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高中数学人教版新课标A必修33.3.1几何概型示范课ppt课件
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这是一份高中数学人教版新课标A必修33.3.1几何概型示范课ppt课件，共32页。PPT课件主要包含了学点一，学点二，学点三，学点四，学点五，学点六，几何概率模型，几何概型，随机函数，某些特殊图形等内容，欢迎下载使用。
1.如果每个事件发生的概率只与构成该事件区域的长度(面 积或体积)成比例,则称这样的概率模型为 ， 简称为 .2.在几何概型中，事件A的概率的计算公式如下：P(A)= .3.均匀随机数 均匀随机数就是在一定范围内, 产生的数,并且得到 这个范围内的每一个数的机会一样.
4.［0,1］间随机数的产生 在计算器中应用 可连续产生［0,1］范围内的均匀 随机数.不同的计算器具体操作过程可能会不同.5.随机模拟法的应用 随机模拟法可用来求 （特别是 ） 的面积的近似值，或求 .
某些量(如π)的近似值
学点一 与长度有关的几何概型的求法
【分析】本题考查与长度有关的几何概型的求法.
某公共汽车站每隔5分钟有一辆车通过(假设每一辆车带走站上的所有乘客),乘客到达汽车站的时间是任意的,求乘客候车时间不超过3分钟的概率.
【解析】这是一个几何概型问题.记A=“候车时间不超过3分钟”.以x表示乘客到车站的时刻,以t表示乘客到车站后来到的第一辆汽车的时刻,作图3-4-3.据题意,乘客必然在［t-5,t］内来到车站,故Ω={x|t-5＜x≤t}.
若乘客候车时间不超过3分钟,必须t-3≤x≤t,所以A={x|t-3≤x≤t},据几何概率公式得P(A)= =0.6.
【评析】(1)把所求问题归结到x轴上的一个区间内是解题的关键,然后寻找事件A发生的区域,从而求得μA . (2)本题也可这样理解:乘客在时间段(0,5］内任意时刻到达,等待不超过3分钟,则到达的时间在区间［2,5］内.
在两端相距6 m的木杆上系一根绳子,并在绳子上挂一盏灯,则灯与两端距离都大于2 m的概率是多少?
学点二 与面积有关的几何概型的求法
1.甲、乙两艘轮船都要在某个泊位停靠6小时,假定它们在 一昼夜的时间段中随机地到达,试求这两艘船中至少有 一艘在停靠时必须等待的概率.
【分析】本题考查与面积有关的几何概型的求法.
【解析】设A={两艘船中至少有一艘停靠时等待}.建立平面直角坐标系如图3-4-4,x轴表示甲船到达的时间,y轴表示乙船到达的时间,则(x,y)表示的所有结果是以24为边长的正方形.
【评析】(1)甲、乙两船都是在0～54小时内的任一时刻停靠,故每一个结果对应两个时间;分别用x,y轴上的数表示,则每一个结果(x,y)就对应于图中正方形内的任一点. (2)找出事件A发生的条件,并把它在图中的区域找出来,分别计算面积即可. (3)这一类问题我们称为约会问题.
2.设有一等边三角形网格,其中各个最小等边三角形的边 长都是 cm,现用直径等于2 cm的硬币投掷到此网格 上,求硬币落下后与格线没有公共点的概率.
【分析】考查几何概型中与面积有关的问题.
【评析】求出面积是解题关键.
甲、乙两人约定在6时到7时之间在某处会面,并约定先到者应等候另一个人一刻钟,过时即可离去,求两人能够会面的概率.
解:按照约定,两人在6点到7点之间任何时刻到达会面点是等可能的,因此是一个几何概型,设甲、乙两人到达的时间为x,y,则|x-y|≤15是能够会面的先决条件. 以x和y分别表示甲、乙两人到达约会地点的时间,则两人能够会面的充要条件是|x-y|≤15.
在平面上建立直角坐标系如图,则(x,y) 的所有可能结果是边长为60的正方形,而可能会面的时间用图中的阴影部分表示.这是一个几何概型问题,由等可能性知 P(A)= 答:甲、乙两人能够会面的概率是 .
学点三 与体积有关的几何概型的求法
在1升高产小麦种子中混入了一粒带麦锈病的种子,从中随机取出10毫升,则取出的种子中含有麦锈病的种子的概率是多少?
【分析】本题考查与体积有关的几何概型.
【评析】(1)病种子在这1升种子中的分布可以看作是随机的,有无限个结果,并且是等可能的,是几何概型.取得的10毫升种子可看作构成事件的区域,1升种子可看作是试验的所有结果构成的区域. (2)要注意使用“几何概型”的条件.
如图3-4-7所示,有一杯2升的水,其中含有一个细菌,用一个小杯从这杯水中取出0.1升水,求小杯水中含有这个细菌的概率.
学点四 与角度有关的几何概型的求法
如图3-4-8,在等腰Rt△ABC中,过直角顶点C在∠ACB内部作一射线CM,与线段AB交于点M,求AM＜AC的概率.
【分析】考查与角度有关的几何概型的求法.
【评析】(1)射线CM随机地落在∠ACB内部,故∠ACB为所有试验结果构成的区域,当射线CM落在∠ACC′内部时AM＜AC,故∠ACC′为构成事件的区域. (2)事件区域是角域,可用角度刻画.
若题目改为:在等腰Rt△ABC中,在斜边AB上取一点M,求AM＜AC的概率,答案一样吗?
学点五 用随机数模拟法估算几何概率
取一根长度为3 m的绳子,拉直后在任意位置剪断,用随机模拟法估算剪得两段的长都不小于1 m的概率有多大?
【分析】在任意位置剪断绳子,则剪断位置到一端点的距离取遍［0,3］内的任意实数,并且每一个实数被取到的可能性相等,因此在任意位置剪断绳子的所有结果(即基本事件)对应［0,3］上的均匀随机数,其中［1,2］上的均匀随机数就表示剪断位置与端点的距离在［1,2］内,也就是剪得两段的长都不小于1 m,这样取得的［1,2］内的随机数个数与［0,3］内的随机数个数之比就是事件A发生的频率.
【解析】记事件A={剪得两段的长都不小于1 m}. (1)利用计算器或计算机产生一组0到1区间的均匀随机数a1=RAND. (2)经过伸缩变换,a=a1*3. (3)统计出试验总次数N和［1,2］内的随机数个数N1. (4)计算频率fn(A)=N1/N即为概率P(A)的近似值.
【评析】用随机模拟法估算几何概率的关键是把事件A及基本事件空间对应的区域转化为随机数的范围.
甲、乙两辆货车停靠站台卸货的时间分别是6小时和4小时,用随机模拟法估算有一辆货车停靠站台时必须等待一段时间的概率.
解:记事件A“有一辆货车停靠站台时必须等待一段时间”. (1)利用计算器或计算机产生两组0到1区间的均匀随机数,x1=RAND,y1=RAND.
(2)经过伸缩变换,x=x1*24,y=y1*24得到两组［0,24］上的均匀随机数. (3)统计出试验总次数N和满足条件-4≤x-y≤6的点(x,y)的个数N1. (4)计算频率fn(A)= ,即为概率P(A)的近似值.
学点六 用随机数模拟法近似计算不规则图形的面积
利用随机模拟的方法近似计算图形(如图3-4-9所示)中阴影部分的面积:y=x2+1与y=6所围成区域的面积.
【解析】(1)利用计算器或计算机产生两组0至1之间的均匀随机数,a1=RAND,b1=RAND; (2)进行平移和伸缩变换,a=(a1-0.5)*2,b=5*b1+1; (3)数出落在阴影内的样本点数N1,总试验次数为N,用几何概型公式计算阴影部分的面积为S= .多做几次试验,得到的面积会更精确.
利用随机方法计算如图3-4-10中阴影部分(曲线y=2x与x轴,x=±1围成的部分)的面积.
解:(1)利用计算机产生两组［0,1］上的均匀随机数,a1=RAND,b1=RAND. (2)进行平移和伸缩变换,a=(a1-0.5)*2,b=b1*2,得到一组［-1,1］上的均匀随机数和一组［0,2］上的均匀随机数.
(1)几何概型的两个特点:一是无限性,即在一次试验中,基本事件的个数可以是无限的;二是等可能性,即每一基本事件发生的可能性是均等的.因此,用几何概型求解的概率问题和古典概型的思路是相同的,同属于“比例解法”.即随机事件A的概率可以用“事件A包含的基本事件所占的图形面积(体积、长度)”与“试验的基本事件空间所占总面积(总体积、长度)”之比来表示. (2)基本事件的“等可能性”的判断很容易被忽略,从而导致各种错误.
1.如何理解几何概型?
2.随机数是如何产生的?如何理解随机模拟试验?
(1)随机数的产生 利用计算器或计算机产生［0,1］上的均匀随机数x1=RAND,然后利用伸缩和平移变换,x=x1*(b-a)+a,就可以得到［a,b］内的均匀随机数,试验的结果是［a,b］上的任何一个实数,并且任何一个实数都是等可能出现的. (2)随机模拟试验 用频率估计概率时,需做大量的重复试验,费时费力,并且有些试验具有破坏性,有些试验无法进行,因而随机模拟试验就成为一种重要的方法,它可以在短时间内多次重复.用计算器或计算机模拟试验,首先需要把实际问题转化为可
以用随机数来模拟试验结果的概率模型,也就是怎样用随机数刻画影响随机事件结果的量.我们可以从以下几个方面考虑: ①由影响随机事件结果的量的个数确定需要产生的随机数组数.如长度型、角度型(一维)只用一组,面积型(二维)需要用两组. ②由所有基本事件总体(基本事件空间)对应区域确定产生随机数的范围. ③由事件A发生的条件确定随机数所应满足的关系式. (3)随机模拟的基本思想是用频率近似于概率,频率可由试验获得.
对于一个具体问题,能否应用几何概率公式计算事件的概率,关键在于能否将问题几何化;也可根据实际问题的具体情况,选取合适的参数,建立适当的坐标系,在此基础上,将试验的每一结果一一对应于该坐标系中的点,使得全体结果构成一个可度量区域. 从概率的几何定义可知,在几何概型中,“等可能”一词应理解为对应于每个试验结果的点落入某区域内的可能性大小仅与该区域的度量成正比,而与该区域的位置与形状无关. 学习中,可以通过计算机模拟来体会频率稳定于概率的客观规律,利用计算机产生随机数的模拟方法来进行几何概型的学习.
1.如果每个事件发生的概率只与构成该事件区域的长度(面 积或体积)成比例,则称这样的概率模型为 ， 简称为 .2.在几何概型中，事件A的概率的计算公式如下：P(A)= .3.均匀随机数 均匀随机数就是在一定范围内, 产生的数,并且得到 这个范围内的每一个数的机会一样.
4.［0,1］间随机数的产生 在计算器中应用 可连续产生［0,1］范围内的均匀 随机数.不同的计算器具体操作过程可能会不同.5.随机模拟法的应用 随机模拟法可用来求 （特别是 ） 的面积的近似值，或求 .
某些量(如π)的近似值
学点一 与长度有关的几何概型的求法
【分析】本题考查与长度有关的几何概型的求法.
某公共汽车站每隔5分钟有一辆车通过(假设每一辆车带走站上的所有乘客),乘客到达汽车站的时间是任意的,求乘客候车时间不超过3分钟的概率.
【解析】这是一个几何概型问题.记A=“候车时间不超过3分钟”.以x表示乘客到车站的时刻,以t表示乘客到车站后来到的第一辆汽车的时刻,作图3-4-3.据题意,乘客必然在［t-5,t］内来到车站,故Ω={x|t-5＜x≤t}.
若乘客候车时间不超过3分钟,必须t-3≤x≤t,所以A={x|t-3≤x≤t},据几何概率公式得P(A)= =0.6.
【评析】(1)把所求问题归结到x轴上的一个区间内是解题的关键,然后寻找事件A发生的区域,从而求得μA . (2)本题也可这样理解:乘客在时间段(0,5］内任意时刻到达,等待不超过3分钟,则到达的时间在区间［2,5］内.
在两端相距6 m的木杆上系一根绳子,并在绳子上挂一盏灯,则灯与两端距离都大于2 m的概率是多少?
学点二 与面积有关的几何概型的求法
1.甲、乙两艘轮船都要在某个泊位停靠6小时,假定它们在 一昼夜的时间段中随机地到达,试求这两艘船中至少有 一艘在停靠时必须等待的概率.
【分析】本题考查与面积有关的几何概型的求法.
【解析】设A={两艘船中至少有一艘停靠时等待}.建立平面直角坐标系如图3-4-4,x轴表示甲船到达的时间,y轴表示乙船到达的时间,则(x,y)表示的所有结果是以24为边长的正方形.
【评析】(1)甲、乙两船都是在0～54小时内的任一时刻停靠,故每一个结果对应两个时间;分别用x,y轴上的数表示,则每一个结果(x,y)就对应于图中正方形内的任一点. (2)找出事件A发生的条件,并把它在图中的区域找出来,分别计算面积即可. (3)这一类问题我们称为约会问题.
2.设有一等边三角形网格,其中各个最小等边三角形的边 长都是 cm,现用直径等于2 cm的硬币投掷到此网格 上,求硬币落下后与格线没有公共点的概率.
【分析】考查几何概型中与面积有关的问题.
【评析】求出面积是解题关键.
甲、乙两人约定在6时到7时之间在某处会面,并约定先到者应等候另一个人一刻钟,过时即可离去,求两人能够会面的概率.
解:按照约定,两人在6点到7点之间任何时刻到达会面点是等可能的,因此是一个几何概型,设甲、乙两人到达的时间为x,y,则|x-y|≤15是能够会面的先决条件. 以x和y分别表示甲、乙两人到达约会地点的时间,则两人能够会面的充要条件是|x-y|≤15.
在平面上建立直角坐标系如图,则(x,y) 的所有可能结果是边长为60的正方形,而可能会面的时间用图中的阴影部分表示.这是一个几何概型问题,由等可能性知 P(A)= 答:甲、乙两人能够会面的概率是 .
学点三 与体积有关的几何概型的求法
在1升高产小麦种子中混入了一粒带麦锈病的种子,从中随机取出10毫升,则取出的种子中含有麦锈病的种子的概率是多少?
【分析】本题考查与体积有关的几何概型.
【评析】(1)病种子在这1升种子中的分布可以看作是随机的,有无限个结果,并且是等可能的,是几何概型.取得的10毫升种子可看作构成事件的区域,1升种子可看作是试验的所有结果构成的区域. (2)要注意使用“几何概型”的条件.
如图3-4-7所示,有一杯2升的水,其中含有一个细菌,用一个小杯从这杯水中取出0.1升水,求小杯水中含有这个细菌的概率.
学点四 与角度有关的几何概型的求法
如图3-4-8,在等腰Rt△ABC中,过直角顶点C在∠ACB内部作一射线CM,与线段AB交于点M,求AM＜AC的概率.
【分析】考查与角度有关的几何概型的求法.
【评析】(1)射线CM随机地落在∠ACB内部,故∠ACB为所有试验结果构成的区域,当射线CM落在∠ACC′内部时AM＜AC,故∠ACC′为构成事件的区域. (2)事件区域是角域,可用角度刻画.
若题目改为:在等腰Rt△ABC中,在斜边AB上取一点M,求AM＜AC的概率,答案一样吗?
学点五 用随机数模拟法估算几何概率
取一根长度为3 m的绳子,拉直后在任意位置剪断,用随机模拟法估算剪得两段的长都不小于1 m的概率有多大?
【分析】在任意位置剪断绳子,则剪断位置到一端点的距离取遍［0,3］内的任意实数,并且每一个实数被取到的可能性相等,因此在任意位置剪断绳子的所有结果(即基本事件)对应［0,3］上的均匀随机数,其中［1,2］上的均匀随机数就表示剪断位置与端点的距离在［1,2］内,也就是剪得两段的长都不小于1 m,这样取得的［1,2］内的随机数个数与［0,3］内的随机数个数之比就是事件A发生的频率.
【解析】记事件A={剪得两段的长都不小于1 m}. (1)利用计算器或计算机产生一组0到1区间的均匀随机数a1=RAND. (2)经过伸缩变换,a=a1*3. (3)统计出试验总次数N和［1,2］内的随机数个数N1. (4)计算频率fn(A)=N1/N即为概率P(A)的近似值.
【评析】用随机模拟法估算几何概率的关键是把事件A及基本事件空间对应的区域转化为随机数的范围.
甲、乙两辆货车停靠站台卸货的时间分别是6小时和4小时,用随机模拟法估算有一辆货车停靠站台时必须等待一段时间的概率.
解:记事件A“有一辆货车停靠站台时必须等待一段时间”. (1)利用计算器或计算机产生两组0到1区间的均匀随机数,x1=RAND,y1=RAND.
(2)经过伸缩变换,x=x1*24,y=y1*24得到两组［0,24］上的均匀随机数. (3)统计出试验总次数N和满足条件-4≤x-y≤6的点(x,y)的个数N1. (4)计算频率fn(A)= ,即为概率P(A)的近似值.
学点六 用随机数模拟法近似计算不规则图形的面积
利用随机模拟的方法近似计算图形(如图3-4-9所示)中阴影部分的面积:y=x2+1与y=6所围成区域的面积.
【解析】(1)利用计算器或计算机产生两组0至1之间的均匀随机数,a1=RAND,b1=RAND; (2)进行平移和伸缩变换,a=(a1-0.5)*2,b=5*b1+1; (3)数出落在阴影内的样本点数N1,总试验次数为N,用几何概型公式计算阴影部分的面积为S= .多做几次试验,得到的面积会更精确.
利用随机方法计算如图3-4-10中阴影部分(曲线y=2x与x轴,x=±1围成的部分)的面积.
解:(1)利用计算机产生两组［0,1］上的均匀随机数,a1=RAND,b1=RAND. (2)进行平移和伸缩变换,a=(a1-0.5)*2,b=b1*2,得到一组［-1,1］上的均匀随机数和一组［0,2］上的均匀随机数.
(1)几何概型的两个特点:一是无限性,即在一次试验中,基本事件的个数可以是无限的;二是等可能性,即每一基本事件发生的可能性是均等的.因此,用几何概型求解的概率问题和古典概型的思路是相同的,同属于“比例解法”.即随机事件A的概率可以用“事件A包含的基本事件所占的图形面积(体积、长度)”与“试验的基本事件空间所占总面积(总体积、长度)”之比来表示. (2)基本事件的“等可能性”的判断很容易被忽略,从而导致各种错误.
1.如何理解几何概型?
2.随机数是如何产生的?如何理解随机模拟试验?
(1)随机数的产生 利用计算器或计算机产生［0,1］上的均匀随机数x1=RAND,然后利用伸缩和平移变换,x=x1*(b-a)+a,就可以得到［a,b］内的均匀随机数,试验的结果是［a,b］上的任何一个实数,并且任何一个实数都是等可能出现的. (2)随机模拟试验 用频率估计概率时,需做大量的重复试验,费时费力,并且有些试验具有破坏性,有些试验无法进行,因而随机模拟试验就成为一种重要的方法,它可以在短时间内多次重复.用计算器或计算机模拟试验,首先需要把实际问题转化为可
以用随机数来模拟试验结果的概率模型,也就是怎样用随机数刻画影响随机事件结果的量.我们可以从以下几个方面考虑: ①由影响随机事件结果的量的个数确定需要产生的随机数组数.如长度型、角度型(一维)只用一组,面积型(二维)需要用两组. ②由所有基本事件总体(基本事件空间)对应区域确定产生随机数的范围. ③由事件A发生的条件确定随机数所应满足的关系式. (3)随机模拟的基本思想是用频率近似于概率,频率可由试验获得.
对于一个具体问题,能否应用几何概率公式计算事件的概率,关键在于能否将问题几何化;也可根据实际问题的具体情况,选取合适的参数,建立适当的坐标系,在此基础上,将试验的每一结果一一对应于该坐标系中的点,使得全体结果构成一个可度量区域. 从概率的几何定义可知,在几何概型中,“等可能”一词应理解为对应于每个试验结果的点落入某区域内的可能性大小仅与该区域的度量成正比,而与该区域的位置与形状无关. 学习中,可以通过计算机模拟来体会频率稳定于概率的客观规律,利用计算机产生随机数的模拟方法来进行几何概型的学习.
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