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第一课:先说清一次随机结果是什么

[返回两周路线](./09_two_week_plan_zh.md)。周三一小时,先修诊断用[诊断页第 1—8 题](./16_assessment_zh.md)。本地对应考点 31。

本课目标与推导

样本空间(sample space)是全部可能结果的集合,事件(event)是其中的子集。事件互斥表示不能同时发生;对立还要求两者覆盖所有结果。有限等可能样本空间中,N 个点的概率相等且总和为 1,每点概率才是 1/N,事件概率才是点数比。

用两枚均匀骰子说明:等可能的是 36 个有序点数对,不是 11 种点数和。独立投掷保证每对概率为 1/36。

加法公式来自交集被重复计算:

$$ P(A\cup B)=P(A)+P(B)-P(A\cap B). $$

完整知识见事件讲义。课堂例:从 3 女 2 男中等可能选两人,至少一女的概率为 $1-\binom22/\binom52=9/10$,让学生用正面分类复算。

教师备课与退出检查

10 分钟诊断后,用骰子反例校准样本点;25 分钟新知中先画结果表,再写计数比。20 分钟应用安排学生独立完成“3 女 2 男选两人”的两种算法,再完成作业 2 的口径辨析。最后问:互斥事件一定对立吗?要求给反例,如骰子出 1 与出 2。

观察她能否自行指定“有序对/无序集合”。若只能说“随机所以等可能”,追问具体抽取机制。原有排列组合可通过这道题回访,不另讲整节计数课。

四道核心作业

作业 1:点数和等可能吗?【自编·辨析】

两枚均匀骰子独立投掷。有人说和为 2 到 12 共 11 种,所以和为 7 的概率为 1/11。指出错误,求正确概率。

一级提示

把一次结果写成有序点数对,列出和为 7 的那些对。

完整解析

36 对等可能,和为 7 的为 (1,6)、(2,5)、(3,4)、(4,3)、(5,2)、(6,1),共 6 对,概率为 1/6。和为 2 只有一对,说明各点数和权重不同,不能给它们平均分配概率。

作业 2:有序与无序【本地考点 31 模型改编】

6 人中 2 名女生,每个三人小组等可能被选中,求至少一名女生的概率。再解释:若按依次不放回选三人计数,为何答案不变?

一级提示

先算全男;有序口径下每个三人集合有多少种次序?

完整解析

无序分母 $\binom63=20$,全男 $\binom43=4$,所求 $1-4/20=4/5$。有序分母 $6\times5\times4=120$,全男 $4\times3\times2=24$,仍为 4/5。每个集合对应 3! 种次序,分子分母同乘 3! 后比值不变。分子无序、分母有序则不成立。

作业 3:只改变抽取机制【自编·迁移】

袋中 3 个红球、1 个白球。机制甲是每个球等可能被抽中;机制乙是先等可能选红或白,再从该颜色的球中等可能取一个。分别求红球概率,并判断四个球在机制乙下是否等可能。

一级提示

先求颜色路径的概率,再求每个具体球的概率。

完整解析

甲红球概率 3/4。乙先选红概率 1/2,所以红球概率 1/2;每个红球概率 $(1/2)(1/3)=1/6$,白球概率 1/2。四球权重不相同,不能在机制乙套用红球数/总球数。三个 1/6 加 1/2 为 1,归一检查通过。

作业 4:排列组合回访【自编】

5 人随机排成一列,所有排列等可能,甲乙相邻的概率是多少?解释捆绑法为何没有重复遗漏。

一级提示

把甲乙看作一块,同时保留块内次序。

完整解析

总排列 5!。甲乙块与另外三人共四个对象,排列 4!,块内有甲乙、乙甲两种次序,所以概率 $2\times4!/5!=2/5$。每个相邻排列都能唯一压缩成块排列与块内次序,故一一对应,没有重漏。

讲题指定作业 3:随机机制改变了哪一层权重?