Giải SGK Toán 10 (Cánh diều) Bài 5: Xác suất của biến cố

Giải Toán 10 Bài 5: Xác suất của biến cố

Câu hỏi khởi động trang 46 Toán lớp 10 Tập 2: Gieo một xúc xắc hai lần liên tiếp. Xét biến cố “Có ít nhất một lần xuất hiện mặt 6 chấm”.

Làm thế nào để tính được xác suất của biến cố nói trên?

Lời giải:

Sau bài này, ta sẽ giải quyết bài toán trên như sau:

Để tính xác suất của biến cố, ta cần tìm số phần tử của không gian mẫu và số phần tử của biến cố, sau đó tính tỉ số giữa số phần tử của biến cố và số phần tử của không gian mẫu, đây là xác suất của biến cố cần tìm.

Giải chi tiết:

Gieo một xúc xắc 2 lần liên tiếp, số phần tử của không gian mẫu là n(Ω) = 36.

Gọi biến cố A: “Có ít nhất một lần xuất hiện mặt 6 chấm”.

Các kết quả thuận lợi cho biến cố A là: (6; 1), (6; 2), (6; 3), (6; 4), (6; 5), (6; 6), (1; 6), (2; 6), (3; 6), (4; 6), (5; 6).

Hay A = {(6; 1); (6; 2); (6; 3); (6; 4); (6; 5); (6; 6); (1; 6); (2; 6); (3; 6); (4; 6); (5; 6)}.

Do đó, n(A) = 11.

Vậy xác suất của biến cố A là $P\left(A\right)=\frac{n\left(A\right)}{n\left(\Omega \right)}=\frac{11}{36}$.

I. Một số khái niệm về xác suất

Hoạt động 1 trang 46 Toán lớp 10 Tập 2: Một trong những khái niệm cơ bản của lí thuyết xác suất là phép thử. Chẳng hạn, tung đồng xu hay gieo xúc xắc,… là những ví dụ về phép thử. Hãy nêu một số ví dụ về phép thử.

Lời giải:

Một số phép thử là:

- Việc chọn ra một quả bóng từ trong một hộp chứa các quả bóng được đánh số từ 1 đến 20.

- Thời gian chênh lệch giữa hai cuộc gọi khác nhau đến 1 mạng điện thoại.

- Bắn một phát súng vào một cái bia (bia có các vòng đánh số điểm).

Hoạt động 2 trang 46 Toán lớp 10 Tập 2: Xét phép thử “Gieo một xúc xắc một lần”, kết quả có thể xảy ra của phép thử là số chấm trên mặt xuất hiện của xúc xắc. Viết tập hợp Ω các kết quả có thể xảy ra của phép thử trên.

Lời giải:

Các kết quả có thể xảy ra của phép thử là xuất hiện mặt: 1, 2, 3, 4, 5, 6 chấm.

Do đó tập hợp Ω các kết quả có thể xảy ra của phép thử trên là Ω = {1; 2; 3; 4; 5; 6}.

Hoạt động 3 trang 47 Toán lớp 10 Tập 2: Xét phép thử T: “Tung một đồng xu hai lần liên tiếp”.

Không gian mẫu của phép thử là tập hợp Ω = {SS; SN; NS; NN}.

a) Sự kiện “Kết quả của hai lần tung là giống nhau” tương ứng với tập con A nào của tập hợp Ω?

b) Phát biểu tập con B = {SN; NS} của không gian mẫu Ω dưới dạng mệnh đề nêu sự kiện.

Lời giải:

a) Các kết quả thuận lợi của sự kiện “Kết quả của hai lần tung là giống nhau” là: SS, NN.

Vậy tập con A = {SS; NN}.

b) Ta thấy tập con B có 2 phần tử là SN và NS, do đó trong hai lần gieo một đồng xu, kết quả là khác nhau.

Vậy ta phát biểu B là: “Kết quả của hai lần tung là khác nhau”.

Luyện tập 1 trang 48 Toán lớp 10 Tập 2: Xét phép thử “Gieo một xúc xắc hai lần liên tiếp”.

a) Sự kiện “Số chấm trong lần gieo thứ hai là 6” tương ứng với biến cố nào của phép thử trên?

b) Phát biểu biến cố E = {(5; 6); (6; 5); (6; 6)} của không gian mẫu (trong phép thử trên) dưới dạng mệnh đề nêu sự kiện.

Lời giải:

Phép thử “Gieo một xúc xắc hai lần liên tiếp”.

a) Sự kiện “Số chấm trong lần gieo thứ hai là 6” tương ứng với biến cố: H = {(1; 6); (2; 6); (3; 6); (4; 6); (5; 6); (6; 6)} của phép thử.

b) Ta có: 6 + 5 = 5 + 6 = 11, 6 + 6 = 12, do đó, ta phát biểu biến cố E: “Tổng số chấm trong hai lần gieo không nhỏ hơn 11”.

Hoạt động 4 trang 49 Toán lớp 10 Tập 2: Xét phép thử “Tung một đồng xu hai lần liên tiếp”. Tính xác suất của biến cố A: “Mặt xuất hiện của đồng xu ở cả hai lần tung là giống nhau”.

Lời giải:

Phép thử “Tung một đồng xu hai lần liên tiếp”.

Không gian mẫu của phép thử là tập hợp Ω = {SS; SN; NS; NN}.

Do đó, n(Ω) = 4.

Biến cố A: “Mặt xuất hiện của đồng xu ở cả hai lần tung là giống nhau”.

Hay A = {SS; NN}, do đó n(A) = 2.

Vậy xác suất của biến cố A là: $P\left(A\right)=\frac{n\left(A\right)}{n\left(\Omega \right)}=\frac{2}{4}=\frac{1}{2}$.

Luyện tập 2 trang 50 Toán lớp 10 Tập 2: Có 5 bông hoa màu trắng, 5 bông hoa màu vàng và 6 bông hoa màu đỏ. Người ta chọn ra 4 bông hoa từ các bông hoa trên. Tính xác suất của biến cố “Bốn bông hoa chọn ra có cả ba màu”.

Lời giải:

Tổng số bông hoa là: 5 + 5 + 6 = 16 (bông).

Mỗi lần chọn 4 bông hoa từ 16 bông hoa cho ta một tổ hợp chập 4 của 16 phần tử. Do đó, không gian mẫu Ω gồm các tổ hợp chập 4 của 16 phần tử và

$n\left(\Omega \right)=C_{16}^4=\frac{16!}{12!.4!}=\frac{\mathrm{16.15.14.13}}{\mathrm{4.3.2.1}}=1820$.

Xét biến cố H: “Bốn bông hoa chọn ra có cả ba màu”.

Việc chọn 4 bông hoa có cả ba màu là thực hiện một trong ba khả năng sau:

- Chọn ra 1 bông hoa màu trắng, 1 bông hoa màu vàng và 2 bông hoa màu đỏ;

- Chọn ra 1 bông hoa màu trắng, 2 bông hoa màu vàng và 1 bông hoa màu đỏ;

- Chọn ra 2 bông hoa màu trắng, 1 bông hoa màu vàng và 1 bông hoa màu đỏ;

• Xét khả năng thứ nhất: Chọn ra 1 bông hoa màu trắng, 1 bông hoa màu vàng và 2 bông hoa màu đỏ.

Có 5 cách chọn 1 bông hoa màu trắng.

Có 5 cách chọn 1 bông hoa màu vàng.

Có $C_6^2$ cách chọn 2 bông hoa màu đỏ.

Theo quy tắc nhân, số cách chọn ra 1 bông hoa màu trắng, 1 bông hoa màu vàng và 2 bông hoa màu đỏ là 5 . 5 . $C_6^2$= 375.

• Xét khả năng thứ hai: Chọn ra 1 bông hoa màu trắng, 2 bông hoa màu vàng và 1 bông hoa màu đỏ.

Có 5 cách chọn 1 bông hoa màu trắng.

Có $C_5^2$ cách chọn 2 bông hoa màu vàng.

Có 6 cách chọn 1 bông hoa màu đỏ.

Theo quy tắc nhân, số cách chọn ra 1 bông hoa màu trắng, 2 bông hoa màu vàng và 1 bông hoa màu đỏ là 5 . $C_5^2$. 6 = 300.

• Xét khả năng thứ ba: Chọn ra 2 bông hoa màu trắng, 1 bông hoa màu vàng và 1 bông hoa màu đỏ.

Có $C_5^2$ cách chọn 2 bông hoa màu trắng.

Có 5 cách chọn 1 bông hoa màu vàng.

Có 6 cách chọn 1 bông hoa màu đỏ.

Theo quy tắc nhân, số cách chọn ra 2 bông hoa màu trắng, 1 bông hoa màu vàng và 1 bông hoa màu đỏ là $C_5^2$. 5 . 6 = 300.

Theo quy tắc cộng, số cách chọn 4 bông hoa đủ cả ba màu là: 375 + 300 + 300 = 975.

Vì thế, n(H) = 975.

Vậy xác suất của biến cố H: “Bốn bông hoa chọn ra có cả ba màu” là

$P\left(H\right)=\frac{n\left(H\right)}{n\left(\Omega \right)}=\frac{975}{1820}=\frac{15}{28}$.

II. Tính chất của xác suất

Luyện tập 3 trang 51 Toán lớp 10 Tập 2: Có 15 bông hoa màu trắng và 15 bông hoa màu vàng. Người ta chọn ra đồng thời 10 bông hoa. Tính xác suất của biến cố “Trong 10 bông hoa được chọn ra có ít nhất một bông màu trắng”.

Lời giải:

Tổng số bông hoa là: 15 + 15 = 30 (bông).

Mỗi cách lấy ra đồng thời 10 bông hoa từ 30 bông hoa cho ta một tổ hợp chập 10 của 30 phần tử. Do đó, không gian mẫu Ω gồm các tổ hợp chập 10 của 30 phần tử và $n\left(\Omega \right)=C_{30}^{10}$.

Xét biến cố A: “Trong 10 bông hoa được chọn ra có ít nhất một bông màu trắng”.

Khi đó biến cố đối của biến cố A là biến cố $\overline{A}$: “Trong 10 bông hoa được chọn ra không có một bông nào màu trắng”, tức là cả 10 bông hoa được chọn ra toàn màu vàng.

Mỗi cách lấy ra đồng thời 10 bông hoa màu vàng là một tổ hợp chập 10 của 15 phần tử.

Do đó $n\left(\overline{A}\right)=C_{15}^{10}$.

Suy ra $P\left(\overline{A}\right)=\frac{n\left(\overline{A}\right)}{n\left(\Omega \right)}=\frac{C_{15}^{10}}{C_{30}^{10}}=\frac{1}{10005}$.

Vậy xác suất của biến cố A là $P\left(A\right)=1-P\left(\overline{A}\right)=1-\frac{1}{10005}=\frac{10004}{10005}$.

Bài tập

Bài 1 trang 52 Toán lớp 10 Tập 2: Một hộp có 5 chiếc thẻ cùng loại, mỗi thẻ được ghi một trong các số 1, 2, 3, 4, 5; hai thẻ khác nhau thì ghi hai số khác nhau. Rút ngẫu nhiên đồng thời 2 chiếc thẻ từ trong hộp.

a) Gọi Ω là không gian mẫu trong trò chơi trên. Tính số phần tử của tập hợp Ω.

b) Tính xác suất của biến cố “Tích các số trên hai thẻ là số lẻ”.

Lời giải:

a) Mỗi lần rút ngẫu nhiên đồng thời 2 chiếc thẻ từ trong hộp là một tổ hợp chập 2 của 5 phần tử, do đó không gian mẫu Ω gồm các tổ hợp chập 2 của 5 phần tử.

Vậy số phần tử của tập hợp Ω là n(Ω) = $C_5^2=10$(phần tử).

b) Gọi biến cố A: “Tích các số trên hai thẻ là số lẻ”.

Tích của hai số là số lẻ khi hai số đó là số lẻ.

Trong 5 thẻ đã cho, các thẻ ghi số lẻ là các thẻ ghi số 1, 3, 5; có 3 thẻ ghi số lẻ.

Lấy hai thẻ ghi số lẻ trong 3 thẻ ghi số lẻ có $C_3^2=3$ cách, vậy n(A) = 3.

Vậy xác suất của biến cố A là: $P\left(A\right)=\frac{n\left(A\right)}{n\left(\Omega \right)}=\frac{3}{10}$.

Bài 2 trang 52 Toán lớp 10 Tập 2: Một hộp có 4 tấm bìa cùng loại, mỗi tấm bìa được ghi một trong các số 1, 2, 3, 4; hai tấm bìa khác nhau thì ghi hai số khác nhau. Rút ngẫu nhiên đồng thời 3 tấm bìa từ trong hộp.

a) Tính số phần tử của không gian mẫu.

b) Xác định các biến cố sau:

A: “Tổng các số trên ba tấm bìa bằng 9”;

B: “Các số trên ba tấm bìa là ba số tự nhiên liên tiếp”.

c) Tính P(A), P(B).

Lời giải:

a) Mỗi lần rút ngẫu nhiên đồng thời 3 tấm bìa từ trong hộp là một tổ hợp chập 3 của 4 phần tử, do đó không gian mẫu Ω gồm các tổ hợp chập 3 của 3 phần tử.

Vậy số phần tử của tập hợp Ω là n(Ω) = $C_4^3=4$(phần tử).

b) Xét biến cố A: “Tổng các số trên ba tấm bìa bằng 9”.

Ta có: 2 + 3 + 4 = 9.

Vậy chỉ có 1 cách để rút ra 3 tấm bìa có tổng các số trên ba tấm bìa bằng chín.

Do đó A = {(2, 3, 4)}.

Xét biến cố B: “Các số trên ba tấm bìa là ba số tự nhiên liên tiếp”.

Các bộ ba số tự nhiên liên tiếp trong 4 số 1, 2, 3, 4 là: (1, 2, 3); (2, 3, 4).

Vậy B = {(1, 2, 3); (2, 3, 4)}.

c) Từ câu b) ta thấy, số phần tử của biến cố A là 1 hay n(A) = 1.

Do đó, xác suất của biến cố A là $P\left(A\right)=\frac{n\left(A\right)}{n\left(\Omega \right)}=\frac{1}{4}$.

Số phần tử của biến cố B là 2 hay n(B) = 2.

Do đó, xác suất của biến cố B là $P\left(B\right)=\frac{n\left(B\right)}{n\left(\Omega \right)}=\frac{2}{4}=\frac{1}{2}$.

Bài 3 trang 52 Toán lớp 10 Tập 2: Hai bạn nữ Hoa, Thảo và hai bạn nam Dũng, Huy được xếp ngồi ngẫu nhiên vào bốn ghế đặt theo hàng dọc. Tính xác suất của mỗi biến cố:

a) “Bạn Thảo ngồi ghế đầu tiên”;

b) “Bạn Thảo ngồi ghế đầu tiên và bạn Huy ngồi ghế cuối cùng”.

Lời giải:

Mỗi cách sắp xếp 4 bạn Hoa, Thảo, Dũng, Nam vào 4 ghế đặt theo hàng dọc là một hoán vị của 4 phần tử.

Do đó không gian mẫu Ω là các hoán vị của 4 phần tử, vậy n(Ω) = 4! = 24 (phần tử).

a) Gọi biến cố A: “Bạn Thảo ngồi ghế đầu tiên”.

Ta xếp bạn Thảo ngồi ghế đầu tiên, có 1 cách xếp.

Xếp 3 bạn còn lại vào 3 ghế còn lại, có 3! = 6 cách xếp.

Theo quy tắc nhân, số cách xếp 4 bạn sao cho bạn Thảo ngồi ghế đầu tiên là 1 . 6 = 6 cách xếp hay n(A) = 6.

Vậy xác suất của biến cố A là $P\left(A\right)=\frac{n\left(A\right)}{n\left(\Omega \right)}=\frac{6}{24}=\frac{1}{4}.$

b) Gọi biến cố B: “Bạn Thảo ngồi ghế đầu tiên và bạn Huy ngồi ghế cuối cùng”.

Ta xếp bạn Thảo ngồi ghế đầu tiên, có 1 cách xếp.

Xếp bạn Huy ngồi ghế cuối cùng, có 1 cách xếp.

Xếp 2 bạn còn lại vào 2 ghế còn lại, có 2! = 2 cách xếp.

Theo quy tắc nhân, số cách xếp 4 bạn sao cho bạn Thảo ngồi ghế đầu tiên và bạn Huy ngồi ghế cuối cùng là 1 . 1 . 2 = 2 cách xếp hay n(B) = 2.

Vậy xác suất của biến cố B là $P\left(B\right)=\frac{n\left(B\right)}{n\left(\Omega \right)}=\frac{2}{24}=\frac{1}{12}.$

Bài 4 trang 52 Toán lớp 10 Tập 2: Có 10 bông hoa màu trắng, 10 bông hoa màu vàng và 10 bông hoa màu đỏ. Người ta chọn ra 4 bông hoa từ các bông hoa trên. Tính xác suất của biến cố “Bốn bông hoa chọn ra có cả ba màu”.

Lời giải:

Tổng số bông hoa là: 10 + 10 + 10 = 30 (bông).

Mỗi lần chọn 4 bông hoa từ 30 bông hoa cho ta một tổ hợp chập 4 của 30 phần tử. Do đó, không gian mẫu Ω gồm các tổ hợp chập 4 của 30 phần tử và .

Gọi biến cố H: “Bốn bông hoa chọn ra có cả ba màu”.

Việc chọn 4 bông hoa có cả ba màu là thực hiện một trong ba khả năng sau:

- Chọn ra 1 bông hoa màu trắng, 1 bông hoa màu vàng và 2 bông hoa màu đỏ;

- Chọn ra 1 bông hoa màu trắng, 2 bông hoa màu vàng và 1 bông hoa màu đỏ;

- Chọn ra 2 bông hoa màu trắng, 1 bông hoa màu vàng và 1 bông hoa màu đỏ;

• Xét khả năng thứ nhất: Chọn ra 1 bông hoa màu trắng, 1 bông hoa màu vàng và 2 bông hoa màu đỏ.

Có 10 cách chọn 1 bông hoa màu trắng.

Có 10 cách chọn 1 bông hoa màu vàng.

Có $C_{10}^2$ cách chọn 2 bông hoa màu đỏ.

Theo quy tắc nhân, số cách chọn ra 1 bông hoa màu trắng, 1 bông hoa màu vàng và 2 bông hoa màu đỏ là 10 . 10 . $C_{10}^2$= 4 500.

• Xét khả năng thứ hai: Chọn ra 1 bông hoa màu trắng, 2 bông hoa màu vàng và 1 bông hoa màu đỏ.

Có 10 cách chọn 1 bông hoa màu trắng.

Có $C_{10}^2$ cách chọn 2 bông hoa màu vàng.

Có 10 cách chọn 1 bông hoa màu đỏ.

Theo quy tắc nhân, số cách chọn ra 1 bông hoa màu trắng, 2 bông hoa màu vàng và 1 bông hoa màu đỏ là 10 . $C_{10}^2$. 10 = 4 500.

• Xét khả năng thứ ba: Chọn ra 2 bông hoa màu trắng, 1 bông hoa màu vàng và 1 bông hoa màu đỏ.

Có $C_{10}^2$ cách chọn 2 bông hoa màu trắng.

Có 10 cách chọn 1 bông hoa màu vàng.

Có 10 cách chọn 1 bông hoa màu đỏ.

Theo quy tắc nhân, số cách chọn ra 2 bông hoa màu trắng, 1 bông hoa màu vàng và 1 bông hoa màu đỏ là $C_{10}^2$. 10 . 10 = 4 500.

Theo quy tắc cộng, số cách chọn 4 bông hoa đủ cả ba màu là: 4 500 + 4 500 + 4 500 = 13 500.

Vì thế, n(H) = 13 500.

Vậy xác suất của biến cố H: “Bốn bông hoa chọn ra có cả ba màu” là

$P\left(H\right)=\frac{n\left(H\right)}{n\left(\Omega \right)}=\frac{13500}{C_{30}^4}=\frac{100}{203}$.

Xem thêm lời giải bài tập SGK Toán lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 3: Các số liệu đặc trưng đo mức độ phân tán cho mẫu số liệu không ghép nhóm

Bài 4: Xác suất của biến cố trong một số trò chơi đơn giản

Bài tập cuối chương 6

Chủ đề 2: Xây dựng mô hình hàm số bậc nhất, bậc hai biểu diễn số liệu dạng bảng

Bài 1: Tọa độ của vectơ