概率:给随机一个刻度

随机现象与样本空间

随机试验指满足三个条件的试验:可以在相同条件下重复进行;所有可能结果是明确可知的;每次试验之前不能确定会出现哪个结果。抛一枚硬币、掷一颗骰子都是随机试验。

事件类型 含义 掷骰子的例子
随机事件 可能发生也可能不发生 “点数为偶数”()
必然事件 每次试验一定发生 “点数不超过 6”()
不可能事件 每次试验一定不发生 “点数为 7”()

易错点:随机试验的结果必须是明确可知的——“明天会不会下雨”不是随机试验,因为无法在相同条件下重复;但“掷骰子出现几点”是。

古典概型

两个条件与计算公式

如果随机试验满足:① 样本空间只有有限个样本点;② 每个样本点发生的可能性相等,就叫古典概型。设事件 包含的样本点数为 ,样本空间 的总样本点数为 ,则:

公式 (1)

计数样本点的方法

样本点个数不多时,最可靠的办法是列全:列举法(一一写出)、树状图(分步试验,如“先抛硬币再掷骰子”)、列表法(两个对象各取一个,如“两枚骰子”的 表)。分步试验用树状图,乘积型试验用列表。

易错点:务必检查等可能性!“抛两枚硬币”的样本空间是 正正、正反、反正、反反 四个等可能结果,不是三个——“一正一反”实际对应两个样本点,概率是 而非 。

事件的关系与运算

关系 记号 含义 掷骰子例子( = 点数奇数)
包含 发生则 必发生
并事件(和) 、 至少一个发生
交事件(积) 、 同时发生 点数“既是奇数又是质数”
互斥 不可能同时发生 点数为奇数 与 点数为 2
对立 与 互斥且必有一个发生 点数为奇数 与 点数为偶数

互斥与对立是最高频考点:互斥只要求“不能同时发生”(可以都不发生),对立还要求“必有一个发生”(补集关系)。对立必互斥,互斥不一定对立。

集合语言统一记忆:事件就是集合——并 = 至少一个发生,交 = 同时发生,对立 = 取补集。把概率问题翻译成集合问题,文氏图一画,关系一目了然。

概率的基本性质与运算

基本性质

对任何事件 :;必然事件 ;不可能事件 。

互斥事件与对立事件的概率

若 、 互斥(),则它们不可能同时发生,概率直接相加:

公式 (2)

由 且互斥,得对立事件公式(“正难则反”的总开关):

公式 (3)

更一般的加法公式(、 不互斥时,交的部分被加了两次要扣回一次):

公式 (4)
题型信号 处理动作
“至少有一个…” 求对立事件“一个都没有”的概率,用
“至多有一个…” 求对立事件“至少两个”的概率
“恰好一次 / 都发生” 直接按古典概型数样本点
两事件不互斥求并 用一般加法公式,减去交的概率

口诀:“至少”对“一个都没有”,“至多”对“反面情形”——凡正面情形分类繁琐,一律转对立事件,这是概率题性价比最高的第一步。

频率与概率

频率是试验做出来的比例( 次试验中事件 出现 次,频率 ),随试验次数波动;概率是事件固有的客观度量,是一个确定的常数。两者关系:大量重复试验时,频率稳定于概率——这就是频率估计概率的依据(大数定律的直觉形态)。

频率 概率
由试验得到,随试验次数变化 理论值,客观存在、不变
是“已经发生的比例” 是“应该发生的把握”
试验次数越大,越接近概率 由事件本身决定,与试验无关

总结:统计是“从数据反推规律”(用样本估计总体),概率是“由规律预言数据”(用模型计算可能性)——两章合起来构成高中“数据分析”素养的完整闭环:样本 → 统计 → 推断 → 概率模型 → 预测。