概率解答题的两种常见类型与解题技巧
2022-02-16王蕊
王蕊
统计与概率的简单应用是中考数学的必考知识点,大多以解答题为主,分值8分,有时也会出现在选择题或填空题中。下面老师将从一道例题入手,帮助大家破解这类实际问题。
例题 在一个不透明的口袋里装有只有颜色不同的黑、白两种颜色的球共5个。某学习小组做摸球试验,将球搅匀后从中随机摸出一个球记下颜色,再把它放回袋中,不断重复。下表是活动进行中的一组统计数据:
(1)请估计:当n很大时,摸到白球的频率将会接近 (结果精确到0.1);
(2)试估算口袋中黑球有 个,白球有 个;
(3)在(2)的结论下,请你用列表或画树状图的方法求出随机摸出两个球都是白球的概率。
【分析】(1)在大量重復的试验中,随机事件发生的可能性会呈现出一定的规律性,用频率估计概率是一种重要的方法。因此,随机事件在相同条件下,大量重复试验的结果的频率值会稳定在一个定值附近,这个定值即为概率的估计值。
(2)借助(1)中所得摸到白球的概率,利用公式P(A)=[事件A发生的情况数总情况数],可以计算出白球数,再用总数-白球=黑球。
(3)用列表法或画树状图法不重复、不遗漏地表示出所有的试验结果,再找出两个球都是白球的试验个数,利用概率公式计算即可。值得注意的是,第(3)问的摸球方式与题干中的方式不同,题干的摸球方式是有放回,而“随机摸出两个球”是一次摸出两个球,属于不放回。
解:(1)从表格可知,最多进行的摸球试验次数为1000次,频率为0.601,结果精确到0.1,因此,频率将会接近0.6。
(2)设口袋中有x个白球。因为摸一次球可以摸到5个球中的一个,所以总情况数为5,又因为摸到白球的情况数为x,所以[x5]=0.6,解得x=3。因为5-3=2,所以黑球有2个,白球有3个。
(3)用列表法表示出所有可能的试验结果如下表。
一共有20种等可能的结果,其中摸出两个白球的结果有6种,所以P(摸出两个白球)=[620]=[310]。
【点评】本题是常见的概率解答题。第(1)问,利用频率估计概率,换个角度看,体现了用样本估计总体的思想。第(2)问,可以看成用样本估计总体的逆用,用总体估计样本,即可以看成总共有1000个白球和黑球均匀分布的球,其中有600个是白球,现在从中取出5个球,求白球的数量,其中“分布均匀”隐藏在题干中“只有颜色不同”“搅匀”“随机摸出”“不断重复”这类词中,说明这些球组成的全体的每一部分都是一样的。
虽然第(3)问要求我们用列表法或画树状图法,但是在方法选择上还有两点需要注意:①如果一次操作的结果超过三个,最好选择列表法,这种方法书写所占空间较少;②试验若有三次及以上操作时,只能选择画树状图,同时考虑节省书写空间,建议选择横向画树状图。
因此,用概率解决实际问题的解答题往往有两种类型:类型一,如例题的(1)(2)两问,用频率估计概率;类型二,如例题的第(3)题利用列表法或画树状图法求事件的概率。
类型一:用样本估计总体,用频率估计概率
例1 动物学家通过大量的调查估计出,某种动物活到20岁的概率为0.8,活到25岁的概率是0.5,活到30岁的概率是0.3。现年25岁的这种动物活到30岁的概率为 。
【分析】解决本题的关键是理解25岁与30岁时这种动物存活率间的联系。题干中明确了活到25岁和30岁的存活概率,此条件相当于总体中活到25岁的概率是0.5,活到30岁的概率是0.3。现年25岁指当前存活的概率为1,所以问题可以看成样本中25岁的概率是1时,活到30岁的概率。
解:设现年25岁的这种动物活到30岁的概率为x,由题意得[0.30.5]=[x1],解得
x=0.6。
例2 生物学家估计某一地区的野鹿只数时,常采用“捉放捉”的方法,即先捕捉野鹿n只,分别给它们做上记号,然后放归;一段时间后,重新捕捉一些野鹿作为样本。像这样有放回地捕捉多次,如果平均每m只野鹿中带有记号的野鹿有a只,试估计该地区野鹿的只数(用含m、n、a的代数式表示)。
【分析】我们可以换个角度理解题干,样本中m只野鹿中带有记号的野鹿有a只,现在标记的有n只野鹿,估计总体的数量。
解:设该地区野鹿的只数为x,由题意得[am]=[nx],解得x=[mna]。
答:该地区野鹿的只数为[mna]。
类型二、利用列表法或画树状图法求事件的概率
例3 若将例题中的第(3)问改为:在(2)的结论下,随机摸出一个球记下颜色,再把它放回袋中,将球搅匀,请你用列表或画树状图的方法求出随机摸出两次,且两个球都是白球的概率。
【分析】一次摸球可能出现的结果有5种,仍然采用列表法方便书写,只需将例题解答(3)中的表格中的空白改写为相应结果即可。
解:(列表略)一共有25种等可能的结果,其中摸出两个白球的结果有9种,所以P(摸出两个白球)=[925]。
【点评】两次摸球的试验结果并无关联时,这两次摸球便是相互独立的,也可称为互斥的,那么第一次摸到白球的概率为[35],第二次摸到白球的概率仍为[35],两次试验结果同时发生,则[35]×[35]即为所求结果。为何可以这样计算?其实这与类型一有相似之处。将第二次的试验看成样本,即在必然事件的前提下,摸到白球的概率为[35],现在的前提是,第一次摸球是白球的概率为[35],求第二次仍摸到白球的概率。不妨设摸到白球的概率为x,由题意得[351]=[x35],解得x=[35]×[35]=[925]。
这一结论在后续的学习中还有其他方法可以证明,我们不妨把它推广到一般情形。两次试验相互独立,M为第一次试验的结果,N为第二次试验的结果,MN为两次试验结果同时发生,则公式P(MN)=P(M)·P(N)。那么对于三个、四个或是多个的试验相互独立,且试验结果同时发生,你能写出公式吗?我相信,聪明的你一定能写出来。两个相互独立的事件同时发生时,概率的计算公式可以帮助我们简洁、高效地解决填空题或选择题。
(作者单位:江苏省六合高级中学附属初级中学)