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- 2021-06-12 发布
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第三章 概率
本章教材分析
在自然界与人类的社会活动中会出现各种各样的现象,既有确定性现象,又有随机现象.
随机现象在日常生活中随处可见,概率是研究随机现象规律的学科,它为人们认识客观世界提
供了重要的思维模式和解决问题的方法.概率统计的应用性强,有利于培养学生的应用意识和
动手能力.
我们知道,概率是统计学的理论基础,但本书的内容安排是先统计后概率.这样的安排,一
方面是考虑到统计与概率学科发展的历史是先有统计,为了研究统计结论的可靠性问题,概率
得到了发展;另一方面是考虑到学生的学习心理,统计在前,使得学生在学习过程中可以接触
到大量统计案例,学习过程中的实践性可以大大增强.
本章包括随机事件的概率的统计定义,概率的意义及其基本性质;古典概型的特征及概
率的计算公式;几何概型的特征及概率的计算公式;利用随机模拟的方法估计随机事件的概
率.
本章包括 3 节,教学约需 8 课时,课时分配如下(仅供参考):
3.1 随机事件的概率 约 3 课时
3.2 古典概型 约 2 课时
3.3 几何概型 约 2 课时
本章复习 约 1 课时
§3.1 随机事件的概率
§3.1.1 随机事件的概率
一、教材分析
概率是描述随机事件发生可能性大小的量度,它已渗透到人们的日常生活中,例如:彩票
的中奖率,产品的合格率,天气预报、台风预报等都离不开概率.概率的准确含义是什么呢?我
们用什么样的方法获取随机事件的概率,从而激发学生学习概率的兴趣?本节课通过学生亲
自动手试验,让学生体会随机事件发生的随机性和随机性中的规律性,通过试验,观察随机事
件发生的频率,可以发现随着实验次数的增加,频率稳定在某个常数附近,然后再给出概率的
定义.在这个过程中,体现了试验、观察、探究、归纳和总结的思想方法,是新课标理念的具体
实施.
二、教学目标
1、知识与技能:
(1)了解随机事件、必然事件、不可能事件的概念;
(2)正确理解事件 A 出现的频率的意义;
(3)正确理解概率的概念和意义,明确事件 A 发生的频率 fn(A)与事件 A 发生的概率
P(A)的区别与联系;
(4)利用概率知识正确理解现实生活中的实际问题.
2、过程与方法:
(1)发现法教学,通过在抛硬币、抛骰子的试验中获取数据,归纳总结试验结果,发
现规律,真正做到在探索中学习,在探索中提高;
(2)通过对现实生活中的“掷币”,“游戏的公平性”,、“彩票中奖”等问题的探究,感
知应用数学知识解决数学问题的方法,理解逻辑推理的数学方法.
3、情感态度与价值观:
(1)通过学生自己动手、动脑和亲身试验来理解知识,体会数学知识与现实世界的联
系;
(2)培养学生的辩证唯物主义观点,增强学生的科学意识.
三、重点难点
教学重点:
1.理解随机事件发生的不确定性和频率的稳定性.
2.正确理解概率的意义.
教学难点:
1.对概率含义的正确理解.
2.理解频率与概率的关系.
四、课时安排
1 课时
五、教学设计
(一)导入新课
思路 1
日常生活中,有些问题是很难给予准确无误的回答的.例如,你明天什么时间起床?7:20
在某公共汽车站候车的人有多少?你购买本期福利彩票是否能中奖?等等.尽管没有确切的
答案,但大体上围绕一个数值在变化,这个数值就是概率.教师板书课题:随机事件的概率.
思路 2
1 名数学家=10 个师
在第二次世界大战中,美国曾经宣布:一名优秀数学家的作用超过 10 个师的兵力.这句话
有一个非同寻常的来历.
1943 年以前,在大西洋上英美运输船队常常受到德国潜艇的袭击,当时,英美两国限于实
力,无力增派更多的护航舰,一时间,德军的“潜艇战”搞得盟军焦头烂额.
为此,有位美国海军将领专门去请教了几位数学家,数学家们运用概率论分析后发现,舰
队与敌潜艇相遇是一个随机事件,从数学角度来看这一问题,它具有一定的规律性.一定数量
的船(为 100 艘)编队规模越小,编次就越多(为每次 20 艘,就要有 5 个编次),编次越多,与
敌人相遇的概率就越大.
美国海军接受了数学家的建议,命令舰队在指定海域集合,再集体通过危险海域,然后各
自驶向预定港口.结果奇迹出现了:盟军舰队遭袭被击沉的概率由原来的 25%降为 1%,大大
减少了损失,保证了物资的及时供应.
在自然界和实际生活中,我们会遇到各种各样的现象.如果从结果能否预知的角度来看,
可以分为两大类:一类现象的结果总是确定的,即在一定的条件下,它所出现的结果是可以预
知的,这类现象称为确定性现象;另一类现象的结果是无法预知的,即在一定的条件下,出现那
种结果是无法预先确定的,这类现象称为随机现象.随机现象是我们研究概率的基础,为此我
们学习随机事件的概率.
(二)推进新课、新知探究、提出问题
(1)什么是必然事件?请举例说明.
(2)什么是不可能事件?请举例说明.
(3)什么是确定事件?请举例说明.
(4)什么是随机事件?请举例说明.
(5)什么是事件 A 的频数与频率?什么是事件 A 的概率?
(6)频率与概率的区别与联系有哪些?
活动:学生积极思考,教师引导学生考虑问题的思路,结合实际的情形分析研究.(1)导
体通电时,发热;抛一块石头,下落;“如果 a>b,那么 a-b>0”;这三个事件是一定要发生的.但
注意到有一定的条件.(2)在常温下,焊锡熔化;在标准大气压下且温度低于 0 ℃时,冰融化;
“没有水,种子能发芽”;这三个事件是一定不发生的.但注意到有一定的条件.(3)抛一块石
头,下落;“如果 a>b,那么 a-b>0”;在标准大气压下且温度低于 0 ℃时,冰融化;“没有水,种
子能发芽”;这四个事件在一定的条件下是一定要发生的或一定不发生的.是确定的,不是模棱
两可的.(4)掷一枚硬币,出现正面;某人射击一次,中靶;从分别标有号数 1,2,3,4,5 的 5 张
标签中任取一张,得到 4 号签;“某电话机在 1 分钟内收到 2 次呼叫”;这四个事件在一定的
条件下是或者发生或不一定发生的,是模棱两可的.(5)做抛掷一枚硬币的试验,观察它落地
时哪一个面朝上.通过学生亲自动手试验,突破学生理解的难点:“随机事件发生的随机性和随
机性中的规律性”.通过试验,观察随机事件发生的频率,可以发现随着实验次数的增加,频率稳
定在某个常数附近,然后再给出概率的定义.在这个过程中,重视了掌握知识的过程,体现了试
验、观察、探究、归纳和总结的思想方法,也体现了新课标的理念.
具体如下:
第一步每个人各取一枚硬币,做 10 次掷硬币试验,记录正面向上的次数和比例,填在下表
中:
姓名 试验次数 正面朝上总次数 正面朝上的比例
思考
试验结果与其他同学比较,你的结果和他们一致吗?为什么?
第二步 由组长把本小组同学的试验结果统计一下,填入下表.
组次 试验总次数 正面朝上总次数 正面朝上的比例
思考
与其他小组试验结果比较,正面朝上的比例一致吗?为什么?
通过学生的实验,比较他们实验结果,让他们发现每个人实验的结果、组与组之间实验的
结果不完全相同,从而说明实验结果的随机性,但组与组之间的差别会比学生与学生之间的差
别小,小组的结果一般会比学生的结果更接近 0.5.
第三步 用横轴为实验结果,仅取两个值:1(正面)和 0(反面),纵轴为实验结果出现
的频率,画出你个人和所在小组的条形图,并进行比较,发现什么?
第四步 把全班实验结果收集起来,也用条形图表示.
思考
这个条形图有什么特点?
引导学生在每组实验结果的基础上统计全班的实验结果,一般情况下,班级的结果应比多
数小组的结果更接近 0.5,从而让学生体会随着实验次数的增加,频率会稳定在 0.5 附近.并把
实验结果用条形图表示,这样既直观易懂,又可以与第二章统计的内容相呼应,达到温故而知
新的目的.
第五步 请同学们找出掷硬币时“正面朝上”这个事件发生的规律性.
思考
如果同学们重复一次上面的实验,全班汇总结果与这一次汇总结果一致吗?为什么?
引导学生寻找掷硬币出现正面朝上的规律,并让学生叙述出现正面朝上的规律性:随着
实验次数的增加,正面朝上的频率稳定在 0.5 附近.由特殊事件转到一般事件,得出下面一般化
的结论:随机事件 A 在每次试验中是否发生是不能预知的,但是在大量重复实验后,随着次数
的增加,事件 A 发生的频率会逐渐稳定在区间[0,1]中的某个常数上.从而得出频率、概率的
定义,以及它们的关系.一般情况下重复一次上面的实验,全班汇总结果与这一次汇总结果是
不一致的,这更说明随机事件的随机性.
进一步总结事件的频数与频率,概括出概率的概念.(6)通过(5)的概括和总结写出频
率与概率的区别与联系.
讨论结果:(1)必然事件:在条件 S 下,一定会发生的事件,叫相对于条件 S 的必然事件
(certain event),简称必然事件.
(2)不可能事件:在条件S 下,一定不会发生的事件,叫相对于条件 S 的不可能事件(impossible
event),简称不可能事件.
(3)确定事件:必然事件和不可能事件统称为相对于条件 S 的确定事件.
(4)随机事件:在条件 S 下可能发生也可能不发生的事件,叫相对于条件 S 的随机事件
(random event),简称随机事件;确定事件和随机事件统称为事件,用 A,B,C,…表示.
(5)频数与频率:在相同的条件 S 下重复 n 次试验,观察某一事件 A 是否出现,称 n 次试验
中事件 A 出现的次数 na 为事件 A 出现的频数(frequency);称事件 A 出现的比例 fn(A)=
n
nA
为事件 A 出现的频率(relative frequency);对于给定的随机事件 A,如果随着试验次数的增加,
事件 A 发生的频率 fn(A)稳定在某个常数上,把这个常数记作 P(A),称为事件 A 的概率
(probability).
(6)频率与概率的区别与联系:随机事件的频率,指此事件发生的次数 na 与试验总次数 n
的比值
n
nA ,它具有一定的稳定性,总在某个常数附近摆动,且随着试验次数的不断增多,这种
摆动幅度越来越小.我们把这个常数叫做随机事件的概率,概率从数量上反映了随机事件发生
的可能性的大小.频率在大量重复试验的前提下可以近似地作为这个事件的概率.
频率是概率的近似值,随着试验次数的增加,频率会越来越接近概率.在实际问题中,通常
事件的概率未知,常用频率作为它的估计值.
频率本身是随机的,在试验前不能确定.做同样次数的重复实验得到事件的频率会不同.
概率是一个确定的数,是客观存在的,与每次试验无关.比如,一个硬币是质地均匀的,则掷
硬币出现正面朝上的概率就是 0.5,与做多少次实验无关.
(三)应用示例
思路 1
例 1 判断下列事件哪些是必然事件,哪些是不可能事件,哪些是随机事件.
(1)“抛一石块,下落”.
(2)“在标准大气压下且温度低于 0℃时,冰融化”;
(3)“某人射击一次,中靶”;
(4)“如果 a>b,那么 a-b>0”;
(5)“掷一枚硬币,出现正面”;
(6)“导体通电后,发热”;
(7)“从分别标有号数 1,2,3,4,5 的 5 张标签中任取一张,得到 4 号签”;
(8)“某电话机在 1 分钟内收到 2 次呼叫”;
(9)“没有水分,种子能发芽”;
(10)“在常温下,焊锡熔化”.
分析:学生针对有关概念,思考讨论,教师及时指点,为后续学习打下基础.根据自然界的规
律和日常生活的经验积累,根据定义,可判断事件(1)(4)(6)是必然事件;事件(2)(9)
(10)是不可能事件;事件(3)(5)(7)(8)是随机事件.
答案:事件(1)(4)(6)是必然事件;事件(2)(9)(10)是不可能事件;事件(3)
(5)(7)(8)是随机事件.
点评:紧扣各类事件的定义,结合实际来判断.
例 2 某射手在同一条件下进行射击,结果如下表所示:
射击次数 n 10 20 50 100 200 500
击中靶心次数 m 8 19 44 92 178 455
击中靶心的频率
n
m
(1)填写表中击中靶心的频率;
(2)这个射手射击一次,击中靶心的概率约是多少?
分析:学生回顾所学概念,教师引导学生思考问题的思路,指出事件 A 出现的频数 na 与试
验次数 n 的比值即为事件 A 的频率,当事件 A 发生的频率 fn(A)稳定在某个常数上时,这个
常数即为事件 A 的概率.
解:(1)表中依次填入的数据为:0.80,0.95,0.88,0.92,0.89,0.91.
(2)由于频率稳定在常数 0.89,所以这个射手击一次,击中靶心的概率约是 0.89.
点评:概率实际上是频率的科学抽象,求某事件的概率可以通过求该事件的频率而得之.
变式训练
一个地区从某年起几年之内的新生儿数及其中男婴数如下:
时间范围 1 年内 2 年内 3 年内 4 年内
新生婴儿数 5 544 9 607 13 520 17 190
男婴数 2 883 4 970 6 994 8 892
男婴出生的频率
(1)填写表中男婴出生的频率(结果保留到小数点后第 3 位);
(2)这一地区男婴出生的概率约是多少?
答案:(1)0.520 0.517 0.517 0.517
(2)由表中的已知数据及公式 fn(A)=
n
nA 即可求出相应的频率,而各个频率均稳定在常数
0.518 上,所以这一地区男婴出生的概率约是 0.518.
思路 2
例 1 做掷一枚骰子的试验,观察试验结果.
(1)试验可能出现的结果有几种?分别把它们写出;
(2)做 60 次试验,每种结果出现的频数、频率各是多少?
分析:学生先思考或讨论,教师提示学生注意结果的可能情况,因为每一枚骰子有六个面,
每个面上的点数分别是 1,2,3,4,5,6,所以应出现六种结果,试验结果可列表求之.
解:(1)试验可能出现的结果有六种,分别是出现 1 点、2 点、3 点、4 点、5 点、6 点.
(2)根据实验结果列表后求出频数、频率,表略.
例 2 某人进行打靶练习,共射击 10 次,其中有 2 次中 10 环,有 3 次中 9 环,有 4 次中 8 环,有 1
次未中靶,试计算此人中靶的概率,假设此人射击 1 次,试问中靶的概率约为多大?中 10 环的
概率约为多大?
分析:学生先思考或讨论,教师提示学生注意结果的可能情况,中靶的频数为 9,试验次数
为 10,所以中靶的频率为
10
9 =0.9,所以中靶的概率约为 0.9.
解:此人中靶的概率约为 0.9;此人射击 1 次,中靶的概率为 0.9;中 10 环的概率约为 0.2.
(四)知能训练
1.指出下列事件是必然事件、不可能事件、还是随机事件.
(1)某地 1 月 1 日刮西北风;
(2)当 x 是实数时,x2≥0;
(3)手电简的电池没电,灯泡发亮;
(4)一个电影院某天的上座率超过 50%.
答案:(1)随机事件;(2)必然事件;(3)不可能事件;(4)随机事件.
2.大量重复做掷两枚硬币的实验,汇总实验结果,你会发现什么规律?
解答:随机事件在每次试验中是否发生是不能预知的,但是在大量重复实验后,随着次数
的增加,事件发生的频率会逐渐稳定在区间[0,1]中的某个常数上,从而获取随机事件的概率.
点评:让学生再一次体会了试验、观察、探究、归纳和总结的思想方法.
(五)拓展提升
1.将一枚硬币向上抛掷 10 次,其中正面向上恰有 5 次是( )
A.必然事件 B.随机事件 C.不可能事件 D.无法确定
答案:B
提示:正面向上恰有 5 次的事件可能发生,也可能不发生,即该事件为随机事件.
2.下列说法正确的是( )
A.任一事件的概率总在(0,1)内 B.不可能事件的概率不一定为 0
C.必然事件的概率一定为 1 D.以上均不对
答案:C
提示:任一事件的概率总在[0,1]内,不可能事件的概率为 0,必然事件的概率为 1.
3.下表是某种油菜子在相同条件下的发芽试验结果表,请完成表格并回答问题.
每批粒数 2 5 10 70 130 310 700 1 500 2 000 3 000
发芽的粒数 2 4 9 60 116 282 639 1 339 1 806 2 715
发芽的频率
(1)完成上面表格;
(2)该油菜子发芽的概率约是多少?
解:(1)填入表中的数据依次为 1,0.8,0.9,0.857,0.892,0.910,0.913,0.893,0.903,0.905.(2)
该油菜子发芽的概率约为 0.897.
4.某篮球运动员,在同一条件下进行投篮练习,结果如下表所示.
投篮次数 48 60 75 100 100 50 100
进球次数 m 36 48 60 83 80 40 76
进球频率
n
m
(1)计算表中进球的频率;
(2)这位运动员投篮一次,进球的概率约为多少?
解:(1)填入表中的数据依次为 0.75,0.8,0.8,0.83,0.8,0.8,0.76.(2)由于上述频率接近 0.80,
因此,进球的概率约为 0.80.
(六)课堂小结
本节研究的是那些在相同条件下,可以进行大量重复试验的随机事件,它们都具有频率稳
定性,即随机事件 A 在每次试验中是否发生是不能预知的,但是在大量重复试验后,随着试验
次数的增加,事件 A 发生的频率逐渐稳定在区间[0,1]内的某个常数上(即事件 A 的概率),
这个常数越接近于 1,事件 A 发生的概率就越大,也就是事件 A 发生的可能性就越大.反之,概
率越接近于 0,事件 A 发生的可能性就越小.因此说,概率就是用来度量某事件发生的可能性大
小的量.
(七)作业
完成课本本节练习.
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