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用频率估计概率

九年级上册 · 人教版 · 第二十五章 · 知识点 06 / 7

讲解

一枚硬币正面朝上的概率是 1/2——这个 1/2 是怎么知道的?硬币均匀所以两种结果等可能,是算出来的。但换成「这批种子的发芽率」「这名球员的罚球命中率」呢?没有对称结构可以算,只能做实验:种 1000 粒数发芽几粒、罚 500 个球数进几个。频率 = 发生次数 ÷ 总次数,它会波动,但大量重复后会稳定下来。

拖动「试验次数」滑块,看蓝色频率折线怎么走:n 在几百以内时折线上蹿下跳,毫无规律可言;n 过了几千,蓝线越来越贴近红色虚线(理论概率),像被磁铁吸住一样。这不是巧合,是大数定律的直观形态:大量重复试验中,频率稳定在概率附近。反过来,只要试验足够多,我们就有权利用频率当概率的估计值。

  1. 第一步:设计试验,明确「一次试验」是什么(种一粒种子、射一箭、生产一件产品)
  2. 第二步:大量重复,记录事件发生的频率表
  3. 第三步:观察频率稳定值,用它估计概率 P
  4. 第四步:用估计的概率做预测:n 次试验中大约发生 n × P 次
  5. 注意:估计值要用「稳定后」的频率,前几十次的波动不能当概率

现实里能做什么

质检为什么不把产品全拆开查

灯泡厂要测一批灯泡的寿命,寿命测试是破坏性的——全查完就没有产品可卖了。办法是随机抽 1000 只测试,算出合格频率(比如 0.98),用它估计整批的合格率,再推算「100000 只里大约 98000 只合格」。抽样 → 算频率 → 估计概率 → 做预测,这条链子是现代质量管理的骨架,也是「用频率估计概率」最值钱的应用。

知识要点

  • 频率 = 事件发生次数 ÷ 试验总次数,每次试验都会波动
  • 大量重复后频率趋于稳定,稳定值 ≈ 概率
  • 试验次数越多,估计越可靠;次数太少不可信
  • 频率是实验值(会变),概率是理论值(不变);「用频率估计概率」是概率与统计的桥梁

典型例题(点击展开题解)

例 1某林业部门对一批树苗进行移栽试验,结果如下表:移栽 50 棵成活 47 棵(…
某林业部门对一批树苗进行移栽试验,结果如下表:移栽 50 棵成活 47 棵(频率 0.94),150 棵成活 135 棵(0.90),300 棵成活 276 棵(0.92),500 棵成活 455 棵(0.91),800 棵成活 728 棵(0.91),1000 棵成活 910 棵(0.91)。① 估计移栽一棵树苗成活的概率;② 若移栽这种树苗 2000 棵,估计成活多少棵。
  1. ① 观察频率表:50、150 棵时频率还在 0.90~0.94 之间波动;从 300 棵起稳定在 0.91 附近。
    P(成活) ≈ 0.91
  2. 试验次数越多频率越稳定,取稳定值 0.91 作概率估计。前几次的波动(0.94)不能当概率——样本太少。
  3. ② 用估计概率做预测:
    2000 × 0.91 = 1820
  4. 答:移栽 2000 棵大约成活 1820 棵。
① P ≈ 0.91;② 约 1820 棵。频率稳定值估计概率,再乘总数做预测。
例 2某射击运动员同一条件下进行射击练习,结果如下:射击 10 次中靶 8 次(频…
某射击运动员同一条件下进行射击练习,结果如下:射击 10 次中靶 8 次(频率 0.8),30 次中靶 24 次(0.80),50 次中靶 41 次(0.82),100 次中靶 81 次(0.81),200 次中靶 162 次(0.81)。① 估计这名运动员射击一次中靶的概率;② 判断「他射击 5 次一定中靶 4 次」的说法对不对。
  1. ① 频率随次数增加稳定在 0.81 附近,故 P(中靶) ≈ 0.81。
  2. ② 不对。0.81 × 5 = 4.05 只是长期平均——大量射击中平均每次约中 0.81 个,不等于每 5 次恰好中 4 次。
    0.81 × 5 = 4.05 ≠ 「一定中 4 次」
  3. 概率描述大量重复的稳定规律,不约束具体某几次的结果——5 次可能中 0 次也可能中 5 次。
① P ≈ 0.81;② 说法不对,概率不担保具体几次的结果,只描述长期平均。

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前置知识

概率的意义与取值范围