2.
实际问题:某学校共有\(18\)个教学班,每班的学生数都是\(40\)人\(.\)为了解学生课余时间上网情况,学校打算做一次抽样调查,如果要确保全校抽取出来的学生中至少有\(10\)人在同一班级,那么全校最少需抽取多少名学生?
建立模型:为解决上面的“实际问题”,我们先建立并研究下面从口袋中摸球的数学模型:
在不透明的口袋中装有红、黄、白三种颜色的小球各\(20\)个\((\)除颜色外完全相同\()\),现要确保从口袋中随机摸出的小球至少有\(10\)个是同色的,则最少需摸出多少个小球?
为了找到解决问题的办法,我们可把上述问题简单化:
\((1)\)我们首先考虑最简单的情况:即要确保从口袋中摸出的小球至少有\(2\)个是同色的,则最少需摸出多少个小球?
假若从袋中随机摸出\(3\)个小球,它们的颜色可能会出现多种情况,其中最不利的情况就是它们的颜色各不相同,那么只需再从袋中摸出\(1\)个小球就可确保至少有\(2\)个小球同色,即最少需摸出小球的个数是:\(1+3=4(\)如图\(①)\);
\((2)\)若要确保从口袋中摸出的小球至少有\(3\)个是同色的呢?
我们只需在\((1)\)的基础上,再从袋中摸出\(3\)个小球,就可确保至少有\(3\)个小球同色,即最少需摸出小球的个数是:\(1+3\times 2=7(\)如图\(②)\)
\((3)\)若要确保从口袋中摸出的小球至少有\(4\)个是同色的呢?
我们只需在\((2)\)的基础上,再从袋中摸出\(3\)个小球,就可确保至少有\(4\)个小球同色,即最少需摸出小球的个数是:\(1+3\times 3=10(\)如图\(③)\):
\(\cdots \cdots \)
\((4)\)若要确保从口袋中摸出的小球至少有\(10\)个是同色的呢?
我们只需在\((3)\)的基础上,再从袋中摸出\(3\)个小球,就可确保至少有\(10\)个小球同色,即最少需摸出小球的个数是:\(1+3\times (10-1)=28(\)如图\(④)\)
模型拓展一:在不透明的口袋中装有红、黄、白、蓝、绿五种颜色的小球各\(20\)个\((\)除颜色外完全相同\()\),现从袋中随机摸球:
\((1)\)若要确保摸出的小球至少有\(2\)个同色,则最少需摸出小球的个数是_________;
\((2)\)若要确保摸出的小球至少有\(10\)个同色,则最少需摸出小球的个数是________;
\((3)\)若要确保摸出的小球至少有\(n\)个同色\((n < 20)\),则最少需摸出小球的个数是_______.
模型拓展二:在不透明口袋中装有\(m\)种颜色的小球各\(20\)个\((\)除颜色外完全相同\()\),现从袋中随机摸球:
\((1)\)若要确保摸出的小球至少有\(2\)个同色,则最少需摸出小球的个数是__________.
\((2)\)若要确保摸出的小球至少有\(n\)个同色\((n < 20)\),则最少需摸出小球的个数是______.
问题解决:\((1)\)请把本题中的“实际问题”转化为一个从口袋中摸球的数学模型;
\((2)\)根据\((1)\)中建立的数学模型,求出全校最少需抽取多少名学生.