有3个质地完全相同的盒子,第1个盒子有1个蓝球和1个红球,第2个盒子有2个红球,第3个盒子有3个蓝球。求:先取出一球是红球,再取出一球是红球的概率?
该题图示
如果你回答的是1/3,那么我要跟你说:“对不起,你答错了!”首先我告诉你正确的答案是2/3。为什么是2/3?我会从小学奥数、初中数学、高中数学3个不同的解题角度来解释:
我们先来看用小学奥数怎么解?:
把3个盒子分别标为盒1、盒2、盒3;红球标上红1、红2、红3。
盒子和红球的标记
通过观察图片,我们发现,红1在盒1里,红2和红3在盒2里;∵盒3里全是蓝球,不合题意,∴我们可以不去考虑盒3。根据题意,从盒1里只能取红1而不能取蓝球,那么我把红1取出后,再取出的球必定是蓝球;虽然盒1中取出1球有2种可能,但是其中符合题意的只有取红1一种可能,那么从盒1中取出1球。另外,我们又发现红2、红3在盒2里,根据题目已知条件,可以知道,显然盒2中一定能取到红球,即取出红2后必定取出红3,反之同理。在这3种情况中,有2种情况时取出一个红球后必定再取出的是红球,并且是等概率事件。答案就是2/3了。
该解法的流程图如下:
用小学奥数解法画出的流程图
我们先来看这个流程图:最开始是对每个盒子上、每个红球各自进行编号作了说明,接下来结合题意拆分成了从盒1、盒2中均拿出一个红球分类列举了所有情况,接下来这两种情况各自对“先取出一球是红球,再取出一球是不是红球”进行了各自的判断,通过判断得出相对应的结果,接下来可以知道,盒1中必取出蓝球后不可能再取到红球,而盒2中必然还能再去到红球接下来再对盒2中取出“红2”后进行判断下一个能取出什么红球,通过得出“必取出红球”并与“必取出蓝球”联立来得出该事件为等概率事件,最后求得先取出一球是红球,再取出一球是红球的概率为2/3。
我们再来看用初中数学怎么解?:
先把蓝球分别标上蓝1、蓝2、蓝3。
在上图基础上标记蓝球
可不可以同时取一红一蓝?当然可以。∵题目中提到的是“取红球”,而不是“取蓝球”,采用这种控制部变量的思想解决问题不会结果的,但前提必须是等概率事件。我先假设取出红1,再把取一红一蓝所有可能列举出来(具体如下图):
列举出所有可能
答:根据列表可知,∵一共有9种可能,其中可以取一红一蓝的有6种可能,∴P(先取出一球是红球,再取出一球是红球)=2/3。
我在表格中第1列打“×”是∵我已经把红1先取走了,这时无论哪个蓝球与1号取走都是不可能的。但此时红2、红3还在,∴红2或红3就一定能和任意一个蓝球取走,正是这样我才在表格第2、3列打“√”。也就是说,打“×”表示不可能一红一蓝同时取走,反之打“√”表示一红一蓝一定可以取走。最后套用概率公式求最终的概率写答语就可以了。
但是要注意你在答题的时候就不能打“√”“×”了。
用初中数学解法画出的流程图
我们再来看看这个流程图:最开始的语句是在上个流程图的第一个语句的基础上多加了标记“蓝1”“蓝2”“蓝3”,接下来通过分类讨论说明取出每个球后还剩什么红球,但无论怎样,此时都只剩2个红球,从而得知是等概率事件,接下来判断取出“红1”后再取一红一蓝后哪个红球不能和蓝球取,哪个红球能和蓝球取,进而得出所有可能,最后通过写答语求出先取出一球是红球,再取出一球是红球的概率。
我们最后来看用高中数学怎么解?:
结合概率的基本性质,可以把该问题拆成2个事件:设“先取出一球是红球”为事件A,“再取出一球是红球”为事件B。观察题目已知条件,套用概率公式P(A)=A包含的基本事件数/基本事件总数=m/n可以求得事件A的概率为1/2,事件B的概率为2/5。∵该事件执行的步骤属于分步执行的,∴用乘法公式:P(AB)=P(A)×P(B)=(1/2)×(2/5)=1/5。
为什么算出的不是2/3而是1/5?错在哪里了?
∵拿走一个球之后,基本事件发生的总可能数必然会减1,那么基本事件发生的次数也就随之减1了,况且分数的分母和分子同时减去同一个数后大小不变是假命题。说到底,就是事件A发生时会影响事件B的发生,属于互斥事件。
那么怎样求才能求得结果为2/3呢?这就要思考如何将其事件转化为独立事件:
事件A不变,事件B变成“先取出一球是红球,再取出一球是红球”。从字面上我们就可以看出,事件B的句子“先取出一球是红球”这部分包含于事件A。这就说明了事件B是在事件A发生的基础上发生的。至于实际含义呢,就是正∵只有盒2中的2个球都是红色的,无论去了哪个,剩下取出的一个球都是红球。进而我们可以套用条件概率公式解决:P(A|B)=P(AB)/P(B)=包含的基本事件数/B包含的基本事件数=(1/3)/(1/2)=2/3。
用高中数学解法画出的流程图
我们最后看这个流程图:最开始把一个事件拆成两个事件,其中事件A为“先取出一球是红球”,事件B为“先取出一球是红球,再取出一球是红球”,接下来判断两个事件是互斥还是独立,如果是用乘法公式算的,那么就是互斥的,如果使用条件概率算的,那么就是独立的,接下来不再继续用乘法公式计算,而是用条件概率公式继续计算,最后套用条件概率公式算出结果。
总结:在这3种解法中,虽然用小学奥数的方法解决起来最麻烦,用高中数学的方法解起来最方便,但是小学奥数的解题思路最容易理解,高中数学的解题思路最难理解,还包括其中的流程图。
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