10.1.4 概率的基本性质

人教 A 版 · 本节 8 页原书扫描(原文)+ 本站重写的讲解与习题详解没有考过 ↓

原书扫描页(人教 A 版原文)

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考过本节的真题

没有考过

本站语料里还没有一道真题考到这一节:现有攻略中没有任何一篇,经由引本节作教材出处的实体连到本节。这一段是两跳派生的(节 ← 实体 ← 攻略),源里没有「节 → 题」的手写声明——新的攻略一上站,清单会自己长出来。它说的是本站已上站的那些卷子里没有考到,不是「高考不考这一节」。

讲解

本站对这一节的重写(不是原书转写):顺序可重组、推导可补全,目标是易读易学 + 与真题关联。原文以上方扫描图为准。

上一小节给了概率的定义(古典概型下 P(A)=n(A)n(Ω)P(A)=\dfrac{n(A)}{n(\Omega)})。 课本这一节的开场白点明了套路:

一般而言,给出了一个数学对象的定义,就可以从定义出发研究这个数学对象的性质。

指数函数定义好了就去研究定义域、值域、单调性;概率定义好了,同样要去研究它的性质。 这一节给出六条性质,它们的价值不在于新,而在于省—— 有了它们,很多概率不必回头去数样本点。

一、从哪些角度找性质

思考:你认为可以从哪些角度研究概率的性质?

课本给的方向有三条:

  • 概率的取值范围(性质 1、性质 5 的推论);
  • 特殊事件的概率(性质 2);
  • 事件有某些特殊关系时,它们的概率之间的关系(性质 3、4、5、6)。

这三条其实就是”研究一个数学对象”的通用清单:先看它能取什么值, 再看特殊对象上取什么值,最后看对象之间的关系怎么传递到它身上。

由概率的定义直接可知:任何事件的概率都是非负的; 在每次试验中,必然事件一定发生,不可能事件一定不会发生。于是有头两条性质。

二、六条性质

性质 1(非负性)

对任意的事件 AA,都有

P(A)⩾0.P(A)\geqslant 0 .

性质 2(规范性)

必然事件的概率为 11,不可能事件的概率为 00,即

P(Ω)=1,P(∅)=0.P(\Omega)=1,\qquad P(\varnothing)=0 .

性质 3(互斥事件的概率加法公式)

探究:设事件 AA 与事件 BB 互斥,P(A∪B)P(A\cup B) 与 P(A),P(B)P(A),P(B) 有什么关系?

先看 §10.1.2 例 6 的摸球试验(n(Ω)=12n(\Omega)=12)。 事件 R=R= “两次都摸到红球”与 G=G= “两次都摸到绿球”互斥, R∪G=R\cup G= “两次摸到的球颜色相同”。因为

n(R)=2,n(G)=2,n(R∪G)=2+2=4,n(R)=2,\quad n(G)=2,\quad n(R\cup G)=2+2=4,

所以 P(R)=P(G)=212P(R)=P(G)=\dfrac{2}{12},P(R∪G)=412P(R\cup G)=\dfrac{4}{12},于是

P(R∪G)=2+212=P(R)+P(G).P(R\cup G)=\frac{2+2}{12}=P(R)+P(G).

一般地,因为 AA 与 BB 互斥,即两者不含相同的样本点,所以 n(A∪B)=n(A)+n(B)n(A\cup B)=n(A)+n(B),这等价于

性质 3 如果事件 AA 与事件 BB 互斥,那么 P(A∪B)=P(A)+P(B)P(A\cup B)=P(A)+P(B)。

“互斥”这个条件是加法公式的全部要害。 不互斥时 AA 与 BB 有公共样本点, n(A)+n(B)n(A)+n(B) 把公共部分数了两遍,加法公式就不成立了(性质 6 就是来补这个的)。

加法公式可以推广到多个事件:如果 A1,A2,…,AmA_1,A_2,\dots,A_m 两两互斥,那么

P(A1∪A2∪⋯∪Am)=P(A1)+P(A2)+⋯+P(Am).P(A_1\cup A_2\cup\cdots\cup A_m)=P(A_1)+P(A_2)+\cdots+P(A_m).

注意条件是”两两互斥”,不是”不能同时都发生”。 三个事件里任意两个都不能同时发生, 才配用这个公式。

性质 4(对立事件的概率)

探究:设 AA 与 BB 互为对立事件,它们的概率有什么关系?

因为 AA 与 BB 互为对立事件,所以 A∪BA\cup B 为必然事件,即 P(A∪B)=1P(A\cup B)=1; 又因为对立必互斥,由性质 3 得

1=P(A∪B)=P(A)+P(B).1=P(A\cup B)=P(A)+P(B).

性质 4 如果事件 AA 与事件 BB 互为对立事件, 那么 P(B)=1−P(A)P(B)=1-P(A),P(A)=1−P(B)P(A)=1-P(B)。

这是本节最常用的一条。 凡是遇到”至少……”, 先看它的对立事件是不是”一个都没有”——后者往往只有一种情形,好数得多。 例 12 的第二种解法就是现成的示范。

性质 5(单调性)

在古典概型中,若 A⊆BA\subseteq B,则 n(A)⩽n(B)n(A)\leqslant n(B), 于是 n(A)n(Ω)⩽n(B)n(Ω)\dfrac{n(A)}{n(\Omega)}\leqslant\dfrac{n(B)}{n(\Omega)},即 P(A)⩽P(B)P(A)\leqslant P(B)。

性质 5 如果 A⊆BA\subseteq B,那么 P(A)⩽P(B)P(A)\leqslant P(B)。

由性质 5 可得一条重要推论:对任意事件 AA,因为 ∅⊆A⊆Ω\varnothing\subseteq A\subseteq\Omega,所以

0⩽P(A)⩽1.0\leqslant P(A)\leqslant 1 .

概率被夹在 00 与 11 之间,这是所有概率计算的第一道自检—— 算出 1.21.2 或 −0.1-0.1,不必检查过程就知道错了。

性质 6(一般的加法公式)

思考:在 §10.1.2 例 6 的摸球试验中,“两个球中有红球”=R1∪R2=R_1\cup R_2, 那么 P(R1∪R2)P(R_1\cup R_2) 和 P(R1)+P(R2)P(R_1)+P(R_2) 相等吗?

因为 n(Ω)=12n(\Omega)=12,n(R1)=n(R2)=6n(R_1)=n(R_2)=6,n(R1∪R2)=10n(R_1\cup R_2)=10, 所以 P(R1)=P(R2)=612P(R_1)=P(R_2)=\dfrac{6}{12},P(R1∪R2)=1012P(R_1\cup R_2)=\dfrac{10}{12},因此

P(R1∪R2)≠P(R1)+P(R2)P(R_1\cup R_2)\neq P(R_1)+P(R_2)

(右边等于 11,左边只有 1012\dfrac{10}{12})。原因是

R1∩R2={(1,2),(2,1)}≠∅,R_1\cap R_2=\{(1,2),(2,1)\}\neq\varnothing,

即 R1,R2R_1,R_2 不是互斥的。多算的正是这两个样本点,减掉即可:

P(R1∪R2)=P(R1)+P(R2)−P(R1∩R2)=612+612−212=1012.P(R_1\cup R_2)=P(R_1)+P(R_2)-P(R_1\cap R_2) =\frac{6}{12}+\frac{6}{12}-\frac{2}{12}=\frac{10}{12} .

性质 6 设 A,BA,B 是一个随机试验中的两个事件,则 P(A∪B)=P(A)+P(B)−P(A∩B).P(A\cup B)=P(A)+P(B)-P(A\cap B).

显然,性质 3 是性质 6 的特殊情况(A∩B=∅A\cap B=\varnothing 时减去的那一项为 00)。

这条公式的来历是”不重不漏地数”。 把 AA 里的样本点数一遍、BB 里的数一遍, 公共部分被数了两次,所以要扣掉一次。它与集合的容斥原理是同一件事。

三、例 11:扑克牌

从不含大小王的 5252 张扑克牌中随机抽取一张,设 A=A= “抽到红心”、B=B= “抽到方片”, P(A)=P(B)=14P(A)=P(B)=\dfrac14。

(1) C=C= “抽到红花色”,求 P(C)P(C)。 因为红花色只有红心与方片两种,所以 C=A∪BC=A\cup B; 一张牌不可能既是红心又是方片,所以 AA 与 BB 互斥。由性质 3,

P(C)=P(A)+P(B)=14+14=12.P(C)=P(A)+P(B)=\frac14+\frac14=\frac12 .

(2) D=D= “抽到黑花色”,求 P(D)P(D)。 CC 与 DD 互斥(一张牌不会既红又黑),且 C∪DC\cup D 是必然事件(花色非红即黑), 所以 CC 与 DD 互为对立事件。由性质 4,

P(D)=1−P(C)=1−12=12.P(D)=1-P(C)=1-\frac12=\frac12 .

这道例题示范的是”不数牌也能算”。 全程没有回到 n(A)n(Ω)\dfrac{n(A)}{n(\Omega)} 去数 1313 张、2626 张, 只用了两条性质。先把复杂事件用简单事件的并、交、补拼出来,再套性质, 这就是这一节要练的动作。

四、例 12:有奖促销(两种解法的对照)

将 66 罐饮料装一箱,每箱中放置 22 罐能够中奖的饮料。 从一箱中随机抽出 22 罐,能中奖的概率为多少?

分析(课本给的):“中奖”包括第一罐中奖但第二罐不中奖、第一罐不中奖但第二罐中奖、 两罐都中奖三种情况。设 A=A= “中奖”,A1=A_1= “第一罐中奖”,A2=A_2= “第二罐中奖”。

解法一:拆成三个互斥事件相加。

A=A1A2∪A1Aˉ2∪Aˉ1A2,A=A_1A_2\cup A_1\bar A_2\cup\bar A_1A_2 ,

三者两两互斥,由加法公式

P(A)=P(A1A2)+P(A1Aˉ2)+P(Aˉ1A2).P(A)=P(A_1A_2)+P(A_1\bar A_2)+P(\bar A_1A_2).

借助树状图(图 10.1-11)数样本点。依次抽两罐、罐与罐可分辨,所以

n(Ω)=6×5=30,n(\Omega)=6\times 5=30,

且每个样本点等可能。n(A1A2)=2×1=2n(A_1A_2)=2\times 1=2(第一罐从 22 罐中奖品里取、第二罐从剩下的 11 罐里取), n(A1Aˉ2)=2×4=8n(A_1\bar A_2)=2\times 4=8,n(Aˉ1A2)=4×2=8n(\bar A_1A_2)=4\times 2=8,所以

P(A)=230+830+830=1830=35.P(A)=\frac{2}{30}+\frac{8}{30}+\frac{8}{30}=\frac{18}{30}=\frac35 .

解法二:走对立事件。 AA 的对立事件是”不中奖”,即”两罐都不中奖”,也就是 Aˉ1Aˉ2\bar A_1\bar A_2。 从 44 罐不中奖的饮料里依次取两罐,n(Aˉ1Aˉ2)=4×3=12n(\bar A_1\bar A_2)=4\times 3=12,于是

P(Aˉ1Aˉ2)=1230=25,P(A)=1−P(Aˉ1Aˉ2)=1−25=35.P(\bar A_1\bar A_2)=\frac{12}{30}=\frac25,\qquad P(A)=1-P(\bar A_1\bar A_2)=1-\frac25=\frac35 .

两种解法对照着看,这道例题的用意就清楚了。 解法一要分三种情况、数三次;解法二只数一次。 两者结果相同,是一次现成的交叉检验; 而”哪种更省”的判据也很明确——当正面情形多、反面情形少时,走对立事件。 “至少有一个”的反面是”一个都没有”,后者永远只有一种情形,所以这一招几乎总是划算。

一个容易出错的地方:n(Ω)=6×5=30n(\Omega)=6\times 5=30 用的是有序计数 (把两罐看成”第一罐、第二罐”)。若改用无序计数 n(Ω)=C62=15n(\Omega)=\mathrm{C}_6^2=15, 则”两罐都中奖”是 11 种、“恰有一罐中奖”是 2×4=82\times 4=8 种, P(A)=1+815=35P(A)=\dfrac{1+8}{15}=\dfrac35,答案相同。 有序与无序都可以,但分子分母必须用同一套口径,混着用一定错。

五、常见错法

  • 不互斥就用加法公式。 P(A∪B)=P(A)+P(B)P(A\cup B)=P(A)+P(B) 只在 A∩B=∅A\cap B=\varnothing 时成立。 见到”或”先查两个事件能不能同时发生,不能同时发生才直接相加。
  • 把”互斥”当成”对立”来用性质 4。 P(B)=1−P(A)P(B)=1-P(A) 要求 A∪B=ΩA\cup B=\Omega; 只互斥不对立时,P(A)+P(B)P(A)+P(B) 可以小于 11。 “明天下雨的概率 0.40.4、不下雨的概率 0.50.5“就是这类错误的典型。
  • 对立事件写错。 “至少有一次中靶”的对立是”两次都没中”,不是”至多一次中靶”。 写不准就把两个事件都写成子集,核对 A∩B=∅A\cap B=\varnothing 与 A∪B=ΩA\cup B=\Omega。
  • 样本点不等可能却套 n(A)n(Ω)\dfrac{n(A)}{n(\Omega)}。 样本空间写对了不等于能用古典概型; 等可能性是一个额外的假设,必须由试验本身(质地均匀、随机摸取等)挣得。
  • 有序与无序混用。 同一道题里分母按有序数、分子按无序数,必错。 例 12 的两种口径各自都对,但不能拌在一起。
  • 算完不查范围。 任何概率都必须落在 [0,1][0,1] 内, 且 P(A∩B)⩽P(A)⩽P(A∪B)P(A\cap B)\leqslant P(A)\leqslant P(A\cup B)。这两条自检几乎不花时间。

习题详解(本站解答,无官方答案可核)

人教 A 版学生用书不含答案,教师用书与全解不在本站语料里——因此本节习题的解答无官方答案可核,它们是本站写的。每一道都过了独立 verifier 的 refute 优先复核(默认它有问题,找不出问题才放行),但那不等于官方标准答案:拿它对思路,别拿它对分。

本节目录是 page-0248~page-0255(印刷页 241241~248248)。这八页上印着三批题,本份全收,共 23 道:

  • 第 241241 页(page-0248)顶部的练习 3 题——它们考的是上一小节 §10.1.3 古典概型, 但印在本节第一页上,按”哪一页印的就归哪一份”的规矩收在这里;
  • 第 245245 页(page-0252)的练习 3 题,正是本小节的概率基本性质;
  • 第 245245~248248 页(page-0252~page-0255)的习题 10.1 共 17 题,是 §10.1 全节的习题。

有五处题面数据在课本里是插图或表格,本目录的转写未采到: 第 245245 页练习第 3 题的方阵人数表、习题第 1 题的正四面体骰子、第 6 题的三个游戏表、 第 13 题的射击成绩表、第 15 题的韦恩图。 下面用到的这些数值是本份对 page-0252.png、page-0253.png、page-0254.png 扫描图的读数, 不是课本原文,每处都另行标明。

本站解答没有官方答案可比(人教A版学生用书不含答案),所以每道题都过了一次独立 verifier 的复核。 每道题先逐字引课本的题面(引用块),再写解答。

练习(第 241 页)第 1 题

  1. 判断下面的解答是否正确,并说明理由.

某运动员连续进行两次飞碟射击练习,观察命中目标的情况,用 yy 表示命中,用 nn 表示没有命中,那么试验的样本空间 Ω={yy,yn,ny,nn}\Omega = \{yy, yn, ny, nn\},因此事件“两次射击都命中”的概率为0.25.

这个解答不正确。 样本空间写对了,结论错了,错在没有挣得”等可能”这个前提。

样本空间这一步没问题。 两次射击,每次有命中(yy)与不命中(nn)两种结果, 用有序对记录两次的情况,确实有

Ω={yy, yn, ny, nn},n(Ω)=4,\Omega=\{yy,\ yn,\ ny,\ nn\},\qquad n(\Omega)=4 ,

而”两次射击都命中”={yy}=\{yy\},n(A)=1n(A)=1。

问题出在下一步。 公式 P(A)=n(A)n(Ω)P(A)=\dfrac{n(A)}{n(\Omega)} 是古典概型的概率计算公式, 用它要同时满足两个条件(§10.1.3):

  1. 样本空间只含有限个样本点;
  2. 每个样本点是等可能的。

这里第 11 条满足,第 22 条没有任何依据。 运动员是否命中取决于他的技术水平,命中率可能是 0.90.9,也可能是 0.30.3, 一般不会恰好使 yy,yn,ny,nnyy,yn,ny,nn 四个结果各占 14\dfrac14。 事实上,只有当”每次命中的概率恰为 0.50.5、且两次射击互不影响”时, 这四个样本点才等可能——而题面从头到尾没有给这个条件。

一句反证:若真有 P(yy)=0.25P(yy)=0.25,则由对称性 P(nn)P(nn) 也是 0.250.25, 于是这名运动员”两次全中”和”两次全脱”一样容易。 对任何一个练习飞碟射击的运动员来说,这个结论都荒唐。

结论:样本空间的写法正确,但”因此……概率为 0.250.25“这一步不成立。 要算这个概率,必须另外知道该运动员单次命中的概率。

这道题的动作:看到 n(A)n(Ω)\dfrac{n(A)}{n(\Omega)} 先问一句—— 凭什么说这些样本点等可能? 等可能是要由试验本身(质地均匀、随机摸取、随机编号抽签等) 挣来的假设,不是把结果数清楚了就自动成立。

练习(第 241 页)第 2 题

  1. 从 52 张扑克牌(不含大小王)中随机地抽一张牌,计算下列事件的概率: (1)抽到的牌是 7; (2)抽到的牌不是 7; (3)抽到的牌是方片; (4)抽到 J 或 Q 或 K; (5)抽到的牌既是红心又是草花; (6)抽到的牌比 6 大比 9 小; (7)抽到的牌是红花色; (8)抽到的牌是红花色或黑花色.

5252 张牌各不相同,随机抽一张时每张被抽到的机会均等,所以这是古典概型, n(Ω)=52n(\Omega)=52。牌的结构要先摆清楚:44 种花色(红心、方片、黑桃、草花), 每种 1313 张(A,2,3,…,10,J,Q,K\mathrm{A},2,3,\dots,10,\mathrm{J},\mathrm{Q},\mathrm{K}); 红心与方片是红花色,黑桃与草花是黑花色。

(1)抽到的牌是 77。 四种花色各有一张 77,共 44 张:

P=452=113.P=\frac{4}{52}=\frac{1}{13}.

(2)抽到的牌不是 77。 它与(1)的事件互为对立,由性质 4:

P=1−113=1213.P=1-\frac{1}{13}=\frac{12}{13}.

(3)抽到的牌是方片。 方片 1313 张:

P=1352=14.P=\frac{13}{52}=\frac14 .

(4)抽到 J\mathrm{J} 或 Q\mathrm{Q} 或 K\mathrm{K}。 三种点数各 44 张,且”是 J\mathrm{J}""是 Q\mathrm{Q}""是 K\mathrm{K}“两两互斥,由加法公式

P=452+452+452=1252=313.P=\frac{4}{52}+\frac{4}{52}+\frac{4}{52}=\frac{12}{52}=\frac{3}{13}.

(5)抽到的牌既是红心又是草花。 一张牌只有一种花色,红心与草花不可能同时具备, 这是不可能事件:

P=0.P=0 .

(6)抽到的牌比 66 大比 99 小。 满足条件的点数只有 77 和 88,各 44 张:

P=852=213.P=\frac{8}{52}=\frac{2}{13}.

(7)抽到的牌是红花色。 红心 1313 张加方片 1313 张:

P=2652=12.P=\frac{26}{52}=\frac12 .

(8)抽到的牌是红花色或黑花色。 每张牌非红即黑,这是必然事件:

P=1.P=1 .

自检:(1)与(2)之和为 11 ✓;(7)与”抽到黑花色”对称,各 12\dfrac12,之和为 11 ✓; (5)给出 00、(8)给出 11,正是性质 2 的两个端点 ✓; 所有答案都落在 [0,1][0,1] 内 ✓。

(6)的措辞要抠:“比 66 大比 99 小”是严格的,66 和 99 都不算在内。 若写成”不小于 66 不大于 99“,就变成 6,7,8,96,7,8,9 四个点数、1616 张牌,答案是 413\dfrac{4}{13}。

练习(第 241 页)第 3 题

  1. 从 0~9 这 10 个数中随机选择一个数,求下列事件的概率:

(1) 这个数平方的个位数字为 1; (2) 这个数的四次方的个位数字为 1.

从 0∼90\sim 9 这 1010 个数中随机选一个,每个数被选到的机会均等, 所以 n(Ω)=10n(\Omega)=10 且样本点等可能。

判断”个位数字”只需看这个数的个位——因为一个数的平方(或四次方)的个位, 只由它自己的个位决定。这里 0∼90\sim 9 本身就是个位,逐个算一遍即可。

(1)平方的个位数字为 11。

nn00112233445566778899
n2n^{2}00114499161625253636494964648181
个位00114499665566994411

个位为 11 的只有 n=1n=1 与 n=9n=9,共 22 个,所以

P=210=15.P=\frac{2}{10}=\frac15 .

(2)四次方的个位数字为 11。 由 n4=(n2)2n^4=(n^2)^2,只要把上表的个位再平方一次取个位:

nn00112233445566778899
n2n^{2} 的个位00114499665566994411
n4n^{4} 的个位00116611665566116611

个位为 11 的有 n=1,3,7,9n=1,3,7,9,共 44 个,所以

P=410=25.P=\frac{4}{10}=\frac25 .

自检:14=11^4=1、34=813^4=81、74=24017^4=2401、94=65619^4=6561,个位都是 11 ✓; 24=162^4=16、44=2564^4=256、64=12966^4=1296、84=40968^4=4096 个位都是 66,54=6255^4=625 个位是 55,04=00^4=0 ✓。

两小题的关系值得说一句:(1)的解集 {1,9}\{1,9\} 是(2)的解集 {1,3,7,9}\{1,3,7,9\} 的子集, 所以由性质 5 立刻有 P(1)⩽P(2)P_{(1)}\leqslant P_{(2)},与 15<25\dfrac15<\dfrac25 相符。 道理是:平方的个位为 11,再平方后个位当然还是 11;反过来不成立(32=93^2=9,个位不是 11)。

练习(第 245 页)第 1 题

  1. 已知 P(A)=0.5,P(B)=0.3P(A) = 0.5, P(B) = 0.3.

(1) 如果 B⊆AB \subseteq A ,那么 P(A∪B)=P(A \cup B) = ____ , P(AB)=P(AB) = ____ ;

(2) 如果 A, B 互斥,那么 P(A∪B)=P(A \cup B) = ____ , P(AB)=P(AB) = ____.

已知 P(A)=0.5P(A)=0.5,P(B)=0.3P(B)=0.3。

(1)如果 B⊆AB\subseteq A。 BB 的样本点全在 AA 里,所以并集就是 AA、交集就是 BB:

A∪B=A,A∩B=B,A\cup B=A,\qquad A\cap B=B,

于是

P(A∪B)=P(A)=0.5,P(AB)=P(B)=0.3.P(A\cup B)=P(A)=0.5,\qquad P(AB)=P(B)=0.3 .

也可以用性质 6 验一遍:P(A∪B)=0.5+0.3−0.3=0.5P(A\cup B)=0.5+0.3-0.3=0.5 ✓。

(2)如果 A,BA,B 互斥。 互斥即 A∩B=∅A\cap B=\varnothing,由性质 2 与性质 3:

P(AB)=P(∅)=0,P(A∪B)=P(A)+P(B)=0.5+0.3=0.8.P(AB)=P(\varnothing)=0,\qquad P(A\cup B)=P(A)+P(B)=0.5+0.3=0.8 .

把两问并排看,P(A∪B)P(A\cup B) 从 0.50.5 变到 0.80.8,P(AB)P(AB) 从 0.30.3 变到 00, 两者的和都是 0.8=P(A)+P(B)0.8=P(A)+P(B)——这正是性质 6 说的 P(A∪B)+P(A∩B)=P(A)+P(B)P(A\cup B)+P(A\cap B)=P(A)+P(B),与 A,BA,B 的具体关系无关。

顺带可以卡出一般情形的范围,四个界要分别找,别用一条包含链一口气推完。

P(AB)P(AB) 的上界:由 A∩B⊆BA\cap B\subseteq B 与性质 5(单调性), P(AB)⩽P(B)=0.3P(AB)\leqslant P(B)=0.3。 下界:概率非负,P(AB)⩾0P(AB)\geqslant 0。 (一般地下界是 max⁡{0, P(A)+P(B)−1}\max\{0,\,P(A)+P(B)-1\},这里 0.5+0.3−1<00.5+0.3-1<0,所以就是 00。)

P(A∪B)P(A\cup B) 的下界:要用 A⊆A∪BA\subseteq A\cup B,得 P(A∪B)⩾P(A)=0.5P(A\cup B)\geqslant P(A)=0.5。 注意不能从 B⊆A∪BB\subseteq A\cup B 得到 0.50.5——那一条只给出 P(A∪B)⩾P(B)=0.3P(A\cup B)\geqslant P(B)=0.3, 比 0.50.5 弱。两个包含关系都要用上,取较大的那个下界。 上界:由性质 6,P(A∪B)=P(A)+P(B)−P(AB)⩽P(A)+P(B)=0.8P(A\cup B)=P(A)+P(B)-P(AB)\leqslant P(A)+P(B)=0.8, 同时概率不超过 11,故上界是 min⁡{1, 0.8}=0.8\min\{1,\,0.8\}=0.8。

合起来

0⩽P(AB)⩽0.3,0.5⩽P(A∪B)⩽0.8,0\leqslant P(AB)\leqslant 0.3,\qquad 0.5\leqslant P(A\cup B)\leqslant 0.8 ,

(1)(2)恰好取到这两个区间的两端。

练习(第 245 页)第 2 题

  1. 指出下列表述中的错误:

(1)某地区明天下雨的概率为0.4,明天不下雨的概率为0.5;

(2) 如果事件 A 与事件 B 互斥,那么一定有 P(A)+P(B)=1P(A) + P(B) = 1 .

(1)错在两个概率之和不等于 11。 “明天下雨”与”明天不下雨”在任何一次观察中有且仅有一个发生, 它们互为对立事件,由性质 4 必须有

P(下雨)+P(不下雨)=1.P(\text{下雨})+P(\text{不下雨})=1 .

而题述给的是 0.4+0.5=0.9≠10.4+0.5=0.9\neq 1,自相矛盾。 若”明天下雨的概率为 0.40.4“成立,则”明天不下雨的概率”只能是 1−0.4=0.61-0.4=0.6。

(2)错在把”互斥”当成了”对立”。 互斥只说明 A∩B=∅A\cap B=\varnothing,由性质 3 得到的是

P(A∪B)=P(A)+P(B),P(A\cup B)=P(A)+P(B),

而不是 P(A)+P(B)=1P(A)+P(B)=1。后者还要求 A∪B=ΩA\cup B=\Omega,也就是要求 AA 与 BB 对立。

反例:抛掷一枚质地均匀的骰子,取 A=A= “点数为 11”、B=B= “点数为 22”。 A∩B=∅A\cap B=\varnothing,两者互斥,但

P(A)+P(B)=16+16=13≠1.P(A)+P(B)=\frac16+\frac16=\frac13\neq 1 .

事实上,因为 A∪B⊆ΩA\cup B\subseteq\Omega,由性质 5 只能得到 P(A)+P(B)=P(A∪B)⩽1P(A)+P(B)=P(A\cup B)\leqslant 1, 等号成立当且仅当 A∪B=ΩA\cup B=\Omega,即两者对立。

这两小题合起来就是一句话:对立 ⇒\Rightarrow 互斥,互斥 ⇏\nRightarrow 对立。 (1)是”该用对立却把两个概率填得不对立”,(2)是”只有互斥却硬按对立用”。

练习(第 245 页)第 3 题

  1. 在学校运动会开幕式上,100名学生组成一个方阵进行表演,他们按照性别(M(男)、F(女))及年级 (G1(\mathrm{G}_1 (高一)、 G2\mathrm{G}_2 (高二)、 G3\mathrm{G}_3 (高三))分类统计的人数如下表:

若从这 100 名学生中随机选一名学生,求下列概率:

P(M)=_,P(F)=_,P(M∪F)=_,P(MF)=_,P (\mathrm{M}) = \_, P (\mathrm{F}) = \_, P (\mathrm{M} \cup \mathrm{F}) = \_, P (\mathrm{MF}) = \_,

P(G1)=_,P(M⋃G2)=_,P(FG3)=_.P \left(\mathrm{G} _ {1}\right) = \_, P \left(\mathrm{M} \bigcup \mathrm{G} _ {2}\right) = \_, P \left(\mathrm{FG} _ {3}\right) = \_.

题面的人数表在课本里是一张表格插图,下面用到的数值是本份对 本目录 page-0252.png 扫描图的读数(不是课本原文):

G1\mathrm{G}_1G2\mathrm{G}_2G3\mathrm{G}_3合计
M\mathrm{M}1818202014145252
F\mathrm{F}17172424774848
合计353544442121100100

(行、列的两个合计都由表内六个数算得,总计 100100 与题面的”100100 名学生”相符。)

从 100100 名学生中随机选一名,每人被选到的机会均等,n(Ω)=100n(\Omega)=100,是古典概型。 这里的记号要先说死:M\mathrm{M} 表示”选到的是男生”,G2\mathrm{G}_2 表示”选到的是高二学生”, MG2\mathrm{MG}_2(即 M∩G2\mathrm{M}\cap\mathrm{G}_2)表示”选到的是高二男生”,依此类推。

P(M)=52100=0.52,P(F)=48100=0.48.P(\mathrm{M})=\frac{52}{100}=0.52,\qquad P(\mathrm{F})=\frac{48}{100}=0.48 .

M\mathrm{M} 与 F\mathrm{F} 互为对立事件(每人非男即女,且不能既男又女),所以

P(M∪F)=1,P(MF)=0.P(\mathrm{M}\cup\mathrm{F})=1,\qquad P(\mathrm{MF})=0 . P(G1)=35100=0.35.P(\mathrm{G}_1)=\frac{35}{100}=0.35 .

求 P(M∪G2)P(\mathrm{M}\cup\mathrm{G}_2) 要用性质 6,因为 M\mathrm{M} 与 G2\mathrm{G}_2 不互斥 (高二男生同时属于两者,共 2020 人):

P(M∪G2)=P(M)+P(G2)−P(MG2)=52100+44100−20100=76100=0.76.P(\mathrm{M}\cup\mathrm{G}_2)=P(\mathrm{M})+P(\mathrm{G}_2)-P(\mathrm{MG}_2) =\frac{52}{100}+\frac{44}{100}-\frac{20}{100}=\frac{76}{100}=0.76 .

也可以直接数:男生 5252 人,再加上不是男生的高二学生(高二女生 2424 人),共 7676 人 ✓。

P(FG3)=7100=0.07.P(\mathrm{FG}_3)=\frac{7}{100}=0.07 .

自检:P(M)+P(F)=1P(\mathrm{M})+P(\mathrm{F})=1 ✓; P(G1)+P(G2)+P(G3)=0.35+0.44+0.21=1P(\mathrm{G}_1)+P(\mathrm{G}_2)+P(\mathrm{G}_3)=0.35+0.44+0.21=1 ✓(三个年级两两互斥且穷尽); P(M∪G2)=0.76P(\mathrm{M}\cup\mathrm{G}_2)=0.76 落在 max⁡{0.52,0.44}=0.52\max\{0.52,0.44\}=0.52 与 min⁡{1,0.96}=0.96\min\{1,0.96\}=0.96 之间 ✓。

最容易错的是 P(M∪G2)P(\mathrm{M}\cup\mathrm{G}_2) 直接相加, 得 0.52+0.44=0.960.52+0.44=0.96——那等于把 2020 个高二男生数了两遍。 判据很简单:两个事件能不能同时发生。 能,就必须减去交的概率。 而 M\mathrm{M} 与 F\mathrm{F} 不能同时发生,所以那里直接相加是对的。

习题 10.1 第 1 题

  1. 如图,抛掷一蓝、一黄两枚质地均匀的正四面体骰子,分别观察底面上的数字.

(1)用表格表示试验的所有可能结果;

(2) 列举下列事件包含的样本点:

A=A = “两个数字相同”, B=B = “两个数字之和等于5”, C=C = “蓝色骰子的数字为2”.

(第1题)

题面的骰子是一张插图,由本目录 page-0252.png 扫描图可读出: 两枚都是正四面体骰子,四个面上的数字是 1,2,3,41,2,3,4, 一枚蓝色、一枚黄色,观察的是落地时底面上的数字。

(1)用表格表示所有可能结果。 用 xx 表示蓝色骰子底面的数字、yy 表示黄色骰子底面的数字,样本点记为 (x,y)(x,y), x,yx,y 各有 44 种取值,共 4×4=164\times 4=16 个样本点:

蓝\黄11223344
11(1,1)(1,1)(1,2)(1,2)(1,3)(1,3)(1,4)(1,4)
22(2,1)(2,1)(2,2)(2,2)(2,3)(2,3)(2,4)(2,4)
33(3,1)(3,1)(3,2)(3,2)(3,3)(3,3)(3,4)(3,4)
44(4,1)(4,1)(4,2)(4,2)(4,3)(4,3)(4,4)(4,4)

即 Ω={(x,y)∣x,y∈{1,2,3,4}}\Omega=\{(x,y)\mid x,y\in\{1,2,3,4\}\},n(Ω)=16n(\Omega)=16。 两枚骰子颜色不同,所以 (1,2)(1,2) 与 (2,1)(2,1) 是两个不同的样本点,一个也不能并掉。

(2)三个事件包含的样本点。

A={(1,1),(2,2),(3,3),(4,4)}(表格的对角线),A=\{(1,1),(2,2),(3,3),(4,4)\}\quad(\text{表格的对角线}), B={(1,4),(2,3),(3,2),(4,1)}(表格的反对角线),B=\{(1,4),(2,3),(3,2),(4,1)\}\quad(\text{表格的反对角线}), C={(2,1),(2,2),(2,3),(2,4)}(表格的第 2 行).C=\{(2,1),(2,2),(2,3),(2,4)\}\quad(\text{表格的第 }2\text{ 行}).

自检:三个事件各含 44 个样本点 ✓; A∩B=∅A\cap B=\varnothing(相同的两个数之和是偶数 2,4,6,82,4,6,8,取不到 55)✓; A∩C={(2,2)}A\cap C=\{(2,2)\},B∩C={(2,3)}B\cap C=\{(2,3)\},都只有一个元素 ✓。

“底面”这个措辞不影响解答。 正四面体骰子没有”朝上的面”, 读数按惯例取落地时压在下面的那一面;四个面质地均匀, 四个数字仍是等可能的,所以 1616 个样本点等可能, 若继续求概率,P(A)=P(B)=P(C)=416=14P(A)=P(B)=P(C)=\dfrac{4}{16}=\dfrac14。

习题 10.1 第 2 题

  1. 在某届世界杯足球赛上,a,b,c,d四支球队进入了最后的比赛。在第一轮的两场比赛中,a对b,c对d,然后这两场比赛的胜者将进入冠亚军决赛,这两场比赛的负者比赛,决出第三名和第四名。比赛的一种最终可能结果记为acbd(表示a胜b,c胜d,然后a胜c,b胜d)。

(1)写出比赛所有可能结果构成的样本空间;

(2) 设事件 A 表示 a 队获得冠军,写出 A 包含的所有可能结果;

(3)设事件 B 表示 a 队进入冠亚军决赛,写出 B 包含的所有可能结果.

先把赛制读成一棵树。 第一轮两场:a\mathrm{a} 对 b\mathrm{b}、c\mathrm{c} 对 d\mathrm{d}; 两场的胜者打冠亚军决赛,两场的负者打三四名决赛。 按题面给的记法,acbd\mathrm{acbd} 表示”a\mathrm{a} 胜 b\mathrm{b},c\mathrm{c} 胜 d\mathrm{d}, 然后 a\mathrm{a} 胜 c\mathrm{c},b\mathrm{b} 胜 d\mathrm{d}”, 也就是最终名次依次是冠军 a\mathrm{a}、亚军 c\mathrm{c}、第三名 b\mathrm{b}、第四名 d\mathrm{d}。 所以一个样本点就是一个四字母的名次串。

(1)样本空间。 一共要定四件事,每件两种可能:

2 (a-b 谁胜)×2 (c-d 谁胜)×2 (决赛谁胜)×2 (三四名谁胜)=16.2\ (\mathrm{a\text{-}b}\ \text{谁胜})\times 2\ (\mathrm{c\text{-}d}\ \text{谁胜}) \times 2\ (\text{决赛谁胜})\times 2\ (\text{三四名谁胜})=16 .

按第一轮的四种胜负分成四组列出:

第一轮结果决赛双方三四名双方四个样本点
a\mathrm{a} 胜、c\mathrm{c} 胜a,c\mathrm{a},\mathrm{c}b,d\mathrm{b},\mathrm{d}acbd, acdb, cabd, cadb\mathrm{acbd},\ \mathrm{acdb},\ \mathrm{cabd},\ \mathrm{cadb}
a\mathrm{a} 胜、d\mathrm{d} 胜a,d\mathrm{a},\mathrm{d}b,c\mathrm{b},\mathrm{c}adbc, adcb, dabc, dacb\mathrm{adbc},\ \mathrm{adcb},\ \mathrm{dabc},\ \mathrm{dacb}
b\mathrm{b} 胜、c\mathrm{c} 胜b,c\mathrm{b},\mathrm{c}a,d\mathrm{a},\mathrm{d}bcad, bcda, cbad, cbda\mathrm{bcad},\ \mathrm{bcda},\ \mathrm{cbad},\ \mathrm{cbda}
b\mathrm{b} 胜、d\mathrm{d} 胜b,d\mathrm{b},\mathrm{d}a,c\mathrm{a},\mathrm{c}bdac, bdca, dbac, dbca\mathrm{bdac},\ \mathrm{bdca},\ \mathrm{dbac},\ \mathrm{dbca}

即

Ω={acbd,acdb,cabd,cadb,adbc,adcb,dabc,dacb,\Omega=\{\mathrm{acbd},\mathrm{acdb},\mathrm{cabd},\mathrm{cadb}, \mathrm{adbc},\mathrm{adcb},\mathrm{dabc},\mathrm{dacb},  bcad,bcda,cbad,cbda,bdac,bdca,dbac,dbca},n(Ω)=16.\qquad\ \mathrm{bcad},\mathrm{bcda},\mathrm{cbad},\mathrm{cbda}, \mathrm{bdac},\mathrm{bdca},\mathrm{dbac},\mathrm{dbca}\},\qquad n(\Omega)=16 .

(2)A=A= ”a\mathrm{a} 队获得冠军”。 冠军是名次串的第一个字母,所以

A={acbd, acdb, adbc, adcb},n(A)=4.A=\{\mathrm{acbd},\ \mathrm{acdb},\ \mathrm{adbc},\ \mathrm{adcb}\},\qquad n(A)=4 .

a\mathrm{a} 要夺冠必须连胜两场:先胜 b\mathrm{b},再胜 c\mathrm{c} 或 d\mathrm{d}; 剩下的三四名之争有两种结果,所以 2×2=42\times 2=4 个 ✓。

(3)B=B= ”a\mathrm{a} 队进入冠亚军决赛”。 a\mathrm{a} 进决赛当且仅当第一轮胜 b\mathrm{b},此后不论决赛胜负, a\mathrm{a} 都排在冠军或亚军的位置,即名次串的第一或第二个字母是 a\mathrm{a}:

B={acbd,acdb,cabd,cadb,adbc,adcb,dabc,dacb},n(B)=8.B=\{\mathrm{acbd},\mathrm{acdb},\mathrm{cabd},\mathrm{cadb}, \mathrm{adbc},\mathrm{adcb},\mathrm{dabc},\mathrm{dacb}\},\qquad n(B)=8 .

自检:A⊆BA\subseteq B(夺冠必先进决赛)✓,且 n(A)=4<8=n(B)n(A)=4<8=n(B),与性质 5 相符; BB 恰是”a\mathrm{a} 胜 b\mathrm{b}“这一半,占 1616 个样本点的一半 ✓; 四组各 44 个、合计 1616,无重复无遗漏 ✓。

这道题的动作:先弄清一个样本点记录了什么。 这里的四字母串记的是最终名次,不是比赛顺序; 读错了这一点,样本空间就会写成别的东西。

习题 10.1 第 3 题

  1. 抛掷两枚质地均匀的硬币,设事件 A=A = “第一枚硬币正面朝上”,事件 B=B = “第二枚硬币反面朝上”。(1)写出样本空间,并列举 AA 和 BB 包含的样本点;(2)下列结论中正确的是( )。(A) AA 与 BB 互为对立事件 (B) AA 与 BB 互斥(C) AA 与 BB 相等 (D) P(A)=P(B)P(A) = P(B)

(1)样本空间与两个事件。 用 (x,y)(x,y) 表示两枚硬币的结果,xx 是第一枚、yy 是第二枚, 以”正”表示正面朝上、“反”表示反面朝上,则

Ω={(正,正),(正,反),(反,正),(反,反)},n(Ω)=4.\Omega=\{(\text{正},\text{正}),(\text{正},\text{反}),(\text{反},\text{正}),(\text{反},\text{反})\}, \qquad n(\Omega)=4 . A={(正,正),(正,反)},B={(正,反),(反,反)}.A=\{(\text{正},\text{正}),(\text{正},\text{反})\},\qquad B=\{(\text{正},\text{反}),(\text{反},\text{反})\} .

AA 只管第一枚、BB 只管第二枚,所以各含两个样本点(另一枚的两种情况都要收进来)。

(2)选 (D)。 逐个核对:

  • (A) 对立? A∪B={(正,正),(正,反),(反,反)}≠ΩA\cup B=\{(\text{正},\text{正}),(\text{正},\text{反}),(\text{反},\text{反})\}\neq\Omega, 漏掉了 (反,正)(\text{反},\text{正})——第一枚反面、第二枚正面时 A,BA,B 都不发生。不对立。
  • (B) 互斥? A∩B={(正,反)}≠∅A\cap B=\{(\text{正},\text{反})\}\neq\varnothing, 第一枚正面且第二枚反面时两者同时发生。不互斥。
  • (C) 相等? 两个集合的元素不同(AA 含 (正,正)(\text{正},\text{正}),BB 不含)。不相等。
  • (D) P(A)=P(B)P(A)=P(B)? 硬币质地均匀,44 个样本点等可能,
P(A)=24=12,P(B)=24=12.P(A)=\frac{2}{4}=\frac12,\qquad P(B)=\frac{2}{4}=\frac12 .

两者相等,(D) 正确。

自检:P(A∪B)=34P(A\cup B)=\dfrac34,而 P(A)+P(B)−P(A∩B)=12+12−14=34P(A)+P(B)-P(A\cap B)=\dfrac12+\dfrac12-\dfrac14=\dfrac34 ✓, 性质 6 对上了;若误按互斥直接相加会得 11,与 34\dfrac34 不符,正好反证 (B) 不成立。

习题 10.1 第 4 题

  1. 判断下列说法是否正确. 若错误, 请举出反例. (1) 互斥的事件一定是对立事件, 对立事件不一定是互斥事件; (2) 互斥的事件不一定是对立事件, 对立事件一定是互斥事件; (3) 事件 A 与事件 B 中至少有一个发生的概率一定比 A 与 B 中恰有一个发生的概率大; (4) 事件 A 与事件 B 同时发生的概率一定比 A 与 B 中恰有一个发生的概率小.

(1)错误。 两句话都反了。正确的是:互斥不一定对立,对立一定互斥。

  • 反例(互斥但不对立):抛掷一枚骰子,A=A= “点数为 11”,B=B= “点数为 22”。 A∩B=∅A\cap B=\varnothing 故互斥,但 A∪B={1,2}≠ΩA\cup B=\{1,2\}\neq\Omega,掷出 33 时两者都不发生,不对立。
  • 对立一定互斥:对立的定义里就写着 A∩B=∅A\cap B=\varnothing,这一条无需反例。

(2)正确。 这正是(1)的更正版本。 对立要求 A∩B=∅A\cap B=\varnothing 且 A∪B=ΩA\cup B=\Omega,比互斥多一个条件, 所以对立 ⇒\Rightarrow 互斥;反过来缺了 A∪B=ΩA\cup B=\Omega,不成立,上面的骰子例子就是反例。

(3)错误。 先把两个事件写清楚:

至少有一个发生=A∪B,恰有一个发生=(A∩Bˉ)∪(Aˉ∩B).\text{至少有一个发生}=A\cup B,\qquad \text{恰有一个发生}=(A\cap\bar B)\cup(\bar A\cap B).

后者是前者去掉”两个都发生”的部分,所以

P(A∪B)=P((A∩Bˉ)∪(Aˉ∩B))+P(A∩B)⩾P(恰有一个).P(A\cup B)=P\big((A\cap\bar B)\cup(\bar A\cap B)\big)+P(A\cap B)\geqslant P(\text{恰有一个}).

只能保证不小于,不能保证大于。

  • 反例:A,BA,B 互斥且都不是不可能事件(如骰子的 A={1}A=\{1\}、B={2}B=\{2\})。 此时 P(A∩B)=0P(A\cap B)=0,“至少有一个”与”恰有一个”是同一个事件,概率都是 13\dfrac13,相等。

(4)错误。 两者的大小关系不定,谈不上”一定小”。

  • 反例:取 A=B=ΩA=B=\Omega。则”同时发生”就是 Ω\Omega,概率为 11; 而”恰有一个发生”是 (A∩Bˉ)∪(Aˉ∩B)=∅(A\cap\bar B)\cup(\bar A\cap B)=\varnothing,概率为 00。 此时同时发生的概率反而大。
  • 另一侧的例子:A,BA,B 互斥且非空时,同时发生的概率为 00,恰有一个发生的概率为正, 这才符合题述。两种情形都存在,所以”一定小”不成立。

这道题的动作:判断”一定……”型的命题,只需找一个反例。 而找反例的最快办法是取极端——让两个事件相等、互斥、或一个是必然事件。

习题 10.1 第 5 题

  1. 生产某种产品需要两道工序,设事件 A = “第一道工序加工合格”,事件 B = “第二道工序加工合格”,用 A, B, Aˉ\bar{A} , Bˉ\bar{B} 表示下列事件: C = “产品合格”,D = “产品不合格”.

产品要经过两道工序,只有两道都合格,产品才合格。所以

C=A∩B(即 AB).C=A\cap B\quad(\text{即}\ AB).

DD 是 CC 的对立事件,即”至少有一道工序不合格”。用 A,B,Aˉ,BˉA,B,\bar A,\bar B 写有两种等价写法:

D=Aˉ∪Bˉ,D=\bar A\cup\bar B ,

或者按”哪一道不合格”分成三种互斥情形:

D=AˉB∪ABˉ∪AˉBˉ.D=\bar AB\cup A\bar B\cup\bar A\bar B .

两种写法的等价,就是德摩根律:

D=C‾=A∩B‾=Aˉ∪Bˉ.D=\overline{C}=\overline{A\cap B}=\bar A\cup\bar B .

自检:C∩D=∅C\cap D=\varnothing(不可能既合格又不合格)✓; C∪D=ΩC\cup D=\Omega(每件产品非合格即不合格)✓,所以 CC 与 DD 互为对立事件; 第二种写法里三个事件两两互斥,加上 C=ABC=AB 正好凑齐样本空间的四块 AB, ABˉ, AˉB, AˉBˉAB,\ A\bar B,\ \bar AB,\ \bar A\bar B ✓。

最常见的错法是把 DD 写成 Aˉ∩Bˉ\bar A\cap\bar B—— 那是”两道工序都不合格”,只是不合格的一种情形,漏掉了”一道合格一道不合格”。 “都合格”的反面是”至少一道不合格”,不是”都不合格”。

习题 10.1 第 6 题

  1. 下面的三个游戏都是在袋子中装球,然后从袋子中不放回地取球。分别计算三个游戏中甲获胜的概率。你认为哪个游戏是公平的?

题面的三个游戏在课本里是一张表格插图,下面用到的规则是本份对 本目录 page-0253.png 扫描图的读数(不是课本原文):

游戏 11游戏 22游戏 33
袋子中球的数量和颜色11 个红球和 11 个白球22 个红球和 22 个白球33 个红球和 11 个白球
取球规则取 11 个球依次取出 22 个球依次取出 22 个球
获胜规则取到红球 →\to 甲胜;取到白球 →\to 乙胜两个球同色 →\to 甲胜;两个球不同色 →\to 乙胜两个球同色 →\to 甲胜;两个球不同色 →\to 乙胜

“公平”的含义是甲、乙获胜的概率相等,即甲获胜的概率为 12\dfrac12。 三个游戏都是不放回取球,球除颜色外大小质地相同,所以每种取法等可能。 为了把同色球区分开,下面给球编号(红球记 R1,R2,…R_1,R_2,\dots,白球记 W1,W2,…W_1,W_2,\dots), 按有序方式计数。

游戏 11。 袋中 R1,W1R_1,W_1 两球,取 11 个,n(Ω)=2n(\Omega)=2,取到红球只有 11 种:

P(甲胜)=12,P(乙胜)=12.P(\text{甲胜})=\frac12,\qquad P(\text{乙胜})=\frac12 .

游戏 22。 袋中 R1,R2,W1,W2R_1,R_2,W_1,W_2,依次取 22 个不放回,

n(Ω)=4×3=12.n(\Omega)=4\times 3=12 .

两球同色分两类:都是红球有 2×1=22\times 1=2 种((R1,R2)(R_1,R_2)、(R2,R1)(R_2,R_1)), 都是白球同样 22 种,共 44 种,所以

P(甲胜)=412=13,P(乙胜)=23.P(\text{甲胜})=\frac{4}{12}=\frac13,\qquad P(\text{乙胜})=\frac23 .

游戏 33。 袋中 R1,R2,R3,W1R_1,R_2,R_3,W_1,依次取 22 个不放回,

n(Ω)=4×3=12.n(\Omega)=4\times 3=12 .

两球同色只能都是红球,有 3×2=63\times 2=6 种(白球只有一个,不可能取到两个白球),所以

P(甲胜)=612=12,P(乙胜)=12.P(\text{甲胜})=\frac{6}{12}=\frac12,\qquad P(\text{乙胜})=\frac12 .

结论:

P1(甲胜)=12,P2(甲胜)=13,P3(甲胜)=12.P_1(\text{甲胜})=\frac12,\qquad P_2(\text{甲胜})=\frac13,\qquad P_3(\text{甲胜})=\frac12 .

游戏 11 与游戏 33 是公平的,游戏 22 不公平(对甲不利)。

自检:三个游戏里甲、乙的概率之和都是 11 ✓(甲胜与乙胜互为对立事件, 没有”平局”这种结果);游戏 33 若改用无序计数, n(Ω)=C42=6n(\Omega)=\mathrm{C}_4^2=6、同色 C32=3\mathrm{C}_3^2=3,仍得 36=12\dfrac36=\dfrac12 ✓, 说明有序与无序两套口径给出同一答案。

游戏 33 公平这件事是这道题的意外之处。 袋中红球占四分之三, 直觉上”同色”该比”不同色”容易得多;但要两个都红,第二次只剩 22 红 11 白, 概率被压回到 34×23=12\dfrac34\times\dfrac23=\dfrac12。 不放回取球时,第二次的条件已经变了,不能拿第一次的比例直接乘。

习题 10.1 第 7 题

  1. 一个盒子中装有标号为 1, 2, 3, 4, 5 的 5 张标签,随机地选取两张标签,根据下列条件求两张标签上的数字为相等整数的概率: (1) 标签的选取是不放回的; (2) 标签的选取是有放回的.

盒中 55 张标签,标号 1,2,3,4,51,2,3,4,5,互不相同。 所求事件是”两张标签上的数字为相等整数”。

(1)不放回。 不放回意味着两次取到的是两张不同的标签,而 55 张标签的标号两两不同, 所以两个数字不可能相等。这是一个不可能事件:

P=0.P=0 .

(2)有放回。 第一张取后放回,第二张再取,两次都是从 55 张里等可能地取一张。 用 (x,y)(x,y) 表示两次的标号,

n(Ω)=5×5=25,n(\Omega)=5\times 5=25 ,

两数相等的样本点是 (1,1),(2,2),(3,3),(4,4),(5,5)(1,1),(2,2),(3,3),(4,4),(5,5),共 55 个,所以

P=525=15.P=\frac{5}{25}=\frac15 .

自检:(2)里 15\dfrac15 恰好等于”第二次取到与第一次相同的那一张”的概率 15\dfrac15, 与直觉相符 ✓;(1)与(2)的差别只在放不放回, 而放回把 Ω\Omega 从 5×4=205\times 4=20 个样本点扩到 2525 个, 新增的 55 个正是两次相同的那些 ✓。

这道题的用意就是逼着人看清”放回”这两个字。 同一句”随机地选取两张标签”,不放回时答案是 00,有放回时是 15\dfrac15, 差别全在取法上。做概率题第一件事是问:放回还是不放回,有序还是无序。

习题 10.1 第 8 题

  1. 从长度为 1, 3, 5, 7, 9 的 5 条线段中任取 3 条,求这三条线段能构成一个三角形的概率.

从 55 条线段中任取 33 条,取法是无序的,

n(Ω)=C53=10,n(\Omega)=\mathrm{C}_5^3=10 ,

且每种取法等可能。三条线段能构成三角形的充要条件是 任意两边之和大于第三边;由于只要最短的两条之和大于最长的一条,其余两条自动满足, 所以只需检验一次。

把 1010 种取法逐一列出(每组按从小到大写,比较”前两者之和”与”最大者”):

取法前两条之和最长边能否构成三角形
1,3,51,3,54455否
1,3,71,3,74477否
1,3,91,3,94499否
1,5,71,5,76677否
1,5,91,5,96699否
1,7,91,7,98899否
3,5,73,5,78877能
3,5,93,5,98899否
3,7,93,7,9101099能
5,7,95,7,9121299能

能构成三角形的有 33 组,所以

P=310.P=\frac{3}{10}.

自检:1010 行恰好是 C53=10\mathrm{C}_5^3=10 种取法,不重不漏 ✓; 含 11 的取法一共 C42=6\mathrm{C}_4^2=6 组,表中前六行正是它们,且全部失败—— 这也合乎道理:其余四条线段两两之差至少为 22,加上长度 11 也追不上 ✓; 不含 11 的 C43=4\mathrm{C}_4^3=4 组里只有 3,5,93,5,9 失败 ✓,6+1=76+1=7 组失败、33 组成功,合计 1010 ✓。

这道题的动作:1010 种情形不多,老实枚举比找巧办法更稳。 判据只用一次(最小两条之和与最大一条比),把表列出来就不会漏。

习题 10.1 第 9 题

  1. 一个盒子中装有 6 支圆珠笔,其中 3 支一等品,2 支二等品和 1 支三等品。若从中任取 2 支,那么下列事件的概率各是多少? (1) A = “恰有 1 支一等品”; (2) B = “两支都是一等品”; (3) C = “没有三等品”.

盒中 66 支圆珠笔:33 支一等品、22 支二等品、11 支三等品。 “任取 22 支”是无序地取两支,

n(Ω)=C62=15,n(\Omega)=\mathrm{C}_6^2=15 ,

每种取法等可能。

(1)A=A= “恰有 11 支一等品”。 从 33 支一等品中取 11 支、从其余 33 支非一等品(22 支二等品加 11 支三等品)中取 11 支:

n(A)=C31×C31=9,P(A)=915=35.n(A)=\mathrm{C}_3^1\times\mathrm{C}_3^1=9,\qquad P(A)=\frac{9}{15}=\frac35 .

(2)B=B= “两支都是一等品”。

n(B)=C32=3,P(B)=315=15.n(B)=\mathrm{C}_3^2=3,\qquad P(B)=\frac{3}{15}=\frac15 .

(3)C=C= “没有三等品”。 即两支都从 55 支非三等品中取:

n(C)=C52=10,P(C)=1015=23.n(C)=\mathrm{C}_5^2=10,\qquad P(C)=\frac{10}{15}=\frac23 .

(也可以走对立事件:Cˉ=\bar C= “取到三等品”, n(Cˉ)=C11×C51=5n(\bar C)=\mathrm{C}_1^1\times\mathrm{C}_5^1=5,P(C)=1−515=23P(C)=1-\dfrac{5}{15}=\dfrac23 ✓。)

自检:把”一等品的支数”分三类,00 支、11 支、22 支的取法数分别是 C32=3\mathrm{C}_3^2=3、99、33,合计 3+9+3=15=n(Ω)3+9+3=15=n(\Omega) ✓; P(A)+P(B)=1215=45P(A)+P(B)=\dfrac{12}{15}=\dfrac45,正是”至少有 11 支一等品”的概率, 其对立”没有一等品”的概率为 315=15\dfrac{3}{15}=\dfrac15,两者之和为 11 ✓; 三个答案都在 [0,1][0,1] 内 ✓。

(1)最容易错成 C31×C51=15\mathrm{C}_3^1\times\mathrm{C}_5^1=15—— 那是”先挑一支一等品、再随便挑一支”,会把”两支都是一等品”的情形重复计入。 “恰有 11 支”必须把另一支限制在非一等品里。

习题 10.1 第 10 题

  1. 抛掷一红一绿两颗质地均匀的六面体骰子,记下骰子朝上面的点数。若用 xx 表示红色骰子的点数,用 yy 表示绿色骰子的点数,用 (x,y)(x, y) 表示一次试验的结果。设 A=A = “两个点数之和等于8”,B=B = “至少有一颗骰子的点数为5”,C=C = “红色骰子上的点数大于4”。(1)求事件 A,B,CA, B, C 的概率;

(2) 求事件 A∪B,A∩BA \cup B, A \cap B 的概率.

抛掷一红一绿两颗质地均匀的六面体骰子,用 (x,y)(x,y) 表示结果, xx 是红色骰子的点数、yy 是绿色骰子的点数,则

Ω={(x,y)∣x,y∈{1,2,3,4,5,6}},n(Ω)=36,\Omega=\{(x,y)\mid x,y\in\{1,2,3,4,5,6\}\},\qquad n(\Omega)=36 ,

两颗骰子质地均匀且颜色可分辨,3636 个样本点等可能。

(1)三个事件的概率。

A=A= “两个点数之和等于 88”:

A={(2,6),(3,5),(4,4),(5,3),(6,2)},P(A)=536.A=\{(2,6),(3,5),(4,4),(5,3),(6,2)\},\qquad P(A)=\frac{5}{36}.

B=B= “至少有一颗骰子的点数为 55“:走对立事件最省。 Bˉ=\bar B= “两颗都不是 55“,n(Bˉ)=5×5=25n(\bar B)=5\times 5=25,所以

P(B)=1−2536=1136.P(B)=1-\frac{25}{36}=\frac{11}{36}.

(直接数也行:红色为 55 的有 66 个、绿色为 55 的有 66 个, (5,5)(5,5) 被数了两遍,6+6−1=116+6-1=11 ✓。)

C=C= “红色骰子上的点数大于 44“:即 x∈{5,6}x\in\{5,6\},绿色任意,

n(C)=2×6=12,P(C)=1236=13.n(C)=2\times 6=12,\qquad P(C)=\frac{12}{36}=\frac13 .

(2)A∪BA\cup B 与 A∩BA\cap B 的概率。

A∩BA\cap B 是”和为 88 且至少有一颗是 55“。在 AA 的五个样本点里逐个查, 含 55 的只有 (3,5)(3,5) 与 (5,3)(5,3):

A∩B={(3,5),(5,3)},P(A∩B)=236=118.A\cap B=\{(3,5),(5,3)\},\qquad P(A\cap B)=\frac{2}{36}=\frac{1}{18}.

由性质 6,

P(A∪B)=P(A)+P(B)−P(A∩B)=536+1136−236=1436=718.P(A\cup B)=P(A)+P(B)-P(A\cap B)=\frac{5}{36}+\frac{11}{36}-\frac{2}{36}=\frac{14}{36}=\frac{7}{18}.

自检:AA 与 BB 不互斥,若误按互斥直接相加会得 1636\dfrac{16}{36}, 比正确答案多出的 236\dfrac{2}{36} 正是被重复计数的 (3,5)(3,5) 与 (5,3)(5,3) ✓; P(A∩B)⩽P(A)⩽P(A∪B)P(A\cap B)\leqslant P(A)\leqslant P(A\cup B),即 236⩽536⩽1436\dfrac{2}{36}\leqslant\dfrac{5}{36}\leqslant\dfrac{14}{36} ✓; AA 的五个样本点关于 x=yx=y 对称((4,4)(4,4) 自对称),个数为奇数,符合”和为偶数”的对称结构 ✓。

习题 10.1 第 11 题

  1. 某人有 4 把钥匙,其中 2 把能打开门。如果随机地取一把钥匙试着开门,把不能开门的钥匙扔掉,那么第二次才能打开门的概率有多大?如果试过的钥匙又混进去,第二次才能打开门的概率又有多大?

44 把钥匙,其中 22 把能开门(记为 K1,K2\mathrm{K}_1,\mathrm{K}_2), 22 把不能开(记为 N1,N2\mathrm{N}_1,\mathrm{N}_2)。 “第二次才能打开门”的意思是:第一次没打开,第二次打开—— 两件事都要,缺一不可。

情形一:把不能开门的钥匙扔掉(不放回)。 用 (x1,x2)(x_1,x_2) 记录前两次取到的钥匙,两次取的是不同的钥匙:

n(Ω)=4×3=12.n(\Omega)=4\times 3=12 .

第一次取到不能开门的(22 种),第二次从剩下的 33 把里取到能开门的(22 种),

n(A)=2×2=4,P(A)=412=13.n(A)=2\times 2=4,\qquad P(A)=\frac{4}{12}=\frac13 .

情形二:试过的钥匙又混进去(有放回)。 每次都是从 44 把里等可能地取一把:

n(Ω)=4×4=16,n(A)=2×2=4,P(A)=416=14.n(\Omega)=4\times 4=16,\qquad n(A)=2\times 2=4,\qquad P(A)=\frac{4}{16}=\frac14 .

自检:不放回时,“第一次就打开”的概率是 12\dfrac12, “第二次才打开”是 13\dfrac13,“第三次才打开”是 24⋅13⋅22=16\dfrac{2}{4}\cdot\dfrac{1}{3}\cdot\dfrac{2}{2}=\dfrac16, 三者之和 12+13+16=1\dfrac12+\dfrac13+\dfrac16=1 ✓——不放回时最迟第三次必开, 因为扔掉两把坏的以后只剩好的。 有放回时 14<13\dfrac14<\dfrac13 也合理:坏钥匙不被扔掉,第二次撞上好钥匙的机会反而小了 ✓。

这道题的动作:把”第 kk 次才……”翻译成”前 k−1k-1 次都没有、第 kk 次有”, 它是一个交事件,不是单独一次的事件。漏掉”第一次没打开”这个条件, 就会错算成 12\dfrac12。

习题 10.1 第 12 题

  1. 假设有 5 个条件类似的女孩(把她们分别记为 A,B,C,D,E)应聘秘书工作,但只有 2 个秘书职位,因此 5 个人中只有 2 人能被录用。如果 5 个人被录用的机会相等,分别计算下列事件的概率:

(1) 女孩 A 得到一个职位;

(2) 女孩 A 和 B 各得到一个职位;

(3) 女孩 A 或 B 得到一个职位.

55 个条件类似的女孩 A,B,C,D,E\mathrm{A},\mathrm{B},\mathrm{C},\mathrm{D},\mathrm{E} 竞争 22 个职位, 55 人被录用的机会相等,所以录用结果就是从 55 人中无序地选 22 人:

n(Ω)=C52=10,n(\Omega)=\mathrm{C}_5^2=10 ,

1010 种结果等可能。

(1)女孩 A\mathrm{A} 得到一个职位。 A\mathrm{A} 入选,另一个名额从其余 44 人中选:

n=C41=4,P=410=25.n=\mathrm{C}_4^1=4,\qquad P=\frac{4}{10}=\frac25 .

(也可以这样看:22 个名额分给 55 个人,每人入选的概率是 25\dfrac25。)

(2)女孩 A\mathrm{A} 和 B\mathrm{B} 各得到一个职位。 两个名额恰好被 A,B\mathrm{A},\mathrm{B} 占满,只有 11 种:

P=110.P=\frac{1}{10}.

(3)女孩 A\mathrm{A} 或 B\mathrm{B} 得到一个职位。 “或”是可兼的,指 A,B\mathrm{A},\mathrm{B} 至少有一人入选。走对立事件: 两人都没入选,即两个名额都从 C,D,E\mathrm{C},\mathrm{D},\mathrm{E} 中出, n=C32=3n=\mathrm{C}_3^2=3,所以

P=1−310=710.P=1-\frac{3}{10}=\frac{7}{10}.

(用性质 6 核一遍:记 A事件=A_{\text{事件}}= ”A\mathrm{A} 入选”、B事件=B_{\text{事件}}= ”B\mathrm{B} 入选”, 则 P=25+25−110=4+4−110=710P=\dfrac25+\dfrac25-\dfrac1{10}=\dfrac{4+4-1}{10}=\dfrac{7}{10} ✓。)

自检:按入选人数把 1010 种结果分类——A,B\mathrm{A},\mathrm{B} 都入选 11 种、 恰有一人入选 2×3=62\times 3=6 种、都不入选 33 种,合计 1+6+3=101+6+3=10 ✓, 且 (1+6)/10=710(1+6)/10=\dfrac{7}{10} 与(3)相符 ✓。

(3)最常见的错法是把”或”当成”恰有一人”,算成 610=35\dfrac{6}{10}=\dfrac35。 数学里的”或”包含”两者都”,除非题面明说”只有一人”。

习题 10.1 第 13 题

  1. 某射击运动员平时训练成绩的统计结果如下:

如果这名运动员只射击一次,求下列事件的概率:

(1) 命中 10 环;

(2) 命中的环数大于 8 环;

(3) 命中的环数小于 9 环;

(4) 命中的环数不超过 5 环.

题面的统计结果在课本里是一张表格插图,下面用到的数值是本份对 本目录 page-0254.png 扫描图的读数(不是课本原文):

命中环数667788991010
频率0.10.10.150.150.250.250.30.30.20.2

五个频率之和为 0.1+0.15+0.25+0.3+0.2=10.1+0.15+0.25+0.3+0.2=1, 说明表里已经列出了这名运动员全部可能的命中环数—— 低于 66 环的情形在平时训练中一次也没有出现过(频率为 00)。 下面用频率作为相应概率的估计值(这是 §10.3 会正式讲的做法,本题按此口径)。

(1)命中 1010 环。

P=0.2.P=0.2 .

(2)命中的环数大于 88 环。 即 99 环或 1010 环,两者互斥:

P=0.3+0.2=0.5.P=0.3+0.2=0.5 .

(3)命中的环数小于 99 环。 即 6,7,86,7,8 环,三者两两互斥:

P=0.1+0.15+0.25=0.5.P=0.1+0.15+0.25=0.5 .

(也可以走对立事件:(3)与(2)互为对立,P=1−0.5=0.5P=1-0.5=0.5 ✓。)

(4)命中的环数不超过 55 环。 表中最低是 66 环,且五个频率已经加满 11,所以”不超过 55 环”的频率为 00:

P=0.P=0 .

自检:(2)与(3)互为对立,概率之和为 11 ✓; (1)⩽\leqslant(2),符合”1010 环”是”大于 88 环”的子事件(性质 5)✓; 四个答案都在 [0,1][0,1] 内 ✓。

(4)值得多说一句。 P=0P=0 是由这份统计资料得出的估计, 不等于”绝对不会打出 55 环”。频率为 00 只说明在这批训练中没有出现过; 样本再多一些,未必仍是 00。概率为 00 的事件不一定是不可能事件, 这一点与性质 2 的”不可能事件概率为 00“是单向的,反过来不成立。

习题 10.1 第 14 题

  1. 将一枚质地均匀的骰子连续抛掷3次,求下列事件的概率:

(1) 没有出现 6 点;

(2) 至少出现一次 6 点;

(3) 三个点数之和为 9.

一枚质地均匀的骰子连续抛掷 33 次,用 (x1,x2,x3)(x_1,x_2,x_3) 记录三次的点数,

n(Ω)=6×6×6=216,n(\Omega)=6\times 6\times 6=216 ,

216216 个样本点等可能。

(1)没有出现 66 点。 每一次都只能取 1∼51\sim 5 中的一个:

n=53=125,P=125216.n=5^3=125,\qquad P=\frac{125}{216}.

(2)至少出现一次 66 点。 它与(1)的事件互为对立,由性质 4:

P=1−125216=91216.P=1-\frac{125}{216}=\frac{91}{216}.

这就是”至少”型问题的标准走法:正面数要分”恰好一次""恰好两次""恰好三次”三类, 反面只有一类。

(3)三个点数之和为 99。 要数满足 x1+x2+x3=9x_1+x_2+x_3=9、每个 xi∈{1,2,…,6}x_i\in\{1,2,\dots,6\} 的有序三元组个数。 令 yi=xi−1y_i=x_i-1,则 y1+y2+y3=6y_1+y_2+y_3=6,0⩽yi⩽50\leqslant y_i\leqslant 5。 不带上界时非负整数解共 C6+22=C82=28\mathrm{C}_{6+2}^{2}=\mathrm{C}_8^2=28 组; 其中某个 yi⩾6y_i\geqslant 6 的只能是 yi=6y_i=6、其余两个为 00, 三个位置各 11 组,共 33 组,且不可能有两个同时超界(那需要总和至少 1212)。故

n=28−3=25,P=25216.n=28-3=25,\qquad P=\frac{25}{216}.

换个办法核一遍:按最大点数分类列出无序的点数组合,再算各自的排列数——

点数组合(无序)排列数
{1,2,6}\{1,2,6\}66
{1,3,5}\{1,3,5\}66
{1,4,4}\{1,4,4\}33
{2,2,5}\{2,2,5\}33
{2,3,4}\{2,3,4\}66
{3,3,3}\{3,3,3\}11

合计 6+6+3+3+6+1=256+6+3+3+6+1=25 ✓,与容斥法一致。

自检:(1)与(2)之和为 11 ✓; 125216≈0.579\dfrac{125}{216}\approx 0.579、91216≈0.421\dfrac{91}{216}\approx 0.421、25216≈0.116\dfrac{25}{216}\approx 0.116,都在 [0,1][0,1] 内 ✓; 三个点数之和的取值范围是 3∼183\sim 18,其分布关于 10.510.5 对称, 所以”和为 99“与”和为 1212“的概率应当相等——按上表把每个点数换成 77 减它, {1,2,6}→{6,5,1}\{1,2,6\}\to\{6,5,1\} 等,六类一一对应,排列数不变 ✓。

习题 10.1 第 15 题

  1. 如图是某班级 50 名学生订阅数学、语文、英语学习资料的情况,其中 A 表示订阅数学学习资料的学生,B 表示订阅语文学习资料的学生,C 表示订阅英语学习资料的学生.

(1)从这个班任意选择一名学生,用自然语言描述1,4,5,8各区域所代表的事件;

(2) 用 A, B, C 表示下列事件:

① 至少订阅一种学习资料;

② 恰好订阅一种学习资料;

③ 没有订阅任何学习资料.

(第 15 题)

题面的韦恩图在课本里是一张插图,下面用到的区域编号是本份对 本目录 page-0254.png 扫描图的读数(不是课本原文): 矩形代表全班 5050 名学生(样本空间 Ω\Omega), 其中三个圆分别是 AA(订数学)、BB(订语文)、CC(订英语), 三圆把矩形分成 88 个区域,编号如下——

区域位置对应的集合
11三圆公共部分A∩B∩CA\cap B\cap C
22BB 与 CC 重叠、在 AA 外Aˉ∩B∩C\bar A\cap B\cap C
33AA 与 CC 重叠、在 BB 外A∩Bˉ∩CA\cap\bar B\cap C
44AA 与 BB 重叠、在 CC 外A∩B∩CˉA\cap B\cap\bar C
55只在 BB 内Aˉ∩B∩Cˉ\bar A\cap B\cap\bar C
66只在 CC 内Aˉ∩Bˉ∩C\bar A\cap\bar B\cap C
77只在 AA 内A∩Bˉ∩CˉA\cap\bar B\cap\bar C
88三圆之外、矩形之内Aˉ∩Bˉ∩Cˉ\bar A\cap\bar B\cap\bar C

(1)用自然语言描述 1,4,5,81,4,5,8 四个区域所代表的事件。

  • 区域 11:选到的学生数学、语文、英语三种学习资料都订阅;
  • 区域 44:选到的学生订阅了数学和语文,但没有订阅英语;
  • 区域 55:选到的学生只订阅了语文一种(数学、英语都没订);
  • 区域 88:选到的学生三种学习资料一种也没有订阅。

说清楚”只”字很重要:区域 55 不是”订了语文”(那是整个圆 BB,含区域 1,2,4,51,2,4,5), 而是”订了语文且只订了语文”。区域编号指的都是互不重叠的那一小块。

(2)用 A,B,CA,B,C 表示三个事件。

① 至少订阅一种学习资料:

A∪B∪CA\cup B\cup C

(对应区域 11 到 77 这七块)。

② 恰好订阅一种学习资料:三块”只在一个圆内”的区域之并,即区域 5,6,75,6,7,

(A∩Bˉ∩Cˉ)∪(Aˉ∩B∩Cˉ)∪(Aˉ∩Bˉ∩C).(A\cap\bar B\cap\bar C)\cup(\bar A\cap B\cap\bar C)\cup(\bar A\cap\bar B\cap C).

三者两两互斥,所以它们的概率可以直接相加。

③ 没有订阅任何学习资料:区域 88,

Aˉ∩Bˉ∩Cˉ=A∪B∪C‾\bar A\cap\bar B\cap\bar C=\overline{A\cup B\cup C}

——最后一个等号是德摩根律,也说明 ① 与 ③ 互为对立事件, 于是 P(③)=1−P(①)P(③)=1-P(①)。

自检:88 个区域两两互斥、合并起来正是 Ω\Omega ✓; ② 是 ① 的子集(恰好一种当然算至少一种),由性质 5 有 P(②)⩽P(①)P(②)\leqslant P(①) ✓; ① 与 ③ 的并是 Ω\Omega、交是 ∅\varnothing ✓。

② 最容易错写成 A∪B∪CA\cup B\cup C 减去两两交—— 那样会把三圆公共部分(区域 11)多减一次。“恰好一种”必须把另外两个都取补, 逐块写出来最稳妥。

习题 10.1 第 16 题

  1. 从 1~20 这 20 个整数中随机选择一个数,设事件 A 表示选到的数能被 2 整除,事件 B 表示选到的数能被 3 整除。求下列事件的概率: (1) 这个数既能被 2 整除也能被 3 整除; (2) 这个数能被 2 整除或能被 3 整除; (3) 这个数既不能被 2 整除也不能被 3 整除。

从 1∼201\sim 20 这 2020 个整数中随机选一个,每个数被选到的机会均等, n(Ω)=20n(\Omega)=20,是古典概型。

先把三个集合数清楚。

A={2,4,6,8,10,12,14,16,18,20},n(A)=[202]=10;A=\{2,4,6,8,10,12,14,16,18,20\},\qquad n(A)=\left[\frac{20}{2}\right]=10 ; B={3,6,9,12,15,18},n(B)=[203]=6;B=\{3,6,9,12,15,18\},\qquad n(B)=\left[\frac{20}{3}\right]=6 ; A∩B={6,12,18} (能被 6 整除的数),n(A∩B)=[206]=3.A\cap B=\{6,12,18\}\ (\text{能被 }6\text{ 整除的数}),\qquad n(A\cap B)=\left[\frac{20}{6}\right]=3 .

(1)既能被 22 整除也能被 33 整除。 即 A∩BA\cap B:

P(A∩B)=320.P(A\cap B)=\frac{3}{20}.

(2)能被 22 整除或能被 33 整除。 即 A∪BA\cup B,由性质 6:

P(A∪B)=1020+620−320=1320.P(A\cup B)=\frac{10}{20}+\frac{6}{20}-\frac{3}{20}=\frac{13}{20}.

(3)既不能被 22 整除也不能被 33 整除。 即 Aˉ∩Bˉ=A∪B‾\bar A\cap\bar B=\overline{A\cup B},由性质 4:

P=1−1320=720.P=1-\frac{13}{20}=\frac{7}{20}.

自检:直接把(3)的数列出来——1,5,7,11,13,17,191,5,7,11,13,17,19,共 77 个 ✓, 与 720\dfrac{7}{20} 相符;n(A∪B)=10+6−3=13n(A\cup B)=10+6-3=13,加上这 77 个正好 2020 ✓; (1)⩽\leqslant(2),符合 A∩B⊆A∪BA\cap B\subseteq A\cup B ✓。

“既不能……也不能”要用德摩根律翻译成 A∪B‾\overline{A\cup B}, 不要错写成 A∩B‾\overline{A\cap B}(那是”不能同时被 22 和 33 整除”,概率是 1720\dfrac{17}{20})。 两者差得很远,是这道题的主要陷阱。

习题 10.1 第 17 题

  1. 某品牌计算机售后保修期为 1 年,根据大量的维修记录资料,这种品牌的计算机在使用一年内维修次数最多的是 3 次,其中维修 1 次的占 15%,维修 2 次的占 6%,维修 3 次的占 4%. (1)某人购买了一台这个品牌的计算机,设 Ak=A_{k}= “保修期内需要维修k次”,k=0,1,2,3,请填写下表:

事件 A0A_0 , A1A_{1} , A2A_{2} , A3A_{3} 是否满足两两互斥?是否满足等可能性?(2)求下列事件的概率:1◯A=\text{\textcircled{1}} A = “在保修期内需要维修”;2◯B=\text{\textcircled{2}} B = “在保修期内不需要维修”;3◯C=\text{\textcircled{3}} C = “在保修期内维修不超过1次”.

(1)填表。 “维修次数最多的是 33 次”说明 A0,A1,A2,A3A_0,A_1,A_2,A_3 已经穷尽了全部可能, 四者两两互斥且并起来是 Ω\Omega,所以概率之和为 11。已知 P(A1)=15%P(A_1)=15\%、P(A2)=6%P(A_2)=6\%、P(A3)=4%P(A_3)=4\%,于是

P(A0)=1−(0.15+0.06+0.04)=0.75.P(A_0)=1-(0.15+0.06+0.04)=0.75 .
事件A0A_0A1A_1A2A_2A3A_3
概率0.750.750.150.150.060.060.040.04

是否两两互斥? 是。 一台计算机在保修期内的维修次数是一个确定的数, 不可能既”恰好维修 11 次”又”恰好维修 22 次”,所以 Ai∩Aj=∅ (i≠j)A_i\cap A_j=\varnothing\ (i\neq j)。

是否满足等可能性? 否。 四个概率 0.75, 0.15, 0.06, 0.040.75,\ 0.15,\ 0.06,\ 0.04 互不相等, 若等可能则每个都应是 14=0.25\dfrac14=0.25。 这正是本题要点明的事:样本空间划成有限块、块与块互斥且穷尽, 只保证概率之和为 11(可以用加法公式),不保证等可能, 所以这里不能用 n(A)n(Ω)\dfrac{n(A)}{n(\Omega)} 去算。

(2)三个事件的概率。

① A=A= “在保修期内需要维修”,即维修 11 次、22 次或 33 次,三者两两互斥:

P(A)=P(A1)+P(A2)+P(A3)=0.15+0.06+0.04=0.25.P(A)=P(A_1)+P(A_2)+P(A_3)=0.15+0.06+0.04=0.25 .

② B=B= “在保修期内不需要维修”,即 B=A0B=A_0。 AA 与 BB 互为对立事件,由性质 4:

P(B)=1−P(A)=1−0.25=0.75,P(B)=1-P(A)=1-0.25=0.75 ,

与表中 P(A0)=0.75P(A_0)=0.75 相符。

③ C=C= “在保修期内维修不超过 11 次”,即 C=A0∪A1C=A_0\cup A_1,两者互斥:

P(C)=P(A0)+P(A1)=0.75+0.15=0.90.P(C)=P(A_0)+P(A_1)=0.75+0.15=0.90 .

自检:四个概率之和 0.75+0.15+0.06+0.04=10.75+0.15+0.06+0.04=1 ✓; AA 与 BB 的概率之和为 11 ✓; B⊆CB\subseteq C,且 0.75⩽0.900.75\leqslant 0.90,符合性质 5 ✓; CC 的对立事件是”维修至少 22 次”,概率 0.06+0.04=0.10=1−0.900.06+0.04=0.10=1-0.90 ✓。

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练习

  1. 判断下面的解答是否正确,并说明理由.

某运动员连续进行两次飞碟射击练习,观察命中目标的情况,用 yy 表示命中,用 nn 表示没有命中,那么试验的样本空间 Ω={yy,yn,ny,nn}\Omega = \{yy, yn, ny, nn\},因此事件“两次射击都命中”的概率为0.25.

  1. 从 52 张扑克牌(不含大小王)中随机地抽一张牌,计算下列事件的概率: (1)抽到的牌是 7; (2)抽到的牌不是 7; (3)抽到的牌是方片; (4)抽到 J 或 Q 或 K; (5)抽到的牌既是红心又是草花; (6)抽到的牌比 6 大比 9 小; (7)抽到的牌是红花色; (8)抽到的牌是红花色或黑花色.

  2. 从 0~9 这 10 个数中随机选择一个数,求下列事件的概率:

(1) 这个数平方的个位数字为 1; (2) 这个数的四次方的个位数字为 1.

10.1.4 概率的基本性质

一般而言,给出了一个数学对象的定义,就可以从定义出发研究这个数学对象的性质。例如,在给出指数函数的定义后,我们从定义出发研究了指数函数的定义域、值域、单调性、特殊点的函数值等性质,这些性质在解决问题时可以发挥很大的作用。类似地,在给出了概率的定义后,我们来研究概率的基本性质。

思考

你认为可以从哪些角度研究概率的性质?

下面我们从定义出发研究概率的性质,例如:概率的取值范围;特殊事件的概率;事件有某些特殊关系时,它们的概率之间的关系;等等.

由概率的定义可知:

任何事件的概率都是非负的;

在每次试验中,必然事件一定发生,不可能事件一定不会发生.

一般地,概率有如下性质:

性质 1 对任意的事件 A,都有

P(A)⩾0.P (A) \geqslant 0.

性质 2 必然事件的概率为 1,不可能事件的概率为 0,即

P(Ω)=1,P(∅)=0.P (\Omega) = 1, P (\varnothing) = 0.

在 “事件的关系和运算” 中我们研究过事件之间的某些关系. 具有这些关系的事件,

它们的概率之间会有什么关系呢?

探究

设事件 AA 与事件 BB 互斥,和事件 A∪BA \cup B 的概率与事件 A,BA, B 的概率之间具有怎样的关系?

我们先来看10.1.2节例6.在例6中,事件 R=R = “两次都摸到红球”与事件 G=G = “两次都摸到绿球”互斥, R⋃G=R\bigcup G = “两次摸到的球颜色相同”.

因为 n(R)=2,n(G)=2,n(R∪G)=2+2=4n(R) = 2, n(G) = 2, n(R \cup G) = 2 + 2 = 4,所以

P(R)=P(G)=212,P (R) = P (G) = \frac {2}{1 2},

P(R⋃G)=412.P (R \bigcup G) = \frac {4}{1 2}.

因此

P(R⋃G)=2+212=P(R)+P(G).P (R \bigcup G) = \frac {2 + 2}{1 2} = P (R) + P (G).

一般地,因为事件 AA 与事件 BB 互斥,即 AA 与 BB 不含有相同的样本点,所以 n(A∪B)=n(A)+n(B)n(A \cup B) = n(A) + n(B),这等价于 P(A∪B)=P(A)+P(B)P(A \cup B) = P(A) + P(B),即两个互斥事件的和事件的概率等于这两个事件的概率之和。所以我们有互斥事件的概率加法公式:

性质 3 如果事件 A 与事件 B 互斥,那么 P(A∪B)=P(A)+P(B)P(A \cup B) = P(A) + P(B) .

互斥事件的概率加法公式可以推广到多个事件的情况。如果事件 A1,A2,⋯ ,AmA_{1}, A_{2}, \cdots, A_{m} 两两互斥,那么事件 A1∪A2∪⋯∪AmA_{1} \cup A_{2} \cup \cdots \cup A_{m} 发生的概率等于这 mm 个事件分别发生的概率之和,即

P(A1∪A2∪⋯∪Am)=P(A1)+P(A2)+⋯+P(Am).P (A _ {1} \cup A _ {2} \cup \dots \cup A _ {m}) = P (A _ {1}) + P (A _ {2}) + \dots + P (A _ {m}).

探究

设事件 AA 和事件 BB 互为对立事件,它们的概率有什么关系?

因为事件 A 和事件 B 互为对立事件,所以和事件 A∪BA \cup B 为必然事件,即 P(A∪B)=1P(A \cup B) = 1 。由性质 3,得

1=P(A∪B)=P(A)+P(B).1 = P (A \cup B) = P (A) + P (B).

由此我们得到

性质4 如果事件 AA 与事件 BB 互为对立事件,那么 P(B)=1−P(A)P(B) = 1 - P(A),P(A)=1−P(B)P(A) = 1 - P(B).

在古典概型中,对于事件 AA 与事件 BB ,如果 A⊆BA \subseteq B ,那么 n(A)⩽n(B)n(A) \leqslant n(B) 。于是 n(A)n(Ω)⩽n(B)n(Ω)\frac{n(A)}{n(\Omega)} \leqslant \frac{n(B)}{n(\Omega)} ,即 P(A)⩽P(B)P(A) \leqslant P(B) 。

一般地,对于事件 AA 与事件 BB ,如果 A⊆BA \subseteq B ,即事件 AA 发生,则事件 BB 一定发生,那么事件 AA 的概率不超过事件 BB 的概率.于是我们有概率的单调性:

性质 5 如果 A⊆BA \subseteq B ,那么 P(A)⩽P(B)P(A) \leqslant P(B) .

由性质 5 可得,对于任意事件 A,因为 ∅⊆A⊆Ω\varnothing \subseteq A \subseteq \Omega ,所以 0⩽P(A)⩽10 \leqslant P(A) \leqslant 1 .

思考

在10.1.2节例6的摸球试验中,“两个球中有红球” =R1∪R2= R_{1} \cup R_{2},那么 P(R1∪R2)P(R_{1} \cup R_{2}) 和 P(R1)+P(R2)P(R_{1}) + P(R_{2}) 相等吗?如果不相等,请你说明原因,并思考如何计算 P(R1∪R2)P(R_{1} \cup R_{2})。

因为 n(Ω)=12n(\Omega) = 12 ,n(R1)=n(R2)=6n(R_1) = n(R_2) = 6 ,n(R1∪R2)=10n(R_1 \cup R_2) = 10 ,所以 P(R1)=P(R2)=612P(R_1) = P(R_2) = \frac{6}{12},P(R1∪R2)=1012P(R_1 \cup R_2) = \frac{10}{12}. 因此 P(R1∪R2)≠P(R1)+P(R2)P(R_1 \cup R_2) \neq P(R_1) + P(R_2). 这是因为 R1∩R2={(1,2),(2,1)}≠∅R_1 \cap R_2 = \{(1, 2), (2, 1)\} \neq \emptyset ,即事件 R1R_1 ,R2R_2 不是互斥的. 容易得到

P(R1∪R2)=P(R1)+P(R2)−P(R1∩R2).P (R _ {1} \cup R _ {2}) = P (R _ {1}) + P (R _ {2}) - P (R _ {1} \cap R _ {2}).

一般地,我们有如下的性质:

性质 6 设 A, B 是一个随机试验中的两个事件,我们有

P(A⋃B)=P(A)+P(B)−P(A∩B).P (A \bigcup B) = P (A) + P (B) - P (A \cap B).

显然,性质 3 是性质 6 的特殊情况.

利用上述概率的性质,可以简化概率的计算.

例 11 从不包含大小王牌的 52 张扑克牌中随机抽取一张,设事件 A = “抽到红心”,事件 B = “抽到方片”, P(A)=P(B)=14P(A)=P(B)=\frac{1}{4} .那么

(1) C = “抽到红花色”,求 P(C)P(C) ;

(2) D = “抽到黑花色”,求 P(D)P(D) .

解:(1)因为 C=A∪BC = A \cup B ,且 AA 与 BB 不会同时发生,所以 AA 与 BB 是互斥事件。根据互斥事件的概率加法公式,得

P(C)=P(A)+P(B)=14+14=12.P (C) = P (A) + P (B) = \frac {1}{4} + \frac {1}{4} = \frac {1}{2}.

(2) 因为 C 与 D 互斥,又因为 C∪DC \cup D 是必然事件,所以 C 与 D 互为对立事件. 因此

P(D)=1−P(C)=1−12=12.P (D) = 1 - P (C) = 1 - \frac {1}{2} = \frac {1}{2}.

例 12 为了推广一种新饮料,某饮料生产企业开展了有奖促销活动:将 6 罐这种饮料装一箱,每箱中都放置 2 罐能够中奖的饮料。若从一箱中随机抽出 2 罐,能中奖的概率为多少?

分析:“中奖”包括第一罐中奖但第二罐不中奖、第一罐不中奖但第二罐中奖、两罐都中奖三种情况。如果设 A=A = “中奖”, A1=A_{1} = “第一罐中奖”, A2=A_{2} = “第二罐中奖”,那么就可以通过事件的运算构建相应事件,并利用概率的性质解决问题。

解:设事件 A = “中奖”,事件 A1=A_{1} = “第一罐中奖”,事件 A2=A_{2} = “第二罐中奖”,那么事件 A1A2=A_{1}A_{2} = “两罐都中奖”, A1Aˉ2=A_{1}\bar{A}_{2} = “第一罐中奖,第二罐不中奖”, Aˉ1A2=\bar{A}_{1}A_{2} = “第一罐不中奖,第二罐中奖”,且

A=A1A2∪A1A2∪A1A2.A = A _ {1} A _ {2} \cup A _ {1} A _ {2} \cup A _ {1} A _ {2}.

因为 A1A2A_{1}A_{2} , A1Aˉ2A_{1}\bar{A}_{2} , Aˉ1A2\bar{A}_{1}A_{2} 两两互斥,所以根据互斥事件的概率加法公式,可得

P(A)=P(A1A2)+P(A1A2)+P(A1A2).P (A) = P (A _ {1} A _ {2}) + P (A _ {1} A _ {2}) + P (A _ {1} A _ {2}).

我们借助树状图(图 10.1-11)来求相应事件的样本点数.

图10.1-11

可以得到,样本空间包含的样本点个数为 n(Ω)=6×5=30n(\Omega) = 6 \times 5 = 30,且每个样本点都是等可能的。因为 n(A1A2)=2n(A_1A_2) = 2,n(A1Aˉ2)=8n(A_1\bar{A}_2) = 8,n(Aˉ1A2)=8n(\bar{A}_1A_2) = 8,所以

P(A)=230+830+830=1830=35.P (A) = \frac {2}{3 0} + \frac {8}{3 0} + \frac {8}{3 0} = \frac {1 8}{3 0} = \frac {3}{5}.

上述解法需要分若干种情况计算概率. 注意到事件 A 的对立事件是 “不中奖”,即 “两罐都不中奖”,由于 Aˉ1Aˉ2=\bar{A}_{1}\bar{A}_{2}= “两罐都不中奖”,而 n(Aˉ1Aˉ2)=4×3=12n(\bar{A}_{1}\bar{A}_{2})=4\times3=12 ,所以

P(Aˉ1Aˉ2)=1230=25.P (\bar {A} _ {1} \bar {A} _ {2}) = \frac {1 2}{3 0} = \frac {2}{5}.

因此

P(A)=1−P(Aˉ1Aˉ2)=1−25=35.P (A) = 1 - P (\bar {A} _ {1} \bar {A} _ {2}) = 1 - \frac {2}{5} = \frac {3}{5}.

练习

  1. 已知 P(A)=0.5,P(B)=0.3P(A) = 0.5, P(B) = 0.3.

(1) 如果 B⊆AB \subseteq A ,那么 P(A∪B)=P(A \cup B) = ____ , P(AB)=P(AB) = ____ ;

(2) 如果 A, B 互斥,那么 P(A∪B)=P(A \cup B) = ____ , P(AB)=P(AB) = ____.

  1. 指出下列表述中的错误:

(1)某地区明天下雨的概率为0.4,明天不下雨的概率为0.5;

(2) 如果事件 A 与事件 B 互斥,那么一定有 P(A)+P(B)=1P(A) + P(B) = 1 .

  1. 在学校运动会开幕式上,100名学生组成一个方阵进行表演,他们按照性别(M(男)、F(女))及年级 (G1(\mathrm{G}_1 (高一)、 G2\mathrm{G}_2 (高二)、 G3\mathrm{G}_3 (高三))分类统计的人数如下表:

若从这 100 名学生中随机选一名学生,求下列概率:

P(M)=_,P(F)=_,P(M∪F)=_,P(MF)=_,P (\mathrm{M}) = \_, P (\mathrm{F}) = \_, P (\mathrm{M} \cup \mathrm{F}) = \_, P (\mathrm{MF}) = \_,

P(G1)=_,P(M⋃G2)=_,P(FG3)=_.P \left(\mathrm{G} _ {1}\right) = \_, P \left(\mathrm{M} \bigcup \mathrm{G} _ {2}\right) = \_, P \left(\mathrm{FG} _ {3}\right) = \_.

习题 10.1

复习巩固

  1. 如图,抛掷一蓝、一黄两枚质地均匀的正四面体骰子,分别观察底面上的数字.

(1)用表格表示试验的所有可能结果;

(2) 列举下列事件包含的样本点:

A=A = “两个数字相同”, B=B = “两个数字之和等于5”, C=C = “蓝色骰子的数字为2”.

(第1题)

  1. 在某届世界杯足球赛上,a,b,c,d四支球队进入了最后的比赛。在第一轮的两场比赛中,a对b,c对d,然后这两场比赛的胜者将进入冠亚军决赛,这两场比赛的负者比赛,决出第三名和第四名。比赛的一种最终可能结果记为acbd(表示a胜b,c胜d,然后a胜c,b胜d)。

(1)写出比赛所有可能结果构成的样本空间;

(2) 设事件 A 表示 a 队获得冠军,写出 A 包含的所有可能结果;

(3)设事件 B 表示 a 队进入冠亚军决赛,写出 B 包含的所有可能结果.

  1. 抛掷两枚质地均匀的硬币,设事件 A=A = “第一枚硬币正面朝上”,事件 B=B = “第二枚硬币反面朝上”。(1)写出样本空间,并列举 AA 和 BB 包含的样本点;(2)下列结论中正确的是( )。(A) AA 与 BB 互为对立事件 (B) AA 与 BB 互斥(C) AA 与 BB 相等 (D) P(A)=P(B)P(A) = P(B)

  2. 判断下列说法是否正确. 若错误, 请举出反例. (1) 互斥的事件一定是对立事件, 对立事件不一定是互斥事件; (2) 互斥的事件不一定是对立事件, 对立事件一定是互斥事件; (3) 事件 A 与事件 B 中至少有一个发生的概率一定比 A 与 B 中恰有一个发生的概率大; (4) 事件 A 与事件 B 同时发生的概率一定比 A 与 B 中恰有一个发生的概率小.

  3. 生产某种产品需要两道工序,设事件 A = “第一道工序加工合格”,事件 B = “第二道工序加工合格”,用 A, B, Aˉ\bar{A} , Bˉ\bar{B} 表示下列事件: C = “产品合格”,D = “产品不合格”.

  4. 下面的三个游戏都是在袋子中装球,然后从袋子中不放回地取球。分别计算三个游戏中甲获胜的概率。你认为哪个游戏是公平的?

  5. 一个盒子中装有标号为 1, 2, 3, 4, 5 的 5 张标签,随机地选取两张标签,根据下列条件求两张标签上的数字为相等整数的概率: (1) 标签的选取是不放回的; (2) 标签的选取是有放回的.

  6. 从长度为 1, 3, 5, 7, 9 的 5 条线段中任取 3 条,求这三条线段能构成一个三角形的概率.

综合运用

  1. 一个盒子中装有 6 支圆珠笔,其中 3 支一等品,2 支二等品和 1 支三等品。若从中任取 2 支,那么下列事件的概率各是多少? (1) A = “恰有 1 支一等品”; (2) B = “两支都是一等品”; (3) C = “没有三等品”.

  2. 抛掷一红一绿两颗质地均匀的六面体骰子,记下骰子朝上面的点数。若用 xx 表示红色骰子的点数,用 yy 表示绿色骰子的点数,用 (x,y)(x, y) 表示一次试验的结果。设 A=A = “两个点数之和等于8”,B=B = “至少有一颗骰子的点数为5”,C=C = “红色骰子上的点数大于4”。(1)求事件 A,B,CA, B, C 的概率;

(2) 求事件 A∪B,A∩BA \cup B, A \cap B 的概率.

  1. 某人有 4 把钥匙,其中 2 把能打开门。如果随机地取一把钥匙试着开门,把不能开门的钥匙扔掉,那么第二次才能打开门的概率有多大?如果试过的钥匙又混进去,第二次才能打开门的概率又有多大?

  2. 假设有 5 个条件类似的女孩(把她们分别记为 A,B,C,D,E)应聘秘书工作,但只有 2 个秘书职位,因此 5 个人中只有 2 人能被录用。如果 5 个人被录用的机会相等,分别计算下列事件的概率:

(1) 女孩 A 得到一个职位;

(2) 女孩 A 和 B 各得到一个职位;

(3) 女孩 A 或 B 得到一个职位.

  1. 某射击运动员平时训练成绩的统计结果如下:

如果这名运动员只射击一次,求下列事件的概率:

(1) 命中 10 环;

(2) 命中的环数大于 8 环;

(3) 命中的环数小于 9 环;

(4) 命中的环数不超过 5 环.

  1. 将一枚质地均匀的骰子连续抛掷3次,求下列事件的概率:

(1) 没有出现 6 点;

(2) 至少出现一次 6 点;

(3) 三个点数之和为 9.

拓广探索

  1. 如图是某班级 50 名学生订阅数学、语文、英语学习资料的情况,其中 A 表示订阅数学学习资料的学生,B 表示订阅语文学习资料的学生,C 表示订阅英语学习资料的学生.

(1)从这个班任意选择一名学生,用自然语言描述1,4,5,8各区域所代表的事件;

(2) 用 A, B, C 表示下列事件:

① 至少订阅一种学习资料;

② 恰好订阅一种学习资料;

③ 没有订阅任何学习资料.

(第 15 题)

  1. 从 1~20 这 20 个整数中随机选择一个数,设事件 A 表示选到的数能被 2 整除,事件 B 表示选到的数能被 3 整除。求下列事件的概率: (1) 这个数既能被 2 整除也能被 3 整除; (2) 这个数能被 2 整除或能被 3 整除; (3) 这个数既不能被 2 整除也不能被 3 整除。

  2. 某品牌计算机售后保修期为 1 年,根据大量的维修记录资料,这种品牌的计算机在使用一年内维修次数最多的是 3 次,其中维修 1 次的占 15%,维修 2 次的占 6%,维修 3 次的占 4%. (1)某人购买了一台这个品牌的计算机,设 Ak=A_{k}= “保修期内需要维修k次”,k=0,1,2,3,请填写下表:

事件 A0A_0 , A1A_{1} , A2A_{2} , A3A_{3} 是否满足两两互斥?是否满足等可能性?(2)求下列事件的概率:1◯A=\text{\textcircled{1}} A = “在保修期内需要维修”;2◯B=\text{\textcircled{2}} B = “在保修期内不需要维修”;3◯C=\text{\textcircled{3}} C = “在保修期内维修不超过1次”.