第一章随机事件与概率(5)

2020-04-03 12:13

Pnk种可能的结果,因此所要求的概率为p?k.以下这个有趣的生日问题就是放回取样的一

n个应用。

3.生日问题

这是一个在众多教科书中都有的有趣的例子:在有k个同学的一个班级里,至少有2个同学有同一天生日的概率(记为

p)有多大?没有学过概率的人也许会认为,当k不太大

时,这种可能性不会很大。先考虑上述生日问题的补问题:即先计算“没有2个人是同一天生日”的概率。在详细分析之前先要说明的是同一天生日,指的是同月同日,但未必同年;其次假设各个同学的出生是互不相关的,即忽略了双胞胎和多胞胎的可能;第三在此只考虑一年365天的情形,生日为2月29日的被认为是3月1日的生日,同时假设2?k?365.在这些假设下,每个同学的生日都等可能是365天中任何一天,因此样本空间大小为365,

kk个人没有2个人同生日,等价于在365天中选k个不同的日子作为他们的生日,共有P365k种选法。也可以用另外一种观点,第1个同学的生日可以是365天的任何一天,第2个同学只能在剩下的364天中选择,依此类推,共有365?364???(365?k?1)?P365种选法,与上述结果相同。则

kP365!365p?1??1? kk365365?(365?k)!k?365!(365?k)!以下表格给出不同k值对应的p值。

25 0.569 30 0.706 40 0.891 50 0.970 60 100 表1.1 k个人中至少又个人同生日的概率数值表 k p

5 0.027 10 0.117 15 0.253 20 0.411 0.994 0.9999997 习 题 一

1.掷一颗骰子,观察其点数。令A表示“掷出奇数点”,B表示“点数不超过3”, C表示“点数大于2”, D表示“掷出5点”,写出A、B、C、D,并写出A?B,B?C,AB,

BD,A,AC,A?B,B?A。

2.某人连续三次购买体育彩票,每次一张。令A,B,C分别表示其第一、二、三次所买的彩票中奖的事件。试用A,B,C及其运算表示下列事件:

(1)第三次未中奖;(2)只有第三次中了奖;(3)恰有一次中奖;(4)至少有一次中奖;(5)不止一次中奖;(6)至少中奖两次。 3.两集合A和B对称差定义为A?B?(A?B)?(B?A) (1)口头解释对称差的含义;

(2)写出对称差的并集,交集和余集;

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(3)证明A?B??当且仅当A?B.

4.A,B,C分别表示三个事件,用A,B,C的运算关系表示下列事件 (1)A发生,而B,C都不发生 (7)A,B,C中恰有两个发生 (2)A,B发生,而C不发生 (8)A,B,C中至少有两个发生 (3)A或B发生,而C不发生 (9)A,B,C中至多有两个发生

(4)A,B,C都不发生 (10)或者A,B不同时发生,或者B发生, (5)A,B,C中至少有一个发生 但A不发生 (6)A,B,C中恰有一个发生 5.写出下列随机实验的样本空间

(1)投掷一枚硬币四次,观察每次出现正反面的情况。

(2)已知一批机器螺钉中含有许多次品,随机抽取三个并检验。

(3)盒子中有十个螺钉,一个次品,九个合格品,从盒子随机抽取三个并检验。 6.样本空间S是由所有的实数构成的且定义下列事件(子集)

A?{x:x?0}, B?{x:?1?x?2}, C?{x:?0}

(1)在数轴(实数轴)上将下列S的子集描绘出来

A?C,A?C,A,B?C,A?B,A?B

(2)用A、B和C表示S的以下子集。

D?{x:0?x?2}, E?{x:x?0}, F?{x:x??1}

7.是否一定有P(A?B)?P(A)?证明你的答案。 8.直接证明以下性质

P(A1?A2?A3)?P(A1)?P(A2)?P(A3)?P(A1?A2)

        ?P(A1?A3)?P(A2?A3)?P(A1?A2?A3)9.证明两个事件A和B

P(A?B)?P((A?B)?(A?B))?P(A)?P(B)?2P(A?B)

10.一个数x是通过随机地选择6个数字而构成,每一个数是0或者是1,且是等可能

的。

(1)描述这个样本空间,计算它包含的样本点的数目。 (2)计算下面每一个事件的概率。

A:“数x?100,000”,B:“数x是偶数” C:“在x中没有一对连续的数字是一样”

11.一个数x是由这六个数0,0,1,1,2,2随机排列组成,回答习题11中关于这个数的问题。

12.甲乙两人玩剪刀、石头、布的游戏,并设每人每次出剪刀、石头、布是等可能的,计算甲先胜的概率、两个人一直打平手的概率。

13.抛掷一枚硬币直到第二次出现正面,

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(1)描述样本空间,计算各样本点的概率{pi}; (2)计算投掷次数是偶数的概率。提示。 如果

f(x)??x2k?1?k?1?x 1?x2dx() 2dx1?x 则

f?(x)??(2k?1)x2k?2?k?1?14.(1)投掷一个硬币2n次,证明出现n次正面的概率是??(2)对较大的值n计算n!可以用斯特林公式

?2n?2n??2。 n??n!~2?nnne?n

(~的意思是n??室两边的比率接近于1。)对于n?2,5,10,说明比率n!/[近于1,但是n!?2?nnne?n]接

2?nnne?n的差额增加。

(3)应用斯特林公式说明(1)中概率大约是1/?n。

15.有4个瓮,每一个装有3个球。其中瓮1装有3个白球,瓮2装有2个白球和1

个黑球,瓮3装有1个白球和2个黑球,瓮4装有3个黑球。随机的选择一个瓮,并从中随机的选择一个球。如果球是白色,计算该球是取自瓮2的条件概率。

16.在一个噪声通讯系统传输二进位数(0或1),发送人可能发送一个数字(例如1),接收人可能接收到另外一个数字(例如0)。设A是事件“一个1被发送”和B是事件“一个1被接收”。因此A是事件“一个0被发送”,

B是事件“一个0被接收”。假设

P(BA)?0.01,P(BA)?0.01

进一步假设P(A)?0.5。解释上述条件概率,确定P(AB),P(AB),P(AB)和P(AB)。

17.在设计汽车的仪表板中,警告灯是用来警告司机即将发生的机械故障。因此希望当故障即将来临时, 有一盏灯高概率开启,当没有故障的时候没有灯开启。假设T是事件“机械故障”,O是事件“灯开启”。设P(OT)?斯公式确定求下列值:

(1)P(TO);(2)P(TO);(3)P(T?O);(4)P(T?O)

18.假设一个原料供应商出售未加工的原料,其中有缺陷的的概率是1%。如果从一批原料中取10份样品,发现2个有缺陷,是否有理由怀疑这批原料有缺陷的概率超过1%?

19.假设两个事件A和B是互斥事件,且P(B)?0,在什么情形下事件A和B是独立

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p和P(OT)?q。假设P(T)?0.01。用贝叶

的?

20.假设P(A)?0和P(B)?0,且事件A和B是独立的,A和B是互斥事件吗? 21.说明每一个事件A和不可能事件?或必然事件?是独立的。 22.说明一般情况下P(A1A2)?P(A1A2)?1。

23.四个硬币中的每一个在任意一次投掷中出现正面的概率是

p,出现反面的概率是

q。一个投掷这四个硬币的试验,写出样本空间。设事件Ei定义成“正好有i次出现正面”

问事件Ei的i?0,1,2,3,4。计算每一个事件Ei的样本点数。如果硬币的投掷是相互独立的,

概率是多少?

24.一个电子元件由三个部分组成。每一部分都正常工作的概率是0.99。如果两个及其以上都不能正常工作,这个元件就失效。假定各个部分是否正常工作不依赖其他部分的工作情况,确定这个电子元件失效的概率是多少?

25.某工厂岗位I生产10合格品和3个次品,岗位II生产3合格品和5个次品,从岗位I的产品柜中随机的选取2个产品放到岗位II的产品柜,从岗位II的产品柜拿出1个产品,求下面各种情况的概率

(1)移动了2个合格品;(2)移动了1个合格品和1个次品; (3)从岗位II的产品柜拿出1个次品。

26.某种彩票的中奖面为36%,某君一次购买了10张。求其中奖的概率。

27.通常将一个系统(或部件)能正常运行的概率称作系统(或部件)的可靠性。试求图中所示系统的可靠性R。假设(1)其中每个部件的可靠性为r,且各部件能否正常工作是相互独立的;(2)图中两条并联支路至少一条正常工作系统便能正常运行。

2 3 1 4 28.甲、乙进行投篮比赛。约定,甲先乙后依次投篮,先进球者胜。已知甲、乙投篮命中率分别为p,q。求甲、乙各自的胜率(0?p,q?1)。

29.各类数学考试中常采用的一种题型是多选题。多选题要求考生在列出的4个备选答案中选出不少于2个作为答案,考生只有全部选对才算对。错选、多选、漏选都算错。设考生中知道多选题正确答案的比例为

p(0?p?100%),而其余的考生只能乱猜(不考虑考

生可能只知道部分正确答案的情况)。已知某考生某道多选题答对了,求他确实知道正确答案的概率。

30.已知某油田钻井队打的井出油的概率为0.06,而出油的井恰位于有储油地质结构位置上的概率为0.85,不出油的井位于有储油地质结构位置上的概率为0.4。求钻进队在有

储油结构位置上打的井出油的概率。

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