幾何概型,是新課改新增考查內(nèi)容之一.它以其形象直觀的特點(diǎn)倍受人們青睞,它又可以與定積分等知識(shí)緊密相聯(lián)系,以此為載體設(shè)計(jì)的試題情景新穎,還可以極大地提高學(xué)生接受信息、處理信息、創(chuàng)新探究的學(xué)習(xí)能力.
一、幾何概型的概念
如果每個(gè)事件發(fā)生的概率只與構(gòu)成該事件區(qū)域的長(zhǎng)度(面積或體積)成比例,則稱這樣的概率模型為幾何概率模型,簡(jiǎn)稱為幾何概型.
二、幾何概型的基本特點(diǎn)
(1)試驗(yàn)中所有可能出現(xiàn)的結(jié)果(基本事件)有無限多個(gè).
(2)每個(gè)基本事件出現(xiàn)的可能性相等.
三、幾何概型概率計(jì)算公式
事件A發(fā)生概率P(A)=構(gòu)成事件A的區(qū)域長(zhǎng)度(面積或體積)試驗(yàn)的全部結(jié)果所構(gòu)成的區(qū)域長(zhǎng)度(面積或體積).
四、幾何概型的應(yīng)用
(一)與長(zhǎng)度有關(guān)的幾何概型
1.如果試驗(yàn)的結(jié)果構(gòu)成的區(qū)域的幾何度量可用長(zhǎng)度表示,則其概率的計(jì)算公式為:
P(A)=構(gòu)成事件A的區(qū)域長(zhǎng)度試驗(yàn)的全部結(jié)果所構(gòu)成的區(qū)域長(zhǎng)度.
2.將每個(gè)基本事件理解為從某個(gè)特定的幾何區(qū)域內(nèi)隨機(jī)地取一點(diǎn),該區(qū)域中每一點(diǎn)被取到的機(jī)會(huì)都一樣,而一個(gè)隨機(jī)事件的發(fā)生則理解為恰好取到上述區(qū)域內(nèi)的某個(gè)指定區(qū)域中的點(diǎn),這樣的概率模型就可以用幾何概型來求解.
例1 公共汽車在0~5分鐘內(nèi)隨機(jī)地到達(dá)車站,求汽車在1~3分鐘之間到達(dá)的概率.
分析 將0~5分鐘這段時(shí)間看作是一段長(zhǎng)度為5個(gè)單位長(zhǎng)度的線段,則1~3分鐘是這一線段中的2個(gè)單位長(zhǎng)度.
解 設(shè)“汽車在1~3分鐘之間到達(dá)”為事件A,則P(A)=3-15=25.
所以“汽車在1~3分鐘之間到達(dá)”的概率為25.
(二)與面積(或體積)有關(guān)的幾何概型
1.如果試驗(yàn)的結(jié)果所構(gòu)成的區(qū)域的幾何度量可用面積表示,則其概率的計(jì)算公式為:
P(A)=構(gòu)成事件A的區(qū)域面積試驗(yàn)的全部結(jié)果所構(gòu)成的區(qū)域面積.
2.“面積比”是求幾何概率的一種重要類型,也是在高考中??嫉念}型.
3.如果試驗(yàn)的結(jié)果所構(gòu)成的區(qū)域的幾何度量可用體積表示,則其概率的計(jì)算公式為:
P(A)=構(gòu)成事件A的區(qū)域體積試驗(yàn)的全部結(jié)果所構(gòu)成的區(qū)域體積.
例2 在線段[0,1]上任意投三個(gè)點(diǎn),問由0至三點(diǎn)的三線段,能構(gòu)成三角形與不能構(gòu)成三角形這兩個(gè)事件中哪一個(gè)事件的概率大?
解析 設(shè)0到三點(diǎn)的三線段長(zhǎng)分別為x,y,z,即相應(yīng)的右端點(diǎn)坐標(biāo)為x,y,z,顯然0≤x,y,z≤1.這三條線段構(gòu)成三角形的充要條件是:
x+y>z,x+z>y,y+z>x.
在線段[0,1]上任意投三點(diǎn)x,y,z,與立方體0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1中的點(diǎn)(x,y,z)一一對(duì)應(yīng),可見所求“構(gòu)成三角形”的概率等價(jià)于邊長(zhǎng)為1的立方體T中均勻地?cái)S點(diǎn),而點(diǎn)落在x+y>z,x+z>y,y+z>x區(qū)域中的概率,這也就是落在圖中由△ADC,△ADB,△BDC,△AOC,△AOB,△BOC所圍成的區(qū)域G中的概率.
由于V(T)=1,V(G)=13-3×13×12×13=12,
∴p=V(G)V(T)=12.
由此得出能與不能構(gòu)成三角形兩事件的概率一樣大.
(三)綜合問題
隨著對(duì)幾何概型的進(jìn)一步學(xué)習(xí),幾何概型與二次方程、線性規(guī)劃、定積分、立體幾何、不等式等知識(shí)的綜合應(yīng)用將成為今后一個(gè)主要復(fù)習(xí)方向.
例3 隨機(jī)地取兩個(gè)正數(shù)x和y,這兩個(gè)數(shù)中的每一個(gè)都不超過1,試求x與y之和不超過1、積不小于0.09的概率.
解析 0≤x≤1,0≤y≤1,不等式確定平面域S.
A=‘x+y≤1,xy≥009’.
則A發(fā)生的充要條件為0≤x+y≤1,1≥xy≥009,不等式確定了S的子域A,
故P(A)=A的面積S的面積=∫09011-x-09xdx
=04-018ln3=02.
總之,幾何概型是高中的新生事物,在平時(shí)模擬試題中多有出現(xiàn),試題難度以中低檔為主,在平時(shí)學(xué)習(xí)中應(yīng)注意不斷總結(jié)各種題型,同時(shí)注意與其他知識(shí)的綜合應(yīng)用以及在實(shí)際問題中的應(yīng)用,可以較好提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力.