等可能概型
在某些隨機(jī)試驗(yàn)中,我們常假設(shè)樣本空間中樣本點(diǎn)出現(xiàn)的可能性相等。例如,拋硬幣試驗(yàn),S={正面,反面},我們常假設(shè)出現(xiàn)正面與反面的概率相等。
定義1.3.1 一個(gè)隨機(jī)試驗(yàn),如果滿足下面兩個(gè)條件;
(1)樣本空間中樣本點(diǎn)數(shù)有限(有限性);
(2)出現(xiàn)每一個(gè)樣本點(diǎn)的概率相等(等可能性)。
則稱這個(gè)試驗(yàn)問題為古典概型,又稱等可能概型。
若設(shè)一等可能概型的樣本空間為,則由定義1.3.1知
。任一隨機(jī)事件
。由樣本點(diǎn)兩兩不相容的性質(zhì),知
這就是說,在等可能概型中,任一事件A的概率為
因此,在古典概型中,求隨機(jī)事件概率的問題就可以轉(zhuǎn)化為數(shù)樣本點(diǎn)數(shù)的問題,這常要用到組合數(shù)學(xué)。
例1.3.1 從一付牌(去掉兩個(gè)王,共52張)中隨機(jī)取兩張,求“恰是一紅一黑”的概率。
解 設(shè)A={恰是一紅一黑}。
(1)>若是不放回抽樣(即第一次抽出1張,不放回,再抽第二張),則
(2)>若是放回抽樣(即第一次抽出1張后,放回,再抽第二張),此時(shí)的樣本空間為
則
例1.3.2?。ǔ楹瀱栴})袋中有編號(hào)為1,2,…,n(n>1)的n個(gè)球,其中有a個(gè)紅球,b個(gè)白球(a+b=n)。從中每次摸一球,不放回,共摸n次。設(shè)每次摸到各球概率相等。求第k(l≤k≤n)次摸到紅球的概率。
解 設(shè)Ak={第k次摸到紅球},k=1,2,…,n。
解法1 假設(shè)我們視n次摸出的球號(hào)的先后排列為一個(gè)樣本點(diǎn),則樣本空間中共有n!個(gè)樣本點(diǎn)。由題意知,出現(xiàn)每一個(gè)樣本點(diǎn)的概率相等,而第k次為紅球共有a(n-1)!個(gè)樣本點(diǎn)。所以
解法2 若我們n個(gè)同學(xué)去摸球,我們只關(guān)心哪幾個(gè)同學(xué)摸到紅球?yàn)樵囼?yàn)的結(jié)果,即假設(shè)視“哪幾次摸到紅球”為樣本點(diǎn),則樣本空間總樣本點(diǎn)數(shù)為由題意知,出現(xiàn)每一個(gè)樣本點(diǎn)的概率相等。如果Ak發(fā)生,即第k次一定為紅球,只要在余下的(n—1)次中決定(a—1)次就行。故
解法3 若視第k次摸到的球號(hào)為樣本點(diǎn),則樣本空間中共有n個(gè)樣本點(diǎn),其中有a個(gè)樣本點(diǎn)使得Ak發(fā)生,故
以上三種方法計(jì)算得到:在抽簽問題中,第k(l≤k≤n)次摸到紅球的概率與k無關(guān)。
例1.3.3?。ㄅ鋵?duì)問題)一個(gè)小班共有n個(gè)學(xué)生,分別編上1,2,…,n號(hào),在中秋節(jié)前每人做一件禮物相應(yīng)地編上1,2,…, n號(hào)。將所有禮物集中放在一起,然后讓每個(gè)同學(xué)隨機(jī)地取一件(即,每次取到每一件禮物是等可能的),求沒有人取到自己禮物的概率。
解 先求“至少有一個(gè)人拿到自己的禮物”的概率。設(shè)
由概率的加法公式,得
如果將先后取到的禮物的編號(hào)(即排列)作為一個(gè)樣本點(diǎn),例如,(1,2,???,n)表示n人都取到了自己的禮物,那么共有n!個(gè)樣本點(diǎn),由題意知出現(xiàn)每一個(gè)樣本點(diǎn)的概率相等。當(dāng)Ai發(fā)生時(shí),即i號(hào)配對(duì)其余(n—1)個(gè)號(hào)可以任意的排列,故
當(dāng)n充分大時(shí),上式的值近似于。
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