又AB?C 所以P(AB)?P(C)
所以P(A)+P(B)-P(C)?P(A?B)?1
即P(A)+P(B)-P(C)?1
11例4:设P(A)=P(B)=P(C)=8。P(AB)=4。P(BC)=P(AC)=0
求A,B,C至少有一个发生的概率。
解: P(A?B?C)=P(A)+P(B)+P(C)-P(AB)-P(BC)-P(AC)+P(ABC)
因为ABC?BC 所以0?P(ABC)?P(BC) 所以P(ABC)=0
从而P(A?B?C)=1/8+1/8+1/8-1/4=1/8
例5:设A,B,C为任意三个事件,证明P(AB)+P(AC)-P(BC)?P(A) 证: A?A?(B?C)
所以P(A)?P(A?(B?C))=P(AB?AC) =P(AB)+P(AC)-P(ABC) 又P(ABC)?P(BC)
所以P(AB)+P(AC)-P(BC)?P(A)
例6:某人一次写了n封信,又写了n个信封,如果他任意将n张信纸装入n个信封中问至少有一封信的信纸和信封是一致的概率是多少? 解: 令 Ai={第i张信纸恰好装进第i个信封},i=1,2,3…n
则P(Ai)=1/n i?1P(Ai)=1
?N112? P(AiAj)=1/n(n-1) i=1,2?,.n 1?i?j?nP(AiAj)=Ccn(n?1)=2!
11P(AAA)?ijk3 同理得1?i?j?k?n=Cnn(n?1)(n?2)=3!
??……
11n P(A1A2…An)=Cnn!=n!
由概率的一般加法公式有 nnP(Ai)??P(AiAj)?Ai??n?1
1?i?j?n P(i?1)=i?1…(-1)P(A1A2…An)
111??n?1
=1-2!3!…+(-1)n! 当n充分大时,它近似于是1-e
?1这个例子就是历史上有名的“匹配问题”或“配对问题”。
§1、5 条件概率、全概率公式和贝叶斯公式
一. 条件概率
前面讨论了事件和概率这两个概念,对于给定的一个随机试验,要求出一个指定的随机事件A?F 的概率P(A),需要花很大的力气,现在将讨论继续引入深入,设两个事件A,B?F 则有加法公式 P(A?B)=P(A)+P(B)-P(AB)。
特别地,当A,B为互不相容的两个事件时,有 P(A?B)=P(A)+P(B)此时有P(A)及P(B)即可求得 P(A?B),但在一般情形下,为求得P(A?B)还应该知道P(AB)。因而很自然要问,能不能通过P(A),P(B)求得P(AB),先看一个简单的例子。
例1. 考虑有两个孩子的家庭,假定男女出生率一样,则两个孩子(依大小排列)的性别分别为(男,男),(男,女),(女,男),(女,女)的可能性是一样的。
若记A=“随机抽取一个这样的家庭中有一男一女”,﹜ 12则P(2A)=但如果我们事先知道这个家庭至少有 一个女孩,则上述事件的概率为3。
这两种情况下算出的概率不同,这也很容易理解,因为在第二种情况下我们多知道了一个条件。记B=“这个家庭中至少有一个女孩”,因此我们算得的概率是“在已知事件B发生的条件下,事件A发生”的概率,这个概率称为条件概率,
2记为P(A|B)。 423P(AB)P(A|B)=3=4=P(B)
这虽然是一个特殊的例子,但是容易验证对一般的古典概型,只要P(B)>0
上述等式总是成立的,同样对几何概率上述关系式也成立。 1.条件概率的定义
?F, 且P(B)>0. 定义1.若(?,F,?)是一个概率空间BP(AB)对任意A?F,称P(A|B)=P(B)为在已知事件B发生的条件下事件A发生的条件概率。 2.性质
不难验证条件概率P(.|B)具有概率的三个基本性质 1) 2) 3)
非负性: ?A?F P(A|B)≥0 规范性: P(?|B)=1
?A可列可加性:,且A1,A2……互不相容, ????i?F(i=1,2……)
P???AiB????P?AiB??i?1有?i?1
由此可知,对给定的一个概率空间(?,F,?)和事件B?F, 如果P(B)>0,则条件概率P(.|B) 也是(Ω,F)上的一个概率测度,特别,当B=Ω时,P(.|B)就是原来的概率测度P(.·),所以不妨将原来的概率看成条件概率的极端情形,还可以验证 4) P(?B)=0 (5)P(AB)=1- P(AB)
(6)P(A1?A2B)=P(A1B)+P(A2B)-P(A1A2B) 二、乘法公式
由条件概率的定义可知,当P(A)>0时 P(AB)= P(A)P(BA)
同理当P(B)>0时, P(AB)= P(B)P(AB) 这个公式称为乘法公式
乘法公式可以推广到n个事件的情形,
P(A1A2?An)=P(A1)P(A2A1)P(A3A1A2)?P(AnA1A2...An?1) (P(AnA1A2...An?1)>0)
例2:甲、乙两市都位于长江下游,据一百多年来的气象记录,知道在一年中的雨天的比例甲市占20%,乙市占18%,两地同时下雨占12%。
记 A= ?甲市出现雨天? B =?乙市出现雨天
?
求:1)两市至少有一市是雨天的概率;
2)乙市出现雨天的条件下,甲市也出现雨天的概率; 3)甲市出现雨天的条件下,乙市也出现雨天的概率。 解:1)P(A?B)?0.26
2)P(AB)?0.67 3)P(BA)?0.60
例3:(抽签问题)有一张电影票,7个人抓阄决定谁得到它,问第i个人抓到票的概率是多少? (i=1,2,…,7) 解:设Ai=“第i个人抓到票”, (i=1,2,…,7)
16P?A1??,P?A??77, 显然
如果第二个人抓到票的话,必须第一个人没有抓到票。 这就是说A2?A1,所以A2?A2A1
于是可以利用概率的乘法公式,因为在第一个人没有抓到票的情况下,第二个人有希望在剩下的6个阄中抓到电影票,
1PA2A1?6, 所以
??P?A2??P?A2A1??P?A1?PA2A1???611??767,
类似可得
P?A3??P?A1A2A3??P?A1?PA2A1PA3A1A2?????6511???7657,
…
P?A7??17。
三、全概率公式
例4:有外形相同的球分别装两个袋子,设甲袋有6只白球,4只红球,乙袋中有3只白球6只红球,现在先从每袋中各任取一球再从取出的二球中任取一球,求此球是白球的概率。
解:令B= ?最后取出的球是白球
?,
显然导致B发生的“原因”可能是取出的二球中有0只或1只或2只白球,
因此,如果令 Ai=?先取出的二球有只白球
则B=BA0?BA1?BA2 由概率的有限可加性
P(B)=P (BA0)+ P(BA1)+ P(BA2) 在由乘法公式
? ,i=0,1,2
7P(B)= P (A0)P (BA0)+ P(A1)P (BA1)+ P(A2)P (BA2)=15
上例中采用的方法是概率论中颇为有用的方法,为了求比较复杂事件的概率,往往可以先把它分解为两个(或若干个)互不相容的较简单的事件的并,求出这些较简单事件的概率,再利用加法公式,即的所要求的复杂事件的概率,将这中方法一般化便得到下述定理:
nB1,B2…….是 一列互不相容的事件,且有i?1定理1:设
P(Bi)?P(ABi) 有P(A)= i?1?Bni=?,对任何事件A,
证明:见书
例5:某工厂有四条生产线生产同一中产品,该四条流水线的产量分别占总产量的15%,20%,30%,35%,又这四条流水线的不合格品率为5%,4%,3%,及2%,现在从出厂的产品中任取一件,问恰好抽到不合格品的概率为多少?(0.0325)
一般地,能用全概率公式解决的问题都有以下特点:
1) 该随机变量可以分为两步,第一步试验有若干个可能结果,在第一步试验结果的基础上,再进行第二次试验,又有若干个结果;
2) 如果要求与第二步试验结果有关的概率,则用全概率公式。
例6:某保险公司认为,人可以分为两类,第一类是容易出事故的,另一类,则是比较谨慎,保险公司的统计数字表明,一个容易出事故的人在一年内出一次事故的概率为0.04,而对于比较谨慎的人这个概率为0.02,如果第一类人占总人数的30%,那么一客户在购买保险单后一年内出一次事故的概率为多少?(0.026)
已知一客户在购买保险单后一年内出一次事故,那么,他属于那一类型的人?
67BP (BA)= 13 ,P (A)=13
A=?客户购买保险单后一年内出一次事故?