随机事件的概率与意义

主编:黄冈中学数学集体备课组

  甲、乙两人同掷一枚硬币.规定:正面朝上,甲得一点;若反面朝上,乙得一点,先积满3点者赢取全部赌注.假定在甲得2点、乙得1点时,赌局由于某种原因中止了,问应该怎样分配赌注才算公平合理.

  帕斯卡:若再掷一次,甲胜,甲获全部赌注所以这两种情况平均一下,乙胜,甲、乙平分赌注;两种情况可能性相同,甲应得赌金的3/4,乙得赌金的1/4.

  费马:结束赌局至多还要2局,结果为4种等可能情况:

  情况    1     2      3      4

  胜者  甲甲   甲乙   乙甲   乙乙

  前3种情况,甲获全部赌金,仅第四种情况,乙获全部赌注.所以甲分得赌金的3/4,乙得赌金的1/4.

  帕斯卡与费马用各自不同的方法解决了这个问题.虽然他们在解答中没有明确定义概念,但是,他们定义了使某赌徒取胜的机遇,也就是赢得情况数与所有可能情况数的比,这实际上就是概率,所以概率的发展被认为是从帕斯卡与费马开始的.

一、知识概述

1、事件的定义:

  随机事件:在一定条件下可能发生也可能不发生的事件;

  必然事件:在一定条件下必然发生的事件;

  不可能事件:在一定条件下不可能发生的事件.

  说明:三种事件都是在“一定条件下”发生的,当条件改变时,事件的性质也可以发生变化.

2、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出现的次数为事件A出现的频数(frequency),称事件A出现的比例为事件A出现的频率(relative frequency).

3、概率

  概率(probability)是用来度量随机事件发生的可能性大小的量,能为决策提供关键性的依据.对于给定的随机事件A,随着试验次数的增加,事件A发生的频率fn(A)稳定于概率P(A).

  随机事件的频率,指此事件发生的次数与试验总次数的比值,它具有一定的稳定性,总在某个常数附近摆动,且随着试验的增多,这种摆动的幅度越来越小,因而我们说,概率是频率的稳定值.

  随机事件在一次试验中发生与否是随机的,但随机性中含有规律,概率是随机事件可能性大小的度量,它反映了随机事件发生可能性的大小.

  概率是一种可能性,它通过频率估算一个随机事件发生的可能性,可以看作频率理论上的期望值.

  体验1、解释下列概率的含义.

  (1)某厂产品的合格率为0.9;

  (2)一次抽奖活动中,中奖的概率为0.2.

  体验2、有人说,既然抛掷一枚质地均匀地硬币出现正面的概率是0.5,那么连续两次抛掷一枚质地均匀的硬币,一定是一次正面向上,一次反面向上.你认为这样的说法正确吗?

4、决策中的概率思想(极大似然法)

  如果我们的判断结论能够使得样本出现的可能性最大,那么判断正确的可能性也最大.这种判断问题的方法为似然法.似然法是统计中重要的统计思想方法之一.

  体验3、在使用计算机输入法时,英语中某些字母出现的概率远远高于另一些字母,进一步深入研究之后,人们还发现各字母被使用的频率相当稳定.下面就是英文字母使用频率的一份统计表:

字母

空格

E

T

O

A

N

I

R

S

频率

0.2

0.105

0.071

0.0644

0.063

0.059

0.054

0.053

0.052

字母

H

D

L

C

F

U

M

P

Y

频率

0.047

0.035

0.029

0.023

0.0221

0.0225

0.021

0.0175

0.012

字母

W

G

B

V

K

X

J

Q

Z

频率

0.012

0.011

0.0105

0.008

0.003

0.002

0.001

0.001

0.001

  请你用概率的知识解释一下计算机键盘设计成现在形状的原因.由此,请对汉字的重码问题的设计谈谈你的体会.

二、例题讲解

例1、下列说法不正确的是( )

A.不可能事件的概率为0,必然事件的概率是1

B.某人射击10次,击中靶8次,则他击中靶的概率为0.8

C.“直线y=k(x+1)过定点(-1,0)”是必然事件

D.“若a>b,c>d,则a+d>b+c”是随机事件

答案:B

例2、从存放号码分别为1,2,3,……,10的卡片的盒子中,有放回地取100次,每次取一张卡片并记下号码,统计结果如下:

卡片号码

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

取到的次数

13

8

5

7

6

13

18

10

11

9

则取到的号码为奇数的频率是( )

A.0.53    B.0.5    C.0.47    D.0.37

解:

  取到卡片的号码为奇数的次数为:13+5+6+18+11=53,则所求的频率为=0.53.选A.

答案:A

例3、抛掷2颗质地均匀的骰子,求点数和为8的概率.

解:

  在抛掷2颗骰子的试验中,每颗骰子均可出现1点,2点,…,6点6种不同的结果,我们把两颗骰子标上记号1,2以便区分,因此同时掷两颗骰子的结果共有种,在上面的所有结果中,向上的点数之和为8的结果有,共5种,所以,所求事件的概率为

例4、如果10次掷一枚骰子,结果都出现1点,你认为这枚骰子质地均匀吗?

解:

  利用概率知识可以进行推断,如果它是均匀的,通过试验和观察,可以发现各个面出现的可能性都应该是,从而连续10次出现1点的概率为≈0.000000016538,这在一次试验中几乎是不可能发生的.而当骰子不均匀时,特别是当6点的那一面比较重时,出现1点的概率最大,更有可能连续10次出现1点.因此可以断定这枚骰子不均匀.

例5、在作抽样调查时我们总是许诺说:“绝对会对你保守秘密.”但是被访者往往心有疑虑,在统计行业中还不能达到像记者行业那样为当事人绝对保密时,这样的怀疑是理所当然的.但是我们的数据会因此失真,为了得到真实的回答只能千方百计得到他们的信任,降低问卷的敏感程度.

  请从概率知识角度,分析如何得到敏感问题的诚实回答?

解:

  1965年Stanley. L. Warner发明了一种应用概率的初等概念来消除不信任情绪的方法.这种方法要求被访人随机地选答两个问题中的一个,而不必告诉被访者回答的是哪个问题,两个问题中一个是敏感问题,一个是无关紧要的问题.被采访人愿意如实回答,因为只有他们自己知道回答的是哪个问题.

  比如,无关紧要的问题是:“你的学号的最后一位是奇数吗?”,另一个问题是“此次考试你作弊了吗?”.然后你要求被访人掷一枚硬币,如果得到正面则回答前一个问题,如果是反面应回答后一个问题,当然调查人员不知道他们掷硬币的结果.

  假设我们采访了200人,并得到了64个“是”的回答.因为掷硬币的正反面概率各是0.5,所以我们期望100人回答前一个问题,因为学号号码最后一位是奇数或偶数的概率也各是0.5,所以100人中有50人回答“是”.因此回答敏感问题的100人中有64-50=14人回答“是”.由此可知被访人群约有14/100=14%考试作弊了.

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