基础:先判断能不能发生,再比较机会大小
袋里有 3 个红球、1 个蓝球。球的大小、形状和质地相同,装进不透明的袋子,摇匀后不看着摸。这样每个球被摸到的机会相同。
- 袋里全是红球,摸到红球一定会发生,摸到蓝球不可能发生。
- 袋里有红球也有蓝球,两种颜色都可能摸到。
- 3 红 1 蓝,红球比蓝球多,摸到红球的可能性更大。
- 2 红 2 蓝,两种颜色的球一样多,摸到它们的可能性相同。
“可能性大”不等于“一定”。即使红球多,也可能连续几次摸到蓝球。反过来,连续摸到红球,也不能证明袋里没有蓝球。
图画出袋内的组成。实际摸取要用不透明袋,球的大小、形状和质地相同,摇匀后不看着摸;多次实验每次放回。
例 1:把每次摸到的颜色记下来
用 3 红 1 蓝的袋子,每次摸一个,记录颜色,然后放回、摇匀,再摸下一次。做 20 次,数一数红球和蓝球各摸到多少次。
这次可能红球多,也可能蓝球多。不同小组做出的记录不必相同,更不用为了“红球应该多”而改记录。把各组在相同条件下的记录合起来,可以观察次数较多时的情况,但不能据此保证下一次摸到什么。
例 2:怎样让游戏公平
两人各选一种颜色,只摸一次,摸到谁的颜色谁赢。放 2 红 2 蓝,两人机会相同;放 3 红 1 蓝,选红的人机会更大。公平要看双方获胜的机会,不能只看是不是都有一种颜色。
例 3:比较两个袋子
一个袋子 5 红 1 蓝,另一个袋子 3 红 1 蓝,哪袋摸到红球的机会更大?
先看蓝球。两个袋里都只有 1 个蓝球,混在 6 个球中,比混在 4 个球中更不容易摸到。其余全是红球,所以 5 红 1 蓝的袋子摸到红球的机会更大。这个比较可以用实物理解,不需要先算分数。
基础练习
以下各题都按球相同、随机摸取的条件讨论;多次摸球时每次放回并摇匀。
- 3 红 1 蓝,哪种颜色的机会大?蓝球有可能摸到吗?
- 2 红 2 蓝,两人各选一种颜色,摸一次决定输赢,公平吗?
- 全是红球,摸到蓝球可能吗?摸到红球呢?
- 连摸 5 次都是红球,能断定袋里没有蓝球吗?
- 5 红 1 蓝和 3 红 1 蓝,哪袋摸到红球的机会大?
- 3 红 1 蓝,摸 20 次,能事先保证红球恰好出现某个次数吗?
基础答案
- 红球的机会大;蓝球也可能摸到。
- 公平,双方的球一样多,机会相同。
- 蓝球不可能,红球一定。
- 不能。连续摸到红球可能只是这几次碰巧;蓝球只要还在袋里,就有机会摸到。
- 5 红 1 蓝,理由见例 3。
- 不能。红球出现的次数会有变化,要如实记录。
高年级兴趣拓展:用分数表示机会,以及估计次数
先学过分数的意义和比较,再看这一部分。小学基础学习不要求计算概率或期望次数。以下例子独立选学。
袋里红球多,摸到红球的可能性就大,但下一次也可能摸到蓝球。只看一次的结果,不能知道袋里哪种球多。
红球多,就一定摸到红球吗
认识几分之一、会比较份数,就可以读这一部分。需要通分的比较,可以学过五下 10 后再做。
袋里有 3 个红球、1 个蓝球,四个球大小、质地相同,摸完放回并摇匀。每个球被摸到的机会一样,红球占 3 份,蓝球占 1 份。
下面用分数表示机会大小,接着比较分数和估计次数。
在每个球机会相同的条件下,摸到红球的可能性是 3/4,摸到蓝球的可能性是 1/4。这里比较的是“很多次里大约占多少”,不是“下一次一定是什么”。
单次摸球的结果不确定。红球多,这一次也可能摸到蓝球;蓝球少,也不是永远摸不到。连摸 5 次都是红球,只能说明这 5 次碰巧,不能说明袋里没有蓝球。
要让比较有意义,每次的条件必须一样:球的大小质地相同、摸完放回、摇匀。没有放回时,袋里的组成可能改变;没有摇匀或能凭手感挑球,也不能保证每个球机会相同。
“可能”“很可能”“一定”“不可能”要分开说:
- 袋里全是红球:摸到红球是一定的,摸到蓝球不可能;
- 3 红 1 蓝:红很可能,蓝也可能;
- 2 红 2 蓝:两种颜色可能性一样。
在同样的条件下,摸很多次,红球出现的次数所占比例通常会接近 3/4。不过,20 次不一定正好摸到 15 次红球;次数少时,比例可能相差不少。次数多了,比例通常会更稳定,但不保证每增加一次就更接近 3/4。
例子
例 1:3 红 1 蓝,摸 20 次
如果用袋中份数作估计,把 20 分成 4 份,每份 20÷4=5;红球占 3 份,对应 5×3=15 次,蓝球占 1 份,对应 5 次。这是估计值,不是对这 20 次的保证。
这只是“大约”。实际可能是 14 次红、6 次蓝,也可能 17 次红、3 次蓝。不能因为不是正好 15 次,就说红球不是 3/4。
例 2:2 红 2 蓝的公平游戏
两人各选一种颜色,只摸一次,摸到谁的颜色谁赢。红、蓝各 2 个,摸到红和摸到蓝的可能性都是 2/4=1/2,机会相等,游戏公平。
如果改成 3 红 1 蓝,红 3/4、蓝 1/4,选红的人明显占优,不公平。
例 3:5 红 1 蓝和 3 红 1 蓝
5 红 1 蓝:红球占 5/6,蓝球占 1/6。 3 红 1 蓝:红球占 3/4,蓝球占 1/4。
可以先比蓝球。两个袋里都只有 1 个蓝球:一个袋有 6 个同样机会的球,另一个只有 4 个,蓝球在 6 份中占 1 份,比在 4 份中占 1 份的机会小。剩下的都是红球,所以 5 红 1 蓝的袋子摸到红球的机会更大。这个比较不需要先学通分。
易错
- 认为红球多,下一次一定摸到红。红球多只表示机会大,单次仍可能摸到蓝。
- 连摸几次红,就断定袋里红球一定多。次数少,可能只是碰巧;要增加次数,并保持放回、摇匀。
- 认为可能性小就是不可能。只要蓝球还在袋里,就有可能摸到。
- 比较时不放回、不摇匀。条件变了,每次的比例不一样,不能直接比较。
- 要求 20 次正好 15 次红。3/4 是长期比例,短期有波动。
- 把“公平”理解成颜色种数相同。公平要看两种结果的可能性是否相等;3 红 1 蓝虽然有两种颜色,却不等可能。
- 用一次结果反推袋里的球数。一次或几次的结果,信息不够。
练习
- 袋里 3 红 1 蓝,摸到哪种颜色的机会大?【选做】用分数表示两种机会。
- 袋里 2 红 2 蓝,两人各选一种颜色,只摸一次,摸到谁的颜色谁赢,公平吗?
- 袋里全是红球,摸到蓝球可能吗?摸到红球呢?
- 小明连摸 5 次都是红球,他说“袋里一定没有蓝球”。这样说对吗?
- 5 红 1 蓝和 3 红 1 蓝,哪个袋子里摸到红球的可能性大?
- 3 红 1 蓝的袋子摸 20 次,一定正好 15 次红吗?
答案
- 红球 3/4,蓝球 1/4。
- 公平。红、蓝各 2 个,摸到的可能性都是 1/2。
- 摸到蓝球不可能;摸到红球一定。
- 不对。5 次太少,可能只是碰巧;蓝球只要在袋里,就有可能被摸到。
- 5 红 1 蓝更大。先比较蓝球:同样只有 1 个蓝球,在 6 个球中摸到它比在 4 个球中机会小;其余都是红球,所以前一个袋子摸到红球的机会更大。
- 不一定。15 是按 20÷4×3 算出的平均预期,实际次数会有波动。