2014高中數(shù)學(xué) 3.3.2幾何概型及均勻隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生教案 新人教A版必修3

1、3. 3.2幾何概型及均勻隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生一、教材分析 1.幾何概型是不同于古典概型的又一個最基本、最常見的概率模型，其概率計(jì)算原理通俗、簡單，對應(yīng)隨機(jī)事件及試驗(yàn)結(jié)果的幾何量可以是長度、面積或體積.2.如果一個隨機(jī)試驗(yàn)可能出現(xiàn)的結(jié)果有無限多個，并且每個結(jié)果發(fā)生的可能性相等，那么該試驗(yàn)可以看作是幾何概型.通過適當(dāng)設(shè)置，將隨機(jī)事件轉(zhuǎn)化為幾何問題，即可利用幾何概型的概率公式求事件發(fā)生的概率.二、教學(xué)目標(biāo)（1）正確理解幾何概型的概念；（2）掌握幾何概型的概率公式；（3）會根據(jù)古典概型與幾何概型的區(qū)別與聯(lián)系來判別某種概型是古典概型還是幾何概型；（4）了解均勻隨機(jī)數(shù)的概念；（5）掌握利用計(jì)算器（計(jì)算機(jī)）產(chǎn)生均

2、勻隨機(jī)數(shù)的方法；（6）會利用均勻隨機(jī)數(shù)解決具體的有關(guān)概率的問題三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)1、幾何概型的概念、公式及應(yīng)用；2、利用計(jì)算器或計(jì)算機(jī)產(chǎn)生均勻隨機(jī)數(shù)并運(yùn)用到概率的實(shí)際應(yīng)用中四、學(xué)情分析 五、教學(xué)方法1自主探究，互動學(xué)習(xí)2學(xué)案導(dǎo)學(xué)：見后面的學(xué)案。3新授課教學(xué)基本環(huán)節(jié)：預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑情境導(dǎo)入、展示目標(biāo)合作探究、精講點(diǎn)撥反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)六、課前準(zhǔn)備1、通過對本節(jié)知識的探究與學(xué)習(xí)，感知用圖形解決概率問題的方法，掌握數(shù)學(xué)思想與邏輯推理的數(shù)學(xué)方法；2、教學(xué)用具：投燈片，計(jì)算機(jī)及多媒體教學(xué)七、課時安排：1課時七、教學(xué)過程1、創(chuàng)設(shè)情境：在概率論發(fā)展的早期，人們就已經(jīng)注意到只考慮那種僅有有

3、限個等可能結(jié)果的隨機(jī)試驗(yàn)是不夠的，還必須考慮有無限多個試驗(yàn)結(jié)果的情況。例如一個人到單位的時間可能是8：00至9：00之間的任何一個時刻；往一個方格中投一個石子，石子可能落在方格中的任何一點(diǎn)這些試驗(yàn)可能出現(xiàn)的結(jié)果都是無限多個。2、基本概念：（1）幾何概率模型：如果每個事件發(fā)生的概率只與構(gòu)成該事件區(qū)域的長度（面積或體積）成比例，則稱這樣的概率模型為幾何概率模型；（2）幾何概型的概率公式：P（A）=；（3）幾何概型的特點(diǎn)：1）試驗(yàn)中所有可能出現(xiàn)的結(jié)果（基本事件）有無限多個；2）每個基本事件出現(xiàn)的可能性相等3、例題分析：課本例題略例1 判下列試驗(yàn)中事件A發(fā)生的概度是古典概型，還是幾何概型。（1）拋擲兩

4、顆骰子，求出現(xiàn)兩個“4點(diǎn)”的概率；（2）如課本P132圖33-1中的(2)所示，圖中有一個轉(zhuǎn)盤，甲乙兩人玩轉(zhuǎn)盤游戲，規(guī)定當(dāng)指針指向B區(qū)域時，甲獲勝，否則乙獲勝，求甲獲勝的概率。分析：本題考查的幾何概型與古典概型的特點(diǎn)，古典概型具有有限性和等可能性。而幾何概型則是在試驗(yàn)中出現(xiàn)無限多個結(jié)果，且與事件的區(qū)域長度有關(guān)。解：（1）拋擲兩顆骰子，出現(xiàn)的可能結(jié)果有6×6=36種，且它們都是等可能的，因此屬于古典概型；（2）游戲中指針指向B區(qū)域時有無限多個結(jié)果，而且不難發(fā)現(xiàn)“指針落在陰影部分”，概率可以用陰影部分的面積與總面積的比來衡量，即與區(qū)域長度有關(guān)，因此屬于幾何概型例2 某人欲從某車站乘車出差

5、，已知該站發(fā)往各站的客車均每小時一班，求此人等車時間不多于10分鐘的概率分析：假設(shè)他在060分鐘之間任何一個時刻到車站等車是等可能的,但在0到60分鐘之間有無窮多個時刻,不能用古典概型公式計(jì)算隨機(jī)事件發(fā)生的概率.可以通過幾何概型的求概率公式得到事件發(fā)生的概率.因?yàn)榭蛙嚸啃r一班,他在0到60分鐘之間任何一個時刻到站等車是等可能的,所以他在哪個時間段到站等車的概率只與該時間段的長度有關(guān),而與該時間段的位置無關(guān),這符合幾何概型的條件.解:設(shè)A=等待的時間不多于10分鐘,我們所關(guān)心的事件A恰好是到站等車的時刻位于50,60這一時間段內(nèi),因此由幾何概型的概率公式,得P(A)= =，即此人等車時間不多于

6、10分鐘的概率為小結(jié)：在本例中，到站等車的時刻X是隨機(jī)的，可以是0到60之間的任何一刻，并且是等可能的，我們稱X服從0,60上的均勻分布，X為0,60上的均勻隨機(jī)數(shù)練習(xí)：1已知地鐵列車每10min一班，在車站停1min，求乘客到達(dá)站臺立即乘上車的概率。2兩根相距6m的木桿上系一根繩子，并在繩子上掛一盞燈，求燈與兩端距離都大于2m的概率解：1由幾何概型知，所求事件A的概率為P(A)= ；2記“燈與兩端距離都大于2m”為事件A，則P(A)= =例3 在1萬平方千米的海域中有40平方千米的大陸架儲藏著石油，假設(shè)在海域中任意一點(diǎn)鉆探，鉆到油層面的概率是多少？分析：石油在1萬平方千米的海域大陸架的分布可

7、以看作是隨機(jī)的而40平方千米可看作構(gòu)成事件的區(qū)域面積，有幾何概型公式可以求得概率。解：記“鉆到油層面”為事件A，則P(A)= =0.004答：鉆到油層面的概率是0.004例4 在1升高產(chǎn)小麥種子中混入了一種帶麥誘病的種子，從中隨機(jī)取出10毫升，則取出的種子中含有麥誘病的種子的概率是多少？分析：病種子在這1升中的分布可以看作是隨機(jī)的，取得的10毫克種子可視作構(gòu)成事件的區(qū)域，1升種子可視作試驗(yàn)的所有結(jié)果構(gòu)成的區(qū)域，可用“體積比”公式計(jì)算其概率。解：取出10毫升種子，其中“含有病種子”這一事件記為A，則P(A)= =0.01答：取出的種子中含有麥誘病的種子的概率是0.01例5 取一根長度為3m的繩子

8、，拉直后在任意位置剪斷，那么剪得兩段的長都不小于1m的概率有多大？分析：在任意位置剪斷繩子，則剪斷位置到一端點(diǎn)的距離取遍0，3內(nèi)的任意數(shù)，并且每一個實(shí)數(shù)被取到都是等可能的。因此在任意位置剪斷繩子的所有結(jié)果（基本事件）對應(yīng)0，3上的均勻隨機(jī)數(shù)，其中取得的1，2內(nèi)的隨機(jī)數(shù)就表示剪斷位置與端點(diǎn)距離在1，2內(nèi)，也就是剪得兩段長都不小于1m。這樣取得的1，2內(nèi)的隨機(jī)數(shù)個數(shù)與0，3內(nèi)個數(shù)之比就是事件A發(fā)生的概率。解法1：（1）利用計(jì)算器或計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一組0到1區(qū)間的均勻隨機(jī)數(shù)a1=RAND（2）經(jīng)過伸縮變換，a=a1*3（3）統(tǒng)計(jì)出1，2內(nèi)隨機(jī)數(shù)的個數(shù)N1和0，3 內(nèi)隨機(jī)數(shù)的個數(shù)N（4）計(jì)算頻率fn(A)=

9、即為概率P（A）的近似值解法2：做一個帶有指針的圓盤，把圓周三等分，標(biāo)上刻度0，3（這里3和0重合）轉(zhuǎn)動圓盤記下指針在1，2（表示剪斷繩子位置在1，2范圍內(nèi)）的次數(shù)N1及試驗(yàn)總次數(shù)N，則fn(A)=即為概率P（A）的近似值小結(jié)：用隨機(jī)數(shù)模擬的關(guān)鍵是把實(shí)際問題中事件A及基本事件總體對應(yīng)的區(qū)域轉(zhuǎn)化為隨機(jī)數(shù)的范圍。解法2用轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，這種方法可以親自動手操作，但費(fèi)時費(fèi)力，試驗(yàn)次數(shù)不可能很大；解法1用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，可以產(chǎn)生大量的隨機(jī)數(shù)，又可以自動統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的結(jié)果，同時可以在短時間內(nèi)多次重復(fù)試驗(yàn)，可以對試驗(yàn)結(jié)果的隨機(jī)性和規(guī)律性有更深刻的認(rèn)識例6 在長為12cm的線段AB上任取一點(diǎn)M，并以線段AM為

10、邊作正方形，求這個正方形的面積介于36cm2 與81cm2之間的概率 分析：正方形的面積只與邊長有關(guān)，此題可以轉(zhuǎn)化為在12cm長的線段AB上任取一點(diǎn)M，求使得AM的長度介于6cm與9cm之間的概率解：（1）用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一組0，1內(nèi)均勻隨機(jī)數(shù)a1=RAND（2）經(jīng)過伸縮變換，a=a1*12得到0，12內(nèi)的均勻隨機(jī)數(shù)（3）統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)總次數(shù)N和6，9內(nèi)隨機(jī)數(shù)個數(shù)N1 （4）計(jì)算頻率記事件A=面積介于36cm2 與81cm2之間=長度介于6cm與9cm之間，則P（A）的近似值為fn(A)=八、反思總結(jié)，當(dāng)堂檢測。九、發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)。完成本節(jié)的課后練習(xí)及課后延伸拓展作業(yè)。

11、設(shè)計(jì)意圖：布置下節(jié)課的預(yù)習(xí)作業(yè)，并對本節(jié)課鞏固提高。教師課后及時批閱本節(jié)的延伸拓展訓(xùn)練。十、板書設(shè)計(jì)十一、教學(xué)反思本課的設(shè)計(jì)采用了課前下發(fā)預(yù)習(xí)學(xué)案，學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，找出自己迷惑的地方。課堂上師生主要解決重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)、探究點(diǎn)以及學(xué)生學(xué)習(xí)過程中易忘、易混點(diǎn)等，最后進(jìn)行當(dāng)堂檢測，課后進(jìn)行延伸拓展，以達(dá)到提高課堂效率的目的。 1、幾何概型是區(qū)別于古典概型的又一概率模型，使用幾何概型的概率計(jì)算公式時，一定要注意其適用條件：每個事件發(fā)生的概率只與構(gòu)成該事件區(qū)域的長度成比例；2、均勻隨機(jī)數(shù)在日常生活中，有著廣泛的應(yīng)用，我們可以利用計(jì)算器或計(jì)算機(jī)來產(chǎn)生均勻隨機(jī)數(shù)，從而來模擬隨機(jī)試驗(yàn)，其具體方法是：

12、建立一個概率模型，它與某些我們感興趣的量（如概率值、常數(shù) ）有關(guān)，然后設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)，并通過這個試驗(yàn)的結(jié)果來確定這些量。 在后面的教學(xué)過程中會繼續(xù)研究本節(jié)課，爭取設(shè)計(jì)的更科學(xué)，更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)，也希望大家提出寶貴意見，共同完善，共同進(jìn)步!十二、學(xué)案設(shè)計(jì)(見下頁)3.3.2幾何概型及均勻隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生課前預(yù)習(xí)學(xué)案一、預(yù)習(xí)目標(biāo)1. 了解幾何概型的概念及基本特點(diǎn)；2. 掌握幾何概型中概率的計(jì)算公式；3. 會進(jìn)行簡單的幾何概率計(jì)算二、預(yù)習(xí)內(nèi)容1. 基本事件的概念: 一個事件如果 事件，就稱作基本事件.基本事件的兩個特點(diǎn):10.任何兩個基本事件是 的；20.任何一個事件(除不可能事件)都可以 . 2.

13、古典概型的定義：古典概型有兩個特征：10.試驗(yàn)中所有可能出現(xiàn)的基本事件 ；20.各基本事件的出現(xiàn)是 ，即它們發(fā)生的概率相同具有這兩個特征的概率稱為古典概率模型. 簡稱古典概型. 3. 古典概型的概率公式, 設(shè)一試驗(yàn)有n個等可能的基本事件，而事件A恰包含其中的m個基本事件，則事件A的概率P(A)定義為： 。問題情境：試驗(yàn)取一根長度為的繩子，拉直后在任意位置剪斷 試驗(yàn)射箭比賽的箭靶涂有五個彩色得分環(huán).從外向內(nèi)為白色,黑色,藍(lán)色,紅色,靶心是金色奧運(yùn)會的比賽靶面直徑為，靶心直徑為運(yùn)動員在外射箭假設(shè)射箭都能射中靶面內(nèi)任何一點(diǎn)都是等可能的 問題：對于試驗(yàn)：剪得兩段的長都不小于的概率有多大？ 試驗(yàn)：射中黃

14、心的概率為多少？新知生成：1.幾何概型的概念：2.幾何概型的基本特點(diǎn)：3.幾何概型的概率公式：三、提出疑惑同學(xué)們，通過你的自主學(xué)習(xí)，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中疑惑點(diǎn)疑惑內(nèi)容課內(nèi)探究學(xué)案一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 了解幾何概型的概念及基本特點(diǎn)；2. 掌握幾何概型中概率的計(jì)算公式；3. 會進(jìn)行簡單的幾何概率計(jì)算學(xué)習(xí)重難點(diǎn)：重點(diǎn)：概率的正確理解難點(diǎn)：用概率知識解決現(xiàn)實(shí)生活中的具體問題。二、學(xué)習(xí)過程例題學(xué)習(xí)：例1判下列試驗(yàn)中事件A發(fā)生的概度是古典概型，還是幾何概型。（1）拋擲兩顆骰子，求出現(xiàn)兩個“4點(diǎn)”的概率；（2）如課本P135圖中的(2)所示,圖中有一個轉(zhuǎn)盤,甲乙兩人玩轉(zhuǎn)盤游戲,規(guī)定當(dāng)指針指向B

15、區(qū)域時，甲獲勝，否則乙獲勝，求甲獲勝的概率。例2某人欲從某車站乘車出差，已知該站發(fā)往各站的客車均每小時一班，求此人等車時間不多于10分鐘的概率例3在1萬平方千米的海域中有40平方千米的大陸架儲藏著石油，假設(shè)在海域中任意一點(diǎn)鉆探，鉆到油層面的概率是多少？例4在1升高產(chǎn)小麥種子中混入了一種帶麥誘病的種子，從中隨機(jī)取出10毫升，則取出的種子中含有麥誘病的種子的概率是多少？例題參考答案：例1分析：本題考查的幾何概型與古典概型的特點(diǎn)，古典概型具有有限性和等可能性。而幾何概型則是在試驗(yàn)中出現(xiàn)無限多個結(jié)果，且與事件的區(qū)域長度有關(guān)。解：（1）拋擲兩顆骰子，出現(xiàn)的可能結(jié)果有6×6=36種，且它們都是等

16、可能的，因此屬于古典概型；（2）游戲中指針指向B區(qū)域時有無限多個結(jié)果，而且不難發(fā)現(xiàn)“指針落在陰影部分”，概率可以用陰影部分的面積與總面積的比來衡量，即與區(qū)域長度有關(guān)，因此屬于幾何概型例2分析：假設(shè)他在060分鐘之間任何一個時刻到車站等車是等可能的,但在0到60分鐘之間有無窮多個時刻,不能用古典概型公式計(jì)算隨機(jī)事件發(fā)生的概率.可以通過幾何概型的求概率公式得到事件發(fā)生的概率.因?yàn)榭蛙嚸啃r一班,他在0到60分鐘之間任何一個時刻到站等車是等可能的,所以他在哪個時間段到站等車的概率只與該時間段的長度有關(guān),而與該時間段的位置無關(guān),這符合幾何概型的條件.解:設(shè)A=等待的時間不多于10分鐘,我們所關(guān)心的事件

17、A恰好是到站等車的時刻位于50,60這一時間段內(nèi),因此由幾何概型的概率公式,得P(A)= =，即此人等車時間不多于10分鐘的概率為小結(jié)：在本例中，到站等車的時刻X是隨機(jī)的，可以是0到60之間的任何一刻，并且是等可能的，我們稱X服從0,60上的均勻分布，X為0,60上的均勻隨機(jī)數(shù)例3分析：石油在1萬平方千米的海域大陸架的分布可以看作是隨機(jī)的, 而40平方千米可看作構(gòu)成事件的區(qū)域面積，由幾何概型公式可以求得概率。解：記“鉆到油層面”為事件A，則P(A)= =0.004答：鉆到油層面的概率是0.004例4分析：病種子在這1升中的分布可以看作是隨機(jī)的，取得的10毫克種子可視作構(gòu)成事件的區(qū)域，1升種子可

18、視作試驗(yàn)的所有結(jié)果構(gòu)成的區(qū)域，可用“體積比”公式計(jì)算其概率。解：取出10毫升種子，其中“含有病種子”這一事件記為A，則P(A)= =0.01答：取出的種子中含有麥誘病的種子的概率是0.01（三）反思總結(jié)(四)當(dāng)堂檢測1在500ml的水中有一個草履蟲，現(xiàn)從中隨機(jī)取出2ml水樣放到顯微鏡下觀察，則發(fā)現(xiàn)草履蟲的概率是（ ）A0.5 B0.4 C0.004 D不能確定2平面上畫了一些彼此相距2a的平行線，把一枚半徑r<a的硬幣任意擲在這個平面上，求硬幣不與任何一條平行線相碰的概率3某班有45個，現(xiàn)要選出1人去檢查其他班的衛(wèi)生，若每個人被選到的機(jī)會均等，則恰好選中學(xué)生甲主機(jī)會有多大？4如圖3-18

19、所示，曲線y=-x2+1與x軸、y軸圍成一個區(qū)域A，直線x=1、直線y=1、x軸圍成一個正方形，向正方形中隨機(jī)地撒一把芝麻，利用計(jì)算機(jī)來模擬這個試驗(yàn)，并統(tǒng)計(jì)出落在區(qū)域A內(nèi)的芝麻數(shù)與落在正方形中的芝麻數(shù)。參考答案：2aroM1C（提示：由于取水樣的隨機(jī)性，所求事件A：“在取出2ml的水樣中有草履蟲”的概率等于水樣的體積與總體積之比=0.004）2解：把“硬幣不與任一條平行線相碰”的事件記為事件A，為了確定硬幣的位置，由硬幣中心O向靠得最近的平行線引垂線OM，垂足為M，如圖所示，這樣線段OM長度（記作OM）的取值范圍就是o,a，只有當(dāng)rOMa時硬幣不與平行線相碰，所以所求事件A的概率就是P（A）=3提示：本題應(yīng)用計(jì)算器產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)進(jìn)行模擬試驗(yàn)，請按照下面的步驟獨(dú)立完成。（1）用145的45個數(shù)來替代45個人；（2）用計(jì)算