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概率:用数学的新视角来认识世界

2018-08-15浦叙德特级教师

初中生世界 2018年14期
关键词:面朝硬币次数

浦叙德(特级教师)

义务教育阶段的数学课程内容主要是“数与代数”“图形与几何”“统计与概率”“综合与实践”四大板块.其中,前三个板块是以“显性数学知识”为主;第四板块以“运用应用知识”为主.小学里我们只是了解了最简单事件发生的可能性的大小.“概率”概念及其相关知识是初中三大显性知识板块中最后一个呈现的内容.本章“认识概率”是初中阶段学习概率的起始章,它为我们用数学的眼光认识世界提供了一个新的视角.

本章主要由“8.1确定事件与随机事件”“8.2可能性的大小”与“8.3频率与概率”三节内容组成.从知识逐步“生长”的角度看,这三节内容之间构成了一个递升的关系.所以,要学好本章内容,我们只需依次理清如下三个要点:

一、“随机事件”介于“不可能事件”与“必然事件”之间

事件有确定事件与不确定事件之分.确定事件又分为不可能事件与必然事件.不确定事件就是随机事件.如“太阳西升东落”就是不可能事件,不管如何,它发生的可能性为0;“太阳东升西落”就是必然事件,不管如何,它发生的可能性为100%;“明天会下雨”就是随机事件,它发生的可能性有大有小.所以,针对一个事件,我们首先要学会判断它属于哪类事件.如果对事件按照发生的可能性从小到大进行排序,那么依次为不可能事件、随机事件、必然事件.换句话说,随机事件居于不可能事件与必然事件这两类确定事件之间.

【例1】下列事件是必然事件的是( ).

A.某种彩票中奖率是1%,则买这种彩票100张一定会中奖

B.一组数据1,2,4,5的平均数是4

C.三角形的内角和等于180°

D.若a是实数,则 ||a>0

【解析】在一定条件下,事先能肯定它一定会发生的事件叫做必然事件.在四个选项中:A、D是事先无法肯定的,为随机事件;B是事先能肯定一定不会发生的,为不可能事件;只有C是必然事件.所以,答案选C.

二、“随机事件”发生的可能性有大有小,可以用“可能性的大小”来衡量

随机事件是在一定条件下,事前无法确定会不会发生的事件.它不是不可能发生,也不是必然发生.那么,如何来刻画随机事件呢?可以用随机事件发生的可能性的大小来刻画.如对于“用写有1、1、2的三张签来给人抽签”这个事件,你抽到的可能是“1”,也可能是“2”,但你抽到“1”的可能性比抽到“2”的可能性大.

【例2】请你谈谈对下面三个事件发生的可能性的认识.事件1:抛一枚硬币,正面朝上的可能性;事件2:抛一个每个面上分别标有1、2、3、4、5、6的正方体骰子,标有1的面朝上的可能性;事件3:正面分别是2、3、4的三张扑克牌反面朝上,抽到正面是2的可能性.小明是这样说的:它们都是随机事件,它们发生的可能性无法确定.小红是这样说的:既然大家都是随机事件,它们发生的可能性是一样的.你认为呢?

【解析】首先,小明、小红都认识到这三个事件都是随机事件,他们在这一点上是正确的.其次,上述随机事件发生的可能性既不是无法确定,也不是一样大.再次,随机事件发生的可能性有大有小,可以用可能性的大小来判断.就事件1而言,抛后硬币正面朝上的可能性与反面朝上的可能性是一样的.所以,正面朝上的可能性是.就事件2而言,抛后骰子上标有1、2、3、4、5、6的面朝上的可能性也是一样的.所以,标有1的面朝上的可能性是就事件3而言,同理可得,抽到正面是2的可能性是.综上,这三个随机事件发生的可能性有大有小.硬币正面朝上的可能性最大.其次是抽到正面是2的可能性.标有1的面朝上的可能性最小.

三、用频率的大小(频率的稳定性)估计概率

“随机事件发生的概率”就是这个事件发生的可能性大小的数值.概率是由随机事件自身决定的,是随机事件自身的属性,它反映了这个随机事件发生的可能性大小.虽然有时我们不能直接确定一个事件发生的概率是多少,但它发生的概率值却真实存在着.有时我们可以用“频率”来估计“概率”,找到这个确定的值.这个值就是该事件发生的概率.

【例3】小芳掷一枚质地均匀的硬币10次.有7次正面向上.当她掷第11次时,正面向上的概率为______.

【解析】首先,我们要搞清“频率”与“概率”这两者的区别与联系.对于一个随机事件而言,事件发生的概率是一个确定值,与试验的次数无关.而试验中的频率是不确定的.当试验次数较少时,频率的大小摇摆不定;当试验次数增大时,频率会逐渐稳定在某一个值上.这个稳定的值就是概率.掷一枚质地均匀的硬币时,前10次中有7次正面朝上.此时,正面朝上的频率为0.7.第11次掷之前,谁也不知道结果是正面朝上还是反面朝上.但随着试验次数的不断增加,我们会发现,正面朝上的频率会逐步接近0.5.而这个0.5正是“掷硬币正面朝上”事件的概率.所以,不管第几次掷硬币,正面朝上的概率始终等于0.5.

总之,事前可以肯定一定不发生或一定发生的事件是确定事件,对这类事件的研究比较简单.而事前不可预言结果的事件是随机事件,对这类事件的研究相对比较复杂.研究随机事件的最大意义就是:虽然事先不能确定一个事件发生的最终结果,但可以通过对“概率大小”的研究,知道它发生的可能性的大小.如果我们把“方程”看作“未知中的已知”,那么“概率”就可以看作“不确定中的确定”.概率会为我们对某件事情的合理安排、决策提供有力的数据支撑.

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