2021高三统考数学学案第11章第3讲几何概型含解析
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学必求其心得,业必贵于专精 2021高三统考北师大版数学一轮学案:第11章第3讲 几何概型含解析 第3讲 几何概型
基础知识整合
1.几何概型 (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□01长度(面积或体积)成比例,那么称这样的概率模型为几何概率模型,简称几何概型. (2)几何概型的两个基本特点
2.几何概型的概率公式 P(A)=错误!错误!。
几种常见的几何概型 (1)与长度有关的几何概型,其基本事件只与一个连续的变量有关. (2)与面积有关的几何概型,其基本事件与两个连续的变量有关,若已知图形不明确,可将两个变量分别作为一个点的横坐标学必求其心得,业必贵于专精 和纵坐标,这样基本事件就构成了平面上的一个区域,即可借助平面区域解决问题. (3)与体积有关的几何概型,可借助空间几何体的体积公式解答问题.
1.(2019·大连模拟)在长为6 m的木棒上任取一点P,使点P到木棒两端点的距离都大于2 m的概率是( )
A.14 B.错误! C.错误! D.错误!
答案 B 解析 将木棒三等分,当P位于中间一段(不包括两个三等分点)时,点P到木棒两端点的距离都大于2 m,∴P=错误!=错误!. 2.(2019·湖南长沙统一检测)某人午觉醒来,发现表停了,他打开收音机,想听电台的整点报时,则他等待的时间不多于5分钟的概率为( ) A.错误! B。错误! C.错误! D.错误!
答案 B 解析 设距离电台的整点报时还有x分钟,由题意可得,0≤x≤60,等待的时间不多于5分钟的概率为P=错误!=错误!,故选B。 学必求其心得,业必贵于专精 3.(2019·湖南株洲二模)如图,在边长为1的正方形内有不规则图形Ω,由电脑随机从正方形中抽取10000个点,若落在图形Ω内和图形Ω外的点分别为3335,6665,则图形Ω面积的估计值为( ) A.错误! B.错误! C。错误! D。错误!
答案 C 解析 设图形Ω的面积为S,则由几何概型及题意,得错误!=错误!≈错误!,所以S≈错误!=0.3335≈错误!,即图形Ω面积的估计值为错误!.故选C。 4.(2019·衡水中学调研)已知正方体ABCD-A1B1C1D1内有一个内切球O,则在正方体ABCD-A1B1C1D1内任取点M,点M在
球O内的概率是( ) A。错误! B.错误! C。错误! D。错误!
答案 C 解析 设正方体的棱长为a,则正方体的体积为a3,内切球的体积为错误!×错误!3=错误!πa3,故点M在球O内的概率为错误!=错误!.
5.在区间[-2,4]上随机地取一个数x,若x满足|x|≤m的概学必求其心得,业必贵于专精 率为56,则m=________。 答案 3 解析 由题意,知m>0,当0〈m<2时,-m≤x≤m,此时所求概率为错误!=错误!,解得m=错误!(舍去); 当2≤m〈4时,所求概率为错误!=错误!,解得m=3;当m≥4时,概率为1,不符合题意,故m=3。 6.(2020·保定调研)在区间[-1,1]内随机取两个实数x,y,则满足y≥x-1的概率是________. 答案 错误!
解析 点(x,y)分布在如图所示的正方形区域内,画出x-y-1≤0表示的区域(图中阴影部分),可知所求的概率为1-错误!=错误!。 核心考向突破 考向一 与长度有关的几何概型 例1 (1)(2020·上海模拟)在区间[-1,1]上随机取一个数k,则直线y=k(x-2)与圆x2+y2=1有两个交点的概率为( ) 学必求其心得,业必贵于专精 A.错误! B。错误! C。错误! D。错误!
答案 D 解析 圆x2+y2=1的圆心为(0,0),圆心到直线y=k(x-2)的距离为错误! 。要使直线y=k(x-2)与圆x2+y2=1有两个交点,需错误!<1,解得-错误!〈k〈错误!,所以在区间[-1,1]上随机取一个数k,使直线y=k(x-2)与圆x2+y2=1有两个交点的概率P=错误!=错误!.故选D。 (2)某路公共汽车每5分钟发车一次,某乘客到乘车点的时刻是随机的,则他候车时间不超过3分钟的概率是________. 答案 错误!
解析 本题可以看成向区间[0,5] 内均匀投点,设A={某乘客候车时间不超过3分钟},则 P(A)=错误!=错误!.
求解与长度有关的几何概型应注意的问题 (1)求解几何概型问题,解题的突破口为弄清是长度之比、面积之比还是体积之比. (2)求与长度有关的几何概型的概率的方法,是把题中所表示的几何模型转化为线段的长度,然后求解,应特别注意准确表示所确定的线段的长度.
[即时训练] 1。(2019·河南濮阳模拟)在[-6,9]内任取学必求其心得,业必贵于专精 一个实数m,设f(x)=-x2+mx+m,则函数f(x)的图象与x轴有公共点的概率等于( )
A.215 B。错误! C。错误! D。错误!
答案 D 解析 ∵f(x)=-x2+mx+m的图象与x轴有公共点,∴Δ=m2+4m≥0,∴m≤-4或m≥0,∴在[-6,9]内取一个实数m,函数f(x)
的图象与x轴有公共点的概率P=[-4--6]+9-09--6
=1115。故选D. 2.(2019·湖北武汉调研)在长为16 cm的线段MN上任取一点P,以MP,NP的长为邻边的长作一矩形,则该矩形的面积大于60 cm2的概率为( )
A.错误! B.错误! C。错误! D.错误!
答案 A 解析 设MP=x cm,0-x)>60,得6精准设计考向,多角度探究突破 考向二 与面积有关的几何概型 角度错误! 与平面图形面积有关的问题 学必求其心得,业必贵于专精 例2 (2019·安徽淮北、宿州第二次质量检测)古希腊雅典学派算学家欧道克萨斯提出了“黄金分割”的理论,利用尺规作图可画出已知线段的黄金分割点,具体方法如下:取线段AB=2,过点B作AB的垂线,并用圆规在垂线上截取BC=错误!AB=1,连接AC;以C为圆心,BC为半径画弧,交AC于点D;以A为圆心,AD为半径画弧,交AB于点E,则点E即为线段AB的黄金分割点.如图所示,在Rt△ABC中,扇形区域ADE记为Ⅰ,扇形区域BCD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P1,P2,P3,(参考数据:错误!≈2。236)则 ( )
A.P1〉P2 B.P1〈P2
C.P1=P2+P3 D.P2=P1+P3
答案 B 解析 由题意可知S△ABC=错误!×2×1=1,tan∠ACB=错误!=2〉
错误!.故∠ACB〉错误!.所以S扇形BCD>错误!×错误!×12=错误!>错误!。又因
为S△ABC=1,所以S扇形BCD>S扇形ADE,即P2>P1,且P2〉P1+P3。故B
正确,A,C,D错误,故选B。 角度错误! 与线性规划交汇的问题 例3 (2020·西南名校联盟适应性月考)小明和小波约好在周学必求其心得,业必贵于专精 日下午4:00~5:00之间在某处见面,并约定好若小明先到,最多等小波半小时;若小波先到,最多等小明15分钟,则小明和小波两人能见面的概率为( ) A。错误! B.错误! C。错误! D。错误!
答案 C
解析 设小明到达时间为x,小波到达时间为y,x,y∈(0,1),则由题意可列出不等式组错误!画出不等式组表示的平面区域如图中阴影部分所示,计算得阴影部分的面积与正方形面积的比值为错误!,故选C. 角度错误! 与定积分交汇的问题 学必求其心得,业必贵于专精 例4 (2020·甘肃武威阶段考试)如图所示的阴影区域由x轴、直线x=1及曲线y=ex-1围成,现向矩形区域OABC内随机投掷一点,则该点落在非阴影区域的概率是( ) A。错误! B.错误!
C.1-错误! D.1-错误!
答案 B 解析 由题意,阴影部分的面积为错误!(ex-1)dx=(ex-x)错误!
=e-2,∵矩形区域OABC的面积为e-1,∴该点落在阴影区域的概率是错误!,故该点落在非阴影区域的概率为错误!。
求解与面积有关的几何概型的关键点 求解与面积有关的几何概型时,关键是弄清某事件对应的面积,必要时可根据题意构造两个变量,把变量看成点的坐标,找到试验全部结果构成的平面图形,以便求解. 学必求其心得,业必贵于专精 [即时训练] 3.(2019·河南郑州三模)关于圆周率,数学发展史上出现过很多有创意的求法,如著名的蒲丰试验,受其启发,我们也可以通过设计下面的试验来估计π的值,试验步骤如下:①先请高一年级n名同学每人在小卡片上随机写下一个实数对(x,y)(0则将此卡片上交;③统计上交的卡片数,记为m;④根据统计数n,m估计π的值.那么可以估计π的值约为( ) A.错误! B。错误!
C。4mn D。错误!
答案 D 解析 由题意,n个实数对(x,y)满足错误!构成区域的面积为1,能与1构成锐角三角形的实数对(x,y)满足{ 0
0〈y〈1,,x2+y2〉1,
x+y>1,构成区域的面积为1-π4,因
为能与1构成锐角三角形的实数对(x,y)的个数为m,所以错误!≈1-错误!,则π≈错误!。故选D。 4.(2019·山东郓城一中三模)七巧板是一种古老的中国传统智力玩具,是由七块板组成的.而这七块板可拼成许多图形,例如:三角形、不规则多边形、各种人物、动物、建筑物等,清陆以湉《冷庐杂识》写道:近又有七巧图,其式五,其数七,其变化之式多至千余.在18世纪,七巧板流传到了国外,至今英国剑桥大学的图书馆里还珍藏着一部《七巧新谱》.若用七巧板拼成一只雄鸡,