【創(chuàng)新方案】高考數(shù)學(xué) 理一輪復(fù)習(xí)配套文檔:第10章 第6節(jié) 幾何概型
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1、 第六節(jié) 幾 何 概 型 【考綱下載】 1.了解隨機(jī)數(shù)的意義,能運(yùn)用模擬方法估計(jì)概率. 2.了解幾何概型的意義. 1.幾何概型 如果每個(gè)事件發(fā)生的概率只與構(gòu)成該事件區(qū)域的長(zhǎng)度(面積或體積)成比例,則稱這樣的概率模型為幾何概率模型,簡(jiǎn)稱為幾何概型. 2.幾何概型的概率公式 P(A)=. 1.幾何概型有什么特點(diǎn)? 提示:(1)無(wú)限性:試驗(yàn)中所有可能出現(xiàn)的結(jié)果(基本事件)有無(wú)限個(gè).(2)等可能性:每個(gè)基本事件出現(xiàn)的可能性相等. 2.幾何概型和古典概型有什么區(qū)別? 提示:幾何概型和古典概型中基本事件發(fā)生的可能性都是相等的,但古典概型的基本事
2、件有有限個(gè),而幾何概型的基本事件有無(wú)限個(gè). 1.(20xx·漳州模擬)在區(qū)間[20,80]內(nèi)隨機(jī)取一實(shí)數(shù)a,則實(shí)數(shù)a屬于區(qū)間[50,75]的概率是( ) A. B. C. D. 解析:選C 顯然,該問(wèn)題屬于幾何概型,實(shí)數(shù)a屬于區(qū)間[50,75]的概率為==. 2.已知地鐵列車每10 min(含在車站停車時(shí)間)一班,在車站停1 min,則乘客到達(dá)站臺(tái)立即乘上車的概率是( ) A. B. C. D. 解析:選A 試驗(yàn)的所有結(jié)果構(gòu)成的區(qū)域長(zhǎng)度為10 min,而構(gòu)成所求事件的區(qū)域長(zhǎng)度為1 min,
3、故P=. 3.有四個(gè)游戲盤,將它們水平放穩(wěn)后,在上面扔一顆玻璃小球,若小球落在陰影部分,則可中獎(jiǎng),小明要想增加中獎(jiǎng)機(jī)會(huì),應(yīng)選擇的游戲盤是( ) 解析:選A 選項(xiàng)A的概率為;選項(xiàng)B的概率為=;選項(xiàng)C的概率為=;選項(xiàng)D的概率為,故增加中獎(jiǎng)機(jī)會(huì)的應(yīng)為A選項(xiàng). 4.點(diǎn)A為周長(zhǎng)等于3的圓周上一個(gè)定點(diǎn),若在該圓周上隨機(jī)取一點(diǎn)B,則劣弧的長(zhǎng)度小于1的概率為_(kāi)_______. 解析:劣弧的長(zhǎng)度為,其中長(zhǎng)度小于1的概率為=. 答案: 5.如圖所示,矩形長(zhǎng)為6,寬為4,在矩形內(nèi)隨機(jī)地撒300顆黃豆,數(shù)得落在橢圓外的黃豆數(shù)為96,以此試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)可以估計(jì)橢圓的面積為_(kāi)_______.
4、解析:由隨機(jī)模擬的思想方法,可得黃豆落在橢圓內(nèi)的概率為=0.68. 由幾何概型的概率計(jì)算公式,可得=0.68, 而S矩形=6×4=24,則S橢圓=0.68×24=16.32. 答案:16.32 高頻考點(diǎn) 考點(diǎn)一 與長(zhǎng)度有關(guān)的幾何概型 1.與長(zhǎng)度有關(guān)的幾何概型是高考命題的熱點(diǎn),多以選擇題或填空題的形式呈現(xiàn),試題難度不大,多為容易題或中檔題. 2.高考對(duì)與長(zhǎng)度有關(guān)的幾何概型的考查主要有以下幾個(gè)命題角度: (1)與線段長(zhǎng)度有關(guān)的幾何概型; (2)與曲線長(zhǎng)度有關(guān)的幾何概型; (3)與時(shí)間有關(guān)的幾何概型; (4)與不等式有關(guān)的幾何概型. [例1]
5、 (1)(20xx·福建高考)利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生0~1之間的均勻隨機(jī)數(shù)a,則事件“3a-1<0”發(fā)生的概率為_(kāi)_______. (2)在區(qū)間上隨機(jī)取一個(gè)數(shù)x,則cos x的值介于0到之間的概率為_(kāi)_______. [自主解答] (1)由3a-1<0,得a<,而0~1的長(zhǎng)度為1,故所求概率為. (2)當(dāng)-≤x≤時(shí),由0≤cos x≤,得-≤x≤-或≤x≤,根據(jù)幾何概型概率公式得所求概率為. [答案] (1) (2) 【互動(dòng)探究】 本例(2)中,若將“cos x的值介于0到”改為“cos x的值介于0到”,則概率如何? 解:當(dāng)-≤x≤時(shí), 由0≤cos x≤, 得-≤x≤-或≤x≤,
6、 根據(jù)幾何概型概率公式得所求概率為. 與長(zhǎng)度有關(guān)的幾何概型的常見(jiàn)類型及解題策略 (1)與線段長(zhǎng)度有關(guān)的幾何概型.利用幾何概型公式求解,直接利用兩線段的長(zhǎng)度之比即可. (2)與曲線長(zhǎng)度有關(guān)的幾何概型.利用幾何概型公式,求曲線的長(zhǎng)度之比即可. (3)與時(shí)間有關(guān)的幾何概型.利用幾何概型公式,求時(shí)間段之比即可. (4)與不等式有關(guān)的幾何概型.利用幾何概型公式,求兩實(shí)數(shù)之間距離之比即可. 1.(20xx·湖北高考)在區(qū)間[-2,4]上隨機(jī)取一個(gè)數(shù)x,若x滿足|x|≤m的概率為,則m=________. 解析:由|x|≤m,得-m≤x≤m,當(dāng)m≤2時(shí),由題意得=,解得m=2.
7、5,矛盾,舍去.
當(dāng)2 8、選一地點(diǎn),則該地點(diǎn)無(wú)信號(hào)的概率是( )
A.1- B.-1 C.2- D.
(2)(20xx·四川高考)節(jié)日前夕,小李在家門前的樹(shù)上掛了兩串彩燈.這兩串彩燈的第一次閃亮相互獨(dú)立,且都在通電后的4秒內(nèi)任一時(shí)刻等可能發(fā)生,然后每串彩燈以4秒為間隔閃亮.那么這兩串彩燈同時(shí)通電后,它們第一次閃亮的時(shí)刻相差不超過(guò)2秒的概率是( )
A. B. C. D.
[自主解答] (1)依題意知,有信號(hào)的區(qū)域面積為×2=,矩形面積為2,故無(wú)信號(hào)的概率P==1-.
(2)設(shè)第一串彩燈亮的時(shí)刻為x,第二串彩燈亮的時(shí)刻為 9、y,則
要使兩串彩燈亮的時(shí)刻相差不超過(guò)2秒,則
如圖所示,不等式組所表示的圖形面積為16,不等式組所表示的六邊形OABCDE的面積為16-4=12,
由幾何概型的概率公式可得P==.
[答案] (1)A (2)C
【方法規(guī)律】
求解與面積有關(guān)的幾何概型的注意點(diǎn)
求解與面積有關(guān)的幾何概型時(shí),關(guān)鍵是弄清某事件對(duì)應(yīng)的面積,以求面積,必要時(shí)可根據(jù)題意構(gòu)造兩個(gè)變量,把變量看成點(diǎn)的坐標(biāo),找到試驗(yàn)全部結(jié)果構(gòu)成的平面圖形,以便求解.
1.(20xx·邛崍模擬)已知一個(gè)三角形的三邊長(zhǎng)分別是5,5,6,一只螞蟻在其內(nèi)部爬行,若不考慮螞蟻的大小,則某時(shí)刻該螞蟻距離三角形的三個(gè)頂點(diǎn)的距離均 10、超過(guò)2的概率是( )
A.2- B.1- C.2- D.1-
解析:
選B 如圖,當(dāng)螞蟻距離三角形的三個(gè)頂點(diǎn)的距離均超過(guò)2時(shí),螞蟻要在圖中的空白區(qū)域內(nèi),△ABC為等腰三角形,假設(shè)AB=AC=5,易知AD=4,△ABC的面積是12,由于三角形內(nèi)角和等于π,圖中的三個(gè)扇形的面積之和等于一個(gè)半徑為2的圓的面積的一半,即三個(gè)扇形的面積之和等于2π,故空白區(qū)域的面積是12-2π,所求的概率為=1-.
2.已知平面區(qū)域U={(x,y)|x+y≤6,x≥0,y≥0},A={(x,y)|x≤4,y≥0,x-2y≥0},若向區(qū)域U內(nèi)隨機(jī)投一點(diǎn)P,則點(diǎn)P落入?yún)^(qū)域A 11、的概率為_(kāi)_______.
解析:
依題意可在平面直角坐標(biāo)系中作出集合U與A所表示的平面區(qū)域(如圖),由圖可知SU=18,SA=4,則點(diǎn)P落入?yún)^(qū)域A的概率為P==.
答案:
考點(diǎn)三
與角度有關(guān)的幾何概型
[例3] 如圖所示,在△ABC中,∠B=60°,∠C=45°,高AD=,在∠BAC內(nèi)作射線AM交BC于點(diǎn)M,求BM<1的概率.
[自主解答] 因?yàn)椤螧=60°,∠C=45°,所以∠BAC=75°.
在Rt△ABD中,AD=,∠B=60°,所以BD==1,∠BAD=30°.
記事件N為“在∠BAC內(nèi)作射線AM交BC于點(diǎn)M,使BM<1”,則可得∠BAM<∠ 12、BAD時(shí)事件N發(fā)生.
由幾何概型的概率公式,得P(N)==.
【互動(dòng)探究】
若本例中“在∠BAC內(nèi)作射線AM交BC于點(diǎn)M”改為“在線段BC上找一點(diǎn)M”,求BM<1的概率.
解:依題意知BC=BD+DC=1+,
P(BM<1)==.
【方法規(guī)律】
與角度有關(guān)的幾何概型
當(dāng)涉及射線的轉(zhuǎn)動(dòng),扇形中有關(guān)落點(diǎn)區(qū)域問(wèn)題時(shí),應(yīng)以角的大小作為區(qū)域度量來(lái)計(jì)算概率,且不可用線段的長(zhǎng)度代替,這是兩種不同的度量手段.
提醒:有時(shí)與長(zhǎng)度或角度有關(guān)的幾何概型,題干并不直接給出,而是將條件隱藏,與其他知識(shí)綜合考查.
1. 如圖,在直角坐標(biāo)系內(nèi),射線OT落在30°角的終邊上,任作一條射線 13、OA,則射線OA落在∠yOT內(nèi)的概率為_(kāi)_______.
解析:如題圖,因?yàn)樯渚€OA在坐標(biāo)系內(nèi)是等可能分布的,則OA落在∠yOT內(nèi)的概率為=.
答案:
2.如圖,M是半徑為R的圓周上一個(gè)定點(diǎn),在圓周上等可能地任取一點(diǎn)N,連接MN,則弦MN的長(zhǎng)度超過(guò)R的概率是________.
解析:連接圓心O與M點(diǎn),作弦MN使∠MON=90°,這樣的
點(diǎn)有兩個(gè),分別記為N1,N2,僅當(dāng)點(diǎn)N在不包含點(diǎn)M的半圓弧上取值時(shí),滿足MN>R,此時(shí)∠N1ON2=180°,故所求的概率為=.
答案:
————————————[課堂歸納——通法領(lǐng)悟]————————————————
1條規(guī)律 14、——對(duì)幾何概型概率公式中“測(cè)度”的認(rèn)識(shí)
幾何概型的概率公式中的“測(cè)度”只與大小有關(guān),而與形狀和位置無(wú)關(guān),在解題時(shí),要掌握“測(cè)度”為長(zhǎng)度、面積、體積、角度等常見(jiàn)的幾何概型的求解方法.
2種方法——判斷幾何概型中的幾何度量形式的方法
(1)當(dāng)題干是雙重變量問(wèn)題,一般與面積有關(guān)系.
(2)當(dāng)題干是單變量問(wèn)題,要看變量可以等可能到達(dá)的區(qū)域:若變量在線段上移動(dòng),則幾何度量是長(zhǎng)度;若變量在平面區(qū)域(空間區(qū)域)內(nèi)移動(dòng),則幾何度量是面積(體積),即一個(gè)幾何度量的形式取決于該度量可以等可能變化的區(qū)域.
前沿?zé)狳c(diǎn)(十七)
幾何概型與線性規(guī)劃問(wèn)題的交匯
1.幾何概型常常與構(gòu)成該事件區(qū)域的長(zhǎng) 15、度、面積、體積或角度等有關(guān),在高考中經(jīng)常涉及面積區(qū)域的問(wèn)題,而面積區(qū)域的確定又與線性規(guī)劃有關(guān).因此,高考命題常常在此交匯.
2.因?yàn)槊娣e經(jīng)常涉及一個(gè)封閉圖,解題時(shí)一定要注意各邊界對(duì)應(yīng)的直線(或曲線)方程,各端點(diǎn)的坐標(biāo),求面積時(shí),還要注意對(duì)圖形的分割等.
[典例] (20xx·北京高考)設(shè)不等式組表示的平面區(qū)域?yàn)镈.在區(qū)域D內(nèi)隨機(jī)取一個(gè)點(diǎn),則此點(diǎn)到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離大于2的概率是( )
A. B. C. D.
[解題指導(dǎo)] 先畫(huà)出平面區(qū)域D,再找出幾何區(qū)域的形狀,分析其幾何概型所對(duì)應(yīng)的量, 16、然后解決問(wèn)題.
[解析] 不等式組表示坐標(biāo)平面內(nèi)的一個(gè)正方形區(qū)域,設(shè)區(qū)域內(nèi)點(diǎn)的坐標(biāo)為(x,y),則在區(qū)域內(nèi)取點(diǎn),此點(diǎn)到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離大于2表示的區(qū)域就是圓x2+y2=4的外部,即圖中的陰影部分,故所求的概率為.
[答案] D
[名師點(diǎn)評(píng)] 1.本題有以下創(chuàng)新點(diǎn):
(1)考查方式的創(chuàng)新:由常規(guī)方式轉(zhuǎn)換為以線性規(guī)劃為載體考查幾何概型的計(jì)算;
(2)考查內(nèi)容的創(chuàng)新:本題將幾何概型與線性規(guī)劃及圓求面積完美結(jié)合起來(lái),角度獨(dú)特,形式新穎,又不失綜合性.
2.在解決以幾何概型為背景的創(chuàng)新交匯問(wèn)題時(shí),應(yīng)注意以下兩點(diǎn):
(1)要準(zhǔn)確判斷一種概率模型是否是幾何概型,為此必須了解幾何概型的含義及特 17、征;
(2)運(yùn)用幾何概型的概率公式時(shí),要注意驗(yàn)證事件是否具備等可能性.
已知實(shí)數(shù)x∈[-1,1],y∈[0,2],則點(diǎn)P(x,y)落在區(qū)域內(nèi)的概率為( )
A. B. C. D.
解析:選B 不等式組表示的平面區(qū)域如圖所示(陰影部分),其面積為×3×2-×3×1=,則所求概率為=.
[全盤鞏固]
1.如圖,EFGH是以O(shè)為圓心、半徑為1的圓的內(nèi)接正方形.將一顆豆子隨機(jī)地扔到該圓內(nèi),用A表示事件“豆子落在正方形EFGH內(nèi)”,則P(A)=( )
18、
A. B. C.2 D.
解析:選D 豆子落在正方形EFGH內(nèi)是隨機(jī)的,故可以認(rèn)為豆子落在正方形EFGH內(nèi)任一點(diǎn)是等可能的,屬于幾何概型.因?yàn)閳A的半徑為1,所以正方形EFGH的邊長(zhǎng)是,則正方形EFGH的面積是2,又圓的面積是π,所以P(A)=.
2.
如圖,在矩形ABCD中,點(diǎn)E為邊CD的中點(diǎn).若在矩形ABCD內(nèi)部隨機(jī)取一個(gè)點(diǎn)Q,則點(diǎn)Q取自△ABE內(nèi)部的概率等于( )
A. B. C. D.
解析:選C 不妨設(shè)矩形的長(zhǎng)、寬分別為 19、a、b,于是S矩形=ab,S△ABE=ab,由幾何概型的概率公式可知P==.
3.(20xx·遼寧高考)在長(zhǎng)為12 cm的線段AB上任取一點(diǎn)C.現(xiàn)作一矩形,鄰邊長(zhǎng)分別等于線段AC,CB的長(zhǎng),則該矩形面積小于32 cm2的概率為( )
A. B. C. D.
解析:選C 設(shè)AC=x cm,
則CB=(12-x)cm(0 20、出一個(gè)數(shù)a,則恰好使1是關(guān)于x的不等式2x2+ax-a2<0的一個(gè)解的概率為( )
A.0.3 B.0.4 C.0.6 D.0.7
解析:選D 由已知得2+a-a2<0,解得a>2或a<-1.故當(dāng)a∈[-5,-1)∪(2,5]時(shí),1是關(guān)于x的不等式2x2+ax-a2<0的一個(gè)解.
故所求概率為P===0.7.
5.(20xx·長(zhǎng)沙模擬)設(shè)不等式組表示的平面區(qū)域?yàn)镈,在D內(nèi)任取一點(diǎn)P(x,y),若滿足2x+y≤b的概率大于,則實(shí)數(shù)b的取值范圍是( )
A.(0,1) B.(0,2) 21、 C.(1,+∞) D.(2,+∞)
解析:選C 區(qū)域D表示以點(diǎn)O(0,0),A(1,0),B(1,1),C(0,1)為頂點(diǎn)的正方形,其面積S1=1.根據(jù)題意,b>0,設(shè)正方形OABC位于直線2x+y=b下方部分面積為S2,因?yàn)橹本€2x+y=b在x軸,y軸上的截距分別為,b,則當(dāng)0,則b>1.
6.(20xx·湖南高考)已知事件“在矩形ABCD的邊CD上隨機(jī)地取一點(diǎn)P,使△APB的最大邊是AB”發(fā)生的概率為,則=( )
A. B. C. D.
解析 22、:選D 依題可知,E,F(xiàn)是CD上的四等分點(diǎn),P只能在線段EF上且BF=AB.不妨設(shè)CD=AB=a,BC=b,則有b2+2=a2,即b2=a2,故=.
7.在區(qū)間[0,1]上隨意選擇兩個(gè)實(shí)數(shù)x,y,則使≤1成立的概率為_(kāi)_______.
解析:D為直線x=0,x=1,y=0,y=1圍成的正方形區(qū)域,而d為由≤1,即x2+y2≤1(x≥0,y≥0)圍成的單位圓在第一象限內(nèi)部分(四分之一個(gè)圓),故所求概率為==.
答案:
8.在面積為S的△ABC的邊AB上任取一點(diǎn)P,則△PBC的面積大于的概率是________.
解析:要使S△PBC 23、>S△ABC,只需PB>AB.
故所求概率為P==.
答案:
9.小張通過(guò)做游戲的方式來(lái)確定周末活動(dòng),他隨機(jī)地往單位圓內(nèi)投擲一點(diǎn),若此點(diǎn)到圓心的距離大于,則周末去看電影;若此點(diǎn)到圓心的距離小于,則去打籃球;否則,在家看書(shū).則小張周末不在家看書(shū)的概率為_(kāi)_______.
解析:因?yàn)槿タ措娪暗母怕?
P1==,
去打籃球的概率
P2==,
所以小張周末不在家看書(shū)的概率為
P=+=.
答案:
10.如圖,在單位圓O的某一直徑上隨機(jī)地取一點(diǎn)Q,求過(guò)點(diǎn)Q且與該直徑垂直的弦長(zhǎng)不超過(guò)1的概率.
解:弦長(zhǎng)不超過(guò)1,即|OQ|≥,而Q點(diǎn)在直徑AB上是隨機(jī) 24、的,事件A={弦長(zhǎng)超過(guò)1}.
由幾何概型的概率公式得P(A)==.
所以弦長(zhǎng)不超過(guò)1的概率為1-P(A)=1-.
11.城市公交車的數(shù)量太多容易造成資源的浪費(fèi),太少又難以滿足乘客需求,為此,某市公交公司在某站臺(tái)60名候車乘客中隨機(jī)抽取15人,將他們的候車時(shí)間作為樣本分成5組,如下表所示(單位:min):
組別
候車時(shí)間
人數(shù)
一
[0,5)
2
二
[5,10)
6
三
[10,15)
4
四
[15,20)
2
五
[20,25]
1
(1)求這15名乘客的平均候車時(shí)間;
(2)估計(jì)這60名乘客中候車時(shí)間少于10分鐘的人數(shù);
(3)若從 25、上表第三、四組的6人中選2人作進(jìn)一步問(wèn)卷調(diào)查,求抽到的2人恰好來(lái)自不同組的概率.
解:(1)×(2.5×2+7.5×6+12.5×4+17.5×2+22.5×1)=×157.5=10.5,
故這15名乘客的平均候車時(shí)間為10.5 min.
(2)由幾何概型的概率計(jì)算公式可得,候車時(shí)間少于10分鐘的概率為=,所以候車時(shí)間少于10分鐘的人數(shù)為60×=32.
(3)將第三組乘客編號(hào)為a1,a2,a3,a4,第四組乘客編號(hào)為b1,b2.從6人中任選2人的所有可能情況為(a1,a2),(a1,a3),(a1,a4),(a1,b1),(a1,b2),(a2,a3),(a2,a4),(a2,b1), 26、(a2,b2),(a3,a4),(a3,b1),(a3,b2),(a4,b1),(a4,b2),(b1,b2),共15種,其中2人恰好來(lái)自不同組包含8種可能情況,故所求概率為.
12.(20xx·濟(jì)南模擬)某幼兒園在“六·一兒童節(jié)”開(kāi)展了一次親子活動(dòng),此次活動(dòng)由寶寶和父母之一(后面以家長(zhǎng)代稱)共同完成,幼兒園提供了兩種游戲方案:
方案一:寶寶和家長(zhǎng)同時(shí)各拋擲一枚質(zhì)地均勻的正方體骰子(六個(gè)面的點(diǎn)數(shù)分別是1,2,3,4,5,6),寶寶所得點(diǎn)數(shù)記為x,家長(zhǎng)所得點(diǎn)數(shù)記為y;
方案二:寶寶和家長(zhǎng)同時(shí)按下自己手中一個(gè)計(jì)算器的按鈕(此計(jì)算器只能產(chǎn)生區(qū)間[1,6]的隨機(jī)實(shí)數(shù)),寶寶的計(jì)算器產(chǎn)生的隨機(jī)實(shí)數(shù) 27、記為m,家長(zhǎng)的計(jì)算器產(chǎn)生的隨機(jī)實(shí)數(shù)記為n.
(1)在方案一中,若x+1=2y,則獎(jiǎng)勵(lì)寶寶一朵小紅花,求拋擲一次后寶寶得到一朵小紅花的概率;
(2)在方案二中,若m>2n,則獎(jiǎng)勵(lì)寶寶一本興趣讀物,求按下一次按鈕后寶寶得到一本興趣讀物的概率.
解析:(1)由題意,寶寶和家長(zhǎng)所得點(diǎn)數(shù)x,y所有取值所得基本事件總數(shù)為36.
而滿足x+1=2y的(x,y)有:(1,1),(3,2),(5,3)共3組.
則拋擲一次后寶寶得小紅花的概率P1==.
(2)由題意,m,n∈[1,6],則(m,n)所有取值組成一個(gè)邊長(zhǎng)為5的正方形,其面積為25.
(m,n)滿足不等式m>2n,所占區(qū)域面積為×4×2=4.
則按下一次按鈕后寶寶得興趣讀物一本的概率P2=.
[沖擊名校]
設(shè)不等式組表示的平面區(qū)域?yàn)镈.在區(qū)域D內(nèi)隨機(jī)取一個(gè)點(diǎn),則此點(diǎn)到直線x-4=0的距離大于2的概率是( )
A. B. C. D.
解析:選C 作出線性約束條件的平面區(qū)域D,而到直線x-4=0的距離大于2的區(qū)域?yàn)殛幱安糠炙?,其面積為S1=×(2+2)×[2-(-6)]=16,區(qū)域D的面積為S2=×(3+2)×[4-(-6)]=25,由幾何概型的計(jì)算公式可得P=.
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