7.1 条件概率与全概率公式
知道了一点消息,概率就要重新算:只在「已经发生的那部分」里看。再把几种情况的概率按比重加起来,就能算出一件事的总概率。
本节知识点事件独立性及其概率条件概率与信息筛选一般概率乘法公式全概率公式与完备分类贝叶斯公式与后验概率
第 1 步
从例子进入
一个兴趣小组有 50 人:男生 20 人,女生 30 人。会游泳的男生 15 人,会游泳的女生 18 人。先点下面的按钮,看加上「已知是男生」这个条件后,分母(观察范围)怎么变:
|
会游泳 |
不会游泳 |
合计 |
| 男生 |
15 |
5 |
20 |
| 女生 |
18 |
12 |
30 |
想一想
从小组里随机叫一个人,已知叫到的是男生,他会游泳的概率是多少?
看答案与解析
答案:B
B。已经知道是男生,那就只在 20 个男生里看,其中 15 个会游泳,概率 2015=43。
另外几个数也有意思:5015 是「是男生并且会游泳」的概率;3315 是反过来「已知会游泳,是男生」的概率;5033 是不管男女、会游泳的概率。四个数四个意思。
「已知……」让我们只看样本空间的一部分,这就是这一节的条件概率。
第 2 步
讲清楚
1. 先认识几个词
要用到:必修二 10.1 概率与事件(回看 10.1);10.2 互斥事件与加法公式(回看 10.2)。条件概率是信息更新后样本空间的收缩。
2. 条件概率、乘法与全概率公式
想一想
自己试试:掷一颗均匀的骰子,已知点数大于 2,点数是偶数的概率是?
看答案与解析
答案:A
A。已知大于 2,只剩 {3,4,5,6},其中偶数 4,6,概率 42=21。选 B 的同学用了 62,那是「大于 2 并且是偶数」的概率,分母没换成 4。
想一想
自己试试:10 张奖券里有 2 张中奖。甲先抽一张,乙再抽一张(不放回)。两人都中奖的概率是?
看答案与解析
答案:A
A。102×91=451:甲中奖后只剩 9 张、其中 1 张中奖。选 B 的同学算成 102×102,那是抽完放回去的情形。
3. 三步破题思维链例题
想一想
自己试试:回到例 2 的盒子(3 红 2 白,不放回摸两次)。第二次摸到红球的概率是?
看答案与解析
答案:C
C。按第一次的颜色分两种情况:53×42+52×43=206+206=53,和第一次一样。选 A 的同学只算了「第一次红」那一块,漏了「第一次白、第二次红」。
4. 三大翻车现场红绿对比卡
第 3 步
动手
① 面积图:整块面积是 1
左列是 A,宽 =P(A);右列是 A。每列里涂色的高度是这一列里 B 的比例:左列 P(B∣A),右列 P(B∣A)。涂色的面积就是 P(A∩B)、P(A∩B)。拖三个圆点(或选中后按方向键),也可以用下面的滑块。点「已知 A」「已知 B」看样本空间怎么缩小。
② 进阶:检测结果是阳性,真得病的可能有多大
1000 个人,每个点是一个人。设 D=「得病」,T=「检测阳性」。调三个数:得病的比例 P(D)、病人测出阳性的比例 P(T∣D)、没病的人误报阳性的比例 P(T∣D)。看阳性的人里,真得病的占多少,也就是 P(D∣T)。
第 4 步
练一练
从易到难排好了。前两道直接用,中间三道是最常见的错,最后一道是挑战。
直接用
想一想
- 已知 P(A)=0.6,P(A∩B)=0.15,那么 P(B∣A)=?
看答案与解析
答案:A
A。P(B∣A)=0.60.15=0.25。选 B 的同学把两数乘起来了;条件概率是「除以条件的概率」。
想一想
- 小明早上遇到下雨的概率是 0.3。下雨时他迟到的概率是 0.2,不下雨时是 0.05。某天他迟到的概率是?
看答案与解析
答案:A
A。「下雨」「不下雨」是划分:0.3×0.2+0.7×0.05=0.06+0.035=0.095。选 C 是把 0.2 和 0.05 直接平均,没按 0.3、0.7 的比重;选 D 漏了不下雨那一块。
易错
想一想
- 一批产品的合格率是 90%,合格品中一等品占 60%(一等品都是合格品)。随机抽一件,是一等品的概率是?
看答案与解析
答案:B
B。60% 是「在合格的条件下是一等品」,即 P(B∣A)=0.6;题目问的是在全部产品里看,一等品就是「合格且一等」:P(A∩B)=0.9×0.6=0.54。选 A 把「在……条件下」当成了「且」。
想一想
- 一个班 50 人,身高超过 175 厘米的有 20 人;校篮球队的 10 名本班队员个个都超过 175 厘米。从班里随机选一人,已知他身高超过 175 厘米,他是篮球队员的概率是?
看答案与解析
答案:B
B。已知「高」,分母是 20 个高个子,其中篮球队员 10 人:2010=21。1 是反过来的 P(高∣篮球队员):队员一定高,高的不一定是队员。P(B∣A) 和 P(A∣B) 分母不同,不能互换。
想一想
- 同时掷两枚均匀硬币,已知至少有一枚正面朝上,两枚都正面朝上的概率是?
看答案与解析
答案:C
C。等可能的结果是「正正、正反、反正、反反」。已知至少一枚正面,剩「正正、正反、反正」三个,等可能,其中两枚都正面的 1 个:31。选 A 的同学数的是「一枚正面」「两枚正面」两种情况,可这两种不是等可能的(前者 21,后者 41),不能直接数个数。用定义核对:3/41/4=31。
挑战
想一想
- 甲袋有 2 红 2 白,乙袋有 1 红 3 白。先从甲袋随机取一个球放进乙袋,再从乙袋随机取一个球。这个球是红球的概率是?
看答案与解析
答案:B
B。按「从甲袋取出的颜色」划分,两块各占 21:
取出红:乙袋变成 2 红 3 白,再取红的概率 52;取出白:乙袋变成 1 红 4 白,概率 51。
P=21×52+21×51=51+101=103。选 A 是忘了乙袋多了一个球;选 C 是把两种情况的概率直接相加,没乘各自的权重 21。
第 5 步
高考真题
先独立作答,做完再对照分步解析。选择题点选项自动判对错;填空题写法不同时,看答案自己判。要用到后面章节的题收在最后,学到那里再做。
2022 新高考Ⅱ卷 第 19 题 · 解答
在某地区进行流行病学调查,随机调查了100位某种疾病患者的年龄,得到样本数据的频率分布直方图。各年龄组(岁)及柱高“频率/组距”完整数据如下: 年龄组|[0,10)|[10,20)|[20,30)|[30,40)|[40,50)|[50,60)|[60,70)|[70,80)|[80,90) 频率/组距|0.001|0.002|0.012|0.017|0.023|0.020|0.017|0.006|0.002 (3) 已知该地区这种疾病的患病率为0.1%,该地区年龄位于区间[40,50)的人口占该地区总人口的16%。从该地区中任选一人,若此人的年龄位于区间[40,50),求此人患这种疾病的概率。(以样本数据中患者的年龄位于各区间的频率作为患者的年龄位于该区间的概率,精确到0.0001。)
答案与解析
答案:0.0014(未舍入值为0.0014375)。
思路
先从患者样本估计“患病者中40至50岁比例”,再用总体患病率换参照人群。
- 定义并读取条件概率
记D为患病,A为年龄在[40,50)。已知P(D)=0.001,P(A)=0.16;图中这一组频率为0.023×10=0.23,按题意取P(A|D)=0.23。
- 求交事件概率
由条件概率公式,P(A∩D)=P(D)P(A|D)=0.001×0.23=0.00023。这里不是假定A与D独立。
- 换条件并舍入
P(D|A)=P(A∩D)/P(A)=0.00023/0.16=0.0014375,精确到0.0001为0.0014。
易错点
- 把0.1%写成0.1或0.01。
- 将P(A|D)=0.23直接当成P(D|A)。
- 误用独立性而写P(A∩D)=P(A)P(D)。
小结
条件交换要用联合概率作为桥梁,不能直接把两个条件概率对调。
2025 新高考Ⅰ卷 第 15 题 · 解答
为研究某疾病与超声波检查结果的关系,从做过超声波检查的人群中随机调查了1000人,得到如下列联表(单位:人): 组别|检查正常|检查不正常|合计 患该疾病|20|180|200 未患该疾病|780|20|800 合计|800|200|1000 (1) 记超声波检查结果不正常者患该疾病的概率为 P,求 P 的估计值。
答案与解析
答案:P=200180=0.9。
思路
先限定“检查不正常”这个条件,再统计其中患病者比例。
- 确定条件人群
检查不正常者共有200人,其中患该疾病者180人。
- 计算样本条件频率
用该条件人群中的患病频率估计所求概率:P=180/200=0.9。
- 解释结果
0.9是由这1000人的样本得到的条件概率估计值,不是所有人群患病率,也不是已知的精确总体概率。
易错点
- 把180/1000当作条件概率。
- 将样本估计称为已知精确理论概率。
小结