2021版高考數(shù)學一輪復習 第十二章 計數(shù)原理、概率、隨機變量及其分布 12.4 古典概型、幾何概型練習 理 北師大版

12.4 古典概型、幾何概型核心考點·精準研析考點一古典概型 1.在1, 2, 3, 6這組數(shù)據(jù)中隨機取出三個數(shù),那么數(shù)字2是這三個不同數(shù)字的平均數(shù)的概率是()A.B.C.D.2.(2021·天津高考)某校甲、乙、丙三個年級的學生志愿者人數(shù)分別為240,160,160.現(xiàn)采用分層抽樣的方法從中抽取7名同學去某敬老院參加獻愛心活動.(1)應從甲、乙、丙三個年級的學生志愿者中分別抽取多少人?(2)設抽出的7名同學分別用A,B,C,D,E,F,G表示,現(xiàn)從中隨機抽取2名同學承當敬老院的衛(wèi)生工作.試用所給字母列舉出所有可能的抽取結果;設M為事件“抽取的2名同學來自同一年級,求事件M發(fā)生的概率.【解析】1.選A.在1,2,3,6中隨機取出3個數(shù),所有的結果為123,126,136,236,共4種,其中數(shù)字2是這3個數(shù)的平均數(shù)的結果只有123,所以由古典概型的概率公式得所求概率為.2.(1)由,甲、乙、丙三個年級的學生志愿者人數(shù)之比為322,由于采用分層抽樣的方法從中抽取7名同學,因此應從甲、乙、丙三個年級的學生志愿者中分別抽取3人,2人,2人.(2)從抽出的7名同學中隨機抽取2名同學的所有可能結果為A,B,A,C,A,D,A,E,A,F,A,G,B,C,B,D,B,E,B,F,B,G,C,D,C,E,C,F,C,G,D,E,D,F,D,G,E,F,E,G,F,G,共21種.由,不妨設抽出的7名同學中,來自甲年級的是A,B,C,來自乙年級的是D,E,來自丙年級的是F,G,那么從抽出的7名同學中隨機抽取的2名同學來自同一年級的所有可能結果為A,B,A,C,B,C,D,E,F,G,共5種.所以,事件M發(fā)生的概率為P(M)=.1.求古典概型概率的步驟(1)判斷本試驗的結果是否為等可能事件,設出所求事件A;(2)分別求出根本領件的總數(shù)n與所求事件A中所包含的根本領件個數(shù)m;(3)利用公式P(A)=,求出事件A的概率.2.求根本領件個數(shù)的三種方法(1)列舉法:把所有的根本領件一一列舉出來,此方法適用于情況相對簡單的問題.(2)列表法:將根本領件用表格的方式表示出來,通過表格可以弄清根本領件的總數(shù),以及要求的事件所包含的根本領件數(shù).(3)樹狀圖法:樹狀圖法是使用樹的圖形把根本領件列舉出來的一種方法,樹狀圖法便于分析根本領件間的結構關系,對于較復雜的問題,可以作為一種分析問題的主要手段.考點二幾何概型 【典例】1.在區(qū)間-4,1上隨機地取一個實數(shù)x,假設x滿足|x|<a的概率為,那么實數(shù)a的值為()A.B.1C.2D.32.如圖,四邊形ABCD為正方形,G為線段BC的中點,四邊形AEFG與四邊形DGHI也為正方形,連接EB,CI,那么向多邊形AEFGHID中投擲一點,該點落在陰影局部內的概率為()A.B.C.D.3.在球O內任取一點P,那么點P在球O的內接正四面體中的概率是)A.B.C.D.【解題導思】序號聯(lián)想解題1由在區(qū)間-4,1上隨機地取一個實數(shù)x,聯(lián)想到幾何概型中應用長度計算概率2由“該點落在陰影局部內的概率聯(lián)想到幾何概型中使用面積之比求概率3由聯(lián)想到利用體積之比求概率【解析】1.選D.設集合A=x|x|<a=(-a,a)(a>0),假設0<a1,那么A-4,1,由幾何概型的意義,得P(A)=,解得a=2,不符合題意,假設a>1,那么P(A)=,解得a=3,符合題意.2.選A.設正方形ABCD的邊長為1,那么可求得S總=3,陰影局部為兩個對稱的三角形,又EAB=AGB,所以sinAGB=,S陰影=2×××1×=1,所以所求概率為P=.3.選C.設球O的半徑為R,球O的內接正四面體的棱長為a,所以正四面體的高為a,所以R2=+,即a=2R,所以正四面體的棱長為,底面面積為××R=R2,高為,所以正四面體的體積為R3,又球O的體積為R3,所以P點在球O的內接正四面體中的概率為.1.與長度等有關的幾何概型題目的解法 如果試驗的結果構成的區(qū)域的幾何度量可用長度、弧長、角度等表示,那么把題中所表示的幾何模型化為長度、弧長、角度等,然后代入概率的計算公式求解.2.與面積有關的幾何概型題目的解法求解與面積有關的幾何概型時,關鍵是弄清某事件對應的面積,必要時可根據(jù)題意構造兩個變量,把變量看成點的坐標,找到試驗全部結果構成的平面圖形,以便求解.3.與體積有關的幾何概型題目的解法對于與體積有關的幾何概型問題,關鍵是計算問題的總體積以及事件的體積,對于某些較復雜的也可利用其對立事件去求.1.折扇由扇骨和扇面組成,初名腰扇,濫觴于漢末,曾是王公大人的寵物.到了明清時期在折扇扇面上題詩賦詞作畫,成為當時的一種時尚,并一直流行至今.現(xiàn)有一位折扇愛好者準備在如圖的扇面上作畫,由于突然停電,不慎將一滴墨汁落入折扇所在區(qū)域,那么墨汁恰好落入扇面的概率約為()A.B.C.D.【解析】選D.由題得,扇面的面積為S1=··182-··62=96,扇子的面積為S2=··182=108,那么墨汁恰好落入扇面的概率P=.2. (2021·惠州模擬)我國古代數(shù)學家趙爽在?周髀算經?一書中給出了勾股定理的絕妙證明.如圖是趙爽的弦圖.弦圖是一個以勾股形(即直角三角形)之弦為邊的正方形,其面積稱為弦實.圖中包含四個全等的勾股形及一個小正方形,分別涂成朱(紅)色及黃色,其面積稱為朱實、黃實,利用2×勾×股+(股-勾)2=4×朱實+黃實=弦實=弦2,化簡得:勾2+股2=弦2.設勾股形中勾股比為1,假設向弦圖內隨機拋擲1 000顆圖釘(大小忽略不計),那么落在黃色圖形內的圖釘數(shù)大約為()A.866 B.500C.300D.134【解析】選D.設勾為a,那么股為a,所以弦為2a,小正方形的邊長為a-a,所以題圖中大正方形的面積為4a2,小正方形的面積為(-1)2a2,所以小正方形與大正方形的面積比為=1-,所以落在黃色圖形(小正方形)內的圖釘數(shù)大約為×1 000134.3.在棱長為2的正方體ABCD -A1B1C1D1中,點O為底面ABCD的中心,在正方體ABCD -A1B1C1D1內隨機取一點P,那么點P到點O的距離大于1的概率為. 【解析】正方體的體積為2×2×2=8,以O為球心,1為半徑且在正方體內部的半球的體積為×r3=××13=,那么點P到點O的距離大于1的概率為:1-=1-.答案:1-考點三古典概型與幾何概型的綜合問題 命題精解讀1.考什么:(1)考查數(shù)學文化背景下的古典概型與幾何概型問題(2)考查與實際生活有關的概率問題2.怎么考:以數(shù)學文化或實際生活為載體考查概率問題3.新趨勢:考查與向量、線性規(guī)劃、函數(shù)等知識交匯的概率問題學霸好方法1.解決數(shù)學文化背景下或實際生活中的概率問題的方法:充分讀取題目信息,恰當轉化為古典概型、幾何概型問題,代入概率公式求解.2.考查與向量、線性規(guī)劃、函數(shù)等知識交匯的概率問題:脫去向量、線性規(guī)劃、函數(shù)的“外衣,構造概率模型求解.與數(shù)學文化有關的古典概型、幾何概型問題【典例】1.為了大力弘揚中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化,某校購進了?三國演義?水滸傳?紅樓夢?和?西游記?假設干套,如果每班每學期可以隨機領取兩套不同的書籍,那么該校高一(1)班本學期領到?三國演義?和?水滸傳?的概率為()A.B.C.D.2.(2021·全國卷I)如圖來自古希臘數(shù)學家希波克拉底所研究的幾何圖形.此圖由三個半圓構成,三個半圓的直徑分別為直角三角形ABC的斜邊BC,直角邊AB,AC,ABC的三邊所圍成的區(qū)域記為,黑色局部記為,其余局部記為,在整個圖形中隨機取一點,此點取自,的概率分別記為p1,p2,p3,那么A.p1=p2B.p1=p3C.p2=p3D.p1=p2+p3【解析】1.選D.記?三國演義?水滸傳?紅樓夢?和?西游記?為a 、b、c、d,那么該校高一(1)班本學期領到兩套書的所有情況有ab、ac、ad、bc、bd、 cd,共6種,符合條件的情況為ab共1種,故概率為.2.選A.方法一:取AB=AC=2,那么BC=2,所以區(qū)域的面積為S=×2×2=2,區(qū)域的面積為S=·()2-2=-2,區(qū)域的面積為S=·12-S=2,故p1=p2.方法二:設AC=b,AB=c,BC=a,那么有b2+c2=a2,從而可以求得ABC的面積為S=bc,黑色局部的面積為S=·+·-=+bc=·+bc=bc,其余局部的面積為S=·-bc=-bc,所以有S=S,根據(jù)面積型幾何概型的概率公式,可以得到p1=p2.如何解決與數(shù)學文化有關的古典概型、幾何概型問題?提示:讀取數(shù)學文化背景下的題目信息,構建出古典概型、幾何概型的數(shù)學模型,然后利用概率公式求解.與函數(shù)、向量、線性規(guī)劃等知識交匯的古典概型、幾何概型問題【典例】1.在區(qū)間0,2上隨機地取一個數(shù)x,那么事件“-1lo1發(fā)生的概率為()A.B.C.D.2.小波以游戲方式決定是去打球、唱歌還是去下棋.游戲規(guī)那么為以O為起點,再從A1,A2,A3,A4,A5,A6(如圖)這6個點中任取兩點分別為終點得到兩個向量,記住這兩個向量的數(shù)量積為X,假設X>0就去打球,假設X=0就去唱歌,假設X<0就去下棋.(1)寫出數(shù)量積X的所有可能取值.(2)分別求小波去下棋的概率和不去唱歌的概率.【解析】1.選A.由-1lo1得x+2,即0x,故所求概率為=.2.(1)X的所有可能取值為-2 ,-1,0, 1. (2)數(shù)量積為-2的只有·一種;數(shù)量積為-1的有·,·,·,·,·,·六種;數(shù)量積為0的有·,·,·,·四種;數(shù)量積為1的有·,·,·,·四種,所以所有可能的情況共有15種.所以小波去下棋的概率為p1=.因為去唱歌的概率為p2=,所以小波不去唱歌的概率p=1-p2=1-=.與實際生活有關的古典概型、幾何概型問題【典例】1.割補法在我國古代數(shù)學著作中稱為“出入相補,劉徽稱之為“以盈補虛,即以多余補缺乏,是數(shù)量的平均思想在幾何上的表達.如圖揭示了劉徽推導三角形面積公式的方法.ABC內任取一點,那么該點落在標記“盈的區(qū)域的概率為 ()A.B.C.D.2.如下圖,邊長為2的正方形中有一封閉曲線圍成的陰影區(qū)域,向正方形中隨機撒一粒豆子,它落在陰影區(qū)域內的概率為,那么陰影區(qū)域的面積為 ()A.B.C.D. 【解析】1.選C.由題得SABC=ah,S矩形=h,所以SABC=S矩形.所以“盈的區(qū)域的面積等于“虛的區(qū)域的面積.而“虛的區(qū)域占矩形區(qū)域的面積的四分之一,所以該點落在標記“盈的區(qū)域的面積為三角形面積的四分之一,故該點落在標記“盈的區(qū)域的概率為.2.選B.向正方形中隨機撒一粒豆子,它落在陰影區(qū)域內的概率P=,即=,解得S陰影=.如何解決與實際生活有關的古典概型、幾何概型問題?提示:把實際生活中的語言轉化為概率問題下的數(shù)學語言,正確解讀題目中的與未知信息,設置變量,構成概率問題,然后求解.1.5件產品中有2件次品,其余為合格品.現(xiàn)從這5件產品中任取2件,恰有一件次品的概率為()A.0.4B.0.6C.0.8D.1【解題指南】先對產品標號,然后列舉出可能出現(xiàn)的結果,根據(jù)古典概型概率公式求出所求的概率.【解析】選B.5件產品中有2件次品,記為a,b,有3件合格品,記為c,d,e,從這5件產品中任取2件,有10種,分別是(a,b),(a,c),(a,d),(a,e),(b,c),(b,d),(b,e),(c,d),(c,e),(d,e),恰有一件次品,有6種,分別是(a,c),(a,d),(a,e),(b,c),(b,d),(b,e),設事件A為“恰有一件次品,那么P(A)=0.6.2.現(xiàn)在某類病毒記作XmYn,其中正整數(shù)m,n(m7,n9)可以任意選取,那么m,n都取到奇數(shù)的概率為. 【解析】因為正整數(shù)m的選取有1,2,3,4,5,6,7,共7種情況,而對于m的每一種取法,n可以取1,2,3,4,5,6,7,8,9,共9種方法,所以根本領件空間中有7×9=63個元素,其中事件“m,n都取到奇數(shù)包含的根本領件數(shù)為4×5=20,所以所求的概率為.答案:1.假設a,b-1,0,1,2,那么使關于x的方程ax2+2x+b=0有實數(shù)解的概率為. 【解析】要使方程有實數(shù)解,那么a=0或所有可能的結果為(-1,-1),(-1,0),(-1,1),(-1,2),(0,-1),(0,0),(0,1),(0,2),(1,-1),(1,0),(1,1),(1,2),(2,-1),(2,0),(2,1),(2,2),共16個,其中符合要求的有13個,故所求概率P=.答案:2.甲、乙兩人玩一種游戲,在裝有質地、大小完全相同,編號分別為1,2,3,4,5,6六個球的口袋中,甲先摸出一個球,記下編號,放回后乙再摸一個球,記下編號,如果兩個編號的和為偶數(shù)算甲贏,否那么算乙贏.(1)求甲贏且編號和為8的事件發(fā)生的概率.(2)這種游戲規(guī)那么公平嗎?試說明理由.【解析】(1)設“兩個編號和為8為事件A,那么事件A包括的根本領件有(2,6),(3,5),(4,4),(5,3),(6,2),共5個.又甲、乙兩人取出的數(shù)字共有6×6=36種等可能的結果,故P(A)=.(2)這種游戲規(guī)那么是公平的.設甲贏為事件B,乙贏為事件C,由題可知甲贏即兩編號和為偶數(shù)所包含的根本領件數(shù)有(1,1),(1,3),(1,5),(2,2),(2,4),(2,6),(3,1),(3,3),(3,5),(4,2),(4,4),(4,6),(5,1),(5,3),(5,5),(6,2),(6,4),(6,6),共18個.所以甲贏的概率P(B)=,故乙贏的概率P(C)=1-=P(B),所以這種游戲規(guī)那么是公平的. - 11 -