独立重复实验与二项分布

2．2．3独立重复实验与二项分布教学目标：知识与技能：理解n次独立重复试验的模型及二项分布，并能解答一些简单的实际问题。过程与方法：能进行一些与n次独立重复试验的模型及二项分布有关的概率的计算。情感、态度与价值观：承前启后，感悟数学与生活的和谐之美,体现数学的文化功能与人文价值。教学重点：理解n次独立重复试验的模型及二项分布，并能解答一些简单的实际问题奎屯王新敞新疆教学难点：能进行一些与n次独立重复试验的模型及二项分布有关的概率的计算奎屯王新敞新疆授课类型：新授课奎屯王新敞新疆课时安排：1课时奎屯王新敞新疆教具：多媒体、实物投影仪奎屯王新敞新疆教学过程：一、复习引入：1奎屯王新敞新疆事件的定义：随机事件：在一定条件下可能发生也可能不发生的事件；必然事件：在一定条件下必然发生的事件；不可能事件：在一定条件下不可能发生的事件奎屯王新敞新疆2．随机事件的概率：一般地，在大量重复进行同一试验时，事件A发生的频率mn总是接近某个常数，在它附近摆动，这时就把这个常数叫做事件A的概率，记作()PA．3.概率的确定方法：通过进行大量的重复试验，用这个事件发生的频率近似地作为它的概率；4．概率的性质：必然事件的概率为1，不可能事件的概率为0，随机事件的概率为0()1PA，必然事件和不可能事件看作随机事件的两个极端情形奎屯王新敞新疆5奎屯王新敞新疆基本事件：一次试验连同其中可能出现的每一个结果（事件A）称为一个基本事件奎屯王新敞新疆6．等可能性事件：如果一次试验中可能出现的结果有n个，而且所有结果出现的可能性都相等，那么每个基本事件的概率都是1n，这种事件叫等可能性事件奎屯王新敞新疆7．等可能性事件的概率：如果一次试验中可能出现的结果有n个，而且所有结果都是等可能的，如果事件A包含m个结果，那么事件A的概率()mPAn奎屯王新敞新疆8．等可能性事件的概率公式及一般求解方法奎屯王新敞新疆9.事件的和的意义:对于事件A和事件B是可以进行加法运算的奎屯王新敞新疆10奎屯王新敞新疆互斥事件:不可能同时发生的两个事件．()()()PABPAPB一般地：如果事件12,,,nAAA中的任何两个都是互斥的，那么就说事件12,,,nAAA彼此互斥奎屯王新敞新疆11．对立事件:必然有一个发生的互斥事件．()1()1()PAAPAPA12．互斥事件的概率的求法:如果事件12,,,nAAA彼此互斥，那么12()nPAAA＝12()()()nPAPAPA奎屯王新敞新疆13．相互独立事件：事件A（或B）是否发生对事件B（或A）发生的概率没有影响，这样的两个事件叫做相互独立事件奎屯王新敞新疆若A与B是相互独立事件，则A与B，A与B，A与B也相互独立奎屯王新敞新疆14．相互独立事件同时发生的概率：()()()PABPAPB一般地，如果事件12,,,nAAA相互独立，那么这n个事件同时发生的概率，等于每个事件发生的概率的积，1212()()()()nnPAAAPAPAPA奎屯王新敞新疆二、讲解新课：1奎屯王新敞新疆独立重复试验的定义：指在同样条件下进行的，各次之间相互独立的一种试验奎屯王新敞新疆2．独立重复试验的概率公式：一般地，如果在1次试验中某事件发生的概率是P，那么在n次独立重复试验中这个事件恰好发生k次的概率knkknnPPCkP)1()(．它是(1)nPP展开式的第1k项奎屯王新敞新疆3.离散型随机变量的二项分布:在一次随机试验中，某事件可能发生也可能不发生，在n次独立重复试验中这个事件发生的次数ξ是一个随机变量．如果在一次试验中某事件发生的概率是P，那么在n次独立重复试验中这个事件恰好发生k次的概率是knkknnqpCkP)(，（k＝0,1,2,…，n，pq1）．于是得到随机变量ξ的概率分布如下：ξ01…k…nPnnqpC00111nnqpC…knkknqpC…0qpCnnn由于knkknqpC恰好是二项展开式011100)(qpCqpCqpCqpCpqnnnknkknnnnnn中的各项的值，所以称这样的随机变量ξ服从二项分布（binomialdistribution)，记作ξ～B(n，p)，其中n，p为参数，并记knkknqpC＝b(k；n，p)．三、讲解范例：例1．某射手每次射击击中目标的概率是0.8.求这名射手在10次射击中，(1)恰有8次击中目标的概率；(2)至少有8次击中目标的概率．（结果保留两个有效数字．)解：设X为击中目标的次数，则X～B(10,0.8).(1)在10次射击中，恰有8次击中目标的概率为P(X=8)＝88108100.8(10.8)0.30C.(2)在10次射击中，至少有8次击中目标的概率为P(X≥8)=P(X=8)+P(X=9)+P(X=10)8810899109101010101010100.8(10.8)0.8(10.8)0.8(10.8)CCC0.68.例2．（2000年高考题）某厂生产电子元件，其产品的次品率为5%．现从一批产品中任意地连续取出2件，写出其中次品数ξ的概率分布．解：依题意，随机变量ξ～B(2，5%)．所以，P(ξ=0)=02C(95%)2=0.9025，P(ξ=1)=12C(5%)(95%)=0.095，P(2)=22C(5%)2=0.0025．因此，次品数ξ的概率分布是ξ012P0.90250.0950.0025例3．重复抛掷一枚筛子5次得到点数为6的次数记为ξ，求P(ξ3)．解：依题意，随机变量ξ～B61,5．∴P(ξ=4)=6561445C=777625，P(ξ=5)=55C561=77761．∴P(ξ3)=P(ξ=4)+P(ξ=5)=388813奎屯王新敞新疆例4．某气象站天气预报的准确率为80%，计算（结果保留两个有效数字）：（1）5次预报中恰有4次准确的概率；（2）5次预报中至少有4次准确的概率奎屯王新敞新疆解：（1）记“预报1次，结果准确”为事件A．预报5次相当于5次独立重复试验，根据n次独立重复试验中某事件恰好发生k次的概率计算公式，5次预报中恰有4次准确的概率4454455(4)0.8(10.8)0.80.41PC答：5次预报中恰有4次准确的概率约为0.41.（2）5次预报中至少有4次准确的概率，就是5次预报中恰有4次准确的概率与5次预报都准确的概率的和，即4454555555555(4)(5)(4)0.8(10.8)0.8(10.8)PPPPCC450.80.80.4100.3280.74奎屯王新敞新疆答：5次预报中至少有4次准确的概率约为0.74．例5．某车间的5台机床在1小时内需要工人照管的概率都是14，求1小时内5台机床中至少2台需要工人照管的概率是多少？（结果保留两个有效数字）解：记事件A＝“1小时内，1台机器需要人照管”，1小时内5台机器需要照管相当于5次独立重复试验奎屯王新敞新疆1小时内5台机床中没有1台需要工人照管的概率55513(0)(1)()44P，1小时内5台机床中恰有1台需要工人照管的概率145511(1)(1)44PC，所以1小时内5台机床中至少2台需要工人照管的概率为551(0)(1)0.37PPP奎屯王新敞新疆答：1小时内5台机床中至少2台需要工人照管的概率约为0.37．点评：“至多”，“至少”问题往往考虑逆向思维法奎屯王新敞新疆例6．某人对一目标进行射击，每次命中率都是0.25，若使至少命中1次的概率不小于0.75，至少应射击几次？解：设要使至少命中1次的概率不小于0.75，应射击n次奎屯王新敞新疆记事件A＝“射击一次，击中目标”，则()0.25PA．∵射击n次相当于n次独立重复试验，∴事件A至少发生1次的概率为1(0)10.75nnPP．由题意，令10.750.75n，∴31()44n，∴1lg44.823lg4n，∴n至少取5．答：要使至少命中1次的概率不小于0.75，至少应射击5次奎屯王新敞新疆例7．十层电梯从低层到顶层停不少于3次的概率是多少？停几次概率最大？解：依题意，从低层到顶层停不少于3次，应包括停3次，停4次，停5次，……，直到停9次奎屯王新敞新疆∴从低层到顶层停不少于3次的概率3364455549999991111111()()()()()()()2222222PCCCC3459990129999999911()()2()()22CCCCCCC991233(246)()2256设从低层到顶层停k次，则其概率为k9999111C()()()222kkkC，∴当4k或5k时，9kC最大，即991()2kC最大，答：从低层到顶层停不少于3次的概率为233256，停4次或5次概率最大．例8．实力相等的甲、乙两队参加乒乓球团体比赛，规定5局3胜制（即5局内谁先赢3局就算胜出并停止比赛）．（1）试分别求甲打完3局、4局、5局才能取胜的概率．（2）按比赛规则甲获胜的概率．解：甲、乙两队实力相等，所以每局比赛甲获胜的概率为12，乙获胜的概率为12．记事件A=“甲打完3局才能取胜”，记事件B=“甲打完4局才能取胜”，记事件C=“甲打完5局才能取胜”．①甲打完3局取胜，相当于进行3次独立重复试验，且每局比赛甲均取胜奎屯王新敞新疆∴甲打完3局取胜的概率为33311()()28PAC．②甲打完4局才能取胜，相当于进行4次独立重复试验，且甲第4局比赛取胜，前3局为2胜1负奎屯王新敞新疆∴甲打完4局才能取胜的概率为2231113()()22216PBC．③甲打完5局才能取胜,相当于进行5次独立重复试验，且甲第5局比赛取胜，前4局恰好2胜2负奎屯王新敞新疆∴甲打完5局才能取胜的概率为22241113()()()22216PCC．(2)事件D＝“按比赛规则甲获胜”，则DABC，又因为事件A、B、C彼此互斥，故1331()()()()()816162PDPABCPAPBPC．答：按比赛规则甲获胜的概率为12．例9．一批玉米种子，其发芽率是0.8.（1）问每穴至少种几粒，才能保证每穴至少有一粒发芽的概率大于98%？（2）若每穴种3粒，求恰好两粒发芽的概率．（lg20.3010）解：记事件A＝“种一粒种子，发芽”，则()0.8PA，()10.80.2PA，（1）设每穴至少种n粒，才能保证每穴至少有一粒发芽的概率大于98%．∵每穴种n粒相当于n次独立重复试验，记事件B＝“每穴至少有一粒发芽”，则00()(0)0.8(10.8)0.2nnnnPBPC．∴()1()10.2nPBPB．由题意，令()98%PB，所以0.20.02n，两边取常用对数得，lg0.2lg0.02n．即(lg21)lg22n，∴lg221.69902.43lg210.6990n，且nN，所以取3n．答：每穴至少种3粒，才能保证每穴至少有一粒发芽的概率大于98%．（2）∵每穴种3粒相当于3次独立重复试验，∴每穴种3粒，恰好两粒发芽的概率为2230.80.20.384PC，答：每穴种3粒，恰好两粒发芽的概率为0.384奎屯王新敞新疆四、课堂练习：1．每次试验的成功率为(01)pp，重复进行10次试验，其中前7次都未成功后3次都成功的概率为（）()A33710(1)Cpp()B33310(1)Cpp()C37(1)pp()D73(1)pp2．10张奖券中含有3张中奖的奖券，每人购买1张，则前3个购买者中，恰有一人中奖的概率为（）()A32100.70.3C()B1230.70.3C()C310()D21733103AAA3．某人有5把钥匙，其中有两把房门钥匙，但忘记了开房门的是哪两把，只好逐把试开，则此人在3次内能开房门的概率是（）()