(19)(本小题满分 12 分) 一个袋中装有四个形状大小…——2010 高考数学第 18 题答案解析

2010_退役省自主命题 (2010·文)

2010 National Question 18 Free-response Differentiating
2010_退役省自主命题 (2010·文)

(19)(本小题满分 12 分)
一个袋中装有四个形状大小完全相同的球,球的编号分别为 $1,2,3,4$ ,
(I)从袋中随机取出两个球,求取出的球的编号之和不大于 4 的概率;
(II)先从袋中随机取一个球,该球的编号为 $m$ ,将球放回袋中,然后再从袋中随机取一个球,该球的编号为 $n$ ,求 $n<m+2$ 的概率。

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(I)从袋中随机取出两个球,基本事件总数为从 4 个不同元素中选取 2 个的组合数,即 $C_4^2 = 6$。
这 6 种情况分别为:$\{1,2\}, \{1,3\}, \{1,4\}, \{2,3\}, \{2,4\}, \{3,4\}$。
设“取出的球的编号之和不大于 4”为事件 $A$。
满足条件的事件有:$\{1,2\}$(和为 3),$\{1,3\}$(和为 4)。共 2 种情况。
故所求概率 $P(A) = \frac{2}{6} = \frac{1}{3}$。

(II)采取有放回抽样,第一次取出的编号为 $m$,第二次取出的编号为 $n$。
$m, n$ 的取值均为 $\{1, 2, 3, 4\}$,基本事件总数为 $4 \times 4 = 16$ 种,且每种结果出现的可能性相等。
设“$n < m+2$”为事件 $B$。直接列举满足该条件的情况较为繁琐,考虑其对立事件 $\bar{B}$,即“$n \ge m+2$”。
满足 $n \ge m+2$ 的情况如下:
当 $m=1$ 时,$n \ge 3$,即 $n$ 可取 $3, 4$,对应 $(1,3), (1,4)$,共 2 种;
当 $m=2$ 时,$n \ge 4$,即 $n$ 可取 $4$,对应 $(2,4)$,共 1 种;
当 $m=3$ 时,$n \ge 5$,无解;
当 $m=4$ 时,$n \ge 6$,无解。
所以,满足 $n \ge m+2$ 的基本事件共有 $2+1=3$ 种。
则 $P(\bar{B}) = \frac{3}{16}$。
故所求概率 $P(B) = 1 - P(\bar{B}) = 1 - \frac{3}{16} = \frac{13}{16}$。

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