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  • 2021-06-11 发布

2020年高中数学新教材同步必修第二册 第十章 10.2 事件的相互独立性

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10.2 事件的相互独立性 学习目标 1.在具体情境中,了解两个事件相互独立的概念.2.能利用相互独立事件同时发 生的概率公式解决一些简单的实际问题. 知识点一 相互独立事件的概念 对任意两个事件 A 与 B,如果 P(AB)=P(A)P(B)成立,则称事件 A 与事件 B 相互独立,简称 独立. 知识点二 相互独立事件的性质 如果事件 A 与 B 相互独立,那么 A 与 B , A 与 B, A 与 B 也都相互独立. 1.不可能事件与任何一个事件相互独立.( √ ) 2.必然事件与任何一个事件相互独立.( √ ) 3.“P(AB)=P(A)·P(B)”是“事件 A,B 相互独立”的充要条件.( √ ) 4.如果两个事件相互独立,则它们的对立事件也是相互独立的.( √ ) 一、事件独立性的判断 例 1 判断下列事件是否为相互独立事件. (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”. 解 (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 事件是否发生没有影响,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4 7 ;若前一事件没有发生,则后一 事件发生的概率为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. 反思感悟 两个事件是否相互独立的判断 (1)直接法:由事件本身的性质直接判定两个事件发生是否相互影响. (2)公式法:若 P(AB)=P(A)·P(B),则事件 A,B 为相互独立事件. 跟踪训练 1 分别抛掷两枚质地均匀的硬币,设事件 A 是“第一枚为正面”,事件 B 是“第 二枚为正面”,事件 C 是“两枚结果相同”,则下列事件具有相互独立性的是________.(填 序号) ①A,B;②A,C;③B,C. 答案 ①②③ 解析 根据事件相互独立性的定义判断,只要 P(AB)=P(A)P(B),P(AC)=P(A)P(C),P(BC) =P(B)P(C)成立即可. 利用古典概型概率公式计算可得 P(A)=0.5,P(B)=0.5,P(C)=0.5,P(AB)=0.25,P(AC)= 0.25,P(BC)=0.25. 可以验证 P(AB)=P(A)P(B),P(AC)=P(A)P(C),P(BC)=P(B)P(C). 所以根据事件相互独立的定义,事件 A 与 B 相互独立,事件 B 与 C 相互独立,事件 A 与 C 相互独立. 二、相互独立事件概率的计算 例 2 根据资料统计,某地车主购买甲种保险的概率为 0.5,购买乙种保险的概率为 0.6,购 买甲、乙保险相互独立,各车主间相互独立. (1)求一位车主同时购买甲、乙两种保险的概率; (2)求一位车主购买乙种保险但不购买甲种保险的概率. 解 记 A 表示事件“购买甲种保险”,B 表示事件“购买乙种保险”,则由题意得 A 与 B, A 与 B , A 与 B, B 与 A 都是相互独立事件,且 P(A)=0.5,P(B)=0.6. (1)记 C 表示事件“同时购买甲、乙两种保险”, 则 C=AB,所以 P(C)=P(AB)=P(A)·P(B)=0.5×0.6=0.3. (2)记 D 表示事件“购买乙种保险但不购买甲种保险”, 则 D= A B,所以 P(D)=P( A B)=P( A )·P(B)=(1-0.5)×0.6=0.3. 延伸探究 本例中车主至少购买甲、乙两种保险中的一种的概率是多少? 解 记 E 表示事件“至少购买甲、乙两种保险中的一种”, 方法一 则事件 E 包括 A B,A B ,AB,且它们彼此为互斥事件. 所以 P(E)=P( A B+A B +AB)=P( A B)+P(A B )+P(AB)=0.5×0.6+0.5×0.4+ 0.5×0.6=0.8. 方法二 事件“至少购买甲、乙两种保险中的一种”与事件“甲、乙两种保险都不购买”为 对立事件. 所以 P(E)=1-P( A B )=1-(1-0.5)×(1-0.6)=0.8. 反思感悟 (1)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求出每个事件的概率,再求积. (2)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. 跟踪训练 2 甲、乙两人破译一密码,他们能破译的概率分别为1 3 和1 4 ,两人能否破译密码相 互独立,求两人破译时,以下事件发生的概率: (1)两人都能破译的概率; (2)恰有一人能破译的概率; (3)至多有一人能破译的概率. 解 记事件 A 为“甲独立地破译出密码”,事件 B 为“乙独立地破译出密码”. (1)两个人都破译出密码的概率为 P(AB)=P(A)P(B)=1 3 ×1 4 = 1 12. (2)恰有一人破译出密码分为两类:甲破译出乙破译不出,乙破译出甲破译不出,即 A B + A B, ∴P(A B + A B)=P(A B )+P( A B) =P(A)P( B )+P( A )P(B) =1 3 × 1-1 4 + 1-1 3 ×1 4 = 5 12. (3)至多有一人破译出密码的对立事件是两人都破译出密码, ∴其概率为 1-P(AB)=1- 1 12 =11 12. 三、相互独立事件概率的综合应用 例 3 计算机考试分理论考试与实际操作两部分进行,每部分考试成绩只记“合格”与“不 合格”,两部分考试都“合格”者,则计算机考试“合格”,并颁发合格证书.甲、乙、丙 三人在理论考试中“合格”的概率依次为4 5 ,3 4 ,2 3 ,在实际操作考试中“合格”的概率依次为 1 2 ,2 3 ,5 6 ,所有考试是否合格相互之间没有影响. (1)假设甲、乙、丙三人同时进行理论与实际操作两项考试,谁获得合格证书的可能性最大? (2)这三人进行理论与实际操作两项考试后,求恰有两人获得合格证书的概率. 解 (1)记“甲获得合格证书”为事件 A,“乙获得合格证书”为事件 B,“丙获得合格证 书”为事件 C,则 P(A)=4 5 ×1 2 =2 5 , P(B)=3 4 ×2 3 =1 2 , P(C)=2 3 ×5 6 =5 9. 因为 P(C)>P(B)>P(A),所以丙获得合格证书的可能性最大. (2)设“三人考试后恰有两人获得合格证书”为事件 D, 由题易知三人是否获得合格证书相互独立,则 P(D)=P(AB C )+P(A B C)+P( A BC) =2 5 ×1 2 ×4 9 +2 5 ×1 2 ×5 9 +3 5 ×1 2 ×5 9 =11 30. 反思感悟 求较复杂事件的概率的一般步骤如下 (1)列出题中涉及的各个事件,并且用适当的符号表示. (2)理清事件之间的关系(两个事件是互斥还是对立,或者是相互独立的),列出关系式. (3)根据事件之间的关系准确选取概率公式进行计算. (4)当直接计算符合条件的事件的概率较复杂时,可先间接地计算其对立事件的概率,再求 出符合条件的事件的概率. 跟踪训练 3 三个元件 T1,T2,T3 正常工作的概率分别为1 2 ,3 4 ,3 4 ,将它们中某两个元件并联 后再和第三个元件串联接入电路,它们是否正常工作相互独立.在如图所示的电路中,电路 不发生故障的概率是多少? 解 记 T1 正常工作为事件 A,T2 正常工作为事件 B,T3 正常工作为事件 C, 则 P(A)=1 2 ,P(B)=P(C)=3 4 , 电路不发生故障,即 T1 正常工作且 T2,T3 至少有一个正常工作,T2,T3 至少有一个正常工 作的概率 P1=1- 1-3 4 × 1-3 4 =15 16 , 所以整个电路不发生故障的概率为 P=P(A)×P1=1 2 ×15 16 =15 32. 方程思想在相互独立事件概率中的应用 典例 甲、乙、丙三台机床各自独立地加工同一种零件,已知甲机床加工的零件是一等品而 乙机床加工的零件不是一等品的概率为1 4 ,乙机床加工的零件是一等品而丙机床加工的零件 不是一等品的概率为 1 12 ,甲、丙两台机床加工的零件都是一等品的概率为2 9 ,分别求甲、乙、 丙三台机床各自加工的零件是一等品的概率. 解 记事件 A,B,C 分别为甲、乙、丙三台机床各自加工的零件是一等品. 由题设知 PA·[1-PB]=1 4 , PB·[1-PC]= 1 12 , PA·PC=2 9 , 解方程组并舍去不合题意的根,得 P(A)=1 3 ,P(B)=1 4 ,P(C)=2 3. 即甲、乙、丙三台机床各自加工的零件是一等品的概率分别是1 3 ,1 4 ,2 3. [素养提升] 对于相互独立事件中的概率问题,可先从问题的数量关系入手,根据概率的定 义、公式等构造方程(组),通过解方程(组)解决问题,提升数学抽象素养. 1.坛子里放有 3 个白球,2 个黑球,从中不放回地摸球,用 A1 表示第 1 次摸到白球,A2 表示 第 2 次摸到白球,则 A1 与 A2( ) A.是互斥事件 B.是相互独立事件 C.是对立事件 D.不是相互独立事件 答案 D 解析 互斥事件和对立事件是同一次试验的两个不同时发生的事件,故选项 A,C 错.而事 件 A1 的发生对事件 A2 发生的概率有影响,故两者是不相互独立事件. 2.一个电路上装有甲、乙两根保险丝,甲熔断的概率为 0.85,乙熔断的概率为 0.74,甲、乙 两根保险丝熔断与否相互独立,则两根保险丝都熔断的概率为( ) A.1 B.0.629 C.0 D.0.74 或 0.85 答案 B 解析 设“甲保险丝熔断”为事件 A,“乙保险丝熔断”为事件 B, 则 P(A)=0.85,P(B)=0.74, 由事件 A 与 B 相互独立, 得“两根保险丝都熔断”为事件 AB, ∴P(AB)=P(A)·P(B)=0.85×0.74=0.629. 3.从应届高中生中选飞行员,已知这批学生体形合格的概率为1 3 ,视力合格的概率为1 6 ,其他 综合标准合格的概率为1 5 ,从中任选一学生,则三项均合格的概率为(假设三项标准互不影 响)( ) A.4 9 B. 1 90 C.4 5 D.5 9 答案 B 解析 由题意知三项标准互不影响, ∴P=1 3 ×1 6 ×1 5 = 1 90. 4.有甲、乙两批种子,发芽率分别为 0.8 和 0.9,在两批种子中各取一粒,则恰有一粒种子能 发芽的概率是( ) A.0.26 B.0.08 C.0.18 D.0.72 答案 A 解析 甲种子发芽而乙种子不发芽的概率为 0.8×0.1=0.08. 乙种子发芽而甲种子不发芽的概率为 0.9×0.2=0.18, 故恰有一粒种子能发芽的概率为 0.08+0.18=0.26. 5.加工某一零件需经过三道工序,设第一、二、三道工序的次品率分别为 1 70 ,1 69 ,1 68 ,且各道 工序互不影响,则加工出来的零件的次品率为________. 答案 3 70 解析 加工出来的零件的正品率是 1- 1 70 × 1- 1 69 × 1- 1 68 =67 70 ,因此加工出来的零件的 次品率为 1-67 70 = 3 70. 1.知识清单: (1)相互独立事件的判断. (2)相互独立事件概率的计算. 2.方法归纳:构造方程(组)、通过解方程(组)求概率,正难则反思想求概率. 3.常见误区:相互独立事件与互斥事件易混淆. 1.掷一颗骰子一次,设事件 A:“掷出偶数点”,事件 B:“掷出 3 点或 6 点”,则事件 A, B 的关系是( ) A.互斥但不相互独立 B.相互独立但不互斥 C.互斥且相互独立 D.既不相互独立也不互斥 答案 B 解析 事件 A={2,4,6},事件 B={3,6},事件 AB={6},样本空间Ω={1,2,3,4,5,6},所以 P(A)=3 6 =1 2 ,P(B)=2 6 =1 3 ,P(AB)=1 6 =1 2 ×1 3 ,即 P(AB)=P(A)P(B),因此事件 A 与 B 相互独 立.当“掷出 6 点”时,事件 A,B 同时发生,所以 A,B 不是互斥事件. 2.某射击运动员每次射击命中目标的概率都为 0.9,则他连续射击两次都命中的概率是( ) A.0.64 B.0.56 C.0.81 D.0.99 答案 C 解析 Ai 表示“第 i 次击中目标”,i=1,2, 则 P(A1A2)=P(A1)P(A2)=0.9×0.9=0.81. 3.甲、乙两人同时报考某一所大学,甲被录取的概率为 0.6,乙被录取的概率为 0.7,两人是 否被录取互不影响,则其中至少有一人被录取的概率为( ) A.0.12 B.0.42 C.0.46 D.0.88 答案 D 解析 设“甲被录取”记为事件 A,“乙被录取”记为事件 B,则两人至少有一人被录取的 概率 P=1-P( A B )=1-(1-P(A))(1-P(B))=1-0.4×0.3=0.88. 4.从甲袋中摸出 1 个红球的概率是1 3 ,从乙袋中摸出 1 个红球的概率是1 2 ,从两袋中各摸出 1 个球,则2 3 可能是( ) A.2 个球不都是红球的概率 B.2 个球都是红球的概率 C.至少有 1 个红球的概率 D.2 个球中恰有 1 个红球的概率 答案 C 解析 记 4 个选项中的事件分别为 A,B,C,D,则 P(A)=1-1 3 ×1 2 =5 6 , P(B)=1 3 ×1 2 =1 6 , P(C)=1- 1-1 2 × 1-1 3 =2 3 , P(D)=1 3 × 1-1 2 + 1-1 3 ×1 2 =1 2. 5.甲、乙两队进行排球决赛.现在的情形是甲队只要再赢一局就获冠军,乙队需要再赢两局才 能获冠军.若每局两队获胜的概率相同,则甲队获得冠军的概率为( ) A.3 4 B.3 5 C.2 3 D.1 2 答案 A 解析 根据已知条件,可知甲队要获得冠军可分为甲队直接胜一局,或乙队先胜一局,甲队 再胜一局,这两种情况互斥.甲队直接胜一局,其概率为 P1=1 2 ;乙队先胜一局,甲队再胜一 局,其概率为P2=1 2 ×1 2 =1 4.由互斥事件的概率加法公式可得甲队获胜的概率为P=1 2 +1 2 ×1 2 = 3 4. 6.某篮球队员在比赛中每次罚球的命中率相同,且在两次罚球中至多命中一次的概率为16 25 , 则该队员每次罚球的命中率为________. 答案 3 5 解析 设此队员每次罚球的命中率为 p, 则 1-p2=16 25 ,所以 p=3 5. 7.在甲盒内的 200 个螺杆中有 160 个是 A 型,在乙盒内的 240 个螺母中有 180 个是 A 型.若 从甲、乙两盒内各取一个,则能配成 A 型螺栓的概率为________. 答案 3 5 解析 从甲盒内取一个 A 型螺杆记为事件 M,从乙盒内取一个 A 型螺母记为事件 N,因为 事件 M,N 相互独立,所以能配成 A 型螺栓(即一个 A 型螺杆与一个 A 型螺母)的概率为 P(MN) =P(M)P(N)=160 200 ×180 240 =3 5. 8.甲、乙、丙三位同学上课后独立完成自我检测题,甲及格的概率为4 5 ,乙及格的概率为2 5 , 丙及格的概率为2 3 ,则三人中至少有一人及格的概率为________. 答案 24 25 解析 设甲及格为事件 A,乙及格为事件 B,丙及格为事件 C,则 P(A)=4 5 ,P(B)=2 5 ,P(C) =2 3 ,∴P( A )=1 5 ,P( B )=3 5 ,P( C )=1 3 , 则 P( A B C )=P( A )P( B )P( C )=1 5 ×3 5 ×1 3 = 1 25 , ∴所求概率 P=1-P( A B C )=24 25. 9.设进入某商场的每一位顾客购买甲种商品的概率为 0.5,购买乙种商品的概率为 0.6,且购 买甲种商品与购买乙种商品相互独立,各顾客之间购买商品也是相互独立的.求: (1)进入商场的 1 位顾客,甲、乙两种商品都购买的概率; (2)进入商场的 1 位顾客购买甲、乙两种商品中的一种的概率; (3)进入商场的 1 位顾客至少购买甲、乙两种商品中的一种的概率. 解 记 A 表示事件“进入商场的 1 位顾客购买甲种商品”,则 P(A)=0.5; 记 B 表示事件“进入商场的 1 位顾客购买乙种商品”,则 P(B)=0.6; 记 C 表示事件“进入商场的 1 位顾客甲、乙两种商品都购买”; 记 D 表示事件“进入商场的 1 位顾客购买甲、乙两种商品中的一种”; 记 E 表示事件“进入商场的 1 位顾客至少购买甲、乙两种商品的一种”. (1)易知 C=AB,则 P(C)=P(AB)=P(A)P(B)=0.5×0.6=0.3. (2)易知 D=(A B )∪( A B),则 P(D)=P(A B )+P( A B)=P(A)P( B )+P( A )P(B)= 0.5×0.4+0.5×0.6=0.5. (3)易知 E = A B ,则 P( E )=P( A B )=P( A )P( B )=0.5×0.4=0.2.故 P(E)=1- P( E )=0.8. 10.为应对金融危机,刺激消费,某市给市民发放面额为 100 元的旅游消费券,由抽样调查 预计老、中、青三类市民持有这种消费券到某旅游景点的消费额及其概率如下表: 200 元 300 元 400 元 500 元 老年 0.4 0.3 0.2 0.1 中年 0.3 0.4 0.2 0.1 青年 0.3 0.3 0.2 0.2 某天恰好有持有这种消费券的老年人、中年人、青年人各一人到该旅游景点. (1)求这三人恰有两人的消费额不少于 300 元的概率; (2)求这三人的消费总额大于或等于 1 300 元的概率. 解 (1)设三人中恰有两人的消费额不少于 300 元的概率为 P1, 则 P1=(0.7)2×0.4+2×0.3×0.7×0.6=0.448. (2)消费总额为 1 500 元的概率是 0.1×0.1×0.2=0.002, 消费总额为 1 400 元的概率是(0.1)2×0.2+2×(0.2)2×0.1=0.010, 消费总额为 1 300 元的概率是(0.1)2×0.3+0.3×0.1×0.2+0.1×0.4×0.2+0.23+2×0.22×0.1 =0.033, 所以消费总额大于或等于 1 300 元的概率是 0.045. 11.同时转动如图所示的两个质地均匀的转盘,记转盘甲得到的数为 x,转盘乙得到的数为 y(若指针停在边界上则重新转),x,y 构成数对(x,y),则所有数对(x,y)中,满足 xy=4 的 概率为( ) A. 1 16 B.1 8 C. 3 16 D.1 4 答案 C 解析 满足 xy=4 的所有可能如下: x=1,y=4;x=2,y=2;x=4,y=1. ∴所求事件的概率为 P=P(x=1,y=4)+P(x=2,y=2)+P(x=4,y=1) =1 4 ×1 4 +1 4 ×1 4 +1 4 ×1 4 = 3 16. 12.设两个独立事件 A 和 B 都不发生的概率为1 9 ,A 发生 B 不发生的概率与 B 发生 A 不发生 的概率相同,则事件 A 发生的概率 P(A)等于( ) A.2 9 B. 1 18 C.1 3 D.2 3 答案 D 解析 由题意知,P( A )·P( B )=1 9 , P( A )·P(B)=P(A)·P( B ). 设 P(A)=x,P(B)=y, 则 1-x1-y=1 9 , 1-xy=x1-y, 即 1-x-y+xy=1 9 , x=y. ∴x2-2x+1=1 9 , ∴x-1=-1 3 ,或 x-1=1 3(舍去), ∴x=2 3. 13.有一道数学难题,学生 A 解出的概率为1 2 ,学生 B 解出的概率为1 3 ,学生 C 解出的概率为 1 4.若 A,B,C 三人独立去解答此题,则恰有一人解出的概率为________. 答案 11 24 解析 一道数学难题恰有一人解出,包括:①A 解出,B,C 解不出,概率为1 2 ×2 3 ×3 4 =1 4 ; ②B 解出,A,C 解不出,概率为1 2 ×1 3 ×3 4 =1 8 ;③C 解出,A,B 解不出,概率为1 2 ×2 3 ×1 4 = 1 12. 所以恰有 1 人解出的概率为1 4 +1 8 + 1 12 =11 24. 14.某次知识竞赛规则如下:在主办方预设的 5 个问题中,选手若能连续正确回答出 2 个问 题,即停止答题,晋级下一轮.假设某选手正确回答每个问题的概率都是 0.8,且每个问题的 回答结果相互独立,则该选手恰好回答了 4 个问题就晋级下一轮的概率为________. 答案 0.128 解析 由已知条件知,第 2 个问题答错,第 3,4 个问题答对,记“问题回答正确”事件为 A, 则 P(A)=0.8,故 P=P[(A+ A ) A AA]=[1-P(A)]·P(A)·P(A)=0.128. 15.如图,已知电路中 4 个开关每个闭合的概率都是1 2 ,且是互相独立的,则灯亮的概率为 ( ) A. 3 16 B.3 4 C.13 16 D.1 4 答案 C 解析 灯泡不亮包括四个开关都断开,或下边的 2 个都断开且上边的 2 个中有一个断开,这 两种情况是互斥的,每一种情况中的事件是相互独立的, ∴灯泡不亮的概率为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. ∵灯泡亮与不亮是对立事件,∴灯亮的概率是 1- 3 16 =13 16. 16.本着健康、低碳的生活理念,租自行车骑游的人越来越多.某自行车租车点的收费标准是 每车每次租车时间不超过两小时免费,超过两小时的部分每小时收费 2 元(不足一小时的部 分按一小时计算).有甲、乙两人分别来该租车点租车骑游(各租一车一次),设甲、乙不超过 两小时还车的概率分别为1 4 ,1 2 ;两小时以上且不超过三小时还车的概率分别为1 2 ,1 4 ;两人租车 时间互不影响且都不会超过四小时. (1)求甲、乙两人所付的租车费用相同的概率; (2)求甲、乙两人所付的租车费用之和为 4 的概率. 解 甲、乙两人租车时间超过三小时不超过四小时的概率分别为 1-1 4 -1 2 =1 4 ,1-1 2 -1 4 =1 4. (1)租车费用相同可分为租车费用都为 0 元、2 元、4 元三种情况. 都付 0 元的概率为 P1=1 4 ×1 2 =1 8 ; 都付 2 元的概率为 P2=1 2 ×1 4 =1 8 ; 都付 4 元的概率为 P3=1 4 ×1 4 = 1 16. 所以,甲、乙两人所付租车费用相同的概率为 P=P1+P2+P3= 5 16. (2)设甲、乙两人所付的租车费用之和为ξ,则ξ=4 表示两人的租车费用之和为 4 元,其可能 的情况是甲、乙的租车费用分别为①0 元,4 元;②2 元,2 元;③4 元,0 元. 所以可得 P(ξ=4)=1 4 ×1 4 +1 2 ×1 4 +1 4 ×1 2 = 5 16 , 即甲、乙两人所付的租车费用之和为 4 元的概率为 5 16.