA,PA)=eq \f(PBjPA|Bj,PA)=eq \f(PBjPA|Bj,\(∑,\s\up8(n),\s\d6(i=1))PBiPA|Bi).
热门考点03 独立性与条件概率的关系
【典例7】判断下列各对事件是否是相互独立事件.
(1)甲组3名男生,2名女生;乙组2名男生,3名女生.现从甲、乙两组中各选1名同学参加演讲比赛,“从甲组中选出1名男生”与“从乙组中选出1名女生”;
(2)容器内盛有5个白乒乓球和3个黄乒乓球,“从8个球中任意取出1个,取出的是白球”与“从剩下的7个球中任意取出1个,取出的还是白球”;
(3)掷一颗骰子一次,“出现偶数点”与“出现3点或6点”.
【典例8】面对某种流感病毒,各国医疗科研机构都在研究疫苗,现有A,B,C三个独立的研究机构在一定的时期内能研制出疫苗的概率分别是eq \f(1,5),eq \f(1,4),eq \f(1,3).求:
(1)他们都研制出疫苗的概率;
(2)他们都失败的概率;
(3)他们能够研制出疫苗的概率.
【典例9】在一段线路中并联着3个自动控制的常开开关,只要其中1个开关能够闭合,线路就能正常工作.假定在某段时间内每个开关能够闭合的概率都是0.7,计算在这段时间内线路正常工作的概率.
【规律方法】
1.判断事件是否相互独立的方法
(1)定义法:事件A,B相互独立⇔P(A∩B)=P(A)·P(B).
(2)由事件本身的性质直接判定两个事件发生是否相互影响.
(3)条件概率法:当P(A)>0时,可用P(B|A)=P(B)判断.
2.求相互独立事件同时发生的概率的步骤
(1)首先确定各事件之间是相互独立的;
(2)确定这些事件可以同时发生;
(3)求出每个事件的概率,再求积.
3.使用相互独立事件同时发生的概率计算公式时,要掌握公式的适用条件,即各个事件是相互独立的,而且它们能同时发生.
4.求复杂事件的概率一般可分三步进行
(1)列出题中涉及的各个事件,并用适当的符号表示它们;
(2)理清各事件之间的关系,恰当地用事件间的“并”“交”表示所求事件;
(3)根据事件之间的关系准确地运用概率公式进行计算.
5.计算事件同时发生的概率常用直接法,当遇到“至少”“至多”问题可以考虑间接法.
巩固提升
1.(2023·全国·高考真题(理))某地区空气质量监测资料表明,一天的空气质量为优良的概率是0.75,连续两天为优良的概率是0.6,已知某天的空气质量为优良,则随后一天的空气质量为优良的概率是
A.0.8B.0.75C.0.6D.0.45
2.(2023·山东师范大学附中高二期中)甲乙两位游客慕名来到江城武汉旅游,准备分别从黄鹤楼、东湖、昙华林和欢乐谷4个著名旅游景点中随机选择其中一个景点游玩,记事件:甲和乙至少一人选择黄鹤楼,事件:甲和乙选择的景点不同,则条件概率( )
A.B.C.D.
3.【多选题】(2023·山东济宁·高一期末)从甲袋中摸出一个红球的概率是,从乙袋中摸出一个红球的概率是,从两袋各摸出一个球,下列结论正确的是( )
A.个球都是红球的概率为B.个球不都是红球的概率为
C.至少有个红球的概率为D.个球中恰有个红球的概率为
4.【多选题】(2023·山东无棣·高二期中)有3台车床加工同一型号的零件.第1台加工的次品率为6%,第2,3台加工的次品率均为5%,加工出来的零件混放在一起.已知第1,2,3台车床的零件数分别占总数的25%,30%,45%,则下列选项正确的有( )
A.任取一个零件是第1台生产出来的次品概率为0.06
B.任取一个零件是次品的概率为0.0525
C.如果取到的零件是次品,且是第2台车床加工的概率为
D.如果取到的零件是次品,且是第3台车床加工的概率为
5.(2023·山东莱西·高二期末)某学校有,两家餐厅,甲同学第一天午餐时随机地选择一家餐厅用餐.如果第一天去餐厅,那么第二天去餐厅的概率为0.6;如果第一天去餐厅,那么第二天去餐厅的概率为0.8.则甲同学第二天去餐厅用餐的概率为______;
6.(2023·天津·高考真题)已知甲、乙两球落入盒子的概率分别为和.假定两球是否落入盒子互不影响,则甲、乙两球都落入盒子的概率为_________;甲、乙两球至少有一个落入盒子的概率为_________.
7.(2023·全国·高考真题(理))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4∶1获胜的概率是____________.
8.(2023·山东泰安·高二期末)有3台车床加工同一型号的零件,第1台加工的次品率为6%,第2,3台加工的次品率均为5%;加工出来的零件混放在一起,且第1,2,3台车床加工的零件数分别占总数的25%,30%,45%.现从加工出来的零件中任取一个零件,则取到的零件是次品的概率为______,取到的零件是次品,且是第3台车床加工的概率为______.
9.(2023·全国·高二课时练习)某种疾病能导致心肌受损害,若第一次患该病,则心肌受损害的概率为0.3,第一次患病心肌未受损害而第二次再患该病时,心肌受损害的概率为0.6,试求某人患病两次心肌未受损害的概率.
10.一个家庭中有若干个小孩,假定生男孩和生女孩是等可能的,令A={一个家庭中既有男孩又有女孩},B={一个家庭中最多有一个女孩}.对下述两种情形,讨论A与B的独立性:
(1)家庭中有两个小孩;
(2)家庭中有三个小孩.
定义
一般地,当事件B发生的概率大于0时(即P(B)>0),已知事件B发生的条件下事件A发生的概率,称为条件概率
表示
P(A|B)
计算
公式
P(A|B)=eq \f(PA∩B,PB)
疾病
人数
出现S症状人数
d1
7 750
7 500
d2
5 250
4 200
d3
7 000
3 500
专题17.1 条件概率与全概率公式(精讲精析篇)
一、核心素养
结合古典概型,考查条件概率、独立事件的概率的计算以及全概率公式的应用,凸显数学抽象、数学运算、逻辑推理、数学建模的核心素养.
二、考试要求
1.了解条件概率的概念,了解两个事件相互独立的概念.
2.理解并掌握全概率公式.了解贝叶斯公式.
3.会用全概率公式及贝叶斯公式解题.
三、主干知识梳理
(一)条件概率
1.条件概率
2.条件概率的性质
(1)0≤P(B|A)≤1;
(2)P(A|A)=1;
(3)如果B与C互斥,则P(B∪C|A)=P(B|A)+P(C|A).
【两点说明】
1.如果知道事件A发生会影响事件B发生的概率,那么P(B)≠P(B|A);
2.已知A发生,在此条件下B发生,相当于AB发生,要求P(B|A),相当于把A看作新的基本事件空间计算AB发生的概率,即P(B|A)=eq \f(nAB,nA)=eq \f(\f(nAB,nΩ),\f(nA,nΩ))=eq \f(PAB,PA).
3.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相互独立.
(2)性质:①若事件A与B相互独立,则P(B|A)=P(B),P(A|B)=P(A).
②如果事件A与B相互独立,那么A与eq \x\t(B),eq \x\t(A)与B,eq \x\t(A)与eq \x\t(B)也相互独立.
4.事件的独立性
(1)事件A与B相互独立的充要条件是
P(AB)=P(A)P(B).
(2)当P(B)>0时,A与B独立的充要条件是P(A|B)=P(A).
(3)如果P(A)>0,A与B独立,则P(B|A)=P(B)成立.P(B|A)=eq \f(PAB,PA)=eq \f(PAPB,PA)=P(B).
5.牢记并理解事件中常见词语的含义
(1)A,B中至少有一个发生的事件为A∪B;
(2)A,B都发生的事件为AB;
(3)A,B都不发生的事件为eq \(\x\t(A))eq \(\x\t(B));
(4)A,B恰有一个发生的事件为Aeq \x\t(B)∪eq \x\t(A)B;
(5)A,B至多一个发生的事件为Aeq \x\t(B)∪eq \x\t(A)B∪eq \(\x\t(A))eq \(\x\t(B)).
(二)全概率公式
1.全概率公式
(1)P(B)=P(A)P(B|A)+P(eq \(A,\s\up6(-)))P(B|eq \(A,\s\up6(-)));
(2)定理1 若样本空间Ω中的事件A1,A2,…,An满足:
①任意两个事件均互斥,即AiAj=∅,i,j=1,2,…,n,i≠j;
②A1+A2+…+An=Ω;
③P(Ai)>0,i=1,2,…,n.
则对Ω中的任意事件B,都有B=BA1+BA2+…+BAn,且
P(B)=eq \(\(∑,\s\up8(n),\s\d6(i=1))PBAi)=eq \(\(∑,\s\up8(n),\s\d6(i=1))PAiPB|Ai).
2.贝叶斯公式
(1)一般地,当0<P(A)<1且P(B)>0时,有
P(A|B)=eq \f(PAPB|A,PB)
=eq \f(PAPB|A,PAPB|A+P\(A,\s\up6(-))PB|\(A,\s\up6(-))).
(2)定理2 若样本空间Ω中的事件A1,A2,…,An满足:
①任意两个事件均互斥,即AiAj=∅,i,j=1,2,…,n,i≠j;
②A1+A2+…+An=Ω;
③1>P(Ai)>0,i=1,2,…,n.
则对Ω中的任意概率非零的事件B,有
P(Aj|B)=eq \f(PAjPB|Aj,PB)=eq \(\f(PAjPB|Aj,\(∑,\s\up8(n),\s\d6(i=1))PAiPB|Ai)).
【拓展】贝叶斯公式充分体现了P(A|B),P(A),P(B),P(B|A),P(B|eq \(A,\s\up6(-))),P(AB)之间的转化.即P(A|B)=eq \f(PAB,PB),P(AB)=P(A|B)P(B)=P(B|A)P(A),P(B)=P(A)P(B|A)+P(eq \(A,\s\up6(-)))P(B|eq \(A,\s\up6(-)))之间的内在联系.
一、命题规律
(1)考查条件概率的计算;
(2)考查独立事件概率的计算;
(3)考查全概率公式及其应用;
(4)以选择题、填空题的形式,综合考查概率计算问题.
二、真题展示
1.(2023·全国·高考真题)有6个相同的球,分别标有数字1,2,3,4,5,6,从中有放回的随机取两次,每次取1个球,甲表示事件“第一次取出的球的数字是1”,乙表示事件“第二次取出的球的数字是2”,丙表示事件“两次取出的球的数字之和是8”,丁表示事件“两次取出的球的数字之和是7”,则( )
A.甲与丙相互独立B.甲与丁相互独立
C.乙与丙相互独立D.丙与丁相互独立
答案:B
分析:
根据独立事件概率关系逐一判断
【详解】
,
故选:B
2.(2023·全国·高考真题(理))甲、乙、丙三位同学进行羽毛球比赛,约定赛制如下:累计负两场者被淘汰;比赛前抽签决定首先比赛的两人,另一人轮空;每场比赛的胜者与轮空者进行下一场比赛,负者下一场轮空,直至有一人被淘汰;当一人被淘汰后,剩余的两人继续比赛,直至其中一人被淘汰,另一人最终获胜,比赛结束.经抽签,甲、乙首先比赛,丙轮空.设每场比赛双方获胜的概率都为,
(1)求甲连胜四场的概率;
(2)求需要进行第五场比赛的概率;
(3)求丙最终获胜的概率.
答案:(1);(2);(3).
分析:
(1)根据独立事件的概率乘法公式可求得事件“甲连胜四场”的概率;
(2)计算出四局以内结束比赛的概率,然后利用对立事件的概率公式可求得所求事件的概率;
(3)列举出甲赢的基本事件,结合独立事件的概率乘法公式计算出甲赢的概率,由对称性可知乙赢的概率和甲赢的概率相等,再利用对立事件的概率可求得丙赢的概率.
【详解】
(1)记事件甲连胜四场,则;
(2)记事件为甲输,事件为乙输,事件为丙输,
则四局内结束比赛的概率为
,
所以,需要进行第五场比赛的概率为;
(3)记事件为甲输,事件为乙输,事件为丙输,
记事件甲赢,记事件丙赢,
则甲赢的基本事件包括:、、、
、、、、,
所以,甲赢的概率为.
由对称性可知,乙赢的概率和甲赢的概率相等,
所以丙赢的概率为.
考点01 条件概率
【典例1】(2023·安徽·高考真题(理))甲罐中有5个红球,2个白球和3个黑球,乙罐中有4个红球,3个白球和3个黑球.先从甲罐中随机取出一球放入乙罐,分别以和表示由甲罐取出的球是红球,白球和黑球的事件;再从乙罐中随机取出一球,以表示由乙罐取出的球是红球的事件,则下列结论中正确的是________(写出所有正确结论的编号).
①;
②;
③事件与事件相互独立;
④是两两互斥的事件;
⑤的值不能确定,因为它与中哪一个发生有关
答案:②④
分析:
根据互斥事件的定义即可判断④;根据条件概率的计算公式分别得出事件发生的条件下B事件发生的概率,即可判断②;然后由,判断①和⑤;再比较的大小即可判断③.
【详解】
由题意可知事件不可能同时发生,则是两两互斥的事件,则④正确;
由题意得,故②正确;
,①⑤错;
因为,所以事件B与事件A1不独立,③错;综上选②④
故答案为:②④
【典例2】(2023·辽宁·高考真题(理))从中任取个不同的数,事件“取到的个数之和为偶数”,事件“取到两个数均为偶数”,则
A.B.C.D.
答案:B
分析:
先求得和的值,然后利用条件概率计算公式,计算出所求的概率.
【详解】
依题意,,故.故选B.
【典例3】现有6个节目准备参加比赛,其中4个舞蹈节目,2个语言类节目,如果不放回地依次抽取2个节目,求:
(1)第1次抽到舞蹈节目的概率;
(2)第1次和第2次都抽到舞蹈节目的概率;
(3)在第1次抽到舞蹈节目的条件下,第2次抽到舞蹈节目的概率.
答案:(1)eq \f(2,3);(2)eq \f(3,5).
【解析】第(1)、(2)问属古典概型问题,可直接代入公式;第(3)问为条件概率,可以借用前两问的结论,也可以直接利用基本事件个数求解.
详解:设第1次抽到舞蹈节目为事件A,第2次抽到舞蹈节目为事件B,则第1次和第2次都抽到舞蹈节目为事件A∩B.
(1)从6个节目中不放回地依次抽取2个的事件数为n(Ω)=Aeq \\al(2,6)=30,
根据分步计数原理n(A)=Aeq \\al(1,4)Aeq \\al(1,5)=20,于是P(A)=eq \f(nA,nΩ)=eq \f(20,30)=eq \f(2,3).
(2)因为n(A∩B)=Aeq \\al(2,4)=12,于是P(A∩B)=eq \f(nA∩B,nΩ)=eq \f(12,30)=eq \f(2,5).
(3)法一:由(1)(2)可得,在第1次抽到舞蹈节目的条件下,第2次抽到舞蹈节目的概率为
P(B|A)=eq \f(PA∩B,PA)=eq \f(\f(2,5),\f(2,3))=eq \f(3,5).
法二:因为n(A∩B)=12,n(A)=20,
所以P(B|A)=eq \f(nA∩B,nA)=eq \f(12,20)=eq \f(3,5).
【总结提升】
1.用定义法求条件概率P(B|A)的步骤
(1)分析题意,弄清概率模型;
(2)计算P(A),P(A∩B);
(3)代入公式求P(B|A)=eq \f(PA∩B,PA).
2.典例2第(3)问给出了两种求条件概率的方法,法一为定义法,法二利用基本事件个数直接作商,是一种重要的求条件概率的方法.
3.计算条件概率的方法
(1)在缩小后的样本空间ΩA中计算事件B发生的概率,即P(B|A).
(2)在原样本空间Ω中,先计算P(A∩B),P(A),再利用公式P(B|A)=eq \f(PA∩B,PA)计算求得P(B|A).
4.为了求复杂事件的概率,往往需要把该事件分为两个或多个互斥事件,求出简单事件的概率后,相加即可得到复杂事件的概率(如典例3).利用公式P(B∪C|A)=P(B|A)+P(C|A)可使条件概率的计算较为简单,但应注意这个性质的使用前提是“B与C互斥”.
考点02 全概率公式
【典例4】(2023·全国·高二课时练习)玻璃杯成箱出售,每箱20只,各箱含0,1,2个次品的概率分别为0.8,0.1,0.1,一顾客购买一箱玻璃杯,在购买时售货员随机取出一箱,顾客开箱任意抽查5只,若无次品,则购买该箱玻璃杯,否则退回.求顾客买下该箱玻璃杯的概率.
答案:.
分析:
若Ai(i=0,1,2)、B分别表示“该箱玻璃杯有i个次品”、 “顾客买下该箱玻璃杯”,易知P(Ω)=P(A0)+P(A1)+P(A2),结合已知求出相关概率,再利用全概率公式求顾客买下该箱玻璃杯的概率.
【详解】
设Ai=“该箱玻璃杯有i个次品(i=0,1,2)”,B=“顾客买下该箱玻璃杯”,则P(Ω)=P(A0)+P(A1)+P(A2)且A0,A1,A2两两互斥,
由题意知,P(A0)=0.8,P(A1)=0.1,P(A2)=0.1,P(B|A0)=1,P(B|A1)=,P(B|A2)=.
∴P(B)==0.8×1+0.1×+0.1×=.
【典例5】(2023·全国·高二课时练习)一学生接连参加同一课程的两次考试,若第一次考试及格的概率为,第一次考试及格且第二次考试及格的概率也为,第一次考试不及格且第二次考试及格的概率为,求该学生第二次考试及格的概率.
答案:
分析:
由全概率公式即得.
【详解】
记事件表示“该学生第i次考试及格”(),
则,,,,
由全概率公式得
.
【典例6】假定具有症状S={S1,S2,S3,S4}的疾病有d1,d2,d3三种,现从20 000份患有疾病d1,d2,d3的病历卡中统计得到下列数字:
试问当一个具有S中症状的病人前来要求诊断时,他患有疾病的可能性是多少?在没有别的资料可依据的诊断手段情况下,诊断该病人患有这三种疾病中哪一种较合适?
答案:推测病人患有疾病d1较为合理.
【解析】以A表示事件“患有出现S中的某些症状”,
D i表示事件“患者患有疾病di”(i=1,2,3),由于该问题观察的个数很多,用事件的频率作为概率的近似是合适的,由统计数字可知
P(D1)=eq \f(7 750,20 000)=0.387 5,P(D2)=eq \f(5 250,20 000)=0.262 5,
P(D3)=eq \f(7 000,20 000)=0.35,P(A|D1)=eq \f(7 500,7 750)≈0.967 7,
P(A|D2)=eq \f(4 200,5 250)=0.8,P(A|D3)=eq \f(3 500,7 000)=0.5.
从而P(A)=P(A|D1)P(D1)+P(A|D2)P(D2)+P(A|D3)P(D3)=0.387 5×0.967 7+0.262 5×0.8+0.35×0.5≈0.76.
由贝叶斯公式得
P(D1|A)=eq \f(PA|D1PD1,PA)=eq \f(0.387 5×0.967 7,0.76)≈0.493 4,
P(D2|A)=eq \f(PA|D2PD2,PA)=eq \f(0.262 5×0.8,0.76)≈0.276 3,
P(D3|A)=eq \f(PA|D3PD3,PA)=eq \f(0.35×0.5,0.76)≈0.230 3,
从而推测病人患有疾病d1较为合理.
【总结提升】
1.以上三例分别代表全概率公式及其应用、贝叶斯公式及其应用及全概率公式与贝叶斯公式的综合应用.
2.利用贝叶斯公式求概率的步骤
第一步:利用全概率公式计算P(A),即P(A)=eq \(∑,\s\up8(n),\s\d6(i=1))P(Bi)P(A|Bi);
第二步:计算P(AB),可利用P(AB)=P(B)P(A|B)求解;
第三步:代入P(B|A)=eq \f(PAB,PA)求解.
3.贝叶斯公式实质上是条件概率公式P(Bi|A)=eq \f(PBiA,PA),P(BiA)=P(Bi)·P(A|Bi),全概率公式P(A)=eq \(∑,\s\up8(n),\s\d6(i=1))P(Bi)P(A|Bi)的综合应用.
4..若随机试验可以看成分两个阶段进行,且第一阶段的各试验结果具体结果怎样未知,那么:(1)如果要求的是第二阶段某一个结果发生的概率,则用全概率公式;(2)如果第二个阶段的某一个结果是已知的,要求的是此结果为第一阶段某一个结果所引起的概率,一般用贝叶斯公式,类似于求条件概率,熟记这个特征,在遇到相关的题目时,可以准确地选择方法进行计算,保证解题的正确高效.
【提醒】
1.全概率公式P(B)=eq \(∑,\s\up8(n),\s\d6(i=1))P(Ai)P(B|Ai)在解题中体现了化整为零的转化化归思想.
2.贝叶斯概率公式反映了条件概率P(B|A)=eq \f(PAB,PA),全概率公式P(A)=eq \(∑,\s\up8(n),\s\d6(i=1))P(Bi)P(A|Bi)及乘法公式P(AB)=P(B)P(A|B)之间的关系.
即P(Bj|A)=eq \f(PBjA,PA)=eq \f(PBjPA|Bj,PA)=eq \f(PBjPA|Bj,\(∑,\s\up8(n),\s\d6(i=1))PBiPA|Bi).
热门考点03 独立性与条件概率的关系
【典例7】判断下列各对事件是否是相互独立事件.
(1)甲组3名男生,2名女生;乙组2名男生,3名女生.现从甲、乙两组中各选1名同学参加演讲比赛,“从甲组中选出1名男生”与“从乙组中选出1名女生”;
(2)容器内盛有5个白乒乓球和3个黄乒乓球,“从8个球中任意取出1个,取出的是白球”与“从剩下的7个球中任意取出1个,取出的还是白球”;
(3)掷一颗骰子一次,“出现偶数点”与“出现3点或6点”.
答案:见解析
【解析】(1)“从甲组中选出1名男生”这一事件是否发生,对“从乙组中选出1名女生”这一事件发生的概率没有影响,所以它们是相互独立事件.
(2)“从8个球中任意取出1个,取出的是白球”的概率为eq \f(5,8),若这一事件发生了,则“从剩下的7个球中任意取出1个,取出的仍是白球”的概率为eq \f(4,7);若前一事件没有发生,则后一事件发生的概率为eq \f(5,7),可见,前一事件是否发生,对后一事件发生的概率有影响,所以二者不是相互独立事件.
(3)法一:记A:出现偶数点,B:出现3点或6点,则A={2,4,6},B={3,6},AB={6},
∴P(A)=eq \f(3,6)=eq \f(1,2),P(B)=eq \f(2,6)=eq \f(1,3),P(A∩B)=eq \f(1,6).
∴P(A∩B)=P(A)·P(B),
∴事件A与B相互独立.
法二:由法一可知P(B|A)=eq \f(1,3),
又P(B)=eq \f(2,6)=eq \f(1,3),
∴P(B|A)=P(B),
∴事件A与B相互独立.
【典例8】面对某种流感病毒,各国医疗科研机构都在研究疫苗,现有A,B,C三个独立的研究机构在一定的时期内能研制出疫苗的概率分别是eq \f(1,5),eq \f(1,4),eq \f(1,3).求:
(1)他们都研制出疫苗的概率;
(2)他们都失败的概率;
(3)他们能够研制出疫苗的概率.
答案:
【解析】令事件A,B,C分别表示A,B,C三个独立的研究机构在一定时期内成功研制出该疫苗,依题意可知,事件A,B,C相互独立,且P(A)=eq \f(1,5),P(B)=eq \f(1,4),P(C)=eq \f(1,3).
(1)他们都研制出疫苗,即事件A,B,C同时发生,故
P(A∩B∩C)=P(A)P(B)P(C)=eq \f(1,5)×eq \f(1,4)×eq \f(1,3)=eq \f(1,60).
(2)他们都失败即事件eq \(\x\t(A)),eq \(\x\t(B)),eq \(\x\t(C))同时发生,
故P(eq \(\x\t(A))∩eq \(\x\t(B))∩eq \(\x\t(C)))=P(eq \x\t(A))P(eq \x\t(B))P(eq \x\t(C))
=(1-P(A))(1-P(B))(1-P(C))
=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,5)))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,4)))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(1,3)))
=eq \f(4,5)×eq \f(3,4)×eq \f(2,3)=eq \f(2,5).
(3)“他们能研制出疫苗”的对立事件为“他们都失败”,结合对立事件间的概率关系可得所求事件的概率
P=1-P(eq \(\x\t(A))∩eq \(\x\t(B))∩eq \(\x\t(C)))=1-eq \f(2,5)=eq \f(3,5).
【典例9】在一段线路中并联着3个自动控制的常开开关,只要其中1个开关能够闭合,线路就能正常工作.假定在某段时间内每个开关能够闭合的概率都是0.7,计算在这段时间内线路正常工作的概率.
答案:0.973.
【解析】由题目可获取以下主要信息:①3个开关并联;②每个开关闭合的概率是0.7,且闭合与否相互独立.解答本题可先作出一个线路图,再分情况讨论.
详解:如图所示,记这段时间内开关KA,KB,KC能够闭合为事件A,B,C.
由题意,这段时间内3个开关是否能够闭合相互之间没有影响,根据相互独立事件的概率公式,这段时间内3个开关都不能闭合的概率是P(eq \(A,\s\up6(-))eq \(B,\s\up6(-))eq \(C,\s\up6(-)))
=P(eq \(A,\s\up6(-)))P(eq \(B,\s\up6(-)))P(eq \(C,\s\up6(-)))
=[1-P(A)][1-P(B)][1-P(C)]
=(1-0.7)(1-0.7)(1-0.7)=0.027.
于是这段时间内至少有1个开关能够闭合,从而使线路能够正常工作的概率是
1-P(eq \(A,\s\up6(-))eq \(B,\s\up6(-))eq \(C,\s\up6(-)))=1-0.027=0.973.
即这段时间内线路正常工作的概率是0.973.
【规律方法】
1.判断事件是否相互独立的方法
(1)定义法:事件A,B相互独立⇔P(A∩B)=P(A)·P(B).
(2)由事件本身的性质直接判定两个事件发生是否相互影响.
(3)条件概率法:当P(A)>0时,可用P(B|A)=P(B)判断.
2.求相互独立事件同时发生的概率的步骤
(1)首先确定各事件之间是相互独立的;
(2)确定这些事件可以同时发生;
(3)求出每个事件的概率,再求积.
3.使用相互独立事件同时发生的概率计算公式时,要掌握公式的适用条件,即各个事件是相互独立的,而且它们能同时发生.
4.求复杂事件的概率一般可分三步进行
(1)列出题中涉及的各个事件,并用适当的符号表示它们;
(2)理清各事件之间的关系,恰当地用事件间的“并”“交”表示所求事件;
(3)根据事件之间的关系准确地运用概率公式进行计算.
5.计算事件同时发生的概率常用直接法,当遇到“至少”“至多”问题可以考虑间接法.
巩固提升
1.(2023·全国·高考真题(理))某地区空气质量监测资料表明,一天的空气质量为优良的概率是0.75,连续两天为优良的概率是0.6,已知某天的空气质量为优良,则随后一天的空气质量为优良的概率是
A.0.8B.0.75C.0.6D.0.45
答案:A
【详解】
试题分析:记“一天的空气质量为优良”,“第二天空气质量也为优良”,由题意可知,所以,故选A.
2.(2023·山东师范大学附中高二期中)甲乙两位游客慕名来到江城武汉旅游,准备分别从黄鹤楼、东湖、昙华林和欢乐谷4个著名旅游景点中随机选择其中一个景点游玩,记事件:甲和乙至少一人选择黄鹤楼,事件:甲和乙选择的景点不同,则条件概率( )
A.B.C.D.
答案:D
分析:
首先根据题意分别算出事件和的情况数,再利用条件概率公式计算即可.
【详解】
由题知:事件:甲和乙至少一人选择黄鹤楼共有:种情况,
事件:甲和乙选择的景点不同,且至少一人选择黄鹤楼,共有种情况,
.
故选:D.
3.【多选题】(2023·山东济宁·高一期末)从甲袋中摸出一个红球的概率是,从乙袋中摸出一个红球的概率是,从两袋各摸出一个球,下列结论正确的是( )
A.个球都是红球的概率为B.个球不都是红球的概率为
C.至少有个红球的概率为D.个球中恰有个红球的概率为
答案:ACD
分析:
根据题意可知,则从甲袋中摸出一个不是红球的概率是,从乙袋中摸出一个不是红球的概率是,根据对立事件和相互独立事件的概率计算公式,分别求出各选项中的概率,从而可判断得出答案.
【详解】
解:由题可知,从甲袋中摸出一个红球的概率是,从乙袋中摸出一个红球的概率是,
则从甲袋中摸出一个不是红球的概率是,从乙袋中摸出一个不是红球的概率是,
对于A选项,个球都是红球的概率为,A选项正确;
对于B选项,个球不都是红球的概率为,B选项错误;
对于C选项,至少有个红球的概率为,C选项正确;
对于D选项,个球中恰有个红球的概率,D选项正确.
故选:ACD.
4.【多选题】(2023·山东无棣·高二期中)有3台车床加工同一型号的零件.第1台加工的次品率为6%,第2,3台加工的次品率均为5%,加工出来的零件混放在一起.已知第1,2,3台车床的零件数分别占总数的25%,30%,45%,则下列选项正确的有( )
A.任取一个零件是第1台生产出来的次品概率为0.06
B.任取一个零件是次品的概率为0.0525
C.如果取到的零件是次品,且是第2台车床加工的概率为
D.如果取到的零件是次品,且是第3台车床加工的概率为
答案:BD
分析:
记A:车床加工的零件为次品,记Bi:第i台车床加工的零件,根据已知确定P(A|B1)、P(A|B2)、P(A|B3)、P(B1)、P(B2)、P(B3),再利用条件概率公式、全概率公式判断各选项描述中的概率是否正确即可.
【详解】
记事件A:车床加工的零件为次品,记事件Bi:第i台车床加工的零件,则P(A|B1)=6%,P(A|B2)=P(A|B3)=5%,又P(B1)=25%,P(B2)=30%,P(B3)=45%,
A:任取一个零件是第1台生产出来的次品概率为P(AB1)=6%×25%=1.5%,故错误;
B:任取一个零件是次品的概率为P(A)=P(AB1)+P(AB2)+P(AB3)=6%×25%+5%×75%=5.25%,故正确;
C:如果取到的零件是次品,且是第2台车床加工的概率为P(B2|A)====,故错误;
D:如果取到的零件是次品,且是第3台车床加工的概率为P(B3|A)====,故正确;
故选:BD.
5.(2023·山东莱西·高二期末)某学校有,两家餐厅,甲同学第一天午餐时随机地选择一家餐厅用餐.如果第一天去餐厅,那么第二天去餐厅的概率为0.6;如果第一天去餐厅,那么第二天去餐厅的概率为0.8.则甲同学第二天去餐厅用餐的概率为______;
答案:0.7
分析:
第2天去哪家餐厅用餐的概率受第1天在哪家餐厅用餐的影响,可根据第1天可能去的餐厅,将样本空间表示为“第1天去A餐厅”和“第1天去B餐厅”两个互斥事件的并,利用全概率公式求解.
【详解】
设“第1天去A餐厅用餐”,“第1天去B餐厅用餐”,“第2天去A餐厅用餐”,则,且与互斥
根据题意得:,,
由全概率公式,得:
.
故答案为:0.7.
6.(2023·天津·高考真题)已知甲、乙两球落入盒子的概率分别为和.假定两球是否落入盒子互不影响,则甲、乙两球都落入盒子的概率为_________;甲、乙两球至少有一个落入盒子的概率为_________.
答案:
分析:
根据相互独立事件同时发生的概率关系,即可求出两球都落入盒子的概率;同理可求两球都不落入盒子的概率,进而求出至少一球落入盒子的概率.
【详解】
甲、乙两球落入盒子的概率分别为,
且两球是否落入盒子互不影响,
所以甲、乙都落入盒子的概率为,
甲、乙两球都不落入盒子的概率为,
所以甲、乙两球至少有一个落入盒子的概率为.
故答案为:;.
7.(2023·全国·高考真题(理))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4∶1获胜的概率是____________.
答案:0.18
分析:
本题应注意分情况讨论,即前五场甲队获胜的两种情况,应用独立事件的概率的计算公式求解.题目有一定的难度,注重了基础知识、基本计算能力及分类讨论思想的考查.
【详解】
前四场中有一场客场输,第五场赢时,甲队以获胜的概率是
前四场中有一场主场输,第五场赢时,甲队以获胜的概率是
综上所述,甲队以获胜的概率是
8.(2023·山东泰安·高二期末)有3台车床加工同一型号的零件,第1台加工的次品率为6%,第2,3台加工的次品率均为5%;加工出来的零件混放在一起,且第1,2,3台车床加工的零件数分别占总数的25%,30%,45%.现从加工出来的零件中任取一个零件,则取到的零件是次品的概率为______,取到的零件是次品,且是第3台车床加工的概率为______.
答案:0.0525
分析:
首先用数学语言表示已知条件,设B=“任取一个零件为次品”,Ai=“零件为第i台车床加工”(i=1,2,3),则Ω=A1∪A2∪A3,A1,A2,A3两两互斥.P(A1)=0.25,P(A2)=0.3,P(A3)=0.45,P(B|A1)=0.06,P(B|A2)=P(B|A3)=0.05.由条件概率公式计算;由条件概率公式计算.
【详解】
设B=“任取一个零件为次品”,Ai=“零件为第i台车床加工”(i=1,2,3),则Ω=A1∪A2∪A3,A1,A2,A3两两互斥.根据题意得P(A1)=0.25,P(A2)=0.3,P(A3)=0.45,P(B|A1)=0.06,P(B|A2)=P(B|A3)=0.05.
由全概率公式,
得P(B)=P(A1)P(B|A1)+P(A2)P(B|A2)+P(A3)P(B|A3)
=0.25×0.06+0.3×0.05+0.45×0.05
=0.0525.
“如果取到的零件是次品,计算它是第i(i=1,2,3)台车床加工的概率”,
就是计算在B发生的条件下,事件Ai发生的概率.
=
==.
故答案为:0.0525;
9.(2023·全国·高二课时练习)某种疾病能导致心肌受损害,若第一次患该病,则心肌受损害的概率为0.3,第一次患病心肌未受损害而第二次再患该病时,心肌受损害的概率为0.6,试求某人患病两次心肌未受损害的概率.
答案:
【详解】
设表示“第一次患病心肌受损害”,
表示“第二次患病心肌受损害”,则所求概率为.
由题意可知,,.
又,
,
所以.
10.一个家庭中有若干个小孩,假定生男孩和生女孩是等可能的,令A={一个家庭中既有男孩又有女孩},B={一个家庭中最多有一个女孩}.对下述两种情形,讨论A与B的独立性:
(1)家庭中有两个小孩;
(2)家庭中有三个小孩.
答案:见解析
【解析】法一:(利用定义)(1)有两个小孩的家庭,考虑男孩、女孩的可能情形为(男,男),(男,女),(女,男),(女,女),
共有4个元素,由等可能性知概率均为eq \f(1,4).
这时A={(男,女),(女,男)},
B={(男,男),(男,女),(女,男)},
AB={(男,女),(女,男)},
于是P(A)=eq \f(1,2),P(B)=eq \f(3,4),P(A∩B)=eq \f(1,2).
由此可知P(A∩B)≠P(A)P(B),
所以事件A,B不相互独立.
(2)有三个小孩的家庭,小孩为男孩、女孩的所有可能情形为(男,男,男),(男,男,女),(男,女,男),(女,男,男),(男,女,女),(女,男,女),(女,女,男),(女,女,女),
由等可能性知这8个元素的概率均为eq \f(1,8),这时A中含有6个元素,B中含有4个元素,AB中含有3个元素.于是P(A)=eq \f(6,8)=eq \f(3,4),P(B)=eq \f(4,8)=eq \f(1,2),P(AB)=eq \f(3,8),显然有P(AB)=eq \f(3,8)=P(A)P(B)成立.
从而事件A与B是相互独立的.
法二:(利用条件概率与独立性的关系)
(1)由题意可知P(B|A)=eq \f(1,2),
又P(B)=eq \f(3,4),
故P(B|A)≠P(B).
所以A与B不相互独立.
(2)由题意可知P(B|A)=eq \f(3,6)=eq \f(1,2),
又P(B)=eq \f(4,8)=eq \f(1,2),
故P(B|A)=P(B),所以A与B相互独立.
定义
一般地,当事件B发生的概率大于0时(即P(B)>0),已知事件B发生的条件下事件A发生的概率,称为条件概率
表示
P(A|B)
计算
公式
P(A|B)=eq \f(PA∩B,PB)
疾病
人数
出现S症状人数
d1
7 750
7 500
d2
5 250
4 200
d3
7 000
3 500
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