几何概型
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2021年01月28日 03:33
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几何概型
最新考纲
1.
了解随机数的意义, 能运用模拟方法估计概率;
2.
了解几何概型
的意义
.
知
识
梳
理
1.
几何概型的定义
如果每个事件发生的概率只与构成该事件区域的长度< br>(
面积或体积
)
成比例,则
称这样的概率模型为几何概率模型,简称为 几何概型
.
2.
几何概型的两个基本特点
(1)
无限性:在一次试验中,可能出现的结果有无限多个;
(2)
等可能性:每个结果的发生具有等可能性
.
3.
几何概型的概率公式
P
(
A
)
=< br>构成事件
A
的区域长度(面积或体积)
.
试验的全部结果所构成的区域长度(面积或体积)
基
础
自
测
1.
判断下列结论正误
(
在括号内打“√”或“×”)
(1)
随机模拟方法是以事件发生的频率估计概率
.(
) 1
(2)
从区间
[1
,
10]
内任取一个数,取到1
的概率是
.(
)
10
(3)
概率为
0
的事件一定是不可能事件
.(
)
(4)
在几何概型定义中的区域可以是线段、平面图形、立体图形
.(
)
答案
(1)√
(2)×
(3)×
(4)√
2.(
必修
3P 140
练习
1
改编
)
有四个游戏盘,将它们水平放稳后,在上面扔一 颗玻
璃小球,若小球落在阴影部分,则可中奖,小明要想增加中奖机会,应选择的
游戏盘是(
)
解析
如题干选项中图,各种情况的概率 都是其面积比,中奖的概率依次为
P
(
A
)
3
2
2
1
=
,
P
(
B
)
=
,
P
(
C
)
=
,
P
(
D
)
=
,所以
P
(
A
)
>
P
(
C
)
=
P
(
D
)
>
P
(
B
).
8
8
6
3
答案
A
3.(必修
3P146B4
改编
)
如图,正方形的边长为
2
, 向正方形
ABCD
内随机投掷
200
个点,有
30
个点落入 图形
M
中,则图形
M
的面积的估计值为
____________.
解析
由题意可得正方形面积为
4
,设不规则图形的面积 为
S
,由几何概型概率
S
30
公式可得
=
,∴S
=
0.6.
4
200
答案
0.6
4.
(2016·全国Ⅱ卷
)
某路口人行横道的信号灯为红灯和绿 灯交替出现,红灯持
续时间为
40
秒
.
若一名行人来到该路口遇到红 灯,则至少需要等待
15
秒才出现
绿灯的概率为
(
)
7
A.
10
5
B.
8
3
C.
8
3
D.
10
解析
至少需要等待
15
秒才出现绿灯的概率为
答案
B
40
-
15
5
=
.
40
8
5.
(2018·深圳模拟
)
一只蜜蜂在一个棱长为
3
的正方体内自由飞 行,若蜜蜂在飞
行过程中始终保持与正方体
6
个表面的距离均大于
1
,称其为“安全飞行”,则
蜜蜂“安全飞行”的概率为
(
)
1
A.
8
1
B.
6
C.
1
27
3
D.
8
解析
由题意知小蜜蜂的安全飞行范围为以这个正方体的中心为中心,且棱 长
为
1
的小正方体内
.
1
这个小正方体的体积为
1
,大正方体的体积为
27
,故安全飞行的概率为
p
=
.
27
答案
C
6.
(2018·全国Ⅰ卷
)如图来自古希腊数学家希波克拉底所研究的几何图形
.
此图
由三个半圆构成,三个 半圆的直径分别为直角三角形
ABC
的斜边
BC
,直角边
AB
,
AC
.△
ABC
的三边所围成的区域记为Ⅰ,黑色部分记为Ⅱ,其余部分 记为Ⅲ
.
在整个图形中随机取一点,此点取自Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ的概率分别记为
p
1
,
p
2
,
p
3
,则
(
)
A.
p
1
=
p
2
C.
p
2
=
p
3
B.
p
1
=
p
3
D.
p
1
=
p
2
+
p
3
解析
不妨设△
ABC
为等腰直角三角形,
AB
=
AC
=
2
,则
BC
=
2
2
,所以 区域Ⅰ
1
π×(
2
)
2
的面积即△
ABC
的面积,为
S
1
=
×2×2=
2
,区域Ⅲ的面积
S
3
=
-
S
1
2
2
2
=π-
2.
区域Ⅱ的面积为
S
2
=π·
-
S
3
=
2.
根据几何概型的概率计算公式,
2
2
π-
2
得
p
1
=
p
2
=
,
p
3
=
,所以
p
1≠
p
3
,
p
2
≠
p
3
,p
1
≠
p
2
+
p
3
.
π+
2
π+
2
答案
A
考点一
与长度
(
角度
)
有关的几何概型
【例
1
】
(1)(2019·孝感期末
)
在区间
[
-
1
,
4]
内任取一个实数
a
,使得关 于
x
的方程
x
2
+
2
=
a
有实数 根的概率为
(
)
2
A.
3
2
B.
5
3
C.
5
3
D.
4
2
(2)
如图,四边形ABCD
为矩形,
AB
=
3
,
BC
=
1
,以
A
为圆心,
1
为半径作四分
︵
之一个圆弧< br>DE
,在∠
DAB
内任作射线
AP
,则射线
AP与线段
BC
有公共点的概率为
________.
解
析
(1)
若方程
x
2
+
2< br>=
a
有实根,可知
a
-2≥0,即
a
≥2
, 那么
p
=
4
-
2
2
=
.
4-(-
1
)
5
(2)
连接
AC
,如图所示tan∠
CAB
=
CB
1
3
π
=
=< br>,所以∠
CAB
=
,满足条件的事
AB
6
3
3
件是直线
AP
在∠
CAB
内且
AP
与
B C
相交时,即直线
AP
与线段
BC
有公共点,所以
π
∠
CAB
6
1
所求事件的概率
p
=
=
=
.
∠
DAB
π
3
2
1
答案
(1)B
(2)
3
规律方法
1.
解答几何概型问题的关键在于弄清题中的考查对象 和对象的活动
范围,当考查对象为点,且点的活动范围在线段上时,用“线段长度”为测度
计算 概率,求解的核心是确定点的边界位置
.
2.(1)
第
(2)
题易 出现“以线段
BD
为测度”计算几何概型的概率,导致错求
p
=
1< br>.
2
(2)
当涉及射线的转动,扇形中有关落点区域问题时,应以角对应的弧 长的大小
作为区域度量来计算概率
.
事实上,当半径一定时,曲线弧长之比等于其所对 应
的圆心角的弧度数之比
.
【训练
1
】
(1) (2016·全国Ⅰ卷
)
某公司的班车在
7
:
30
,
8
:
00
,
8
:
30
发车,
小明在7
:
50
至
8
:
30
之间到达发车站乘坐班车 ,且到达发车站的时刻是随机
的,则他等车时间不超过
10
分钟的概率是
(
)
1
A.
3
1
B.
2
2
C.
3
3
D.
4< br>π
角的终边上,任作一条射线
6
(2)
如图所示,在直角坐标系内,射 线
OT
落在
OA
,则射线
OA
落在∠
yOT
内的概率为
________.
解析
(1)
如图所示,画出时间轴:
小明到达的时间会随机的落在图 中线段
AB
上,而当他的到达时间落在线段
AC
或
DB
上时 ,才能保证他等车的时间不超过
10
分钟,根据几何概型得所求概率
p
=10
+
10
1
=
.
40
2
(2)< br>因为射线
OA
在坐标系是等可能分布的,所以
OA
落在∠
yO T
内的概率为
p
=
π
π
-
2
6
1
=
.
2π
6
1
答案
(1)B
(2)
6
考点二
与面积有关的几何概型
角度
1
与平面图形面积有关的问题
【例
2
-
1
】
(1)(2019·烟台诊断)
七巧板是我国古代劳动人民的发明之一,它是
由五块等腰直角三角形、一块正方形和一块 平行四边形共七块板组成的,如图
是一个用七巧板拼成的正方形,若在此正方形中任取一点,则此点取自 阴影部
分的概率是
(
)
多维探究
1
A.
4
1
B.
8
3
C.
8
D.
3
16
(2)(2018·黄冈、黄石联考
)
若张三每天的工作时间在
6
小 时至
9
小时之间随机
均匀分布,则张三连续两天平均工作时间不少于
7
小时的概率是
(
)
2
A.
9
1
B.
3
2
C.
3
7
D.
9
解析
(1)
不妨 设小正方形的边长为
1
,则两个小等腰直角三角形的边长分别为
1
,
1
,
2
,两个大等腰直角三角形的边长为
2
,
2
,
2
2
,即最大正方形的边长
为
2
2
,则较大等腰直 角三角形的边长分别为
2
,
2
,
2
,
1
1
×
2
×
2
+1×1×2+
×2
2
×2
2
2
2
1
故所求概率
p
=
1
-
=
.
8
8
6≤
x
≤9,
(2)
设第一天工作的时间为
x
小时,第二天工作的时间为
y
小时, 则
6≤
y
≤9,
因为连续两天平均工作时间不少于7
小时,所以
x
+
y
2
≥7,即
x
+
y
≥14,
6≤
x
≤9,
1
表示的区域面积为
9
,其中满足
x
+
y
≥14
的区 域面积为
9
-
×2×2
2
6≤
y
≤9< br>7
=
7
,∴张三连续两天平均工作时间不少于
7
小时的概率是
.
9
答案
(1)B
(2)D
角度
2
与线性规划有关的问题
x
≤4,
【例
2
-
2
】
(2019·福州期末
)
关于
x
,
y
的不等式组
y
≥2,
所表示的平面
x
-
y
+2 ≥0
区域记为
M
,不等式
(
x
-
4)
2< br>+
(
y
-
3)
2
≤1
所表示的平面区域记为
N
,若在
M
内随
机取一点,则该点取自
N
的概率为
(
)
A.
π
16
B.
π
8
1
C.
4
1
D.
2
解析
x
≤4,
关于实数
x
,
y
的不等式组
y
≥2,
所表示的平面区域记为
M
,面积为
x
-
y
+2≥0
1
×4×4=
8
,不等式
(
x
-
4)
2
+
(
y
-
3)
2
≤1所表示的区域记为
N
,且满足不等式组
2
y
≥2,
x
-
y
+2≥0
π
=
.
16
答案
A
x
≤4,
1
π
2
1
的面积为
π,所以在
M
内随机取一点,则该点取自
N的概率为
2
8
规律方法
(1)
几何概型与平面几何的 交汇问题:要利用平面几何的相关知识,
先确定基本事件对应区域的形状,再选择恰当的方法和公式,计 算出其面积,
进而代入公式求概率;
(2)
几何概型与线性规划的交汇问题 :先根据约束条件作出可行域,再确定形
状,求面积大小,进而代入公式求概率
.
【训练
2
】
(1)(2017
·全国Ⅰ卷
)
如图 ,正方形
ABCD
内的图形来自中国古代的太
极图
.
正方形内切圆中 的黑色部分和白色部分关于正方形的中心成中心对称
.
在
正方形内随机取一点,则此点 取自黑色部分的概率是
(
)
1
A.
4
B.
π
8
1
C.
2
D.
π
4
x
-
y
+1≥0,
(2)(2018·石家庄调研
)
在满足不等式组
x< br>+
y
-3≤0,
的平面内随机取一点
y
≥0
M
(
x
0
,
y
0
)
,设事件
A
=“
y
0
<
2
x
0
”,那么事件
A
发生的概率是
(
)
1
A.
4
3
B.
4
1
C.
3
2
D.
3
解析
(1)
设正 方形的边长为
2
,则面积
S
正方形
=
4.
又正方形内切圆的面积
S
=π×1
2
=π.
所以根据对称性,黑色部分的面积
S
黑
=
π
.
2
π
.
8
由几何概型的概率公式,概率
p
=S
黑
S
正方形
=
x
-
y
+ 1≥0,
(2)
作出不等式组
x
+
y
-3≤0,
表示的平面区域
(
即△
ABC
)
,其面积为
4.< br>事件
A
y
≥0
3
=“
y
0
<
2
x
0
”表示的区域为△
AOC
,其面积为
3 .
所以事件
A
发生的概率是
.
4
答案
(1)B
(2)B
考点三
与体积有关的几何概型
【例
3
】
(1)
在
5
升水中有一个病毒,现从中 随机地取出
1
升水,含有病毒的概
率是
________.
(2)
如图,正方体
ABCD
-
A
1
B
1
C1
D
1
的棱长为
1
,在正方体内随机取点
M
, 则使四棱
1
锥
M
-
ABCD
的体积小于
的概率为< br>________.
6
解析
(1)“取出
1< br>升水,其中含有病毒”这一事件记作事件
A
,则
P
(
A
)
=
取出的水的体积
1
1
=
.
从而所求的概率为
.
所有水的体积
5
5
1
(2)
设四棱锥
M
-
ABCD
的高为
h
,由于
S
正方形
A BCD
=
1
,
V
正方体
=
1
,且
S
正方形
ABCD
<
.
3
6
1
V
正方体
2
1
1
∴
h
<
,则点
M
在正方体的下半部分,故所求事件的概率
p
=
=
.
2
V
正方体
2
1
1
答案
(1)
(2)
5
2
规律方法
对于与体积有关的几何概型问题,关键是计算问题的总体积
(
总空间
)
以及 事件的体积
(
事件空间
)
,对于某些较复杂的也可利用其对立事件去求
.
【训练
3
】
已知正三棱锥
S
-
A BC
的底面边长为
4
,高为
3
,在正三棱锥内任取一
1点
P
,使得
V
P
-
ABC
<
V
S
-
ABC
的概率是
(
)
2
7
A.
8
3
B.
4
1
C.
2
1
D.
4
h
1
解析
由题意知,当点
P
在三棱锥 的中截面
A
′
B
′
C
′以下时,满足
V
P
-
ABC
<
V
S
-
2
1
1
1
,又
V
锥
S
-
A
′
B
′C
′
=
×
V
锥
S
-
ABC
=
V
锥
S
-
ABC
.
2
4
8ABC
1
V
台体
A
′
B
′
C
′-
ABC
V
锥
S
-
ABC
-
V
锥
S
-
A
′
B
′
C
′
7
∴事件“
V
P
-
ABC
<
V
S
-
ABC
”的概率
P
=
=
=
.
2
V
锥
S
-
ABC
V
锥
S
-
ABC
8