10.3频率与概率 学案(教师版)
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1、10.3频率与概率【知识点梳理】1频率的稳定性一般地,随着试验次数n的增大,频率偏离概率的幅度会缩小,即事件A发生的频率fn(A)会逐渐稳定于事件A发生的概率P(A)我们称频率的这个性质为频率的稳定性因此,我们可以用频率fn(A)估计概率P(A)2. 概率与频率的区别与联系频率概率区别频率反映了一个随机事件发生的频繁程度,是随机的概率是一个确定的值,它反映随机事件发生的可能性的大小联系频率是概率的估计值,随着试验次数的增加,频率会越来越接近概率3随机模拟我们知道,利用计算器或计算机软件可以产生随机数.实际上,我们也可以根据不同的随机试验构建相应的随机数模拟实验,这样就可以快速地进行大量重复试验
2、了,这么随机模拟方式叫做随机模拟我们称利用随机模拟解决问题地方法为蒙特卡洛(Monte Carlo)方法.【典型例题】题型一 概率的稳定性(多选题)例1(2022云南玉溪高二期末)下列说法正确的有()A某市大中小型超市分别有20家40家140家,现用分层抽样的方法从该市大中小型超市中抽取一个容量为10的样本进行研究,应抽取中型超市2家B在一次试验中,随机事件可能发生也可能不发生,所以事件发生的概率是0.5C一组数据的标准差越小,该组数据离散程度越小,稳定性越好D在抛币试验中,试验次数从1增加到10的过程中,随机事件发生的频率越来越接近其概率【答案】AC【解析】【分析】利用分层抽样性质求选项,利
3、用概率的基本性质判断选项,利用标准差的特点判断选项,利用频率和概率的关系判断选项.【详解】对于选项,现用分层抽样的方法从该市大中小型超市中抽取一个容量为10的样本进行研究,应抽取中型超市的数量为,则选项正确;对于选项,随机事件发生的概率为,即事件发生的概率不一定为,则选项不正确;对于选项,一组数据的标准差越小,方差就越小,该组数据离散程度越小,稳定性越好,则选项正确;对于选项,当试验的次数很大时,随机事件的频率接近其概率,试验次数从1增加到10的过程中,试验的次数太少,随机事件发生的频率不会接近其概率,则选项不正确.故选:.解题技巧(利用概率的稳定性解题的注意事项)(1)概率是随机事件发生可能
4、性大小的度量,是随机事件A的本质属性,随机事件A发生的概率是大量重复试验中事件A发生的频率的近似值(2)正确理解概率的意义,要清楚概率与频率的区别与联系对具体的问题要从全局和整体上去看待,而不是局限于某一次试验或某一个具体的事件(多选题)例2(2022湖北恩施土家族苗族高中高三期末)利用计算机模拟掷两枚硬币的试验,在重复试验次数为20,100,500时各做5组试验,得到事件A=“一个正面朝上,一个反面朝上”.发生的频数和频率表如下:序号频数频率频数频率频数频率1120.6560.562610.522290.45500.552410.4823130.65480.482500.5470.35550
5、.552580.5165120.6520.522530.506根据以上信息,下面说法正确的有()A试验次数相同时,频率可能不同,说明随机事件发生的频率具有随机性B试验次数较小时,频率波动较大;试验次数较大时,频率波动较小,所以试验次数越少越好;C随机事件发生的频率会随着试验次数增加而逐渐稳定在一个固定值附近D我们要得到某事件发生的概率时,只需要做一次随机试验,得到事件发生的频率即为概率【答案】AC【解析】【分析】根据频率和概率的关系判断【详解】A选项,验次数相同时,频率可能不同,说明随机事件发生的频率具有随机性,故正确;试验次数较小时,频率波动较大;试验次数较大时,频率波动较小,所以试验次数越
6、多越好;B错误;随机事件发生的频率会随着试验次数增加而逐渐稳定在一个固定值附近,此固定值就是概率,C正确;我们要得到某事件发生的概率时,需要进行多次试验才能得到概率的估计值,故D错误.故选:AC例3(2022湖南高一课时练习)某文具厂打算生产一种中学生使用的笔袋,但无法确定各种颜色的产量,于是该文具厂就笔袋的颜色随机调查了5000名中学生,并在调查到1000名,2000名,3000名,4000名,5000名时分别计算了各种颜色的频率,绘制的折线图如下:(1)随着调查次数的增加,红色的频率如何变化?(2)你能估计中学生选取红色的概率是多少吗?(3)若你是该厂的负责人,你将如何安排生产各种颜色笔袋
7、的产量?【答案】(1)红色的频率越来越稳定在(2)(3)可安排生产蓝色、红色、绿色、紫色、及其它颜色的笔袋产量的比例大约为(合理即可)【解析】【分析】(1)根据折线图分析即可;(2)根据频率和概率的关系判断即可;(3)根据折线图可得中学生选取蓝色、红色、绿色、紫色、及其它颜色的概率,即可按比例安排生产;(1)解:根据折线图可知随着调查次数的增加,红色的频率越来越稳定在;(2)解:由图可知,红色的频率基本在附近浮动,所以中学生选取红色的概率是;(3)解:由图可知,中学生选取蓝色、红色、绿色、紫色、及其它颜色的概率分别是、,故可安排生产蓝色、红色、绿色、紫色、及其它颜色的笔袋产量的比例大约为(合理
8、即可);例4(2022湖南高一课时练习)某射击运动员脱靶的概率是0.01%,如果他独立重复射击下去,必有一次脱靶发生(利用频率和概率的关系说明)【答案】答案见解析【解析】【分析】根据频率与概率的关系说明即可;【详解】解:频率一般是大概统计数据经验值,频率稳定于概率,概率为准确值,依题意,已知射击运动员脱靶的概率是,这是由多次实验得出的数据,如果设运动员射击次,至少脱靶一次的概率,从函数的角度分析可知当非常大时会趋近于1,也就是说由概率的意义可知,该射击运动员在10000次射击中,可能有1次脱靶,即他独立重复射击下去,必有一次脱靶发生题型二 概率的应用例5(2021江西吉安高一期末)(1)用掷两
9、枚质地均匀的硬币做胜负游戏,规定:两枚硬币同时出现正面或同时出现反面算甲胜,一个正面、一个反面算乙胜这个游戏是否公平?请通过计算说明(2)若投掷质地均匀的三枚硬币,规定:三枚硬币同时出现正面或同时出现反面算甲胜,其他情况算乙胜这个游戏是否公平?请通过计算说明【答案】(1)这个游戏公平的;答案见解析;(2)这个游戏不公平;答案见解析【解析】【分析】利用列举法结合古典概型的概率公式求解即可,若概率相同,则游戏公平,否则不公平【详解】(1)抛掷两枚质地均匀的硬币,所有情况有:(正正),(正反),(反正),(反反)记事件A,B分别为“甲胜”,“乙胜”,则,这个游戏公平的(2)拋掷三枚质地均匀的硬币,所
10、以有情况有:(正正正),(正正反),(正反正),(正反反),(反正正),(反正反),(反反正),(反反反)记事件A,B分别为“甲胜”,“乙胜”,则,这个游戏不公平解题技巧 (游戏公平性的标准及判断方法)(1)游戏规则是否公平,要看对游戏的双方来说,获胜的可能性或概率是否相同若相同,则规则公平,否则就是不公平的(2)具体判断时,可以按所给规则,求出双方的获胜概率,再进行比较例6(2021全国高一课时练习)有一个转盘游戏,转盘被平均分成10等份(如图所示),转动转盘,当转盘停止后,指针指向的数字即为转出的数字.游戏规则如下:两个人参加,先确定猜数方案,甲转动转盘,乙猜,若猜出的结果与转盘转出的数字
11、所表示的特征相符,则乙获胜,否则甲获胜.猜数方案从以下三种方案中选一种:A猜“是奇数”或“是偶数”B猜“是4的整数倍数”或“不是4的整数倍数”C猜“是大于4的数”或“不是大于4的数”请回答下列问题:(1)如果你是乙,为了尽可能获胜,你将选择哪种猜数方案,并且怎样猜?为什么?(2)为了保证游戏的公平性,你认为应制定哪种猜数方案?为什么?(3)请你设计一种其他的猜数方案,并保证游戏的公平性.【答案】(1) 应选方案B ,猜“不是4的整数倍数”;(2) 应当选择方案A; (3) 可以设计为:猜“是大于5的数”或“不是大于5的数”【解析】【详解】试题分析:(1) 方案A中“是奇数”或“是偶数”的概率均
12、为,案B中“不是4的整数倍数”的概率为,“是4的整数倍数”的概率为,方案C中“是大于4的数”的概率为,“不是大于4的数”的概率为,乙为了尽可能获胜,应选方案B,猜“不是4的整数倍数”. (2) 为了保证游戏的公平性,应当选择方案A. “是奇数”或“是偶数”的概率均为(3) “是大于5的数”或“不是大于5的数”发生的概率是一样的,也可以保证游戏的公平性试题解析: (1)如题图,方案A中“是奇数”或“是偶数”的概率均为=0.5;方案B中“不是4的整数倍数”的概率为=0.8,“是4的整数倍数”的概率为=0.2;方案C中“是大于4的数”的概率为=0.6,“不是大于4的数”的概率为=0.4.乙为了尽可能
13、获胜,应选方案B,猜“不是4的整数倍数”.(2)为了保证游戏的公平性,应当选择方案A.因为方案A猜“是奇数”或“是偶数”的概率均为0.5,从而保证了该游戏是公平的.(3)可以设计为:猜“是大于5的数”或“不是大于5的数”,此方案也可以保证游戏的公平性.点睛:本题主要考查游戏的公平性,判断游戏公平性就要计算每个事件的概率,概率相等就公平,否则就不公平,此外本题还考查了对于事件发生的可能性的计算用到的知识点为:概率=所求情况数与总情况数之比例7(2020全国高一课时练习)小陈以游戏方式决定是参加学校合唱团还是参加学校足球队.游戏规则:从(如图)这6个点中任取2个点,记选取的在轴上的点的个数为.若就
14、参加学校合唱团,否则就参加学校足球队.(1)请写出中任取2个点的样本空间;(2)求小陈不参加学校合唱团的概率.【答案】(1)样本空间(2)【解析】(1)直接用枚举法表示样本空间即可;(2)根据就参加学校合唱团,则可先确定时的样本点个数,再根据古典概型概率计算公式求出参加学校合唱团的概率,从而得到不参加学校合唱团的概率.【详解】(1)从中任取2个点的样本空间如下:,一共有15个样本点;(2)当时,所取的2个点均不在轴上,即从中任取2个点,有,共6个样本点,所以小陈参加学校合唱团的概率为,小陈不参加学校合唱团的概率.【点睛】本题主要考查古典概型的概率求法,难度不大.题型三 利用随机模拟实验求概率例
15、8(2022重庆市育才中学模拟预测)某种心脏手术,成功率为0.6,现采用随机模拟方法估计“3例心脏手术全部成功”的概率:先利用计算器或计算机产生09之间取整数值的随机数,由于成功率是0.6,我们用0,1,2,3表示手术不成功,4,5,6,7,8,9表示手术成功;再以每3个随机数为一组,作为3例手术的结果,经随机模拟产生如下10组随机数:812,832,569,683,271,989,730,537,925,907由此估计“3例心脏手术全部成功”的概率为()A0.2B0.3C0.4D0.5【答案】A【解析】【分析】由题可知10组随机数中表示“3例心脏手术全部成功”的有2组,即求.【详解】解:由题
16、意,10组随机数:812,832,569,683,271,989,730,537,925,907,表示“3例心脏手术全部成功”的有: 569, 989,故2个,故估计“3例心脏手术全部成功”的概率为.故选:A.解题技巧(利用随机模拟实验求概率)用随机模拟来估计概率,一般有如下特点的事件可以用这种方法来估计:(1)对于满足“有限性”但不满足“等可能性”的概率问题,我们可采取随机模拟方法来估计概率(2)对于一些基本事件的总数比较大而导致很难把它列举得不重复、不遗漏的概率问题或对于基本事件的等可能性难于验证的概率问题,可用随机模拟方法来估计概率例9(2022湖南高一课时练习)下表是用计算机模拟的抛掷
17、一枚质地均匀的骰子的试验数据其中n是试验的次数,表中的百分数是频率点数117.00%16.50%16.28%16.61%16.72%16.69%215.00%15.50%17.12%16.62%16.44%16.62%318.00%17.10%16.78%16.94%16.84%16.69%418.00%16.00%16.68%16.97%16.76%16.64%513.00%16.60%15.50%15.94%16.69%16.64%619.00%18.30%17.64%16.92%16.55%16.72%借助表格说明:当试验的次数逐步增加时,每个点数出现的频率有哪些变化?【答案】见解析【解
18、析】【分析】根据表中的数据可得每个点出现的频率稳定在某常数的附近.【详解】由表中数据可得每个出现的频率随着试验的次数逐步增加稳定在附近.例10(2021全国高一课时练习)某射击运动员每次击中目标的概率都是80%若该运动员连续射击10次,用随机模拟方法估计其恰好有5次击中目标的概率【答案】答案见解析.【解析】【分析】用1, 2,3,4, 5,6, 7, 8表示击中目标,用9, 0表示未击中目标,利用计算机或计算器产生0到9之间的整数随机数,每10个作为一-组,统计组数n,统计这n组数中恰有5个数在1, 2, 3, 4, 5, 6,7, 8中的组数m,根据古典概型可得答案.【详解】解:步骤:(1)
19、用1, 2,3,4, 5,6, 7, 8表示击中目标,用9, 0表示未击中目标,这样可以体现击中的概率为80%;(2)利用计算机或计算器产生0到9之间的整数随机数,每10个作为一-组,统计组数n;(3)统计这n组数中恰有5个数在1, 2, 3, 4, 5, 6,7, 8中的组数m;(4)则连续射击10次恰有5次击中目标的概率的近似值为.【同步练习】一、单选题1(2022湖南高一课时练习)一个容量为20的样本数据,分组与频数如下表:分组频数234542则样本在10,50)内的频率为()A0.5B0.24C0.6D0.7【答案】D【解析】【分析】根据频数分布表可得正确的选项.【详解】因为样本在10
20、,50)内的频数为234514,样本容量为20,所以在10,50)内的频率为.故选:D.2(2022河南高三阶段练习(文)某机构对某银行窗口服务进行了一次调查,得到如下数据:等待时间(分钟)人数48742则估计顾客的等待时间少于15分钟的频率是()A0.19B0.24C0.38D0.76【答案】D【解析】【分析】根据表中的数据直接求解【详解】由题意可得顾客的等待时间少于15分钟的频率是故选:D3(2022江西鹰潭高二期末(理)中国农历的二十四节气是中华民族的智慧与传统文化的结晶,二十四节气歌是以春、夏、秋、冬开始的四句诗.在国际气象界,二十四节气被誉为“中国的第五大发明”.2016年11月30
21、日,二十四节气被正式列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产代表作名录.某小学三年级共有学生600名,随机抽查100名学生并提问二十四节气歌,只能说出一句的有45人,能说出两句及以上的有38人,据此估计该校三年级的600名学生中,对二十四节气歌一句也说不出的有()A17人B83人C102人D115人【答案】C【解析】【分析】根据频率计算出正确答案.【详解】一句也说不出的学生频率为,所以估计名学生中,一句也说不出的有人.故选:C4(2022山东潍坊高二期末)如图,某系统由A,B,C,D四个零件组成,若每个零件是否正常工作互不影响,且零件A,B,C,D正常工作的概率都为,则该系统正常工作的概率为()
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