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概率论与数理统计:古典定义的概率

时间:2023-11-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:先看以下两个例子:“投掷一颗匀质骰子所出现的点数”这一试验共有6个样本点,即“出现1点”,“出现2点”,…如何计算事件A包含的样本点的个数?

概率论与数理统计:古典定义的概率

先看以下两个例子:

(2)把黑色和白色的两只球随机地放入编号为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ的三只盒子中(每只盒子可容纳2个球),这一试验共有9个样本点.若把“第Ⅰ只盒子不放球,第Ⅱ只盒子放白球,第Ⅲ只盒子放黑球”这一事件记为(0,白,黑),则9个样本点可类似表示为

(0,白,黑) (0,黑,白) (白,0,黑)

(白,黑,0) (黑,0,白) (黑,白,0)

(白黑,0,0) (0,白黑,0) (0,0,白黑)

(0,白,黑) (0,黑,白) (0,白黑,0) (0,0,白黑)

通过以上两个例子,我们看到了一种既简便又直观的计算概率的方法.但是这两个例子都有一个共同的特点,即

(1)每次试验只有有限种可能的试验结果,即样本点的总数为有限个;

(2)每次试验中各样本点出现的可能性是相同的.

概率论中,把具有以上两个特点的试验称为古典试验,它的数学模型称为古典概型.

定义1.2 设古典试验的样本空间Ω由n个样本点组成,若事件A由其中m个样本点所组成,则事件A的概率是

古典概型有着多方面的应用,如产品抽样检查等.例如,一个袋子,里边装有a只黑球,b只白球,它们除颜色不同外,外形完全一样.因此,当我们从袋子中任意摸出一球时,这a+b只球中的任意一只被取到的可能性都相同,这正是古典概型.若把黑球作为废品,白球作为正品,则这个摸球模型就可以描述产品抽样检查.假如产品分为更多等级,如一等品,二等品,三等品,等外品等,则可用装有多种颜色的摸球模型来描述.古典概型的大部分问题都能形象化地用摸球模型来描述,所以概率论中经常研究摸球模型,意义即在于此.

那么,在古典概型的一个试验中,如何计算所有样本点的个数?如何计算事件A包含的样本点的个数?由于样本点是每次试验的一个可能结果,而每次试验的一个可能结果对应于完成试验要求的一种方法,所以,所有样本点的个数就是完成试验要求的所有方法的种数,事件A包含的样本点的个数就是完成事件A的方法的种数,它是完成试验要求的所有方法种数的一部分.若试验属于元素不重复的排列问题,则归结为计算排列数;若试验属于元素可重复的排列问题,则归结为可重复排列的个数;若试验属于组合问题,则归结为计算组合数;对于一般情况,则可根据基本原理计算相应方法的种数.

【例1】 一个盒子内有5个白球和3个黑球,从中任取两个球,求取出的两个球都是白球的概率.

【例2】 有10件产品,其中有2件次品,从中任取3件,求下列事件的概率:

(1)3件全是正品;(2)恰有1件次品;(3)至少有1件次品.

【例3】 一部4卷的文集任意摆放在书架上,求各卷自左向右或自右向左的卷号恰为1,2,3,4的概率.

设事件A表示“各卷自左向右或自右向左的卷号恰好为1,2,3,4”,则完成事件A的方法有2种,即事件A包含2个样本点,于是

【例4】 邮政大厅有5个邮筒,现将两封信逐一随机投入邮筒,求:

(1)第一个邮筒内恰好有一封信的概率;

(2)前两个邮筒内没有信的概率.

解 该试验是将两封信随机投入5个邮筒,这属于元素可重复的排列问题,完成试验共有52种方法,即试验含有52个样本点.

(1)设事件A表示“第一个邮筒内恰好有一封信”,完成事件A要经过两个步骤,第一步是从两封信中挑出一封信投入第一个邮筒,有2种方法;第二步是将剩下的一封信投入其余4个邮筒中的一个邮筒,有4种方法,根据乘法原理,完成事件A共有2×4=8种方法,即A包含8个样本点,于是

(2)设B表示前两个邮筒内没有信,即两封信都投入后三个邮筒,完成事件B要经过两个步骤,第一步是将第一封信投入后三个邮筒中的一个邮筒,有3种方法;第二步是将第二封信投入后三个邮筒中的一个邮筒,也有3种方法.根据乘法原理,完成事件B有3×3=9种方法,即B包含9个样本点,于是(www.xing528.com)

【例5】 从一副扑克牌(不含大、小王)中任取5张,求下列事件的概率:

(1)5张牌是同一花色

(2)3张牌有同一个点数,另2张牌也有相同的另一个点数;

(3)5张牌中有2个不同的对(没有3张牌点数相同);

(4)有4张牌点数相同.

【例6】 10把钥匙中有3把钥匙能打开门锁,任取2把钥匙,求能打开门锁的概率.

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