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二、计数原理

随机事件的概率 · 高一
讲清楚它是什么

定义 研究有限集合中元素按特定规则排列或选取的方法总数,核心是分类加法与分步乘法原理。

从哪来 本节为起点,无前置知识点。

为什么 计数本质是解决“有多少种可能”的问题。若事件互斥(非此即彼),总数是各部分之和(加法);若事件需连续完成(缺一不可),总数是各步骤之积(乘法)。这是基于集合论中“并集”与“笛卡尔积”的基数性质,反映了逻辑上的“或”与“且”关系。

生活情境法
以“去学校的路径”为例。从家到学校有2条路,从学校到图书馆有3条路。问从家经学校到图书馆共有几种走法? *
适合:形象思维强、对抽象符号敏感、喜欢直观演示的学生。 * 操作:画树状图,让学生数出所有终点,发现 $2 \times 3 = 6$。再问:如果只去学校或只去图书馆(二选一),有几条路?$2+3=5$。通过对比“经过”(分步)和“或者”(分类)的区别,建立直觉。
逻辑代数法
引入集合概念。设事件A有 $m$ 种结果,事件B有 $n$ 种结果。 * 若求 $A \cup B$(分类,互斥)的元素个数,依据容斥原理简化为 $|A| + |B|$。 * 若求 $A \times B$(分步,独立)的元素个数,依据笛卡尔积定义,每个A元素对应n个B元素,故为 $m \times n$。 *
适合:逻辑严密、喜欢符号推导、数学基础较好的学生。 * 操作:强调“互斥”是加法的前提,“独立”是乘法的前提。用韦恩图和坐标平面点集来辅助理解。
程序思维法
将计数过程类比为计算机的循环嵌套。 * 分类加法对应 `if-else` 分支结构:执行完一个分支,再执行另一个分支,总执行次数是累加。 * 分步乘法对应 `for` 循环嵌套:外层循环 $m$ 次,内层循环 $n$ 次,总执行次数是乘积。 *
适合:对信息技术感兴趣、习惯算法思维、喜欢结构化思考的学生。 * 操作:写出伪代码,让学生理解“步骤”是层级关系,“类别”是并列关系。
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练一道
基础题
书架上第一层有5本不同的书,第二层有4本不同的书。 (1) 从两层中任选1本,有多少种选法? (2) 从两层中各选1本,有多少种选法?
变式
某班有男生20人,女生15人。 (1) 选1人担任班长,有多少种选法? (2) 选1名男生和1名女生分别担任班长和副班长,有多少种选法? (3) 选1人担任班长,1人担任副班长(男女不限,但两人不同),有多少种选法?
试试手自己判
检测题
从A地到B地有2条高铁线路,从B地到C地有3条普通铁路线路。 (1) 从A地经B地到C地,共有多少种不同的乘车方案? (2) 若从A地到C地也可以直达,有1条高速公路,那么从A地到C地共有多少种不同的出行方案?
看答案和判分标准
答案:(1) $2 \times 3 = 6$ 种。 (2) $6 + 1 = 7$ 种。
判对标准:
第(1)问得6分,得2分;得其他分数得0分。
* 第(2)问得7分,得2分;得6分(漏加直达)得1分;得其他分数得0分。
* 若学生能清晰解释(1)是分步乘法,(2)是分类加法(中转方案 vs 直达方案),且逻辑正确,即使计算小错也可酌情给1分。
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