摘要:求隨機(jī)事件的概率,其前提條件是需給定一個(gè)明確的、可操作的隨機(jī)試驗(yàn),但由于對(duì)某些概念理解的分歧.導(dǎo)致一些題目對(duì)隨機(jī)試驗(yàn)的表達(dá)不清.出現(xiàn)了對(duì)隨機(jī)試驗(yàn)進(jìn)行分類討論的解法,從n個(gè)不同的個(gè)體中隨機(jī)抽取m個(gè),應(yīng)是逐個(gè)不放回地進(jìn)行,建議教師命題時(shí),避開“任意抽取”,盡量用“隨機(jī)抽取”這類詞語明確表述隨機(jī)試驗(yàn).
關(guān)鍵詞:任意抽取;隨機(jī)抽取;隨機(jī)試驗(yàn);概率
問題
問題1 《高中概率教學(xué)中模型思想的滲透與培養(yǎng)》(作者張唯一)一文列舉了一個(gè)例子:從4個(gè)白球、6個(gè)黑球中任取3個(gè)球,求取到2個(gè)黑球和1個(gè)白球的慨率.
給出的解答是:這個(gè)問題根據(jù)是否區(qū)分同顏色的球,可以用兩種不同的古典概型解決,記“取到2個(gè)黑球和1個(gè)白球”為事件A,若區(qū)分同顏色的球,則根
作者還做了如下分析:通過兩種不同模型比較,可以糾正很多學(xué)生的一種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí).以為應(yīng)不應(yīng)該區(qū)分同顏色的球.取決于是“逐個(gè)有順序地取”,還是“一次性取”.即以為基本事件的選取取決于試驗(yàn)的方式,如果是“逐個(gè)有順序地取”應(yīng)該把取出球的排列作為基本事件,而“一次性取”應(yīng)該用取出球的組合作為基本事件.事實(shí)上,從兩種不同解法的比較可以發(fā)現(xiàn)。概率模型的選取與這里球的抽取方式無關(guān).
質(zhì)疑1:根據(jù)上述分析,可知“一次性抽取”也被當(dāng)做了隨機(jī)抽樣,可是,教科書為什么不這樣講授隨機(jī)抽樣呢?次性抽取多省事,何必還教簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣、系統(tǒng)抽樣、分層抽樣呢?在研究隨機(jī)現(xiàn)象時(shí),不應(yīng)以排列組合計(jì)數(shù)的觀點(diǎn)分辨基本事件的有序與無序,須尊重客觀的隨機(jī)試驗(yàn),本題的試驗(yàn)“從4個(gè)白球、6個(gè)黑球中任取3個(gè)球”是一個(gè)明確的、可操作的隨機(jī)試驗(yàn)嗎?若是.上面的解答好像在暗示學(xué)生一個(gè)隨機(jī)試驗(yàn)還可以分類討論,這豈不荒唐嗎?上述問題就是古典概型,不存在選擇概率模型的問題,只是計(jì)算概率的手段不同而已,因此,這個(gè)問題的關(guān)鍵在于沒有明確的隨機(jī)試驗(yàn),導(dǎo)致了計(jì)算方法的不同.其實(shí),長(zhǎng)期以來都存在這樣的問題.
問題2人教社A版(2007年2月第3版)普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·數(shù)學(xué)3(必修)第125頁例1:從字母a,b,c,d中任意取出兩個(gè)不同字母的實(shí)驗(yàn)中,有哪些基本事件?
教科書給出的解答是“所求的基本事件共6個(gè):A={a,b},B={a,c},C={a,d},D={b,c},E={b,d},F(xiàn)={c,d}”,
質(zhì)疑2:按張唯一先生的理解,應(yīng)有兩類結(jié)果.基本事件的情況.即樣本空間顯然是依賴隨機(jī)試驗(yàn)的,任何一個(gè)隨機(jī)試驗(yàn)不應(yīng)是一種“紙上談兵”式的、模棱兩可的“人造”試驗(yàn),同樣地,在“任意取出兩個(gè)不同的字母”中.“任意取出”在實(shí)驗(yàn)時(shí)到底該怎么取,一次性抓兩個(gè)還是逐個(gè)地取呢?這種易產(chǎn)生分歧的“實(shí)驗(yàn)”有何價(jià)值呢?難道這樣就能體現(xiàn)“數(shù)學(xué)是思維的體操”嗎?相反,會(huì)讓孩子們覺得數(shù)學(xué)確實(shí)有點(diǎn)兒懸!
問題3 人教社版(2007年2月第3版)普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·數(shù)學(xué)3(必修)第129頁例5:某種飲料每箱裝6聽,如果其中有2聽不合格,問質(zhì)檢人員從中隨機(jī)抽出2聽,檢測(cè)出不合格產(chǎn)品的概率有多大?
教科書的解答認(rèn)為:由于是隨機(jī)抽取.所以抽取到的任何基本事件的概率相等,將合格的4聽分別記作:1、2、3、4,不合格的2聽分別記作:a、b.依次不放回從中取出2聽,得到的兩個(gè)標(biāo)記分別記作x和y,則(x,y)就表示一個(gè)試驗(yàn)結(jié)果(基本事件),所得基本事件的總數(shù)是30(即),事件A={抽出的2聽飲料中有不合格產(chǎn)品}所含的基本事件共18個(gè)(即所以,P(A)=0.6.
質(zhì)疑3:根據(jù)文中張先生的觀點(diǎn).同樣可以認(rèn)為基本事件總數(shù)是15,事件A={抽出的2聽飲料中有不合格產(chǎn)品}所含的基本事件共9個(gè)(即,“質(zhì)檢人員從中隨機(jī)抽出2聽”就被理解為一次性抽取2聽或?qū)ⅲ▁,y)與(y,x)視作相同的結(jié)果,可教科書并沒有指出.雖然結(jié)果相同,但相比之下,前一種解法更好些.因題目已明確指出這個(gè)試驗(yàn)是質(zhì)檢人員從6聽中隨機(jī)抽出2聽.即指逐個(gè)不放回地從中取出2聽.是一個(gè)明確的、可操作的隨機(jī)試驗(yàn),
分析與建議
我們?cè)谇竽硞€(gè)隨機(jī)事件的概率時(shí),須在事先給定的某個(gè)隨機(jī)試驗(yàn)的前提下才能進(jìn)行.隨機(jī)試驗(yàn)應(yīng)滿足:(1)進(jìn)行一次試驗(yàn)之前無法確定哪一個(gè)結(jié)果會(huì)出現(xiàn),(2)可以在相同條件下重復(fù)地進(jìn)行試驗(yàn),(3)每次試驗(yàn)的可能結(jié)果不止一個(gè),并且事先能明確試驗(yàn)的所有可能結(jié)果.
吉林出版集團(tuán)有限責(zé)任公司出版的《新編現(xiàn)代漢語詞典》(2011年8月第1版)第973頁對(duì)“任意”的解釋是“(介詞)沒有拘束;放縱→憑|~意|~性”,第1108頁對(duì)“隨機(jī)”的解釋是“①(副)表示順隨時(shí)機(jī)的變化(做某事)→~應(yīng)變:②(副)不設(shè)任何條件,隨意的(做某事)→~抽樣調(diào)查.”
商務(wù)印書館的《現(xiàn)代漢語詞典》(2005年第5版)(中國(guó)社會(huì)科學(xué)院語言研究所)第1151頁對(duì)“任意”的解釋:“①圓沒有拘束,不加限制,愛怎么樣就怎么樣:~行動(dòng)|~暢談;②形屬性詞,沒有任何條件的:~三角形”,第1306頁對(duì)“隨機(jī)”的解釋:“①副跟著情況的變化,掌握時(shí)機(jī):密切關(guān)注經(jīng)濟(jì)的發(fā)展.~調(diào)整農(nóng)業(yè)政策;②形不設(shè)任何條件,隨意的:~采樣|記者在大街上~采訪了幾位市民.”
由此可知,“任意抽取”與“隨機(jī)抽取”是近義詞,但前者體現(xiàn)了抽取者的主觀隨意性,想怎么做就怎么做,不排除抽取者憑自己的興趣愛好有選擇性地抽取,就無法保證試驗(yàn)的隨機(jī)性,因此,建議命題者在表述中用隨機(jī)抽取之類的詞語較準(zhǔn)確.
下面回顧幾個(gè)考題及其解答:
(1)(2013年高考北京市理科模擬卷)為了參加2012年全省高中籃球比賽,某中學(xué)決定從四個(gè)籃球較強(qiáng)的班級(jí)中選出l2人組成男子籃球隊(duì)代表所在地區(qū)參賽,隊(duì)員來源人數(shù)如下表:
①?gòu)倪@12名隊(duì)員中隨機(jī)選出兩名.求兩人來自同一班級(jí)的概率:
②略.
命題者對(duì)第(1)問的解答是:“從這12名隊(duì)員中隨機(jī)選出兩名,兩人來自于同一班級(jí)”記作事件A.
(2)(廣東省東莞市2009-2010學(xué)年度第二學(xué)期期末教學(xué)質(zhì)量檢查高一數(shù)學(xué)(A))從某校高一年級(jí)參加期末考試的學(xué)生中抽出60名學(xué)生,其數(shù)學(xué)成績(jī)(均為整數(shù))的頻率分布直方圖如圖所示(圖略).①略;②已知在[90,100]內(nèi)的學(xué)生的數(shù)學(xué)成績(jī)都不相同,且都在95分以上(不含95分),現(xiàn)用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣方法,從96,97,98,99,100這5個(gè)數(shù)中任取2個(gè)數(shù),求這2個(gè)數(shù)恰好是兩名學(xué)生的數(shù)學(xué)成績(jī)的概率.
命題人指出,從96,97,98,99,100中抽取2個(gè)數(shù)全部可能的結(jié)果有:(96 ,97), (96, 98), (96 ,99), (96,100),(97,98), (97, 99), (97, 100), (98, 99),(98,100),(99,100)共10種.
(3)(2013年高考山東省文科卷)某小組共有A、B、C、D、E五位同學(xué),他們的身高(單位:米)以及體重指標(biāo)(單位:千克/米2)如下表所示:
①?gòu)脑撔〗M身高低于1.80米的同學(xué)中任選2人,求選到的2人身高都在1.78米以下的概率:
②從該小組同學(xué)中任選2人,求選到的2人的身高都在1.70米以上且體重指標(biāo)都在[18.5,23.9)中的概率,
參考解答給出的基本事件分別是(A,B)、(A,C)、(A,D)、(B,C)、(B,D)、(C,D),共6個(gè);(A,B)、(A,C)、(A,D)、(A,E)、(B,C)、(B,D)、(B,E)、(C,D)、(C,E)、(D,E),共10個(gè).
前兩個(gè)題目中的抽取方式屬隨機(jī)抽取,即等可能、逐個(gè)不放回的抽取,將(x,y)與(y,x)視作不同的結(jié)果(基本事件),第3題中的隨機(jī)試驗(yàn)不明確,當(dāng)然就談不上求概率了,但給出的基本事件已等同于前兩題的隨機(jī)試驗(yàn)了.像這類考題及其解答還有很多,甚至有題目根本就不敘述具體的隨機(jī)試驗(yàn),把求概率僅當(dāng)做了求百分率,也談不上培養(yǎng)孩子們?cè)陔S機(jī)思想的指導(dǎo)下研究自然界和人類社會(huì)中的隨機(jī)現(xiàn)象了.
上述觀點(diǎn)如有不妥之處,敬請(qǐng)交流指導(dǎo).