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九年级下册· 第三十一章 概率初步

31.1 随机事件与概率

有些事一定发生,有些事一定不发生,还有很多事“说不准”。说不准的事也有“更可能”和“不太可能”之分,这一节学怎么用一个 \(0\) 到 \(1\) 之间的数把“可能性有多大”说清楚。

说明:新版九下 2027 春才出版,本节先按旧版教材(原九上第二十五章 25.1)编排,出版后再对表。

本节导读 先修:分数、12.2 频数与频率 · 本节路线

要用到:分数的意义、约分和比较大小;频数、频率(回看 12.2)。不需要小学学过“可能性”。

  1. 从抽卡片进入:同样是“抽到 1”,换个盒子,结论就变了。
  2. 三类事件:必然事件、不可能事件、随机事件;判断时一定带上条件。
  3. 随机事件的可能性有大有小。
  4. 概率:刻画可能性大小的数 \(P(A)\);结果有限且等可能时 \(P(A)=\dfrac mn\)。
  5. 不等可能时先拆成等可能的小份(不等分的转盘)。
  6. 概率的范围 \(0\le P(A)\le 1\),以及概率“保证不了”什么。

三个盒子里各有 5 张卡片,大小、手感完全一样,闭着眼睛抽一张。点按钮看看每个盒子里的卡片:

从哪个盒子里抽,“抽到写着 1 的卡片”这件事可能发生、也可能不发生?

B。盒子甲全是 1,一定抽到 1;盒子丙没有 1,一定抽不到;只有盒子乙“说不准”。选 D 是把“抽卡片”本身当成了说不准——其实要看盒子里装的是什么,也就是条件。

盒子乙里 5 张有 3 张是 1,抽到 1 的可能性比抽到 2 大。大多少?这一节要回答:怎么给“可能性”一个数?

1. 先认识几个词:必然事件、不可能事件、随机事件

不需要小学学过“可能性”。下面说的“事件”就是“一件事的某种结果”,例如“掷一枚骰子,朝上的点数是 3”。

在一定条件下,必然会发生的事件叫必然事件;必然不会发生的事件叫不可能事件;二者合称确定性事件。在一定条件下可能发生、也可能不发生的事件叫随机事件。掷一枚普通骰子(六个面分别是 1 到 6 点),点下面的事件,看 6 种结果里有几种符合:

直觉微图解 ①数一数:6 种结果里有几种让事件发生

核心概念 ②确定性事件:结果事先就能断定

6 种结果全符合 → 必然事件;一种都不符合 → 不可能事件。“点数是 7”不是“很难”,是不可能。

核心概念 ③说事件,必须连条件一起说

“抽到 1”在盒子甲是必然事件,在盒子丙是不可能事件。“水烧到 100 ℃ 沸腾”要加上“在标准大气压下”才是必然事件。

自己试试:下面哪个是随机事件?

D。射击可能中 10 环,也可能不中。A 是必然事件:一年只有 12 个月,13 个人不可能月份全不同;B 也是必然事件(点数最小是 1);C 是不可能事件。

2. 核心点:随机事件的可能性有大有小

同样是随机事件,“可能性”并不一样大。袋子里放大小、质地相同的红球和白球,搅匀后摸一个,点按钮换袋子:

直觉微图解 ②哪种球多,摸到它的可能性就大

只比大小时,数一数就行。但要回答“可能性多大”,就需要一个数。一般地,对于一个随机事件 \(A\),把刻画它发生的可能性大小的数值,叫作随机事件 \(A\) 发生的概率,记作 \(P(A)\)。

3. 核心点:结果等可能时,\(P(A)=\dfrac mn\)

\(P(A)=\dfrac{\color{#2F7A56}{\underbrace{m}_{\text{事件 A 包含的结果数}}}}{\color{#B5452F}{\underbrace{n}_{\text{所有可能的结果数}}}}\)

前提有两个,缺一不可:① 一次试验所有可能的结果只有有限个(\(n\) 个);② 每种结果出现的可能性相等。

“等可能”从哪来?骰子做得均匀、六个面一样,所以六个点数等可能;球大小质地相同又搅匀了,所以每个球等可能被摸到。转盘也一样:只有等分的转盘,每一格才等可能。

直觉微图解 ③两种颜色 ≠ 两种等可能的结果

试着用四步想问题:读懂题意 → 想办法 → 执行并检查 → 回头看。卡住时按需展开提示。

例 1(示范:跟老师走一遍思考过程)

一个不透明的袋子里有 2 个红球、3 个黄球、5 个蓝球,它们除颜色外都相同。搅匀后摸出一个球。求:(1) 摸到红球的概率;(2) 摸到的不是蓝球的概率。

① 读懂题意:一次试验是“摸一个球”。要先数清一共几种等可能的结果。

提示 1:为什么不是“3 种颜色,各 1/3”

三种颜色的球个数不同,“红、黄、蓝”三种结果不等可能。等可能的是“摸到第几个球”:共 \(2+3+5=10\) 种。

看完整示范
② 想办法:给 10 个球编号,每个球被摸到的可能性相等,\(n=10\);再数各事件包含几个球。
③ 执行:(1) 红球 2 个,\(P(\text{红})=\dfrac{2}{10}=\dfrac15\)。(2) 不是蓝球 = 红或黄,共 \(2+3=5\) 个,\(P=\dfrac{5}{10}=\dfrac12\)。
执行中检查:蓝球 5 个,\(P(\text{蓝})=\dfrac12\);“是蓝”和“不是蓝”合起来是全部 10 种,\(\dfrac12+\dfrac12=1\) ✓。

④ 回头看:先问“等可能的结果是什么”,再数。颜色只是给结果分类,不是等可能的结果本身。

自己试试:掷一枚普通骰子,朝上的点数是 3 的倍数的概率是多少?

B。6 种点数等可能,3 的倍数有 3 和 6 两种,\(P=\dfrac26=\dfrac13\)。A 是只数了 3,漏了 6;C 数的是“不是 3 的倍数”的 4 种。

用m/n计数要先检查基本结果等可能。偏骰不能直接把每个点数的概率都当1/6;怎样另作估计,见31.3用频率估计概率。

4. 核心点:概率在 0 和 1 之间

因为 \(0\le m\le n\),所以 \(0\le P(A)\le 1\)。必然事件包含全部 \(n\) 种结果,概率是 \(1\);不可能事件一种也不包含,概率是 \(0\);随机事件的概率在 \(0\) 和 \(1\) 之间。概率越接近 \(1\),事件越可能发生;越接近 \(0\),越不可能发生。

自己试试:小刚算出四个事件的概率,其中有一个一定算错了,是哪个?

C。概率不会超过 \(1\):\(m\) 是 \(n\) 种结果中的一部分,不会比 \(n\) 还多。A 可以是不可能事件的概率,B 可以是必然事件的概率,D 只是“非常可能”。

例 2(示范:不等分的转盘)

一个转盘分成红、黄、蓝三块扇形,圆心角分别是 \(80^\circ\)、\(120^\circ\)、\(160^\circ\)。转动转盘,求指针落在红色区域的概率(指针落在分界线上就重转)。

提示:怎样变成等可能

三块不一样大,不能说“三块各 \(\dfrac13\)”。三个角都是 \(40^\circ\) 的倍数,把整个转盘等分成每份 \(40^\circ\) 的小扇形。

看完整示范
拆:\(360^\circ\div40^\circ=9\),转盘等分成 9 份,每份等可能。
数:红色 \(80^\circ\) 占 \(2\) 份,\(P(\text{红})=\dfrac29\)。同理黄 \(\dfrac39=\dfrac13\),蓝 \(\dfrac49\)。
检查:\(\dfrac29+\dfrac39+\dfrac49=1\) ✓;红色的角最小,概率也最小 ✓。

回头看:结果就是“圆心角 ÷ \(360^\circ\)”。道理仍是 \(\dfrac mn\):先拆成等可能的小份,再数。

自己试试:抛一枚均匀的硬币,“正面朝上”的概率是 \(\dfrac12\)。这句话的意思是:

A。概率说的是每一次的可能性大小,不保证某几次的结果。抛两次可能两次都是反面(B 错);100 次里正好 50 次只是可能之一(C 错);硬币不记得前面的结果,第三次正面的概率还是 \(\dfrac12\)(D 错)。

5. 用之前必查:三大翻车现场

翻车现场 ①(最高频!)结果不等可能,也直接数个数
❌ 典型错解:转盘只有红、蓝两块,“两种结果,落在红色的概率是 \(\dfrac12\)”。
✅ 看图秒懂:红色只占四分之一圆。等分成 4 份,红占 1 份,\(P(\text{红})=\dfrac14\)。先问“这几种结果等可能吗”。
翻车现场 ②把概率当成“一定会出现的次数”
❌ 典型错解:掷出 6 点的概率是 \(\dfrac16\),所以“掷 6 次一定有一次 6 点”;连着 4 次反面,“下次该正面了”。
✅ 一眼看清:每一次试验,6 点的概率都是 \(\dfrac16\),与前面掷出什么无关。掷 6 次可能一次 6 点都没有。
翻车现场 ③判断事件类型时丢了条件
❌ 典型错解:“抽到写着 1 的卡片”是随机事件(不看盒子里装的是什么);“掷骰子得 7 点”是“可能性很小的随机事件”。
✅ 一眼看清:先写清条件:盒子甲里全是 1,就是必然事件。骰子没有 7 点,是不可能事件,\(P=0\)。

① 设计一个 8 等分的转盘

拖动下方滑轨上的圆点(或点一下圆点再用方向键),改变涂红的格数 \(r\)。指针落在红色区域的概率跟着变。拖到两端看看会出现哪两类事件。

② 摸球袋:红球、白球各放几个

两条滑轨分别调红球、白球的个数(0 到 6)。下面的 0 到 1 刻度尺上,红三角是“摸到红球”的概率,蓝三角是“摸到白球”的概率。

③ 进阶:不等分的转盘,按角度拆成等份

拖动圆周上的圆点(或用方向键,每次 \(15^\circ\)),改变红色扇形的圆心角。虚线把转盘等分成 24 份(每份 \(15^\circ\)),红色占几份,概率就是二十四分之几。

从易到难排好了。卡住时先展开提示。

直接用

1. 20 张卡片分别写着 1 到 20,从中随机抽一张,抽到 5 的倍数的概率是多少?

C。5 的倍数有 5、10、15、20 共 4 张,\(P=\dfrac4{20}=\dfrac15\)。A 是以为“只有 5 一张”;B 写的是张数,不是概率(概率不超过 1);D 是把个数数成了 5 个(多算了 25,可 25 不在卡片里)。

2. 下列事件中,哪个是必然事件?

A。三角形内角和总是 \(180^\circ\)。B、C 是随机事件;D 不是必然事件,但仅凭身高 \(3\) 米,不能断定它必然不发生,不能把“极少见”直接当作“不可能”。

易错

3. 转盘分成红、黄、蓝三块扇形,圆心角依次是 \(150^\circ\)、\(90^\circ\)、\(120^\circ\)。指针落在黄色区域的概率是多少?

提示

三块不一样大。每块占整个圆的几分之几?

D。\(\dfrac{90^\circ}{360^\circ}=\dfrac14\)。A 是把三块当成等可能(翻车现场 ①);B 是红色的概率 \(\dfrac{150}{360}\),看错了颜色;C 是圆心角的度数,不是概率。

4. 小雪抛一枚均匀的硬币,前 4 次都是正面朝上。她抛第 5 次时,正面朝上的概率是多少?

提示

硬币“记得”前面 4 次吗?第 5 次的等可能结果有几种?

B。第 5 次仍是“正、反”两种等可能结果,与前面无关。A 是把“5 次中的 1 次”当成了概率;C 是以为“手气正旺”;D 是以为“该轮到反面了”(翻车现场 ②)。

5. 袋中有若干个红球和 4 个白球,它们除颜色外都相同。搅匀后摸一个,摸到红球的概率是 \(\dfrac23\)。袋中有几个红球?

提示

摸到白球的概率是 \(1-\dfrac23=\dfrac13\),4 个白球占总数的 \(\dfrac13\),总数是多少?

C。白球占 \(\dfrac13\),总数 \(4\div\dfrac13=12\),红球 \(12-4=8\);检验 \(\dfrac8{12}=\dfrac23\) ✓。A 是总数,忘了减去白球;B 是以为“\(\dfrac23\) 就是 2 个红球”;D 是把 \(\dfrac23\) 当成“白球 : 红球 \(=2:3\)”,得 \(4\div2\times3=6\)。

挑战

6. 用一个 12 等分的转盘设计游戏:指针落在红色区域的概率是 \(\dfrac13\),落在黄色区域的概率是落在红色区域的一半,其余格子涂蓝色。蓝色有几格?

提示 1:红色几格

12 格等可能,概率 \(\dfrac13\) 对应 \(12\times\dfrac13=4\) 格。

提示 2:黄色几格

黄色的概率是 \(\dfrac13\) 的一半,即 \(\dfrac16\),对应几格?

D。红 4 格,黄 \(12\times\dfrac16=2\) 格,蓝 \(12-4-2=6\) 格,\(P(\text{蓝})=\dfrac6{12}=\dfrac12\)。A 是红色的格数;B 是黄色的格数;C 是只减了红色 \(12-4\)。

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