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第4节随机事件、频率与概率_2.2025数学总复习_2024年新高考资料_1.2024一轮复习_2024年高考数学一轮复习讲义(新高考版)_赠1套word版补充习题库_另附1套Word版题库

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第4节随机事件、频率与概率_2.2025数学总复习_2024年新高考资料_1.2024一轮复习_2024年高考数学一轮复习讲义(新高考版)_赠1套word版补充习题库_另附1套Word版题库
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第 4 节 随机事件、频率与概率 考试要求 1.了解随机事件发生的不确定性和频率的稳定性,了解概率的意义以 及频率与概率的区别.2.了解两个互斥事件的概率加法公式. 1.概率与频率 一般地,随着试验次数n的增大,频率偏离概率的幅度会缩小,即事件A发生的 频率f (A)会逐渐稳定于事件A发生的概率P(A).我们称频率的这个性质为频率的 n 稳定性.因此,我们可以用频率f (A)估计概率P(A). n 2.事件的运算 定义 表示法 图示 事件A与事件B至少有一个发 并事件 生,称这个事件为事件A与事件B A ∪ B (或A+B) 的并事件(或和事件) 事件A与事件B同时发生,称这 交事件 样一个事件为事件A与事件B的 A ∩ B (或AB) 交事件(或积事件) 3.事件的关系 定义 表示法 图示 若事件A发生,事件B一定发 包含关系 生,称事件B包含事件A(或事 B A (或A B) 件A包含于事件B) ⊇ ⊆ 如果事件A与事件B不能同时 若A∩B=∅,则A 互斥事件 发生,称事件A与事件B互斥 与B互斥 (或互不相容) 如果事件A和事件B在任何一 若A∩B=∅,且 次试验中有且仅有一个发生, 对立事件 A∪B=Ω,则A 称事件A与事件B互为对立, 与B对立 事件A的对立事件记为A1.从集合的角度理解互斥事件和对立事件 (1)几个事件彼此互斥,是指由各个事件所含的结果组成的集合的交集为空集. (2)事件A的对立事件A所含的结果组成的集合,是全集中由事件A所含的结果组 成的集合的补集. 2.概率加法公式的推广 当一个事件包含多个结果且各个结果彼此互斥时, 要用到概率加法公式的推广, 即P(A ∪A ∪…∪A )=P(A )+P(A )+…+P(A ). 1 2 n 1 2 n 1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”) (1)事件发生的频率与概率是相同的.( ) (2)在大量的重复实验中,概率是频率的稳定值.( ) (3)若随机事件A发生的概率为P(A),则0≤P(A)≤1.( ) (4)6张奖券中只有一张有奖,甲、乙先后各抽取一张,则甲中奖的概率小于乙中 奖的概率.( ) 答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)× 解析 随机事件的概率是频率的稳定值,频率是概率的近似值,故(1)错.(4)中,甲 中奖的概率与乙中奖概率相同. 2.(2021·珠海期末)一个人打靶时连续射击两次,与事件“至少有一次中靶”互斥 的事件是( ) A.至多有一次中靶 B.两次都中靶 C.只有一次中靶 D.两次都不中靶 答案 D 解析 “两次都不中靶”和“至少有一次中靶”,不能同时发生,故D正确. 3.已知随机事件A,B发生的概率满足条件P(A∪B)=,某人猜测事件A∩B发生, 则此人猜测正确的概率为( ) A.1 B. C. D.0 答案 C 解析 ∵事件A∩B与事件A∪B是对立事件,∴事件A∩B发生的概率P(A∩B)= 1-P(A∪B)=1-=,则此人猜测正确的概率为. 4.(2020·全国Ⅱ卷)在新冠肺炎疫情防控期间,某超市开通网上销售业务,每天能 完成1 200份订单的配货,由于订单量大幅增加,导致订单积压.为解决困难,许 多志愿者踊跃报名参加配货工作.已知该超市某日积压500份订单未配货,预计第二天的新订单超过1 600份的概率为0.05.志愿者每人每天能完成 50份订单的 配货,为使第二天完成积压订单及当日订单的配货的概率不小于0.95,则至少需 要志愿者( ) A.10名 B.18名 C.24名 D.32名 答案 B 解析 由题意,第二天完成积压订单及当日订单的配货的概率不小于0.95,即第 二天确保完成新订单1 600份,减去超市每天能完成的1 200份,加上积压的500 份,共有1 600-1 200+500=900(份),至少需要志愿者900÷50=18(名). 5.(多选)(2022·烟台模拟)下列命题正确的是( ) A.对立事件一定是互斥事件 B.若A∩B为不可能事件,则P(A∪B)=P(A)+P(B) C.若事件A,B,C两两互斥,则P(A)+P(B)+P(C)=1 D.事件A,B满足P(A)+P(B)=1,则A,B是对立事件 答案 AB 解析 由对立事件的定义可知A正确;由于A∩B为不可能事件,所以A,B互斥, 则P(A∪B)=P(A)+P(B),即B正确;事件A,B,C两两互斥,并不代表A∪B∪C 是必然事件,故C不正确;D中,设掷一枚硬币3次,事件A:“至少出现一次正 面”,事件B:“3次出现正面”,则P(A)=,P(B)=,满足P(A)+P(B)=1,但A,B不 是对立事件,故D不正确. 6.一只袋子中装有7个红球,3个绿球,从中无放回地任意抽取两次,每次只取一 个球,若取得两个红球的概率为,取得两个绿球的概率为,则取得两个同颜色的 球的概率为________,至少取得一个红球的概率为________. 答案 解析 由于“取得两个红球”与“取得两个绿球”是互斥事件,则要取得两个同 颜色的球,只需两个互斥事件中有一个事件发生即可,因而取得两个同颜色的球 的概率P=+=. 记事件A为“至少取得一个红球”,事件B为“取得两个绿球”,事件A与事件B 是对立事件,则至少取得一个红球的概率P(A)=1-P(B)=1-=. 考点一 随机事件的关系 1.(多选)若干个人站成排,其中不是互斥事件的是( ) A.“甲站排头”与“乙站排头”B.“甲站排头”与“乙不站排尾” C.“甲站排头”与“乙站排尾” D.“甲不站排头”与“乙不站排尾” 答案 BCD 解析 排头只能有一人,因此“甲站排头”与“乙站排头”互斥,而B,C,D中, 甲、乙站位不一定在同一位置,可以同时发生,因此它们都不互斥.故选BCD. 2.在一次随机试验中,彼此互斥的事件A,B,C,D发生的概率分别是0.2,0.2, 0.3,0.3,则下列说法正确的是( ) A.A∪B与C是互斥事件,也是对立事件 B.B∪C与D是互斥事件,也是对立事件 C.A∪C与B∪D是互斥事件,但不是对立事件 D.A与B∪C∪D是互斥事件,也是对立事件 答案 D 解析 A中,A∪B与C是互斥事件,但不对立,因为P(A∪B)+P(C)=0.7≠1,故 A错误; B中,B∪C与D是互斥事件,但不对立,因为P(B∪C)+P(D)=0.8≠1,故B错误; C中,A∪B与C∪D是互斥事件,也是对立事件,因为P(A∪B)+P(C∪D)=1,故 C错误; D中,A与B∪C∪D是互斥事件,也是对立事件,因为P(A)+P(B∪C∪D)=1,故 D正确. 3.(多选)口袋里装有1红,2白,3黄共6个除颜色外完全相同的小球,从中取出两 个球,事件A=“取出的两个球同色”,B=“取出的两个球中至少有一个黄球”, C=“取出的两个球至少有一个白球”,D=“取出的两个球不同色”,E=“取出 的两个球中至多有一个白球”.下列判断正确的是( ) A.A与D为对立事件 B.B与C是互斥事件 C.C与E是对立事件 D.P(C∪E)=1 答案 AD 解析 当取出的两个球为一黄一白时,B与C都发生,B不正确;当取出的两个球 中恰有一个白球时,事件C与E都发生,C不正确;显然A与D是对立事件,A正 确;C∪E为必然事件,P(C∪E)=1,D正确.感悟提升 1.准确把握互斥事件与对立事件的概念:(1)互斥事件是不可能同时发 生的事件,但也可以同时不发生;(2)对立事件是特殊的互斥事件,特殊在对立的 两个事件不可能都不发生,即有且仅有一个发生. 2.判别互斥事件、对立事件一般用定义判断,不可能同时发生的两个事件为互斥 事件;两个事件,若有且仅有一个发生,则这两个事件为对立事件,对立事件一定 是互斥事件. 考点二 随机事件的频率与概率 例1 某超市计划按月订购一种酸奶,每天进货量相同,进货成本每瓶4元,售价每 瓶6元,未售出的酸奶降价处理,以每瓶2元的价格当天全部处理完.根据往年销 售经验,每天需求量与当天最高气温(单位:℃)有关.如果最高气温不低于25,需 求量为500瓶;如果最高气温位于区间[20,25),需求量为300瓶;如果最高气温 低于20,需求量为200瓶.为了确定六月份的订购计划,统计了前三年六月份各天 的最高气温数据,得下面的频数分布表: 最高 [10, [15, [20, [25, [30, [35, 气温 15) 20) 25) 30) 35) 40] 天数 2 16 36 25 7 4 以最高气温位于各区间的频率估计最高气温位于该区间的概率. (1)估计六月份这种酸奶一天的需求量不超过300瓶的概率; (2)设六月份一天销售这种酸奶的利润为Y(单位:元),当六月份这种酸奶一天的 进货量为450瓶时,写出Y的所有可能值,并估计Y大于零的概率. 解 (1)这种酸奶一天的需求量不超过300瓶,当且仅当最高气温低于25,由表中 数据可知,最高气温低于25的频率为=0.6, 所以这种酸奶一天的需求量不超过300瓶的概率的估计值为0.6. (2)当这种酸奶一天的进货量为450瓶时, 若最高气温低于20,则Y=200×6+(450-200)×2-450×4=-100; 若最高气温位于区间[20,25),则Y=300×6+(450-300)×2-450×4=300; 若最高气温不低于25,则Y=450×(6-4)=900, 所以,利润Y的所有可能值为-100,300,900. Y大于零当且仅当最高气温不低于20,由表格数据知,最高气温不低于20的频率 为=0.8. 因此Y大于零的概率的估计值为0.8. 感悟提升 1.频率反映了一个随机事件出现的频繁程度,频率是随机的,而概率 是一个确定的值,通常用概率来反映随机事件发生的可能性的大小,有时也用频率来作为随机事件概率的估计值. 2.利用概率的统计定义求事件的概率,即通过大量的重复试验,事件发生的频率 会逐步趋近于某一个常数,这个常数就是概率. 训练1 (2020·全国Ⅰ卷)某厂接受了一项加工业务,加工出来的产品(单位:件)按 标准分为A,B,C,D四个等级.加工业务约定:对于A级品、B级品、C级品,厂家 每件分别收取加工费90元、50元、20元;对于D级品,厂家每件要赔偿原料损失 费50元.该厂有甲、乙两个分厂可承接加工业务.甲分厂加工成本费为25元/件, 乙分厂加工成本费为20元/件.厂家为决定由哪个分厂承接加工业务,在两个分厂 各试加工了100件这种产品,并统计了这些产品的等级,整理如下: 甲分厂产品等级的频数分布表 等级 A B C D 频数 40 20 20 20 乙分厂产品等级的频数分布表 等级 A B C D 频数 28 17 34 21 (1)分别估计甲、乙两分厂加工出来的一件产品为A级品的概率; (2)分别求甲、乙两分厂加工出来的100件产品的平均利润,以平均利润为依据, 厂家应选哪个分厂承接加工业务? 解 (1)由试加工产品等级的频数分布表知, 甲分厂加工出来的一件产品为A级品的概率的估计值为=0.4; 乙分厂加工出来的一件产品为A级品的概率的估计值为=0.28. (2)由数据知甲分厂加工出来的100件产品利润的频数分布表为 利润 65 25 -5 -75 频数 40 20 20 20 因此甲分厂加工出来的100件产品的平均利润为 =15. 由数据知乙分厂加工出来的100件产品利润的频数分布表为 利润 70 30 0 -70 频数 28 17 34 21 因此乙分厂加工出来的100件产品的平均利润为 =10. 比较甲、乙两分厂加工的产品的平均利润,厂家应选甲分厂承接加工业务. 考点三 互斥事件与对立事件的概率例2 某商场有奖销售中,购满100元商品得1张奖券,多购多得.1 000张奖券为 一个开奖单位,设特等奖1个,一等奖10个,二等奖50个.设1张奖券中特等奖、 一等奖、二等奖的事件分别为A,B,C,求: (1)1张奖券的中奖概率; (2)1张奖券不中特等奖且不中一等奖的概率. 解 (1)设“1张奖券中奖”为事件M,则M=A∪B∪C. ∵A,B,C两两互斥,∴P(M)=P(A∪B∪C)=P(A)+P(B)+P(C)==. 故1张奖券中奖的概率为. (2)设“1张奖券既不中特等奖也不中一等奖”为事件N,则事件N与事件“1张 奖券中特等奖或中一等奖”为对立事件, ∴P(N)=1-P(A∪B)=1-[P(A)+P(B)]=1-=. 故1张奖券既不中特等奖也不中一等奖的概率为. 感悟提升 1.求解本题的关键是正确判断各事件之间的关系,以及把所求事件用 已知概率的事件表示出来. 2.求复杂的互斥事件的概率一般有两种方法:一是直接求解法,将所求事件的概 率分解为一些彼此互斥的事件的概率的和,运用互斥事件的求和公式计算;二是 间接求法,先求此事件的对立事件的概率,再用公式P(A)=1-P(A)求出所求概 率,特别是“至多”“至少”型题目,用间接求法比较简便. 训练2 经统计,在某储蓄所一个营业窗口等候的人数相应的概率如下: 排队人数 0 1 2 3 4 5人及5人以上 概率 0.1 0.16 0.3 0.3 0.1 0.04 求:(1)至多2人排队等候的概率; (2)至少3人排队等候的概率. 解 记“无人排队等候”为事件A,“1人排队等候”为事件B,“2人排队等 候”为事件C,“3人排队等候”为事件D,“4人排队等候”为事件E,“5人及 5人以上排队等候”为事件F,则事件A,B,C,D,E,F彼此互斥. (1)记“至多2人排队等候”为事件G,则G=A∪B∪C, 所以P(G)=P(A∪B∪C)=P(A)+P(B)+P(C)=0.1+0.16+0.3=0.56. (2)法一 记“至少3人排队等候”为事件H, 则H=D∪E∪F, 所以P(H)=P(D∪E∪F)=P(D)+P(E)+P(F)=0.3+0.1+0.04=0.44. 法二 记“至少3人排队等候”为事件H,则其对立事件为事件G,所以P(H)=1-P(G)=0.44. 1.下列说法正确的是( ) A.甲、乙二人比赛,甲胜的概率为,则比赛5场,甲胜3场 B.某医院治疗一种疾病的治愈率为10%,前9个病人没有治愈,则第10个病人一 定治愈 C.随机试验的频率与概率相等 D.天气预报中,预报明天降水概率为90%,是指降水的可能性是90% 答案 D 解析 由概率的意义知D正确. 2.在5张电话卡中,有3张移动卡和2张联通卡,从中任取2张,若事件“2张全 是移动卡”的概率是,那么概率是的事件是( ) A.至多有一张移动卡 B.恰有一张移动卡 C.都不是移动卡 D.至少有一张移动卡 答案 A 解析 由题意知“2张全是移动卡”的对立事件是“至多有一张移动卡”,又1- =,故“至多有一张移动卡”的概率是. 3.(2022·太原模拟)已知随机事件A和B互斥,且P(A∪B)=0.7,P(B)=0.2,则 P(A)=( ) A.0.5 B.0.1 C.0.7 D.0.8 答案 A 解析 ∵随机事件A和B互斥,且P(A∪B)=0.7,P(B)=0.2,∴P(A)=P(A∪B)- P(B)=0.7-0.2=0.5,∴P(A)=1-P(A)=1-0.5=0.5. 4.(多选)(2021·武汉调研)甲、乙两人下棋,两人下成和棋的概率是,甲获胜的概率 是,下面结论正确的是( ) A.甲不输的概率 B.乙不输的概率 C.乙获胜的概率 D.乙输的概率 答案 ABD 解析 因为甲、乙两人下成和棋的概率是,甲获胜的概率是,所以甲不输的概率+=,故A正确; 所以乙不输的概率1-=,故B正确; 所以乙获胜的概率1--=,故C错误; 所以乙输的概率即为甲获胜的概率是,故D正确,故选ABD. 5.(多选)(2022·重庆诊断)将一枚骰子向上抛掷一次,设事件A=“向上的一面出 现奇数点”,事件B=“向上的一面出现的点数不超过2”,事件C=“向上的一 面出现的点数不小于4”,则下列说法中正确的有( ) A.AB=∅ B.BC=“向上的一面出现的点数大于3” C.AB+BC=“向上的一面出现的点数不小于3” D.ABC=“向上的一面出现的点数为2” 答案 BC 解析 由题意知事件A包含的样本点:向上的一面出现的点数为1,3,5; 事件B包含的样本点:向上的一面出现的点数为1,2; 事件C包含的样本点:向上的一面出现的点数为4,5,6. 所以AB=“向上的一面出现的点数为2”,故A错误; BC=“向上的一面出现的点数为4或5或6”,故B正确; AB+BC=“向上的一面出现的点数为3或4或5或6”,故C正确; ABC=Ω,故D错误,故选BC. 6.(多选)下列说法正确的是( ) A.若事件A与B互斥,则A∪B是必然事件 B《. 西游记》《三国演义》《水浒传》《红楼梦》是我国四大名著.若在这四大名著中, 甲、乙、丙、丁分别任取一本进行阅读,设事件E=“甲取到《红楼梦》”,事件F =“乙取到《红楼梦》”,则E与F是互斥但不对立事件 C.掷一枚骰子,记录其向上的点数,记事件A=“向上的点数不大于5”,事件B =“向上的点数为质数”,则B A D.10个产品中有2个次品,从中抽取一个产品检查其质量,则样本空间含有2个 ⊆ 样本点 答案 BCD 解析 对于A,事件A与B互斥时,A∪B不一定是必然事件,故A错误; 对于B,事件E与F不会同时发生,所以E与F是互斥事件,但除了事件E与F 之外还有“丙取到红楼梦”“丁取到红楼梦”,所以E与F不是对立事件,故E与F是互斥但不对立事件,故B正确; 对于C,事件A={1,2,3,4,5},事件B={2,3,5},所以B包含于A,故C正确; 对于D,样本空间Ω={正品,次品},含有2个样本点,故D正确. 7.我国西部一个地区的年降水量在下列区间内的概率如下表所示: 年降水量(mm) (100,150) (150,200) (200,250) (250,300) 概率 0.21 0.16 0.13 0.12 则年降水量在(200,300)(mm)范围内的概率是________. 答案 0.25 解析 设年降水量在(200,300),(200,250),(250,300)的事件分别为A,B,C,则A =B∪C,且B,C为互斥事件,所以P(A)=P(B)+P(C)=0.13+0.12=0.25. 8.若事件A与B是互斥事件,且事件A∪B发生的概率是0.64,事件B发生的概率 是事件A发生的概率的3倍,则事件A发生的概率为________. 答案 0.16 解析 设P(A)=x,则P(B)=3x,所以P(A∪B)=P(A)+P(B)=x+3x=0.64,所以 P(A)=x=0.16. 9.某城市2022年的空气质量状况如下表所示: 污染指数T 30 60 100 110 130 140 概率P 其中污染指数T≤50时,空气质量为优;50<T≤100时,空气质量为良;100< T≤150时,空气质量为轻微污染,则该城市2022年空气质量达到良或优的概率 为________. 答案 解析 由题意可知2022年空气质量达到良或优的概率P=++=. 10.盒子里有6个红球、4个白球,现从中任取3个球,设事件A={3个球中有1个 红球、2个白球},事件B={3个球中有2个红球、1个白球},事件C={3个球中 至少有1个红球},事件D={3个球中既有红球又有白球}. (1)事件D与A,B是什么样的运算关系? (2)事件C与A的积事件是什么事件? 解 (1)对于事件D,可能的结果为1个红球、2个白球或2个红球、1个白球,故D =A+B. (2)对于事件C,可能的结果为1个红球、2个白球或2个红球,1个白球或3个红 球,故CA=A.11.电影公司随机收集了电影的有关数据,经分类整理得到下表: 第一 第二 第三 第四 第五 第六 电影类型 类 类 类 类 类 类 电影部数 140 50 300 200 800 510 好评率 0.4 0.2 0.15 0.25 0.2 0.1 好评率是指:一类电影中获得好评的部数与该类电影的部数的比值. (1)从电影公司收集的电影中随机选取1部,求这部电影是获得好评的第四类电 影的概率; (2)随机选取1部电影,估计这部电影没有获得好评的概率; (3)电影公司为增加投资回报,拟改变投资策略,这将导致不同类型电影的好评率 发生变化.假设表格中只有两类电影的好评率数据发生变化,那么哪类电影的好 评率增加0.1,哪类电影的好评率减少0.1,使得获得好评的电影总部数与样本中 的电影总部数的比值达到最大(只需写出结论)? 解 (1)由题意知,样本中电影的总部数是140+50+300+200+800+510=2 000, 第四类电影中获得好评的电影部数是200×0.25=50. 故所求概率为=0.025. (2)由题意知,样本中获得好评的电影部数是 140×0.4+50×0.2+300×0.15+200×0.25+800×0.2+510×0.1 =56+10+45+50+160+51 =372. 故所求概率估计为1-=0.814. (3)增加第五类电影的好评率,减少第二类电影的好评率. 12.(多选)(2022·海口模拟)小张上班从家到公司开车有两条线路,所需时间(分钟) 随交通堵塞状况有所变化,其概率分布如表所示: 所需时间(分钟) 30 40 50 60 线路一 0.5 0.2 0.2 0.1 线路二 0.3 0.5 0.1 0.1 则下列说法正确的是( ) A.任选一条线路,“所需时间小于50分钟”与“所需时间为60分钟”是对立事 件B.从所需的平均时间看,线路一比线路二更节省时间 C.如果要求在45分钟以内从家赶到公司,小张应该走线路一 D.若小张上、下班走不同线路,则所需时间之和大于100分钟的概率为0.04 答案 BD 解析 “所需时间小于50分钟”与“所需时间为60分钟”是互斥而不对立事 件,A错误; 线路一所需的平均时间为30×0.5+40×0.2+50×0.2+60×0.1=39分钟,线路 二所需的平均时间为30×0.3+40×0.5+50×0.1+60×0.1=40分钟,所以B正 确; 线路一所需时间小于 45分钟概率为 0.7,线路二所需时间小于 45分钟概率为 0.8,小张应选线路二,故C错误; 所需时间之和大于100分钟则线路一,线路二的时间可以为(50,60),(60,50)和 (60,60)三种情况,概率为0.2×0.1+0.1×0.1+0.1×0.1=0.04,故D正确.故选 BD. 13.某学校成立了数学、英语、音乐3个课外兴趣小组,3个小组分别有39,32,33 名成员,一些成员参加了不止一个小组,具体情况如图所示.现随机选取一名成员 则他至少参加 2 个小组的概率为________,他至多参加 2 个小组的概率为 ________. 答案 解析 记“恰好参加2个小组”为事件A,“恰好参加3个小组”为事件B,随机 选取一名成员,恰好参加2个小组的概率P(A)=++=,恰好参加3个小组的概 率P(B)==,则至少参加2个小组的概率为P(A)+P(B)=+=,至多参加2个小 组的概率为1-P(B)=1-=. 14.甲、乙二人用4张扑克牌(分别是红桃2,红桃3,红桃4,方片4)玩游戏,他们将 扑克牌洗匀后,背面朝上放在桌面上,甲先抽,乙后抽,抽出的牌不放回,各抽一 张. (1)写出甲、乙抽到牌的所有情况;(2)若甲抽到红桃3,则乙抽到的牌的数字比3大的概率是多少? (3)甲、乙约定,若甲抽到的牌的数字比乙的大,则甲胜;否则乙胜,你认为此游戏 是否公平?为什么? 解 (1)分别用2,3,4,4′表示红桃2,红桃3,红桃4,方片4,则甲、乙抽到牌的所 有情况为(2,3),(2,4),(2,4′),(3,2),(3,4),(3,4′),(4,2),(4,3),(4,4′),(4′,2), (4′,3),(4′,4),共12种不同的情况. (2)甲抽到红桃3,乙抽到的只能是红桃2,红桃4,方片4,因此乙抽到牌的数字比 3大的概率是. (3)甲抽到的牌的数字比乙的大,有(3,2),(4,2),(4,3),(4′,2),(4′,3),共5种情况, 因此甲胜的概率为,乙胜的概率为. 因此<,所以此游戏不公平.