用列举法求概率

官方数学老师·14 页·进阶(有基础,想深入原理)·0 次浏览·2 天前
概率列举法树状图系统思维

用列举法求概率

掌握表格与树状图,让所有可能结果一个不漏地摆到纸面上

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概率列举法树状图系统思维

用列举法求概率

掌握表格与树状图,让所有可能结果一个不漏地摆到纸面上

1第 1 页 · 用列举法求概率

随机试验

上一页用列举法算概率时,反复抛硬币、摸卡片——这些动作每次一样,结果却每次不同。因为它们都满足「随机试验」的三个条件。

条件可重复
相同条件下可以反复操作,每次动作、条件都一致
结果可列
试验开始前,所有可能出现的结果都已明确
结果不可预测
单次试验前不能确定会出现哪一个结果
拆盲盒对应 →随机试验

拆的动作每次一样、款式事先都知道,但具体拆出哪款事先猜不到

2第 2 页 · 随机试验

随机事件

上一节我们认识了随机试验:结果不可预知、但所有可能结果可列出来。实际场景里我们往往不关心'掷出几点',而更想问'是否掷出偶数'。这种'可能发生、也可能不发生'的事情,就是随机事件。

概念定义
随机试验中,可能发生也可能不发生的事情
三种事件
必然事件(一定发生)、不可能事件(一定不发生)、随机事件
集合视角
事件就是样本空间的一个子集,对应若干样本点
符号表示
事件用 A、B、C 等大写字母表示,方便列式
抽签盒摸球对应 →随机事件

摸一次是试验;摸到红球是事件;'摸到红球或白球'也是事件——能判断'有没有发生',就是一个事件

3第 3 页 · 随机事件

样本空间与样本点

所有可能结果的集合与每个基本结果

样本空间与样本点
所有可能结果的集合与每个基本结果
4第 4 页 · 样本空间与样本点

为什么要列举

上一页我们知道了样本空间是什么——所有可能结果的集合。但「知道它存在」和「能数清楚」其实是两回事。概率公式的分子分母,本质上都是计数问题。

化抽象为清单
把「可能发生什么」变成一张看得见、数得清的具体列表
数清分母
样本空间一共几个样本点,必须一个不漏地数出来
数清分子
事件 A 包含哪些样本点,要逐一比对,不能凭感觉
两条底线
不遗漏(穷尽)+ 不重复(互斥),否则概率一定算错
挨家挨户登记对应 →列举样本点

每户必到=不遗漏,每户只登记一次=不重复,少登或重登总数必错

5第 5 页 · 为什么要列举

列表法

列表法不是随便数一数,而是有固定节奏的系统操作。

1
确定试验
明确试验对象——后续所有列举都围绕它展开
2
列出样本点
把所有不可再分的结果一一写出,做到不重不漏
3
列表呈现
用表格把样本点排成行列,便于核对与计数
4
标记事件
逐个对照事件定义,圈出符合条件的样本点
5
计数求概率
数清有利数与总数,两者之比即为所求概率
6第 6 页 · 列表法

树形图法

树形图把多步试验的所有可能路径「画」出来,每条树枝就是一个样本点。

1
画第一层
列出第一次试验所有可能的结果,每个结果对应一根主干
2
逐根分枝
在每个主干下方继续分支,画出第二次试验的所有结果
3
读取样本点
沿任一树枝从根走到叶,每条路径对应一个样本点
4
统计路径
数清所有树叶总数,就是样本空间的大小
5
圈出目标
把符合事件条件的路径挑出,事件概率=目标路径数÷总路径数
7第 7 页 · 树形图法

列表法 vs 树形图

同样用列举求概率,画表还是画树?关键看试验的结构。

列表法
  • 适用场景:两步同时发生,每步 2 个结果
  • 表现形式:2×2 表格,四格对应样本点
  • 最大优势:绘制快,结果比对一目了然
  • 主要局限:超过两步或结果≥3 就难铺开
树形图法
  • 适用场景:多步顺序试验,每步可多个结果
  • 表现形式:从根到叶的分支,每条路径=1 个样本点
  • 最大优势:天然有序,分层清晰不重不漏
  • 主要局限:分支多时图面冗长、易乱
两步同时、各两结果→列表法更省事;多步或有先后顺序→树形图法更稳妥。
8第 8 页 · 列表法 vs 树形图

事件概率

列完了所有可能,下一步就是把「发生的可能性」量化成一个数字——这就是概率。

概率的本质
一个介于0和1之间的数,用来度量随机事件发生的可能性大小
古典概型公式
等可能前提下,事件A的样本点数除以样本空间总数
两个端点的含义
P=0表示不可能事件,P=1表示必然事件,中间是「可能」
等可能的隐藏前提
公式默认每个样本点出现的机会一样,否则不能直接相除
天气预报的降水概率对应 →事件的概率

都是用0到1之间的一个数,把「会不会发生」量化成「有多大可能」

P(A)=AΩ=mnP(A) = \dfrac{|A|}{|\Omega|} = \dfrac{m}{n}
9第 9 页 · 事件概率

列举法求概率的步骤

求概率有章法:看清试验、列全结果、圈对目标、算出比值,顺序不能乱。

1
明确试验
看清在做什么试验,每次结果是什么,别把不同试验混在一起
2
不重不漏地列举
用列表法或树形图,写出所有等可能的结果
3
圈出目标事件
在所有结果里,把满足题目条件的结果挑出来
4
算出概率值
目标事件的个数除以总结果个数,就是概率
10第 10 页 · 列举法求概率的步骤

小概率事件

抛硬币连出 10 次正面,你怀疑硬币有问题——这种「不太可能发生却发生了」的情况,就是小概率事件。

定义
发生概率很小(通常 ≤0.05)的事件
生活例子
买彩票中头奖、连抛5次硬币都正面
统计学意义
大量重复试验中出现频率极低
典型应用
质量检验、医学诊断、保险精算
路上被雷劈对应 →小概率事件

生活中"几乎不可能"的事,数学上就是小概率

11第 11 页 · 小概率事件

自测练习

点击作答

同时掷两枚均匀骰子(分别记为甲、乙),用列表法求'点数之和为 7'的概率。小明只列出 (1,6)、(2,5)、(3,4) 三种情况就算出 P=1/12。他的错误在于?

12第 12 页 · 自测练习

知识回顾

  • 穷举的灵魂:不重不漏,所有等可能结果一个不落
  • 概率是比值:满足条件的结果数 ÷ 全部结果数
  • 选工具看步数:两步内列表,多步分支用树形图
  • 列举法的前提:结果有限且每个结果等可能
  • 概率刻画频率:单次不确定,长期才有规律
延伸主题:频率估计概率(结果无限时怎么办)几何概型(结果不再是「点」而是「区域」)条件概率(事件之间会互相影响)
13第 13 页 · 知识回顾

课后思考

先盖住答案自己想一会,再对照梳理思路。三题分别回顾、应用、迁移。

1列举法求概率最关键的隐含前提是什么?前提不成立时还能用列举吗?

参考答案等可能性——每个样本点出现机会均等。若不满足(如不均匀骰子),不能再用'有利数÷总数',得改用频率估计。

2先后掷两枚硬币和同时掷两枚硬币,样本点一样多吗?列举时怎么避免重复或遗漏?

参考答案看约定。先后是顺序试验有4种样本;同时不计顺序只3种组合。先定'结果'指什么,再列。

3若试验结果是连续值(如测量长度),无法逐一枚举,列举法还适用吗?

参考答案不适用。有限可列才用古典概型;连续情形需引入几何概型——用长度比、面积比代替计数比。

14第 14 页 · 课后思考