高考数学二轮专题复习 微专题16 计数原理与概率 学案(含解析)

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高考数学二轮专题复习 微专题16 计数原理与概率 学案(含解析)

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微专题16 计数原理与概率
排列与组合问题
【例1】 (1)(2025·四川成都一模)在连续五天时间内,甲、乙、丙、丁四名同学分别到夕阳红敬老院参加志愿者活动,每天一人,其中甲参加两天,其余三人各参加一天,则甲不在相邻两天的安排方法有 (  )
A.24种 B.36种
C.48种 D.60种
(2)(多选)某中学的3名男生和2名女生一起参加数学竞赛,比赛结束后,这5名同学排成一排合影留念,则下列说法正确的是 (  )
A.若要求2名女生相邻,则这5名同学共有48种不同的排法
B.若要求女生与男生相间排列,则这5名同学共有24种排法
C.若要求2名女生互不相邻,则这5名同学共有72种排法
D.若要求男生甲不在排头也不在排尾,则这5名同学共有72种排法
(3)(2023·新课标Ⅰ卷)某学校开设了4门体育类选修课和4门艺术类选修课,学生需从这8门课中选修2门或3门课,并且每类选修课至少选修1门,则不同的选课方案共有________种.
[听课记录] _________________________________________________________
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【规律方法】 排列、组合问题的求解方法与技巧
(1)合理分类与准确分步;(2)排列、组合混合问题要先选后排;(3)特殊元素优先安排;(4)相邻问题捆绑处理;(5)不相邻问题插空处理;(6)定序问题除法处理;(7)“小集团”排列问题先整体后局部;(8)正难则反,等价转化.
【跟踪训练1】
(1)在某场马拉松比赛中,组委会派小王、小李等6名志愿者到甲、乙两个路口做引导员,每位志愿者去一个路口,每个路口至少有2位引导员.若小王和小李不能去同一路口,则不同的安排方案种数为 (  )
A.40 B.28
C.20 D.14
(2)婺剧深受民众喜爱,某次婺剧表演结束后,老生、小生、花旦、正旦、老旦各一人排成一排合影留念,其中小生和老生不相邻且老旦不排在最右边的不同排法种数是 (  )
A.36 B.48
C.60 D.72
(3)(多选)甲、乙、丙、丁、戊五人并排站成一排,下列说法正确的是 (  )
A.如果甲、乙必须相邻且乙在甲的右边,那么不同的排法有24种
B.最左端只能排甲或乙,最右端不能排甲,则不同的排法共有42种
C.甲、乙不相邻的排法为82种
D.甲、乙、丙按从左到右的顺序排列的排法有20种
二项式定理
【例2】 (1)(2025·河北保定二模)若(x-1)n(n∈N*)的展开式中各项系数的绝对值之和为512,则(x+1)8(x-1)n的展开式中x11的系数为 (  )
A.-56 B.56
C.-70 D.70
(2)(多选)(2025·江西赣州二模)设(x-1)9=a0+a1x+a2x2+…+a9x9,则 (  )
A.a0=1
B.a1+a2+…+a9=0
C.a4+a5=0
D.a1+a3+a5+a7+a9=256
(3)(2024·全国甲卷)二项式的展开式中,各项系数的最大值是________.
[听课记录] _________________________________________________________
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【规律方法】 二项式(a+b)n的通项Tk+1=an-kbk(k=0,1,2,…,n),它表示的是二项展开式的第k+1项,而不是第k项;其中是二项展开式的第k+1项的二项式系数,而二项展开式的第k+1项的系数是字母幂前的常数,要区分二项式系数与系数.
【跟踪训练2】
(1)(2025·河北邯郸调研)的展开式中的系数为 (  )
A.-192 B.-6
C.6 D.192
(2)(多选)(2025·青海海东三模)已知(x2-x)11=a0+a1x+a2x2+…+a22x22,则 (  )
A.a0=0
B.a0+a1+a2+…+a22=0
C.a0-a1+a2-…+a22=222
D.a0+a2+a4+…+a22=210
(3)已知a=1+2+22+23+…+220,则a被10除所得的余数为________.
概率
考向1 古典概型
【例3】 (2025·甘肃白银模拟)某校派高一、高二、高三每个年级各2名学生参加某项技能大赛,比赛要求每2名学生组成一个小组,则在这6名学生组成的小组中,只有一个小组的2名学生来自同一年级的概率为 (  )
A. B.
C. D.
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考向2 条件概率与全概率公式
【例4】 (1)(2025·江西萍乡三模)从10双不同品牌的筷子中任取两根,若其中一根筷子为品牌A,则另一根也为品牌A的概率为 (  )
A. B.
C. D.
(2)(2025·湖北黄冈模拟)已知甲箱中有2个红球和3个黑球,乙箱中有1个红球和3个黑球(所有球除颜色外完全相同).某学生先从甲箱中随机取出1个球放入乙箱,再从乙箱中随机取出2个球,记“从乙箱中取出的球是2个黑球”为事件B,则P(B)= (  )
A. B.
C. D.
[听课记录] _________________________________________________________
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考向3 相互独立事件的概率
【例5】 甲、乙、丙、丁四支球队进行单循环小组赛(每两队比赛一场),比赛分三轮,每轮两场比赛,第一轮第一场甲乙比赛,第二场丙丁比赛;第二轮第一场甲丙比赛,第二场乙丁比赛;第三轮甲对丁和乙对丙两场比赛同一时间开赛,规定:比赛无平局,获胜的球队记3分,输的球队记0分.三轮比赛结束后以积分多少进行排名,积分相同的队伍由抽签决定排名,排名前两位的队伍小组出线.假设四支球队每场比赛获胜概率以近10场球队相互之间的胜场比为参考.
队伍 近10场胜场比 队伍
甲 7∶3 乙
甲 5∶5 丙
甲 4∶6 丁
乙 4∶6 丙
乙 5∶5 丁
丙 3∶7 丁
(1)三轮比赛结束后甲的积分记为X,求P(X=3);
(2)若前两轮比赛结束后,甲、乙、丙、丁四支球队积分分别为3,3,0,6,求甲队能小组出线的概率.
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【规律方法】 求概率的方法与技巧
(1)古典概型用古典概型概率公式求解.
(2)条件概率用条件概率公式及全概率公式求解.
(3)根据事件间的关系,利用概率的加法、乘法公式及对应事件的概率公式求解.
【跟踪训练3】
(1)(2025·山西太原联考)某班同学利用假期在家通过网络直播观看比赛.已知该班有30名学生喜欢看排球比赛,40名学生喜欢看篮球比赛,50名学生喜欢看排球比赛或篮球比赛.若从喜欢看排球比赛的学生中抽取1人,则此学生喜欢看篮球比赛的概率为 (  )
A. B.
C. D.
(2)(多选)(2025·安徽池州模拟)甲袋有3个红球、2个白球和5个黑球,乙袋有3个红球、3个白球和4个黑球,先从甲袋中随机取出一球放入乙袋,事件A1,A2和A3分别表示从甲袋取出的球是红球、白球和黑球;再从乙袋中随机取出一球,事件B表示从乙袋取出的球是红球,则 (  )
A.P(A2B)= B.P(A3|B)=
C.P(B)= D.A1与B相互独立
(3)“中式八球”是受群众欢迎的台球运动项目之一.在一场“中式八球”邀请赛中,甲、乙、丙、丁4人角逐最后的冠军,本次邀请赛采取“双败淘汰制”.具体赛制如下:
首先,4人通过抽签两两对阵,胜者进入“胜区”,败者进入“败区”;接下来,“胜区”的2人对阵,胜者进入最后的决赛,“败区”的2人对阵,败者直接淘汰出局,获得第四名;紧接着,“败区”的胜者和“胜区”的败者对阵,胜者晋级最后的决赛,败者获得第三名;最后,剩下的2人进行最后的决赛,胜者获得冠军,败者获得亚军.
现假定甲对阵乙、丙、丁获胜的概率均为p(0①经抽签,第一轮甲对阵乙,丙对阵丁,若p=0.6.
(ⅰ)求甲连胜三场获得冠军的概率;
(ⅱ)求甲在“双败淘汰制”下获得冠军的概率.
②除“双败淘汰制”外,“中式八球”也经常采用传统的“单败淘汰制”:抽签决定两两对阵,胜者晋级,败者淘汰,直至决出最后的冠军.问当p满足什么条件时,“双败淘汰制”比“单败淘汰制”更利于甲在此次邀请赛中夺冠
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1/1微专题16 计数原理与概率
排列与组合问题
【例1】 (1)(2025·四川成都一模)在连续五天时间内,甲、乙、丙、丁四名同学分别到夕阳红敬老院参加志愿者活动,每天一人,其中甲参加两天,其余三人各参加一天,则甲不在相邻两天的安排方法有(  )
A.24种  B.36种 
C.48种  D.60种
(2)(多选)某中学的3名男生和2名女生一起参加数学竞赛,比赛结束后,这5名同学排成一排合影留念,则下列说法正确的是(  )
A.若要求2名女生相邻,则这5名同学共有48种不同的排法
B.若要求女生与男生相间排列,则这5名同学共有24种排法
C.若要求2名女生互不相邻,则这5名同学共有72种排法
D.若要求男生甲不在排头也不在排尾,则这5名同学共有72种排法
(3)(2023·新课标Ⅰ卷)某学校开设了4门体育类选修课和4门艺术类选修课,学生需从这8门课中选修2门或3门课,并且每类选修课至少选修1门,则不同的选课方案共有________种.
(1)B (2)ACD (3)64 [(1)先排乙、丙、丁三名同学,共有=3×2×1=6种排法;
再从三人所产生的四个空中选两个给甲,有=6种排法.
所以共有·=6×6=36种安排方法.
(2)选项A,将2名女生捆绑在一起,再与3名男生进行全排列,则有=48(种),故正确;
选项B,要求女生与男生相间排列,采用插空法,先将3名男生进行全排列,再将2名女生插到3名男生所形成的2个空中,则有=12(种),故错误;
选项C,先将3名男生进行全排列,再将2名女生插到3名男生所形成的4个空中,则有=72(种),故正确;
选项D,将5名同学排成一排,相当于将他们放到排成一排的5个空位中,先将男生甲排在中间的3个空位中,再将剩下4名同学进行全排列,则有=72(种),故正确.
(3)若选2门,则只能在体育类和艺术类中各选1门,有=16(种)选法;若选3门,分体育类选修课选2门,艺术类选修课选1门,或体育类选修课选1门,艺术类选修课选2门两种情况,则有+=48(种)选法.综上,共有16+48=64(种)不同的选课方案.]
【规律方法】 排列、组合问题的求解方法与技巧
(1)合理分类与准确分步;(2)排列、组合混合问题要先选后排;(3)特殊元素优先安排;(4)相邻问题捆绑处理;(5)不相邻问题插空处理;(6)定序问题除法处理;(7)“小集团”排列问题先整体后局部;(8)正难则反,等价转化.
【跟踪训练1】
(1)在某场马拉松比赛中,组委会派小王、小李等6名志愿者到甲、乙两个路口做引导员,每位志愿者去一个路口,每个路口至少有2位引导员.若小王和小李不能去同一路口,则不同的安排方案种数为(  )
A.40 B.28
C.20 D.14
(2)婺剧深受民众喜爱,某次婺剧表演结束后,老生、小生、花旦、正旦、老旦各一人排成一排合影留念,其中小生和老生不相邻且老旦不排在最右边的不同排法种数是(  )
A.36 B.48
C.60 D.72
(3)(多选)甲、乙、丙、丁、戊五人并排站成一排,下列说法正确的是(  )
A.如果甲、乙必须相邻且乙在甲的右边,那么不同的排法有24种
B.最左端只能排甲或乙,最右端不能排甲,则不同的排法共有42种
C.甲、乙不相邻的排法为82种
D.甲、乙、丙按从左到右的顺序排列的排法有20种
(1)B (2)C (3)ABD [(1)若小王在甲路口,小李在乙路口,则剩余4个人分到两个路口,共有+=8+6=14(种)方案.同理若小王在乙路口,小李在甲路口,也有14种方案.所以一共有28种不同的安排方案.故选B.
(2)首先按照小生和老生不相邻的要求共有=72(种)排法,
其中老旦排在最右边时,左侧4个位置,先排花旦、正旦有种,
由此所形成的3个空中将小生、老生插入有种,
所以排法有=12(种),
所以满足题意的不同排法种数是72-12=60.
(3)如果甲、乙必须相邻且乙在甲的右边,那么不同的排法有=24种,A正确;
最左端只能排甲或乙,最右端不能排甲,若最左端排甲,有=24种排法;若最左端排乙,有=18种排法,则不同的排法共有42种,B正确;
甲、乙不相邻的排法有=72种,C不正确;
甲、乙、丙按从左到右的顺序排列的排法有=20种,D正确.]
二项式定理
【例2】 (1)(2025·河北保定二模)若(x-1)n(n∈N*)的展开式中各项系数的绝对值之和为512,则(x+1)8(x-1)n的展开式中x11的系数为(  )
A.-56  B.56 
C.-70  D.70
(2)(多选)(2025·江西赣州二模)设(x-1)9=a0+a1x+a2x2+…+a9x9,则(  )
A.a0=1
B.a1+a2+…+a9=0
C.a4+a5=0
D.a1+a3+a5+a7+a9=256
(3)(2024·全国甲卷)二项式的展开式中,各项系数的最大值是________.
(1)A (2)CD (3)5 [(1)(x-1)n的展开式中各项系数的绝对值之和等于(x+1)n的展开式中各项系数之和,
则(1+1)n=512,得n=9,则(x+1)8(x-1)9=(x2-1)8(x-1),
因为(x2-1)8的展开式中没有含x11的项,
所以(x+1)8(x-1)9的展开式中x11的系数为(x2-1)8的展开式中x10的系数,
即(-1)3=-56.
(2)对于A,令x=0,则a0=(0-1)9=-1,故A错误;
对于B,令x=1,则a0+a1+a2+…+a9=0,①
又a0=-1,则a1+a2+…+a9=1,故B错误;
对于C,Tk+1=x9-k(-1)k=(-1)kx9-k,k=0,1,…,9,
所以k=4时,T5=(-1)4x5,则a5=;
k=5时,T6=(-1)5x4,则a4=-;
所以a4+a5=0,故C正确;
对于D,令x=-1,则a0-a1+a2-…-a9=-29,②
①-②得2(a1+a3+…+a9)=29,则a1+a3+a5+a7+a9=28=256,故D正确.
(3)法一:由于=,=,=,=,
则展开式中系数最大的项一定在下面的5项中:=,=,=,=5,=,故系数的最大值为=5.
法二:的展开式的通项为Tk+1=xk,若第k+1项的系数最大,则
解得≤k≤,因为k∈N*,所以k=8,所以系数的最大值为=5.]
【规律方法】 二项式(a+b)n的通项Tk+1=an-kbk(k=0,1,2,…,n),它表示的是二项展开式的第k+1项,而不是第k项;其中是二项展开式的第k+1项的二项式系数,而二项展开式的第k+1项的系数是字母幂前的常数,要区分二项式系数与系数.
【跟踪训练2】
(1)(2025·河北邯郸调研)的展开式中的系数为(  )
A.-192  B.-6
C.6  D.192
(2)(多选)(2025·青海海东三模)已知(x2-x)11=a0+a1x+a2x2+…+a22x22,则(  )
A.a0=0
B.a0+a1+a2+…+a22=0
C.a0-a1+a2-…+a22=222
D.a0+a2+a4+…+a22=210
(3)已知a=1+2+22+23+…+220,则a被10除所得的余数为________.
(1)A (2)ABD (3)1 [(1)的展开式的通项为Tk+1=(-2)kx3(6-k)·x-k=(-2)k·x18-4k,令18-4k=-2,得k=5,所以的系数为-32×6=-192.故选A.
(2)对于A,令x=0,得a0=0,A正确;
对于B,令x=1,得a0+a1+a2+…+a22=0,B正确;
对于C,令x=-1,得a0-a1+a2-…+a22=211,C错误;
对于D,由选项BC,得a0+a2+a4+…+a22==210,D正确.
(3)a=1+2+22+23+…+220=(1+2)20=320=910=(10-1)10,由(10-1)10=1010-109+…-10+=10(109-108+…-)+1,故a被10除所得的余数为1.]
概率
考向1 古典概型
【例3】 (2025·甘肃白银模拟)某校派高一、高二、高三每个年级各2名学生参加某项技能大赛,比赛要求每2名学生组成一个小组,则在这6名学生组成的小组中,只有一个小组的2名学生来自同一年级的概率为(  )
A.  B. 
C.  D.
C [6人分成3个小组,每个小组2人,共有==15种方法,
3个年级中选1个,该年级的2名学生组成一个小组,有=3 种选择,
剩余两个年级(设为A,B年级)各有2名学生,A年级学生记为 A1,A2,B年级学生记为 B1,B2,分组方式有(A1,B1)和(A2,B2),(A1,B2)和(A2,B1),共2种情况.
所以,只有一个小组的2名学生来自同一年级的概率为=.]
考向2 条件概率与全概率公式
【例4】 (1)(2025·江西萍乡三模)从10双不同品牌的筷子中任取两根,若其中一根筷子为品牌A,则另一根也为品牌A的概率为(  )
A.  B. 
C.  D.
(2)(2025·湖北黄冈模拟)已知甲箱中有2个红球和3个黑球,乙箱中有1个红球和3个黑球(所有球除颜色外完全相同).某学生先从甲箱中随机取出1个球放入乙箱,再从乙箱中随机取出2个球,记“从乙箱中取出的球是2个黑球”为事件B,则P(B)=(  )
A.  B. 
C.  D.
(1)A (2)D [(1)设事件M为“从所有筷子中任取两根均为品牌A”,则P(M)==.
设事件N为“任取的两根筷子中有品牌A”,则P(N)==.
所求概率即为P(M|N)===.
(2)记“从甲箱中取出的球为红球”为事件A1,“从甲箱中取出的球为黑球”为事件A2,
所以P(B)=P(A1)P(B|A1)+P(A2)P(B|A2)=×+×=.]
考向3 相互独立事件的概率
【例5】 甲、乙、丙、丁四支球队进行单循环小组赛(每两队比赛一场),比赛分三轮,每轮两场比赛,第一轮第一场甲乙比赛,第二场丙丁比赛;第二轮第一场甲丙比赛,第二场乙丁比赛;第三轮甲对丁和乙对丙两场比赛同一时间开赛,规定:比赛无平局,获胜的球队记3分,输的球队记0分.三轮比赛结束后以积分多少进行排名,积分相同的队伍由抽签决定排名,排名前两位的队伍小组出线.假设四支球队每场比赛获胜概率以近10场球队相互之间的胜场比为参考.
队伍 近10场胜场比 队伍
甲 7∶3 乙
甲 5∶5 丙
甲 4∶6 丁
乙 4∶6 丙
乙 5∶5 丁
丙 3∶7 丁
(1)三轮比赛结束后甲的积分记为X,求P(X=3);
(2)若前两轮比赛结束后,甲、乙、丙、丁四支球队积分分别为3,3,0,6,求甲队能小组出线的概率.
[解] (1)甲第i轮比赛获胜记为Ai(i=1,2,3),
根据表格可知甲对乙、丙、丁比赛获胜的概率分别为,,,
则P(X=3)=P(A1 )+P(A2)+P( A3)=××+××+××=.
(2)分以下三种情况:
(ⅰ)若第三轮甲胜丁,另一场比赛乙胜丙,则甲、乙、丙、丁四个球队积分变为6,6,0,6,
此时甲、乙、丁三支球队积分相同,要抽签决定排名,甲抽中前两名的概率为,
所以这种情况下,甲出线的概率P1=××=;
(ⅱ)若第三轮甲胜丁,另一场比赛乙输丙,则甲、乙、丙、丁四个球队积分变为6,3,3,6,
此时甲一定出线,甲出线的概率P2=×=;
(ⅲ)若第三轮甲输丁,另一场比赛乙输丙.则甲、乙、丙、丁四个球队积分变为3,3,3,9,
此时甲、乙、丙三支球队要抽签决定排名,甲抽到第二名的概率为,
所以这种情况下,甲出线的概率P3=××=.
综上,甲出线的概率P=P1+P2+P3=++=.
【规律方法】 求概率的方法与技巧
(1)古典概型用古典概型概率公式求解.
(2)条件概率用条件概率公式及全概率公式求解.
(3)根据事件间的关系,利用概率的加法、乘法公式及对应事件的概率公式求解.
【跟踪训练3】
(1)(2025·山西太原联考)某班同学利用假期在家通过网络直播观看比赛.已知该班有30名学生喜欢看排球比赛,40名学生喜欢看篮球比赛,50名学生喜欢看排球比赛或篮球比赛.若从喜欢看排球比赛的学生中抽取1人,则此学生喜欢看篮球比赛的概率为(  )
A.  B. 
C.  D.
(2)(多选)(2025·安徽池州模拟)甲袋有3个红球、2个白球和5个黑球,乙袋有3个红球、3个白球和4个黑球,先从甲袋中随机取出一球放入乙袋,事件A1,A2和A3分别表示从甲袋取出的球是红球、白球和黑球;再从乙袋中随机取出一球,事件B表示从乙袋取出的球是红球,则(  )
A.P(A2B)=  B.P(A3|B)=
C.P(B)=  D.A1与B相互独立
(3)“中式八球”是受群众欢迎的台球运动项目之一.在一场“中式八球”邀请赛中,甲、乙、丙、丁4人角逐最后的冠军,本次邀请赛采取“双败淘汰制”.具体赛制如下:
首先,4人通过抽签两两对阵,胜者进入“胜区”,败者进入“败区”;接下来,“胜区”的2人对阵,胜者进入最后的决赛,“败区”的2人对阵,败者直接淘汰出局,获得第四名;紧接着,“败区”的胜者和“胜区”的败者对阵,胜者晋级最后的决赛,败者获得第三名;最后,剩下的2人进行最后的决赛,胜者获得冠军,败者获得亚军.
现假定甲对阵乙、丙、丁获胜的概率均为p(0①经抽签,第一轮甲对阵乙,丙对阵丁,若p=0.6.
(ⅰ)求甲连胜三场获得冠军的概率;
(ⅱ)求甲在“双败淘汰制”下获得冠军的概率.
②除“双败淘汰制”外,“中式八球”也经常采用传统的“单败淘汰制”:抽签决定两两对阵,胜者晋级,败者淘汰,直至决出最后的冠军.问当p满足什么条件时,“双败淘汰制”比“单败淘汰制”更利于甲在此次邀请赛中夺冠
(1)B (2)AC [(1)法一:设有x人两种比赛都喜欢,则有30-x人只喜欢看排球比赛,40-x人只喜欢看篮球比赛,所以30-x+40-x+x=50,解得x=20,所以从喜欢看排球比赛的学生中抽取1人,则此学生喜欢看篮球比赛的概率为=.故选B.
法二:根据题意,作出Venn图,如图所示.
则所求概率为=.
(2)P(A2)=,P(B|A2)=,P(A2B)=P(A2)·P(B|A2)=×=,选项A正确.
P(B)=P(A1)P(B|A1)+P(A2)P(B|A2)+P(A3)P(B|A3),
P(B)=×+×+×=,故选项C正确.
P(A3|B)===,选项B错误.
又P(B|A1)=,P(B)=,
P(B|A1)≠P(B),选项D错误.]
(3)[解] ①记甲在第i场比赛获胜的事件为Ai,i=1,2,3,4,
则P(Ai)=0.6,P()=0.4.
由于不同对阵结果相互独立,所以:
(ⅰ)甲连胜三场获得冠军的概率为P(A1A2A3)=0.63=0.216.
(ⅱ)甲在“双败淘汰制”下获得冠军的情况有:胜胜胜、胜败胜胜、败胜胜胜,
故概率为P=P(A1A2A3+A1A3A4+A2A3A4)=0.63+2×0.63×(1-0.6)=0.388 8.
②“双败淘汰制”下甲夺冠的概率为P1=P(A1A2A3+A1A3A4+A2A3A4)=p3+2p3(1-p).
“单败淘汰制”下甲夺冠的概率为P2=p2.
令P1>P2,得p3+2p3(1-p)>p2,解得0.5所以当0.51/1

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