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學(xué)必求其心得,業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得,業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得,業(yè)必貴于專精第2課時(shí)導(dǎo)入新課設(shè)計(jì)思路一:(問題導(dǎo)入)下圖是臥室和書房地磚的示意圖,圖中每一塊地磚除顏色外完全相同,小貓分別在臥室和書房中自由地走來走去.在哪個(gè)房間里,小貓停留在黑磚上的概率大?臥室(書房)設(shè)計(jì)思路二:(情境導(dǎo)入)在概率論發(fā)展的早期,人們就已經(jīng)注意到只考慮那種僅有有限個(gè)等可能結(jié)果的隨機(jī)試驗(yàn)是不夠的,還必須考慮有無限多個(gè)試驗(yàn)結(jié)果的情況.例如一個(gè)人到單位的時(shí)間可能是8:00至9:00之間的任何一個(gè)時(shí)刻;往一個(gè)方格中投一個(gè)石子,石子可能落在方格中的任何一點(diǎn)……這些試驗(yàn)可能出現(xiàn)的結(jié)果都是無限多個(gè)。推進(jìn)新課新知探究對于導(dǎo)入思路一:由于地磚除顏色外完全相同,小貓自由地走來走去,因此,小貓可能會(huì)停留在任何一塊地磚上,而且在任何一塊地磚上停留的可能性相同,對于這樣一個(gè)隨機(jī)事件的概率,有如下的結(jié)論:對于一個(gè)隨機(jī)試驗(yàn),如果我們將每個(gè)基本事件理解為從某特定的幾何區(qū)域內(nèi)隨機(jī)地抽取一點(diǎn),而該區(qū)域內(nèi)每一點(diǎn)被取到的機(jī)會(huì)都一樣,這樣就可以把隨機(jī)事件與幾何區(qū)域聯(lián)系在一起。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,簡稱幾何概型.幾何概型與古典概型一樣也是一種等可能事件的概率模型,它的特點(diǎn)是:(1)試驗(yàn)中所有可能出現(xiàn)的結(jié)果,也就是基本事件有無限多個(gè)。(2)基本事件出現(xiàn)的可能性相等。實(shí)際上幾何概型是將古典概型中的有限性推廣到無限性,而保留等可能性,這就是幾何概型.幾何概型的概率計(jì)算方法如下:一般地,在幾何區(qū)域D中隨機(jī)地取一點(diǎn),記事件“該點(diǎn)落在其內(nèi)部一個(gè)區(qū)域d內(nèi)”為事件A,則事件A發(fā)生的概率為P(A)=.這里要求D的測度不為0,其中“測度”的意義依D確定,當(dāng)D分別是線段、平面圖形和立體圖形時(shí),相應(yīng)的“測度”分別是長度、面積和體積等.對于導(dǎo)入思路二:(1)幾何概率模型: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。(2)幾何概型的概率公式:P(A)=.(3)幾何概型的特點(diǎn):1°試驗(yàn)中所有可能出現(xiàn)的結(jié)果(基本事件)有無限多個(gè).2°每個(gè)基本事件出現(xiàn)的可能性相等.應(yīng)用示例思路1例1取一個(gè)邊長為2a的正方形及其內(nèi)切圓(如圖所示),隨機(jī)向正方形內(nèi)丟一粒豆子,求豆子落入圓內(nèi)的概率.分析:由于是隨機(jī)丟豆子,故可以認(rèn)為豆子落入正方形內(nèi)任意一點(diǎn)都是機(jī)會(huì)均等的,這符合幾何概型的條件,可以看成幾何概型。于是利用幾何概型求概率的公式,豆子落入圓中的概率應(yīng)該等于圓面積與正方形面積的比。解:記“豆子落入圓內(nèi)”為事件A,則P(A)=.答:豆子落入圓內(nèi)的概率為.點(diǎn)評:在解題時(shí),首先要區(qū)分是古典概型還是幾何概型,這兩種隨機(jī)事件的概率類型雖然每一個(gè)事件的發(fā)生都是等可能的,但是幾何概型是有無數(shù)個(gè)基本事件的情形,古典概型是有有限個(gè)基本事件的情形。此外,本例可以利用計(jì)算機(jī)模擬,過程如下:(1)在Excel軟件中,選定A1,鍵入“=(rand()—0。5)*2”.(2)選定A1,按“ctrl+C".選定A2~A1000,B1~B1000,按“ctrl+V”。此時(shí),A1~A1000,B1~B1000均為[-1,1]區(qū)間上的均勻隨機(jī)數(shù).(3)選定D1,鍵入“=power(A1,2)+power(B1,2)";再選定D1,按“ctrl+C”;選定D2~D1000,按“ctrl+V",則D列表示A2+B2。(4)選定F1,鍵入“=IF(D1>1,1,0)”;再選定F1,按“ctrl+C”;選定F2~F1000,按“ctrl+V”,則如果D列中A2+B2>1,F列中的值為1,否則F列中的值為0。(5)選定H1,鍵入“FREQUENCY(F1:F10,0。5)”,表示F1~F10中小于或等于0.5的個(gè)數(shù),即前10次試驗(yàn)中落到圓內(nèi)的豆子數(shù);類似的,選定H2,鍵入“FREQUENCY(F1:F20,0.5)",表示前20次試驗(yàn)中落到圓內(nèi)的豆子數(shù);選定H3,鍵入“FREQUENCY(F1:F50,0.5)”,表示前50次試驗(yàn)中落到圓內(nèi)的豆子數(shù);選定H4,鍵入“FREQUENCY(F1:F100,0.5)”,表示前100次試驗(yàn)中落到圓內(nèi)的豆子數(shù);選定H5,鍵入“FREQUENCY(F1:F500,0。5)",表示前500次試驗(yàn)中落到圓內(nèi)的豆子數(shù);選定H6,鍵入“FREQUENCY(F1:F1000,0.5)”,表示前1000次試驗(yàn)中落到圓內(nèi)的豆子數(shù)。(6)選定I1,鍵入“H1*4/10”,表示根據(jù)前10次試驗(yàn)得到圓周率π的估計(jì)值;選定I2,鍵入“H2*4/10”,則I2為根據(jù)前20次試驗(yàn)得到圓周率π的估計(jì)值;類似操作,可得I3為根據(jù)前50次試驗(yàn)得到圓周率π的估計(jì)值,I4為根據(jù)前100次試驗(yàn)得到圓周率π的估計(jì)值,I5為根據(jù)前500次試驗(yàn)得到圓周率π的估計(jì)值,I6為根據(jù)前1000次試驗(yàn)得到圓周率π的估計(jì)值.如圖:例2如圖,在等腰直角三角形ABC中,在斜邊AB上任取一點(diǎn)M,求AM小于AC的概率.分析:在線段AB上取一點(diǎn)C′,使得線段AC′的長度等于線段AC的長度.那么原問題就轉(zhuǎn)化為求AM小于AC′的概率.所以,當(dāng)點(diǎn)M位于下圖中的線段AC′上時(shí),AM<AC,故線段AC′即為區(qū)域d.區(qū)域d的測度就是線段AC′的長度,區(qū)域D的測度就是線段AB的長度。解:在AB上截取AC′=AC.于是P(AM<AC)=P(AM〈AC′)=。答:AM小于AC′的概率為.變式訓(xùn)練:若將例2改為:如下圖,在等腰直角三角形ABC中,過直角頂點(diǎn)C在∠ACB內(nèi)部任作一條射線CM,與線段AB交于點(diǎn)M,求AM小于AC的概率.解:此時(shí),應(yīng)該看作射線CM落在∠ACB內(nèi)部是等可能的。公式中的區(qū)域D是∠ACB(內(nèi)部),而區(qū)域d求法應(yīng)該與原題是一樣的,即在線段AB上取一點(diǎn)C′,使得線段AC′的長度等于線段AC的長度(如圖),那么區(qū)域d就是∠ACC′(內(nèi)部)。從而區(qū)域d的測度就是∠ACC′的度數(shù),區(qū)域D的測度就是∠ACB的度數(shù).∠ACC′==67.5°,所以所求事件的概率為。點(diǎn)評:由此可見,背景相似的問題,當(dāng)?shù)瓤赡艿慕嵌炔煌瑫r(shí),其概率是不一樣的.此題可參考習(xí)題3.3的第6題。例3(會(huì)面問題)甲、乙二人約定在12點(diǎn)到下午5點(diǎn)之間在某地會(huì)面,先到者等一個(gè)小時(shí)后即離去。設(shè)二人在這段時(shí)間內(nèi)的各時(shí)刻到達(dá)是等可能的,且二人互不影響。求二人能會(huì)面的概率.分析:兩人相約的時(shí)間都是5小時(shí),設(shè)X,Y分別表示甲、乙二人到達(dá)的時(shí)刻,因此,0≤X≤5,0≤Y≤5,這樣兩人到達(dá)的時(shí)刻就構(gòu)成一個(gè)正方形,而兩人能會(huì)面必須滿足|X-Y|≤1,而這個(gè)不等式所表示的是一個(gè)帶狀的,位于正方形內(nèi)的圖形,由于兩人到達(dá)的時(shí)刻是隨機(jī)的,而且,在每一個(gè)時(shí)刻到達(dá)的可能性是相同的,因此,符合幾何概型所具有的特點(diǎn),可以運(yùn)用幾何概型概率的計(jì)算方法來計(jì)算。解:記A={二人能會(huì)面}。以X,Y分別表示甲、乙二人到達(dá)的時(shí)刻,于是0≤X≤5,0≤Y≤5,即點(diǎn)M落在圖中的陰影部分。所有的點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)正方形,即有無窮多個(gè)結(jié)果.由于每人在任一時(shí)刻到達(dá)都是等可能的,所以落在正方形內(nèi)各點(diǎn)是等可能的,符合幾何概型的條件.二人會(huì)面的條件是:|X-Y|≤1,故正方形的面積為5×5=25,陰影部分的面積為5-2××42=9.二人能會(huì)面的概率為。點(diǎn)評:建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型,是解決幾何概型問題的關(guān)鍵。對于“碰面問題”可以模仿本題建立數(shù)學(xué)模型。例4如圖,隨機(jī)投擲一個(gè)飛鏢扎在靶子上,假設(shè)飛鏢既不扎在黑色的靶心,也不扎在兩個(gè)區(qū)域之間,更不會(huì)脫靶,求飛鏢扎在下列區(qū)域的概率:(1)編號為25的區(qū)域;(2)編號在6到9之間的區(qū)域;(3)編號為奇數(shù)的區(qū)域.(每一個(gè)小區(qū)域的面積相同)分析:由于飛鏢是隨機(jī)投擲到靶子上,并且落在靶子的每一個(gè)位置的可能性相同,因此,符合幾何概型的特點(diǎn)。解:假設(shè)靶子的每一個(gè)區(qū)域的面積為1個(gè)單位,則靶子所在圓的面積為28個(gè)單位.(1)記事件A為“飛鏢扎在編號為25的區(qū)域”,則P(A)=.(2)記事件B為“飛鏢扎在編號為6到9之間的區(qū)域",則P(B)=。(3)記事件C為“飛鏢扎在編號為奇數(shù)的區(qū)域”,則P(C)=.答:(1)飛鏢扎在編號為25的區(qū)域的概率為;(2)飛鏢扎在編號在6到9之間的區(qū)域的概率為;(3)飛鏢扎在編號為奇數(shù)的區(qū)域的概率為.點(diǎn)評:仔細(xì)研讀題目,從題目提供的信息進(jìn)行分析,尋找適當(dāng)?shù)慕忸}方法,是解決本題的要害所在。思路2例1在1L高產(chǎn)小麥種子中混入了一粒帶麥銹病的種子,從中隨機(jī)取出10mL,含有麥誘病種子的概率是多少?分析:病種子在這1L種子中的分布可以看作是隨機(jī)的,取得的10mL種子可視為區(qū)域d,所有種子可視為區(qū)域D。解:取出10mL麥種,其中“含有病種子”這一事件記為A,則P(A)=。答:含有麥誘病種子的概率為.點(diǎn)評:由于病種子是隨機(jī)地處在容器中,它可以位于容器的任何一個(gè)位置,而且在每一個(gè)位置的可能性相同,符合幾何概型的特點(diǎn),所以運(yùn)用幾何概型概率的計(jì)算方法來解決本題。例2假設(shè)你家訂了一份報(bào)紙,送報(bào)人可能在早上6:30~7:30之間把報(bào)紙送到你家,你父親離開家去工作的時(shí)間在早上7:00~8:00之間,問你父親在離開家前能得到報(bào)紙(稱為事件A)的概率是多少?分析:由于兩人到達(dá)和離開的時(shí)刻是隨機(jī)的,而且,在每一個(gè)時(shí)刻到達(dá)或離開的可能性是相同的,因此,符合幾何概型所具有的特點(diǎn),可以運(yùn)用幾何概型概率的計(jì)算方法來計(jì)算。解:如圖,以橫坐標(biāo)x表示報(bào)紙送到時(shí)間,縱坐標(biāo)y表示父親離家時(shí)間建立平面直角坐標(biāo)系,假設(shè)隨機(jī)試驗(yàn)落在方形區(qū)域內(nèi)任何一點(diǎn)是等可能的,所以符合幾何概型的條件.根據(jù)題意,只要點(diǎn)落到陰影部分,就表示父親在離開家前能得到報(bào)紙,即事件A發(fā)生,所以P(A)==87。5%。點(diǎn)評:建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型,該模型符合幾何概型的特點(diǎn),這是解答本題的關(guān)鍵所在。另外我們還可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)來模擬該試驗(yàn)。設(shè)X是0到1之間的均勻隨機(jī)數(shù),Y也是0到1之間的均勻隨機(jī)數(shù)。如果Y+7>X+6。5,即Y>X-0。5,那么父親在離開家前能得到報(bào)紙.計(jì)算機(jī)模擬的方法:(1)選定A1,鍵入函數(shù)“=rand()”;(2)選定A1,按“ctrl+C",選定A2~A50,B1~B50,按“ctrl+V”。此時(shí),A1~A50,B1~B50均為[0,1]區(qū)間上的均勻隨機(jī)數(shù).用A列的數(shù)加7表示父親離開家的時(shí)間,B列的數(shù)加6。5表示送報(bào)人送到報(bào)紙的時(shí)間。如果A+7>B+6。5,即A-B>-0.5,則表示父親在離開家前能得到報(bào)紙.(3)選定D1,鍵入“=A1-B1”;再選定D1,按“ctrl+C”,選定D2D50,按“ctrl+V”.(4)選定E1,鍵入函數(shù)“=FREQUENCY(D1:D50,-0.5)”,E1表示統(tǒng)計(jì)D列中小于或等于—0。5的數(shù)的個(gè)數(shù),即父親在離開家前不能得到報(bào)紙的頻數(shù).(5)選定F1,鍵入“=(50—E1)/50.F1表示統(tǒng)計(jì)50次試驗(yàn)中,父親在離開家前能得到報(bào)紙的頻率。下面是我們在計(jì)算機(jī)上做的50次試驗(yàn),得到的結(jié)果是P(A)=0。88,如圖:例3假設(shè)一個(gè)直角三角形的兩直角邊的長都是0到1之間的隨機(jī)數(shù),試求斜邊長小于34的事件的概率.分析:由于直角邊的長是0到1之間的隨機(jī)數(shù),因此設(shè)兩直角邊的長分別為x,y,而x,y滿足0≤x≤1,0≤y≤1,斜邊長=,x,y可以落在0≤x≤1,0≤y≤1所表示的圖形的任何一個(gè)位置,而且在每個(gè)位置的可能性相同,滿足幾何概型的特點(diǎn).解:設(shè)兩直角邊的長分別為x,y,則0≤x≤1,0≤y≤1,斜邊長=,如右圖,樣本空間為邊長是1的正方形區(qū)域,而滿足條件的事件所在的區(qū)域的面積為。因此,所求事件的概率為P=。點(diǎn)評:根據(jù)已知條件,構(gòu)造滿足題目條件的數(shù)學(xué)模型,再運(yùn)用幾何概型的概率計(jì)算方法來計(jì)算某個(gè)事件發(fā)生的概率,是一種常用的求解概率問題的方法.例4甲、乙兩人相約于中午12點(diǎn)到13點(diǎn)之間在某一個(gè)地方碰面,并約定先到者等候20分鐘后可以離開,試設(shè)計(jì)模擬方法估計(jì)兩人能碰面的概率.分析:當(dāng)兩人到達(dá)碰面地點(diǎn)的時(shí)間相差在20分鐘之內(nèi)時(shí),兩人能碰面。我們可以用兩個(gè)轉(zhuǎn)盤來模擬兩人到達(dá)碰面地點(diǎn)的時(shí)間.解:運(yùn)用轉(zhuǎn)盤模擬的方法。具體步驟如下:(1)做兩個(gè)帶指針(分針)的轉(zhuǎn)盤,標(biāo)上刻度在0到60來表示時(shí)間,如右圖;(2)每個(gè)轉(zhuǎn)盤各轉(zhuǎn)m次,并記錄轉(zhuǎn)動(dòng)得到的結(jié)果,以第一個(gè)轉(zhuǎn)盤的結(jié)果x表示甲到達(dá)碰面地點(diǎn)的時(shí)間,以第二個(gè)轉(zhuǎn)盤的結(jié)果y表示乙到達(dá)碰面地點(diǎn)的時(shí)間;(3)統(tǒng)計(jì)兩人能碰面(滿足|x-y|〈20)的次數(shù)n;(4)計(jì)算的值,即為兩人能碰面的概率的近似值(理論值為).點(diǎn)評:實(shí)施模擬的方法除了轉(zhuǎn)盤模擬的方法外,還可以運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)即計(jì)算機(jī)來模擬,具體操作如下:(1)新建一個(gè)電子表格文件,在A1的位置輸入:=RAND()60,產(chǎn)生一個(gè)0到60的隨機(jī)數(shù)x;(2)將A1位置處的表達(dá)式復(fù)制到B1處,這樣又產(chǎn)生一個(gè)0到60的隨機(jī)數(shù)y;(3)在C1的位置處輸入:=IF(A1—B1<=-20,0,IF(A1-B1〈20,1,0),判斷兩人能否碰面(即是否滿足|x-y|<20),如果是,就返回?cái)?shù)值1,否則返回?cái)?shù)值0;(4)將第一行的三個(gè)表達(dá)式復(fù)制100行,產(chǎn)生100組這樣的數(shù)據(jù),也就是模擬了100次這樣的試驗(yàn),并統(tǒng)計(jì)每次的結(jié)果;(5)在C101處輸入:=SUM(C1:C100)/100統(tǒng)計(jì)這100次重復(fù)試驗(yàn)中正好兩人能碰面的頻率,即事件“兩人能碰面"發(fā)生的概率的近似值。知能訓(xùn)練課本本節(jié)練習(xí)4、5.解答:4。設(shè)A={射線OA落在∠xOT內(nèi)}.因?yàn)樯渚€OA落在∠xOT內(nèi)是隨機(jī)的,也就是射線OA可以落在∠xOT內(nèi)任意一個(gè)位置,這符合幾何概型的條件,區(qū)域d的測度是60,區(qū)域D的測度是360,根據(jù)幾何概型的概率計(jì)算公式,得P(A)=。5.運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果大約為2.7左右.點(diǎn)評:根據(jù)實(shí)際問題的背景,判斷是否符合幾何概型的特點(diǎn),如是則選擇符合題意的“測度”,運(yùn)用求幾何概型概率的方法來解決問題,此外我們還可以設(shè)計(jì)符合問題的模擬方法來模擬得到問題的近似解。課堂小結(jié)在這節(jié)課上我們主要是運(yùn)用幾何概型求解一些問題的概率,以及運(yùn)用模擬的方法求某一個(gè)事件的概率的近似值.結(jié)合上節(jié)課的內(nèi)容可以知道,幾何概型的概率問題仍然是隨機(jī)事件的概率,與古典概型的區(qū)別是古典概型所含的基本事件的個(gè)數(shù)是有限個(gè),而幾何概型所包含的基本事件的個(gè)數(shù)是無限的。對于幾何概型我們著重研究如下幾種類型:(1)與長度有關(guān)的幾何概型;(2)與面積有關(guān)的幾何概型;(3)與體積有關(guān)的幾何概型;(4)與角度有關(guān)的幾何概型.其中我們對與面積有關(guān)的幾何概型和與體積有關(guān)的幾何概型要求重點(diǎn)掌握.作業(yè)課本習(xí)題3。34、5、6。設(shè)計(jì)感想幾何概型是區(qū)別于古典概型的又一隨機(jī)事件的概率模型,在解決實(shí)際問題時(shí)首先根據(jù)問題的背景,判斷該事件是屬于古典概型還是幾何概型,這兩者的區(qū)別在于構(gòu)成該事件的基本事件的個(gè)數(shù)是有限個(gè)還是無限個(gè)。在使用幾何概型的概率計(jì)算公式時(shí),一定要注意其適用條件:每個(gè)事件發(fā)生的概率只與構(gòu)成該事件區(qū)域的長度成比例.隨機(jī)數(shù)在日常生活中,有著廣泛的應(yīng)用,我們可以利用計(jì)算器或計(jì)算機(jī)來產(chǎn)生均勻隨機(jī)數(shù),從而來模擬隨機(jī)試驗(yàn),其具體方法是:建立一個(gè)概率模型,它與某些我們感興趣的量(如概率值、常數(shù))有關(guān),然后設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)脑囼?yàn),并通過這個(gè)試驗(yàn)的結(jié)果來確定這些量。這種方法也是我們研究問題常用的方法.習(xí)題詳解習(xí)題3.31。記A={燈與兩端距離都大于2m}。因?yàn)榘岩槐K燈掛在繩子上的位置是隨機(jī)的,也就是說燈掛在繩子上的位置可以是繩子上任意一點(diǎn),這符合幾何概型的條件,根據(jù)P=,得P(A)=。答:燈與兩端距離都大于2m的概率為13.2.記A={所投的點(diǎn)落入小正方形內(nèi)}。由于是隨機(jī)投點(diǎn),故可以認(rèn)為所投的點(diǎn)落入大正方形內(nèi)任意一點(diǎn)都是機(jī)會(huì)均等的,這符合幾何概型的條件,可以看成幾何概型。于是利用幾何概型求概率的公式,所投的點(diǎn)落入小正方形內(nèi)的概率應(yīng)該等于小正方形內(nèi)面積與大正方形面積的比,即P(A)=。答:所投的點(diǎn)落入小正方形內(nèi)的概率為.3.記A={所投的點(diǎn)落在梯形內(nèi)部}。由于是隨機(jī)投點(diǎn),故可以認(rèn)為所投的點(diǎn)落入矩形內(nèi)的任意一點(diǎn)都是機(jī)會(huì)均等的,這符合幾何概型的條件,可以看成幾何概型。于是利用幾何概型求概率的公式,所投的點(diǎn)落入梯形內(nèi)部的概率應(yīng)該等于梯形面積與矩形面積的比,即P(A)=.答:所投的點(diǎn)落在梯形內(nèi)部的概率為。4。設(shè)A={該點(diǎn)落在正方形內(nèi)}。因?yàn)樵擖c(diǎn)落在正方形內(nèi)是隨機(jī)的,也就是該點(diǎn)可以落在正方形內(nèi)任意一個(gè)位置,這符合幾何概型的條件,根據(jù)幾何概型的求概率計(jì)算公式,得P(A)=。答:乘客到達(dá)站臺立即乘上車的概率為。5。分析:直接求“硬幣落下后與格線有公共點(diǎn)”的概率比較困難,可以考慮先求“硬幣落下后與格線無公共點(diǎn)"的概率,再求“硬幣落下后與格線有公共點(diǎn)的概率”.解:因?yàn)橹睆降扔?cm的硬幣投擲到正方形網(wǎng)格上是隨機(jī)的,也就是硬幣可以落在正方形網(wǎng)格上任意一個(gè)位置,這符合幾何概型的條件。要求“硬幣落下后與格線無公共點(diǎn)”的概率,根據(jù)幾何概型的求概率計(jì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