第 十 章 · 必修第二册

概率

随机现象背后藏着确定的规律。本章建立样本空间与古典概型,认识互斥、对立与相互独立事件,并通过大量重复实验亲眼见证:频率稳定于概率。

10.1 随机事件与概率

概念样本空间 · 古典概型 · 事件关系

样本空间 Ω:一次试验所有可能结果的集合。
古典概型:① 样本点有限个;② 每个样本点等可能。则 P(A) = 事件 A 包含的样本点数 / 样本点总数。
关系含义概率公式
包含 A ⊆ BA 发生必导致 B 发生P(A) ≤ P(B)
并事件 A∪BA 与 B 至少一个发生互斥时 P(A∪B) = P(A)+P(B)
交事件 A∩BA 与 B 都发生—
互斥不能同时发生(A∩B = ∅)P(A∪B) = P(A) + P(B)
对立互斥 且必有一个发生P(A) + P(B̄) = 1,P(Ā) = 1 − P(A)
对立必互斥,互斥未必对立。"至少一个"的对立面是"一个也没有"——求"至少"型概率常用对立事件:P(至少一个) = 1 − P(都没有)。

操作掷双骰样本空间探索器 ⭐

6×6 = 36 个样本点全部铺开。选择一个事件,属于它的格子被点亮;再实际投掷验证频率是否逼近理论概率:

注意"和为 7"有 6 个样本点(最多)、"和为 2"和"和为 12"各只有 1 个——为什么中间的和更容易出现?数一数格子就明白了。

随堂检测10.1 小测

10.2 事件的相互独立性

概念一个发生不影响另一个

定义:若 P(AB) = P(A)·P(B),则 A 与 B 相互独立——A 是否发生不影响 B 发生的概率。
独立时:P(A∪B) = P(A) + P(B) − P(A)P(B);
A 与 B、A 与 B̄、Ā 与 B、Ā 与 B̄ 成对独立。

典型模型:有放回抽取、甲乙各自射击、两台独立运转的机器。注意:互斥(不能同时发生)与独立(互不影响)是两个完全不同的概念——互斥事件恰是"高度不独立"的。

操作独立性验证模拟器

甲、乙两人各抛自己的(可调偏心率)硬币,A = "甲正面",B = "乙正面"。设好概率后大量模拟,验证 P(AB) ≈ P(A)·P(B):

随堂检测10.2 小测

10.3 频率与概率

概念频率是概率的"体温计"

频率 f = 频数/试验次数:随试验次数增多,频率在概率附近摆动并趋于稳定(大数定律的思想)。
概率 P(A) 是确定的常数(0 ≤ P ≤ 1);频率是随机的、变化的。概率提供了频率的理论中心。

操作抛硬币频率稳定性实验 ⭐

不断抛硬币,观察正面出现的频率如何围绕 0.5 摆动、并随次数增多越来越"服帖":

前 100 次频率可能跑到 0.6 之外,但几千次之后几乎贴着 0.5 走——"偶然中蕴含必然"。

随堂检测10.3 小测