Теория вероятностей егэ. Теория вероятностей
Случайное событие – любое событие, которое может произойти, а может и не произойти в результате какого-либо опыта.
Вероятность события р равна отношению числа благоприятных исходов k к числу всевозможных исходов n , т.е.
p=\frac{k}{n}
Формулы сложения и умножения теории вероятности
Событие \bar{A} называется противоположным событию A, если не произошло событие A.
Сумма вероятностей противоположных событий равна единице, т.е.
P(\bar{A}) + P(A) =1
- Вероятность события не может быть больше 1.
- Если вероятность события равна 0, то оно не случится.
- Если вероятность события равна 1, то оно произойдет.
Теорема сложения вероятностей:
«Вероятность суммы двух несовместимых событий равна сумме вероятностей этих событий.»
P(A+B) = P(A) + P(B)
Вероятность суммы двух совместных событий равна сумме вероятностей этих событий без учета их совместного появления:
P(A+B) = P(A) + P(B) - P(AB)
Теорема умножения вероятностей
«Вероятность произведения двух событий равна произведению вероятностей одного из них на условную вероятность другого, вычисленную при условии, что первое имело место.»
P(AB)=P(A)*P(B)
События называются несовместными , если появление одного из них исключает появление других. То есть, может произойти только одно определённое событие, либо другое.
События называются совместными , если наступление одного из них не исключает наступления другого.
Два случайных события А и В называются независимыми , если наступление одного из них не изменяет вероятность наступления другого. В противном случае события А и В называют зависимыми.
План проведения семинара-практикума для учителей математики ОУ города Тулы по теме «Решение заданий ЕГЭ по математике из разделов: комбинаторика, теория вероятностей. Методика обучения»
Время проведения : 12 00 ; 15 00
Место проведения : МБОУ «Лицей № 1», каб. № 8
I . Решение задач на вероятность
1. Решение задач на классическое определение вероятности
Мы, как учителя, уже знаем, что основные типы задач в ЕГЭ по теории вероятностей основаны на классическом определении вероятности. Вспомним, что называется вероятностью события?
Вероятностью события называется отношение числа исходов, благоприятствующих данному событию, к общему числу исходов.
В нашем научно-методическом объединении учителей математики выработана общая схема решения задач на вероятность. Вашему вниманию я ее хочу представить. Кстати, мы поделились своим опытом работы, и у вас в материалах, которые мы вашему вниманию дали для совместного обсуждения решения задач, мы эту схему дали. Тем не менее, я хочу ее озвучить.
На наш взгляд эта схема помогает быстрее логически разложить все по полочкам, и после этого задача поддается решению гораздо легче и для учителя, и для учащихся.
Так, я хочу разобрать подробно задачу следующего содержания.
Мне хотелось совместно с вами побеседовать, чтобы объяснить методику, как до ребят донести такое решение, в процессе которого ребята бы поняли эту типовую задачу, и в последствии они бы сами в этих задачах разбирались.
Что в данной задаче является случайным экспериментом? Теперь нам необходимо вычленить элементарное событие в этом эксперименте. Что является этим элементарным событием? Перечислим их.
Вопросы по задаче?
Уважаемые коллеги, вы тоже, очевидно, рассматривали задачи на вероятность с игральными кубиками. Думаю, нам надо разобрать ее, потому как есть свои нюансы. Давайте будем разбирать данную задачу согласно той схеме, которую мы вам предложили. Так как на каждой грани кубика есть число от 1 до 6, то элементарными события представляют собой числа 1, 2, 3, 4, 5, 6. Мы нашли, что общее число элементарных событий равно 6. Определим, какие элементарные события благоприятствуют событию . Благоприятствуют этому событию всего два события – 5 и 6 (так как из условия следует, что должно выпасть 5 и 6 очков).
Пояснить, что все элементарные события равновозможны. Какие будут вопросы по задаче?
Как вы понимаете, что монета симметрична? Давайте разберемся в этом, иногда определенные фразы вызывают недопонимание. Давайте в понятийном режиме разберемся в этой задаче. Давайте разберемся с вами в том эксперименте, который описан, какие могут быть элементарные исходы. Вы все представляете, где орел, где решка? Какие могут быть варианты выпадения? Есть другие события? Сколько общее число событий? По задаче известно, что орел выпал ровно один раз. Значит, данному событию благоприятствуют элементарные события из этих четырех ОР и РО, два раза уже такого быть не может. Используем формулу, по которой находится вероятность события. Напомним, что ответы в части В должны представлять собой либо целое число, либо десятичную дробь.
Показываем на интерактивной доске. Читаем задачу. Что является элементарным исходом в этом опыте? Уточнить, что пара упорядоченная – то есть число выпало на первом кубике, и на втором кубике. В любой задаче есть такие моменты, когда нужно выбирать рациональные методы, формы и представлять решение в виде таблиц, схем и т.д. В данной задаче удобно использовать такую таблицу. Я вам даю уже готовое решение, но в ходе решения выясняется, что в данной задаче рационально использовать решение в виде таблицы. Объясняем, что обозначает таблица. Вам понятно, почему в столбцах написано 1, 2, 3, 4, 5, 6.
Начертим квадрат. Строки соответствуют результатам первого броска – их шесть, потому что у кубика шесть граней. Как и столбцы. В каждой клетке напишем сумму выпавших очков. Показываем заполненную таблицу. Закрасим клетки, где сумма равна восьми (так как это требуется в условии).
Я полагаю, что следующую задачу, после разбора предыдущих, можно дать ребятам решить самостоятельно.
В следующих задачах нет нужды выписывать все элементарные исходы. Достаточно просто подсчитать их количество.
(Без решения) Такую задачу я давал решить ребятам самостоятельно. Алгоритм решения задачи
1. Определяем, в чем состоит случайный эксперимент и что является случайным событием.
2. Находим общее число элементарных событий.
3. Находим число событий, благоприятствующих событию, указанному в условии задачи.
4. Находим вероятность события с использованием формулы .
Учащимся можно задать вопрос, если 1000 аккумуляторов поступило в продажу, а среди них 6 неисправных, то выбранный аккумулятор определяется как? Чем он является в нашей задаче? Дальше я задаю вопрос о нахождении, что здесь используется в качестве числа и предлагаю найти это число . Дальше спрашиваю, что является здесь событием? Сколько аккумуляторов благоприятствует выполнению события? Далее, используя формулу, вычисляем данную вероятность.
Здесь ребятам можно предложить второй способ решения. Давайте обсудим, какой может быть этот способ?
1. Какое событие можно рассмотреть теперь?
2. Как найти вероятность данного события?
Ребятам нужно сказать об этих формулах. Они следующие
Восьмую задачу можно предложить ребятам самостоятельно, так как она аналогично шестой задаче. Ее им можно предложить в качестве самостоятельной работы, или на карточке у доски.
Данную задачу можно решить применительно к олимпиаде, которая сейчас проходит. Несмотря на то, что в задачах участвуют разные события, однако же задачи являются типовыми.
2. Простейшие правила и формулы вычисления вероятностей (противоположные события, сумма событий, произведение событий)
Это задача из сборника ЕГЭ. Решение выводим на доску. Какие мы вопросы должны поставить перед учащимися, чтобы разобрать эту задачу.
1. Сколько было автоматов? Раз два автомата, то событий уже два. Задаю вопрос детям – каково будет событие ? Каково будет второе событие?
2. – это вероятность события. Нам ее вычислять не нужно, так как она дана в условии. По условию задачи вероятность того, что «кофе закончится в обоих автоматах», равна 0,12. Было событие А, было событие В. И появляется новое событие? Я детям задаю вопрос – какое? Это событие, когда в обоих автоматах заканчивается кофе. В данном случае, в теории вероятности это новое событие, которое называется пересечением двух событий А и В и обозначается это таким образом.
Воспользуемся формулой сложения вероятности. Формула следующая
Мы ее даем вам в справочном материале и ребятам можно давать эту формулу. Она позволяет находить вероятность суммы событий. У нас спрашивалась вероятность противоположного события, вероятность которого находится по формуле.
В задаче 13 используется понятие произведения событий, формула для нахождения вероятности которого приведена в приложении.
3. Задачи на применение дерева возможных вариантов
По условию задачи легко составить схему и найти указанные вероятности.
С помощью какого теоретического материала вы разбирали с учащимися решение задач такого рода? Использовали ли вы дерево возможных вариантов или использовали другие методы решения таких задач? Давали ли вы понятие графов? В пятом или шестом классе у ребят есть такие задачи, разбор которых дает понятие графов.
Я бы хотел вас спросить, рассматривали вы с учащимися использование дерева возможных вариантов при решении задач на вероятность? Дело в том, что мало того, что в ЕГЭ есть такие задачи, но появились задачи достаточно сложные, которые мы сейчас будем решать.
Давайте обсудим с вами методику решения таких задач – если она совпадет с моей методикой, как я объясняю ребятам, то мне будет легче с вами работать, если нет, то я помогу вам разобраться с этой задачей.
Давайте мы с вами обсудим события. Какие события в задаче 17 можно вычленить?
При построении дерева на плоскости обозначается точка, которая называется корнем дерева. Далее мы начинаем рассматривать события и. Мы построим отрезок (в теории вероятностей он называется ветвь). По условию сказано, что первая фабрика выпускает 30% мобильных телефонов этой марки (какой? Той, которую они выпускают), значит, в данный момент я учащихся спрашиваю, чему равна вероятность выпуска первой фабрикой телефонов этой марки, тех, которые они выпускают? Так как событие есть выпуск телефона на первой фабрике, то вероятность этого события есть 30% или 0,3. Остальные телефоны выпущены на второй фабрике – мы строим второй отрезок, и вероятность этого события равна 0,7.
Учащимся задается вопрос – какого типа может быть телефон, выпущенный первой фабрикой? С дефектом или без дефекта. Какого вероятность того, что телефон, выпущенный первой фабрикой, имеет дефект? По условию сказано, что она равна 0,01. Вопрос: какова вероятность того, что телефон, выпущенный первой фабрикой, не имеет дефекта? Так как это событие противоположно данному, то его вероятность равна.
Требуется найти вероятность того, что телефон с дефектом. Он может быть с первой фабрики, а может быть и со второй. Тогда воспользуемся формулой сложения вероятностей и получим, что вся вероятность это есть сумма вероятностей того, что телефон с дефектом с первой фабрики, и что телефон с дефектом со второй фабрики. Вероятность того, что телефон имеет дефект и выпущен на первой фабрике найдем по формуле произведения вероятностей, которая приведена в приложении.
4. Одна из самых сложных задач из банка ЕГЭ на вероятность
Разберем, например, № 320199 из Банка заданий ФИПИ. Это одна из самых сложных задач В6.
Чтобы поступить в институт на специальность «Лингвистика», абитуриент З. должен набрать на ЕГЭ не менее 70 баллов по каждому из трёх предметов - математика, русский язык и иностранный язык. Чтобы поступить на специальность «Коммерция», нужно набрать не менее 70 баллов по каждому из трёх предметов - математика, русский язык и обществознание.
Вероятность того, что абитуриент З. получит не менее 70 баллов по математике, равна 0,6, по русскому языку - 0,8, по иностранному языку - 0,7 и по обществознанию - 0,5.
Найдите вероятность того, что З. сможет поступить хотя бы на одну из двух упомянутых специальностей.
Заметим, что в задаче не спрашивается, будет ли абитуриент по фамилии З. учиться и лингвистике, и коммерции сразу и получать два диплома. Здесь надо найти вероятность того, что З. сможет поступить хотя бы на одну из двух данных специальностей – то есть наберет необходимое количество баллов.
Для того чтобы поступить хотя бы на одну из двух специальностей, З. должен набрать не менее 70 баллов по математике. И по русскому. И еще – обществознания или иностранный.
Вероятность набрать 70 баллов по математике для него равна 0,6.
Вероятность набрать баллы по математике и русскому равна.
Разберемся с иностранным и обществознанием. Нам подходят варианты, когда абитуриент набрал баллы по обществознанию, по иностранному или по обоим. Не подходит вариант, когда ни по языку, ни по «обществу» он не набрал баллов. Значит, вероятность сдать обществознание или иностранный не ниже чем на 70 баллов равна. В результате вероятность сдать математику, русский и обществознание или иностранный равна
Это ответ.
II . Решение комбинаторных задач
1. Число сочетаний и факториалы
Давайте кратко разберем теоретический материал.
Выражение n ! читается как «эн-факториал» и обозначает произведение всех натуральных чисел от 1 до n включительно: n ! = 1 · 2 · 3 · ... · n .
Кроме того, в математике по определению считают, что 0! = 1. Такое выражение бывает редко, но все же встречается в задачах по теории вероятностей.
Определение
Пусть имеется объектов (карандашей, конфет, чего угодно), из которых требуется выбрать ровно различных объектов. Тогда количество вариантов такого выбора называется числом сочетаний из элементов по. Это число обозначается и считается по специальной формуле.
Обозначение
Что дает нам эта формула? На самом деле, без нее не решается практически ни одна серьезная задача.
Для лучшего понимания разберем несколько простейших комбинаторных задач:
Задача
У бармена есть 6 сортов зеленого чая. Для проведения чайной церемонии требуется подать зеленый чай ровно 3 различных сортов. Сколькими способами бармен может выполнить заказ?
Решение
Тут все просто: есть n = 6 сортов, из которых надо выбрать k = 3 сорта. Число сочетаний можно найти по формуле:
Ответ
Подставляем в формулу. Мы все задачи решить не можем, но типовые задачи мы выписали, они представлены вашему вниманию.
Задача
В группе из 20 студентов надо выбрать 2 представителей для выступления на конференции. Сколькими способами можно это сделать?
Решение
Опять же, всего у нас есть n = 20 студентов, а выбрать надо k = 2 студента. Находим число сочетаний:
Обратите внимание: красным цветом отмечены множители, входящие в разные факториалы. Эти множители можно безболезненно сократить и тем самым значительно уменьшить общий объем вычислений.
Ответ
190
Задача
На склад завезли 17 серверов с различными дефектами, которые стоят в 2 раза дешевле нормальных серверов. Директор купил в школу 14 таких серверов, а сэкономленные деньги в количестве 200 000 рублей направил на приобретение другого оборудования. Сколькими способами директор может выбрать бракованные серверы?
Решение
В задаче довольно много лишних данных, которые могут сбить с толку. Наиболее важные факты: всего есть n = 17 серверов, а директору надо k = 14 серверов. Считаем число сочетаний:
Красным цветом снова обозначены множители, которые сокращаются. Итого, получилось 680 комбинаций. В общем, директору есть из чего выбрать.
Ответ
680
Эта задача капризная, так как в этой задаче есть лишние данные. Многих учащихся они сбивают с правильного решения. Всего серверов было 17, а директору необходимо выбрать 14. Подставляя в формулу, получаем 680 комбинаций.
2. Закон умножения
Определение
Закон умножения в комбинаторике: число сочетаний (способов, комбинаций) в независимых наборах умножается.
Другими словами, пусть имеется A способов выполнить одно действие и B способов выполнить другое действие. Путь также эти действия независимы, т.е. никак не связаны между собой. Тогда можно найти число способов выполнить первое и второе действие по формуле: C = A · B .
Задача
У Пети есть 4 монеты по 1 рублю и 2 монеты по 10 рублей. Петя, не глядя, достал из кармана 1 монету номиналом 1 рубль и еще 1 монету номиналом 10 рублей, чтобы купить ручку за 11 рублей. Сколькими способами он может выбрать эти монеты?
Решение
Итак, сначала Петя достает k = 1 монету из n = 4 имеющихся монет номиналом 1 рубль. Число способов сделать это равно C 4 1 = ... = 4.
Затем Петя снова лезет в карман и достает k = 1 монету из n = 2 имеющихся монет номиналом 10 рублей. Здесь число сочетаний равно C 2 1 = ... = 2.
Поскольку эти действия независимы, общее число вариантов равно C = 4 · 2 = 8.
Ответ
Задача
В корзине лежат 8 белых шаров и 12 черных. Сколькими способами можно достать из этой корзины 2 белых шара и 2 черных?
Решение
Всего в корзине n = 8 белых шаров, из которых надо выбрать k = 2 шара. Это можно сделать C 8 2 = ... = 28 различными способами.
Кроме того, в корзине имеется n = 12 черных шаров, из которых надо выбрать опять же k = 2 шара. Число способов сделать это равно C 12 2 = ... = 66.
Поскольку выбор белого шара и выбор черного - события независимые, общее число комбинаций считается по закону умножения: C = 28 · 66 = 1848. Как видим, вариантов может быть довольно много.
Ответ
1848
Закон умножения показывает, сколькими способами можно выполнить сложное действие, которое состоит из двух и более простых - при условии, что все они независимы.
3. Закон сложения
Если закон умножения оперирует «изолированными» событиями, которые не зависят друг от друга, то в законе сложения все наоборот. Здесь рассматриваются взаимоисключающие события, которые никогда не случаются одновременно.
Например, «Петя вынул из кармана 1 монету» и «Петя не вынул из кармана ни одной монеты» - это взаимоисключающие события, поскольку вынуть одну монету и при этом не вынуть ни одной невозможно.
Аналогично, события «Выбранный наугад шар - белый» и «Выбранный наугад шар - черный» также являются взаимоисключающими.
Определение
Закон сложения в комбинаторике: если два взаимоисключающих действия можно выполнить A и B способами соответственно, то эти события можно объединить. При этом возникнет новое событие, которое можно выполнить X = A + B способами.
Другими словами, при объединении взаимоисключающих действий (событий, вариантов) число их комбинаций складывается.
Можно сказать, что закон сложения - это логическое «ИЛИ» в комбинаторике, когда нас устраивает любой из взаимоисключающих вариантов. И наоборот, закон умножения - это логическое «И», при котором нас интересует одновременное выполнение и первого, и второго действия.
Задача
В корзине лежат 9 черных шаров и 7 красных. Мальчик достает 2 шара одинакового цвета. Сколькими способами он может это сделать?
Решение
Если шары одинакового цвета, то вариантов немного: оба они либо черные, либо красные. Очевидно, что эти варианты - взаимоисключающие.
В первом случае мальчику предстоит выбирать k = 2 черных шара из n = 9 имеющихся. Число способов сделать это равно C 9 2 = ... = 36.
Аналогично, во втором случае выбираем k = 2 красных шара из n = 7 возможных. Число способов равно C 7 2 = ... = 21.
Осталось найти общее количество способов. Поскольку варианты с черными и красными шарами - взаимоисключающие, по закону сложения имеем: X = 36 + 21 = 57.
Ответ 57
Задача
В ларьке продаются 15 роз и 18 тюльпанов. Ученик 9-го класса хочет купить 3 цветка для своей одноклассницы, причем все цветы должны быть одинаковыми. Сколькими способами он может составить такой букет?
Решение
По условию, все цветы должны быть одинаковыми. Значит, будем покупать либо 3 розы, либо 3 тюльпана. В любом случае, k = 3.
В случае с розами придется выбирать из n = 15 вариантов, поэтому число сочетаний равно C 15 3 = ... = 455. Для тюльпанов же n = 18, а число сочетаний - C 18 3 = ... = 816.
Поскольку розы и тюльпаны - это взаимоисключающие варианты, работаем по закону сложения. Получаем общее число вариантов X = 455 + 816 = 1271. Это и есть ответ.
Ответ
1271
Дополнительные условия и ограничения
Очень часто в тексте задачи присутствуют дополнительные условия, накладывающие существенные ограничения на интересующие нас сочетания. Сравните два предложения:
Имеется набор из 5 ручек разных цветов. Сколькими способами можно выбрать 3 ручки для обводки чертежа?
Имеется набор из 5 ручек разных цветов. Сколькими способами можно выбрать 3 ручки для обводки чертежа, если среди них обязательно должен быть красный цвет?
В первом случае мы вправе брать любые цвета, какие нам нравятся - дополнительных ограничений нет. Во втором случае все сложнее, поскольку мы обязаны выбрать ручку красного цвета (предполагается, что она есть в исходном наборе).
Очевидно, что любые ограничения резко сокращают итоговое количество вариантов. Ну и как в этом случае найти число сочетаний? Просто запомните следующее правило:
Пусть имеется набор из n элементов, среди которых надо выбрать k элементов. При введении дополнительных ограничений числа n и k уменьшаются на одинаковую величину.
Другими словами, если из 5 ручек надо выбрать 3, при этом одна из них должна быть красной, то выбирать придется из n = 5 − 1 = 4 элементов по k = 3 − 1 = 2 элемента. Таким образом, вместо C 5 3 надо считать C 4 2 .
Теперь посмотрим, как это правило работает на конкретных примерах:
Задача
В группе из 20 студентов, среди которых 2 отличника, надо выбрать 4 человека для участия в конференции. Сколькими способами можно выбрать этих четверых, если отличники обязательно должны попасть на конференцию?
Решение
Итак, есть группа из n = 20 студентов. Но выбрать надо лишь k = 4 из них. Если бы не было дополнительных ограничений, то количество вариантов равнялось числу сочетаний C 20 4 .
Однако нам поставили дополнительное условие: 2 отличника должны быть среди этих четырех. Таким образом, согласно приведенному выше правилу, мы уменьшаем числа n и k на 2. Имеем:
Ответ
153
Задача
У Пети в кармане есть 8 монет, из которых 6 монет по рублю и 2 монеты по 10 рублей. Петя перекладывает какие-то три монеты в другой карман. Сколькими способами Петя может это сделать, если известно, что обе монеты по 10 рублей оказались в другом кармане?
Решение
Итак, есть n = 8 монет. Петя перекладывает k = 3 монеты, из которых 2 - десятирублевые. Получается, что из 3 монет, которые будут переложены, 2 уже зафиксированы, поэтому числа n и k надо уменьшить на 2. Имеем:
Ответ
III . Решение комбинированных задач на применение формул комбинаторики и теории вероятностей
Задача
В кармане у Пети было 4 монеты по рублю и 2 монеты по 2 рубля. Петя, не глядя, переложил какие-то три монеты в другой карман. Найдите вероятность того, что обе двухрублевые монеты лежат в одном кармане.
Решение
Предположим, что обе двухрублевые монеты действительно оказались в одном кармане, тогда возможны 2 варианта: либо Петя их вообще не перекладывал, либо переложил сразу обе.
В первом случае, когда двухрублевые монеты не перекладывались, придется переложить 3 монеты по рублю. Поскольку всего таких монет 4, число способов это сделать равно числу сочетаний из 4 по 3: C 4 3 .
Во втором случае, когда обе двухрублевые монеты были переложены, придется переложить еще одну рублевую монету. Ее надо выбрать из 4 существующих, и число способов так поступить равно числу сочетаний из 4 по 1: C 4 1 .
Теперь найдем общее число способов переложить монеты. Поскольку всего монет 4 + 2 = 6, а выбрать надо лишь 3 из них, общее число вариантов равно числу сочетаний из 6 по 3: C 6 3 .
Осталось найти вероятность:
Ответ
0,4
Показать на интерактивной доске. Уделить внимание на то, что по условию задачи Петя, не глядя, переложил три монеты в один карман. Мы, отвечая на этот вопрос, можем предположить, что две двухрублевые монеты действительно остались в одном кармане. Сослаться на формулу сложения вероятностей. Показать еще раз формулу.
Задача
В кармане у Пети было 2 монеты по 5 рублей и 4 монеты по 10 рублей. Петя, не глядя, переложил какие-то 3 монеты в другой карман. Найдите вероятность того, что пятирублевые монеты лежат теперь в разных карманах.
Решение
Чтобы пятирублевые монеты лежали в разных карманах, надо переложить только одну из них. Количество способов это сделать равно числу сочетаний из 2 по 1: C 2 1 .
Поскольку всего Петя переложил 3 монеты, придется переложить еще 2 монеты по 10 рублей. Таких монет у Пети 4, поэтому количество способов равно числу сочетаний из 4 по 2: C 4 2 .
Осталось найти, сколько всего есть вариантов переложить 3 монеты из 6 имеющихся. Это количество, как и в предыдущей задаче, равно числу сочетаний из 6 по 3: C 6 3 .
Находим вероятность:
В последнем шаге мы умножали число способов выбрать двухрублевые монеты и число способов выбрать десятирублевые, поскольку данные события независимы.
Ответ
0,6
Итак, в задачах с монетами есть собственная формула вероятности. Она настолько простая и важная, что ее можно оформить ее в виде теоремы.
Теорема
Пусть монету бросают n раз. Тогда вероятность того, что орел выпадет ровно k раз, можно найти по формуле:
Где C n k - число сочетаний из n элементов по k , которое считается по формуле:
Таким образом, для решения задачи с монетами нужны два числа: число бросков и число орлов. Чаще всего эти числа даны прямо в тексте задачи. Более того, не имеет значения, что именно считать: решки или орлы. Ответ получится один и тот же.
На первый взгляд, теорема кажется слишком громоздкой. Но стоит чуть-чуть потренироваться - и вам уже не захочется возвращаться к стандартному алгоритму, описанному выше.
Монету бросают четыре раза. Найдите вероятность того, что орел выпадет ровно три раза.
Решение
По условию задачи, всего бросков было n = 4. Требуемое число орлов: k = 3. Подставляем n и k в формулу:
С тем же успехом можно считать число решек: k = 4 − 3 = 1. Ответ будет таким же.
Ответ
0,25
Задача [Рабочая тетрадь «ЕГЭ 2012 по математике. Задачи B6»]
Монету бросают три раза. Найдите вероятность того, что решка не выпадет ни разу.
Решение
Снова выписываем числа n и k . Поскольку монету бросают 3 раза, n = 3. А поскольку решек быть не должно, k = 0. Осталось подставить числа n и k в формулу:
Напомню, что 0! = 1 по определению. Поэтому C 3 0 = 1.
Ответ
0,125
Задача [Пробный ЕГЭ по математике 2012. Иркутск]
В случайном эксперименте симметричную монету бросают 4 раза. Найдите вероятность того, что орел выпадет больше раз, чем решка.
Решение
Чтобы орлов было больше, чем решек, они должны выпасть либо 3 раза (тогда решек будет 1), либо 4 (тогда решек вообще не будет). Найдем вероятность каждого из этих событий.
Пусть p 1 - вероятность того, что орел выпадет 3 раза. Тогда n = 4, k = 3. Имеем:
Теперь найдем p 2 - вероятность того, что орел выпадет все 4 раза. В этом случае n = 4, k = 4. Имеем:
Чтобы получить ответ, осталось сложить вероятности p 1 и p 2 . Помните: складывать вероятности можно только для взаимоисключающих событий. Имеем:
p = p 1 + p 2 = 0,25 + 0,0625 = 0,3125
Ответ
0,3125
В целях экономии вашего времени при подготовке с ребятами к ЕГЭ и ГИА, мы представили решения еще многих задач, которые вы можете выбирать и решать с ребятами.
Материалы ГИА, ЕГЭ различных лет, учебники и сайты.
IV. Справочный материал
Приведенные к настоящему моменту в открытом банке задач ЕГЭ по математике (mathege.ru), решение которых основано на одной лишь формуле, представляющей собой классическое определение вероятности.
Понять формулу проще всего на примерах.
Пример 1.
В корзине 9 красных шаров и 3 синих. Шары различаются только цветом. Наугад (не глядя) достаём один из них. Какова вероятность того, что выбранный таким образом шар окажется синего цвета?
Комментарий. В задачах по теории вероятности происходит нечто (в данном случае наше действие по вытаскиванию шара), что может иметь разный результат - исход. Нужно заметить, что на результат можно смотреть по-разному. "Мы вытащили какой-то шар" - тоже результат. "Мы вытащили синий шар" - результат. "Мы вытащили именно вот этот шар из всех возможных шаров" - такой наименее обобщенный взгляд на результат называется элементарным исходом. Именно элементарные исходы имеются в виду в формуле для вычисления вероятности.
Решение.
Теперь вычислим вероятность выбора синего шара.
Событие А: "выбранный шар оказался синего цвета"
Общее число всех возможных исходов: 9+3=12 (количество всех шаров, которые мы могли бы вытащить)
Число благоприятных для события А исходов: 3 (количество таких исходов, при которых событие А произошло, - то есть, количество синих шаров)
P(A)=3/12=1/4=0,25
Ответ: 0,25
Посчитаем для той же задачи вероятность выбора красного шара.
Общее число возможных исходов останется тем же, 12. Число благоприятных исходов: 9. Искомая вероятность: 9/12=3/4=0,75
Вероятность любого события всегда лежит в пределах от 0 до 1.
Иногда в повседневной речи (но не в теории вероятности!) вероятность событий оценивают в процентах. Переход между математической и разговорной оценкой осуществляется путем умножения (или деления) на 100%.
Итак,
При этом вероятность равна нулю у событий, которые не могут произойти - невероятны. Например, в нашем примере это была бы вероятность вытащить из корзины зеленый шар. (Число благоприятных исходов равно 0, Р(А)=0/12=0, если считать по формуле)
Вероятность 1 имеют события, которые абсолютно точно произойдут, без вариантов. Например, вероятность того, что «выбранный шар окажется или красным или синим» - для нашей задачи. (Число благоприятных исходов: 12, Р(А)=12/12=1)
Мы рассмотрели классический пример, иллюстрирующий определение вероятности. Все подобные задачи ЕГЭ по теории вероятности решаются применением данной формулы.
На месте красных и синих шаров могут быть яблоки и груши, мальчики и девочки, выученные и невыученные билеты, билеты, содержащие и не содержащие вопрос по какой-то теме (прототипы , ), бракованные и качественные сумки или садовые насосы (прототипы , ) – принцип остается тем же.
Немного отличаются формулировкой задачи теории вероятности ЕГЭ, где нужно вычислить вероятность выпадения какого-то события на определенный день. ( , ) Как и в предыдущих задачах нужно определить, что является элементарным исходом, после чего применить ту же формулу.
Пример 2. Конференция длится три дня. В первый и второй день выступают по 15 докладчиков, в третий день – 20. Какова вероятность того, что доклад профессора М. выпадет на третий день, если порядок докладов определяется жеребьевкой?
Что здесь является элементарным исходом? – Присвоение докладу профессора какого-то одного из всех возможных порядковых номеров для выступления. В жеребьевке участвует 15+15+20=50 человек. Таким образом, доклад профессора М. может получить один из 50 номеров. Значит, и элементарных исходов всего 50.
А какие исходы благоприятные? – Те, при которых окажется, что профессор будет выступать в третий день. То есть, последние 20 номеров.
По формуле вероятность P(A)= 20/50=2/5=4/10=0,4
Ответ: 0,4
Жеребьевка здесь представляет собой установление случайного соответствия между людьми и упорядоченными местами. В примере 2 установление соответствия рассматривалось с точки зрения того, какое из мест мог бы занять конкретный человек. Можно к той же ситуации подходить с другой стороны: кто из людей с какой вероятностью мог бы попасть на конкретное место (прототипы , , , ):
Пример 3. В жеребьевке участвуют 5 немцев, 8 французов и 3 эстонца. Какова вероятность того, что первым (/вторым/седьмым/последним – не важно) будет выступать француз.
Количество элементарных исходов – количество всех возможных людей, которые могли бы по жеребьевке попасть на данное место. 5+8+3=16 человек.
Благоприятные исходы – французы. 8 человек.
Искомая вероятность: 8/16=1/2=0,5
Ответ: 0,5
Немного отличается прототип . Остались задачи про монеты () и игральные кости (), несколько более творческие. Решение этих задач можно посмотреть на страницах прототипов.
Приведем несколько примеров на бросание монеты или кубика.
Пример 4.
Когда подбрасываем монету, какова вероятность выпадения решки?
Исходов 2 – орел или решка. (считается, что монета никогда не падает на ребро)
Благоприятный исход – решка, 1.
Вероятность 1/2=0,5
Ответ: 0,5.
Пример 5.
А если подбрасываем монету два раза? Какова вероятность того, что оба раза выпадет орел?
Главное определить, какие элементарные исходы будем рассматривать при подбрасывании двух монет. После подбрасывания двух монет может получиться один из следующих результатов:
1) PP – оба раза выпала решка
2) PO – первый раз решка, второй раз орел
3) OP – первый раз орел, второй раз решка
4) OO – оба раза выпал орел
Других вариантов нет. Значит, элементарных исходов 4. Благоприятный из них только первый, 1.
Вероятность: 1/4=0,25
Ответ: 0,25
Какова вероятность того, что из двух подбрасываний монеты один раз выпадет решка?
Количество элементарных исходов то же, 4. Благоприятные исходы – второй и третий, 2.
Вероятность выпадения одной решки: 2/4=0,5
В таких задачах может пригодиться ещё одна формула.
Если при одном бросании монеты возможных вариантов результата у нас 2, то для двух бросаний результатов будет 2·2=2 2 =4 (как в примере 5), для трех бросаний 2·2·2=2 3 =8, для четырех: 2·2·2·2=2 4 =16, … для N бросаний возможных результатов будет 2·2·...·2=2 N .
Так, можно найти вероятность выпадения 5 решек из 5 бросаний монеты.
Общее число элементарных исходов: 2 5 =32.
Благоприятных исходов: 1. (РРРРР – все 5 раз решка)
Вероятность: 1/32=0,03125
То же верно и для игральной кости. При одном бросании возможных результатов здесь 6. Значит, для двух бросаний: 6·6=36, для трех 6·6·6=216, и т. д.
Пример 6. Бросаем игральную кость. Какова вероятность, что выпадет четное число?
Всего исходов: 6, по числу граней.
Благоприятных: 3 исхода. (2, 4, 6)
Вероятность: 3/6=0,5
Пример 7. Бросаем две игральные кости. Какова вероятность, что в сумме выпадет 10? (округлить до сотых)
Для одного кубика 6 возможных исходов. Значит, для двух, по вышеупомянутому правилу, 6·6=36.
Какие исходы будут благоприятными для того, чтоб в сумме выпало 10?
10 надо разложить на сумму двух чисел от 1 до 6. Это можно сделать двумя способами: 10=6+4 и 10=5+5. Значит, для кубиков возможны варианты:
(6 на первом и 4 на втором)
(4 на первом и 6 на втором)
(5 на первом и 5 на втором)
Итого, 3 варианта.
Искомая вероятность: 3/36=1/12=0,08
Ответ: 0,08
Другие типы задач B6 будут рассмотрены в одной из следующих статей «Как решать».
Вероятность. Задачи профильного ЕГЭ по математике.
Подготовила учитель математики МБОУ «Лицей №4» г. Рузаевка
Овчинникова Т.В.
Определение вероятности
Вероятностью события A называют отношение числа m благоприятствующих этому событию исходов к общему числу n всех равновозможных несовместимых событий, которые могут произойти в результате одного испытания или наблюдения:
m
n
Пусть k – количество бросков монеты, тогда количество всевозможных исходов: n = 2 k .
Пусть k – количество бросков кубика, тогда количество всевозможных исходов: n = 6 k .
В случайном эксперименте симметричную монету бросают дважды. Найдите вероятность того, что орел выпадет ровно один раз.
Решение.
Всего 4 варианта: о; о о; р р; р р; о .
Благоприятных 2: о; р и р; о .
Вероятность равна 2/4 = 1/2 = 0,5 .
Ответ: 0,5.
В случайном эксперименте бросают две игральные кости. Найдите вероятность того, что в сумме выпадет 8 очков. Результат округлите до сотых.
Решение.
Игральные кости – это кубики с 6 гранями. На первом кубике может выпасть 1, 2, 3, 4, 5 или 6 очков. Каждому варианту выпадения очков соответствует 6 вариантов выпадения очков на втором кубике.
Т.е. всего различных вариантов 6×6 = 36.
Варианты (исходы эксперимента) будут такие:
1; 1 1; 2 1; 3 1; 4 1; 5 1; 6
2; 1 2; 2 2; 3 2; 4 2; 5 2; 6
и т.д. ..............................
6; 1 6; 2 6; 3 6; 4 6; 5 6; 6
Подсчитаем количество исходов (вариантов), в которых сумма очков двух кубиков равна 8.
2; 6 3; 5; 4; 4 5; 3 6; 2.
Всего 5 вариантов.
Найдем вероятность: 5/36 = 0,138 ≈ 0,14.
Ответ: 0,14.
В сборнике билетов по биологии всего 55 билетов, в 11 из них встречается вопрос по ботанике. Найдите вероятность того, что в случайно выбранном на экзамене билете школьнику достанется вопрос по ботанике.
Решение:
Вероятность того, что в случайно выбранном на экзамене билете школьнику достанется вопрос по ботанике, равна 11/55 =1/5 = 0,2.
Ответ: 0,2.
В чемпионате по гимнастике участвуют 20 спортсменок: 8 из России, 7 из США, остальные − из Китая. Порядок, в котором выступают гимнастки, определяется жребием. Найдите вероятность того, что спортсменка, выступающая первой, окажется из Китая.
Решение.
Всего участвует 20 спортсменок,
из которых 20 – 8 – 7 = 5 спортсменок из Китая.
Вероятность того, что спортсменка, выступающая первой, окажется из Китая, равна 5/20 = 1/4 = 0,25.
Ответ: 0,25.
Научная конференция проводится в 5 дней. Всего запланировано 75 докладов − первые три дня по 17 докладов, остальные распределены поровну между четвертым и пятым днями. Порядок докладов определяется жеребьёвкой. Какова вероятность, что доклад профессора М. окажется запланированным на последний день конференции?
Решение:
В последний день конференции запланировано
(75 – 17 × 3) : 2 = 12 докладов.
Вероятность того, что доклад профессора М. окажется запланированным на последний день конференции, равна 12/75 = 4/25 = 0,16.
Ответ: 0,16.
Перед началом первого тура чемпионата по бадминтону участников разбивают на игровые пары случайным образом с помощью жребия. Всего в чемпионате участвует 26 бадминтонистов, среди которых 10 участников из России, в том числе Руслан Орлов. Найдите вероятность того, что в первом туре Руслан Орлов будет играть с каким-либо бадминтонистом из России?
Решение:
Нужно учесть, что Руслан Орлов должен играть с каким-либо бадминтонистом из России. И сам Руслан Орлов тоже из России.
Вероятность того, что в первом туре Руслан Орлов будет играть с каким-либо бадминтонистом из России, равна 9/25 = 36/100 = 0,36.
Ответ: 0,36.
Даша дважды бросает игральный кубик. В сумме у нее выпало 8 очков. Найдите вероятность того, что при первом броске выпало 2 очка.
Решение.
В сумме на двух кубиках должно выпасть 8 очков. Это возможно, если будут следующие комбинации:
Всего 5 вариантов. Подсчитаем количество исходов (вариантов), в которых при первом броске выпало 2 очка.
Такой вариант 1.
Найдем вероятность: 1/5 = 0,2.
Ответ: 0,2.
В чемпионате мира участвует 20 команд. С помощью жребия их нужно разделить на пять групп по четыре команды в каждой. В ящике вперемешку лежат карточки с номерами групп:
1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5.
Капитаны команд тянут по одной карточке. Какова вероятность того, что команда России окажется в третьей группе.
Решение:
Всего команд 20, групп – 5.
В каждой группе – 4 команды.
Итак, всего исходов получилось 20, нужных нам – 4, значит, вероятность выпадения нужного исхода 4/20 = 0,2.
Ответ: 0,2.
Две фабрики выпускают одинаковые стекла для автомобильных фар. Первая фабрика выпускает 45% этих стекол, вторая – 55%. Первая фабрика выпускает 3% бракованных стекол, а вторая – 1%. Найдите вероятность того, что случайно купленное в магазине стекло окажется бракованным.
Решение:
Вероятность того, что стекло куплено на первой фабрике и оно бракованное:
р 1 = 0,45 · 0,03 = 0,0135.
Вероятность того, что стекло куплено на второй фабрике и оно бракованное:
р 2 = 0,55 · 0,01 = 0,0055.
Поэтому по формуле полной вероятности вероятность того, что случайно купленное в магазине стекло окажется бракованным равна
р = р 1 + р 2 = 0,0135 + 0,0055 = 0,019.
Ответ: 0,019.
Если гроссмейстер А. играет белыми, то он выигрывает у гроссмейстера Б. с вероятностью 0,52. Если А. играет черными, то А. выигрывает у Б. с вероятностью 0,3.
Гроссмейстеры А. и Б. играют две партии, причем во второй партии меняют цвет фигур. Найдите вероятность того, что А. выиграет оба раза.
Решение:
Возможность выиграть первую и вторую партию не зависят друг от друга. Вероятность произведения независимых событий равна произведению их вероятностей:
р = 0,52 · 0,3 = 0,156.
Ответ: 0,156.
Биатлонист пять раз стреляет по мишеням. Вероятность попадания в мишень при одном выстреле равна 0,8. Найдите вероятность того, что биатлонист первые три раза попал в мишени, а последние два раза промахнулся. Результат округлите до сотых.
Решение:
Результат каждого следующего выстрела не зависит от предыдущих. Поэтому события «попал при первом выстреле», «попал при втором выстреле» и т.д. независимы.
Вероятность каждого попадания равна 0,8. Значит, вероятность промаха равна 1 – 0,8 = 0,2.
1 выстрел: 0,8
2 выстрел: 0,8
3 выстрел: 0,8
4 выстрел: 0,2
5 выстрел: 0,2
По формуле умножения вероятностей независимых событий, получаем, что искомая вероятность равна:
0,8 ∙ 0,8 ∙ 0,8 ∙ 0,2 ∙ 0,2 = 0,02048 ≈ 0,02.
Ответ: 0,02.
В магазине стоят два платёжных автомата. Каждый из них может быть неисправен с вероятностью 0,05 независимо от другого автомата. Найдите вероятность того, что хотя бы один автомат исправен.
Решение:
Найдем вероятность того, что неисправны оба автомата.
Эти события независимые, вероятность их произведения равна произведению вероятностей этих событий:
0,05 · 0,05 = 0,0025.
Событие, состоящее в том, что исправен хотя бы один автомат, противоположное.
Следовательно, его вероятность равна
1 − 0,0025 = 0,9975.
Ответ: 0,9975.
Ковбой Джон попадает в муху на стене с вероятностью 0,9, если стреляет из пристрелянного револьвера. Если Джон стреляет из непристрелянного револьвера, то он попадает в муху с вероятностью 0,2. На столе лежит 10 револьверов, из них только 4 пристрелянные. Ковбой Джон видит на стене муху, наудачу хватает первый попавшийся револьвер и стреляет в муху. Найдите вероятность того, что Джон промахнётся.
Решение:
Вероятность того, что Джон промахнется, если схватит пристрелянный револьвер равна:
0,4 · (1 − 0,9) = 0,04
Вероятность того, что Джон промахнется, если схватит непристрелянный револьвер равна:
0,6 · (1 − 0,2) = 0,48
Эти события несовместны, вероятность их суммы равна сумме вероятностей этих событий:
0,04 + 0,48 = 0,52.
Ответ: 0,52.
При артиллерийской стрельбе автоматическая система делает выстрел по цели. Если цель не уничтожена, то система делает повторный выстрел. Выстрелы повторяются до тех пор, пока цель не будет уничтожена. Вероятность уничтожения некоторой цели при первом выстреле равна 0,4, а при каждом последующем – 0,6. Сколько выстрелов потребуется для того, чтобы вероятность уничтожения цели была не менее 0,98?
Решение:
Можно решать задачу «по действиям», вычисляя вероятность уцелеть после ряда последовательных промахов:
Р(1) = 0,6;
Р(2) = Р(1) · 0,4 = 0,24;
Р(3) = Р(2) · 0,4 = 0,096;
Р(4) = Р(3) · 0,4 = 0,0384;
Р(5) = Р(4) · 0,4 = 0,01536.
Последняя вероятность меньше 0,02, поэтому достаточно пяти выстрелов по мишени.
Ответ: 5.
В классе 26 человек, среди них два близнеца – Андрей и Сергей. Класс случайным образом делят на две группы по 13 человек в каждой. Найдите вероятность того, что Андрей и Сергей окажутся в одной группе.
Решение:
Пусть один из близнецов находится в некоторой группе.
Вместе с ним в группе окажутся 12 человек из 25 оставшихся одноклассников.
Вероятность того, что второй близнец окажется среди этих 12 человек, равна
P = 12: 25 = 0,48.
Ответ: 0,48.
На рисунке изображён лабиринт. Паук заползает в лабиринт в точке «Вход». Развернуться и ползти назад паук не может, поэтому на каждом разветвлении паук выбирает один из путей, по которому ещё не полз. Считая, что выбор дальнейшего пути чисто случайный, определите, с какой вероятностью паук придёт к выходу D.
Решение:
На каждой из четырех отмеченных развилок паук с вероятностью 0,5 может выбрать или путь, ведущий к выходу D, или другой путь. Это независимые события, вероятность их произведения (паук дойдет до выхода D) равна произведению вероятностей этих событий. Поэтому вероятность прийти к выходу D равна (0,5) 4 = 0,0625.