考研概率技巧Word格式.docx
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概率P(A)≤P(B)
(2)互斥(不相容)——A事件发生则B事件一定不发生。
A的基本点都不属于B,或A与B的交是空集。
A与B互斥,则概率P(AB)=0
互斥的特殊情形是互逆。
A事件与B事件互逆——A与B互斥,且A与B的并集是整个样本空间。
为了方便,把A的逆事件记为Aˉ;
概率P(A)+P(Aˉ)=1
(3)和事件A+B——相应于集合A与B的并集。
和事件A+B发生的要点是“或”。
或者A事件发生,或者B事件发生,或者A事件B事件同时发生。
概率P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB)
(4)积事件AB——相应于集合A与B的交集。
积事件AB发生的要点是“都”。
A事件B事件同时发生。
“或”与“都”相互为逆。
和事件A+B的逆为积事件AˉBˉ——A事件B事件都不发生。
积事件AB
的逆为和事件Aˉ+Bˉ——或A不发生,或B不发生,或A与B都不发生。
(潜台词:
“或”的逆是“都不”。
“都”的逆是“或不”)
可以类似讨论多个事件,乃至可列无穷多个事件的和事件与积事件。
相应公式称为德·
摩根法则。
(5)差事件A—B——
A事件发生而B事件不发生。
相当于A—AB,等价于积事件ABˉ
概率P(A-B)=P(A)-P(AB)
(6)相互独立——若对于事件A,B成立概率公式P(AB)=P(A)P(B),就称事件A,B相互独立。
定理事件A,B相互独立,等价于事件Aˉ与Bˉ相互独立;
等价于事件A与Bˉ相互独立;
还等价于事件Aˉ与B相互独立。
三个事件A,B,C相互独立——它们两两独立,且满足P(ABC)=P(A)P(B)P(C)
可以用归纳法定义n个事件相互独立。
用文氏图可以形象表示前5个在集合背景下的关系。
但文氏图不能表式用概率公式定义的“相互独立”概念。
(8)加法定理
如果事件A,B互斥,显然有P(A+B)=P(A)+P(B),一般情况下,可以作互斥分解
A+B=(A-AB)+(B-AB)+AB从而P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB)
进一步有P(A+B+C)=P(A)+P(B)+P(C)-P(AB)-P(AC)-P(BC)+P(ABC)
……------------……-----------------……
例1以A表示事件“甲种产品畅销,乙种产品滞销”,则其逆事件Aˉ为
(A)“甲种产品滞销,乙种产品畅销”(B)“甲乙两种产品均畅销”
(C)“甲种产品畅销”(D)“甲种产品滞销或乙种产品畅销”
分析A是个积事件。
“都”的逆是“或不”;
应选(D)。
例2已知事件A与B同时发生时,事件C一定发生。
则
(A)P(C)≤P(A)+P(B)-1(B)P(C)≥P(A)+P(B)-1
(C)P(C)=P(AB)(D)P(C)=P(A+B)
分析由已知得C包含AB;
故P(C)≥P(AB),顺便再进一步观察
P(AB)=P(A)+P(B)-P(A+B)≥P(A)+P(B)-1应选(B)。
例3设随机事件A,B及其和事件A+B的概率分别是0.4,0.3和0.6,若Bˉ表示B的对立事件,那么积事件ABˉ的概率P(ABˉ)=0.3
分析P(AB)=P(A)+P(B)-P(A+B)=0.1故P(ABˉ)=P(A)-P(AB)=0.3
或利用互斥分解A=AB+ABˉ,P(A)=P(AB)+P(ABˉ),P(ABˉ)=0.3
例4若积事件AB出现的概率P(AB)=0,则
(A)A与B不相容(即A与B互斥)(B)AB是不可能事件。
(C)AB未别是不可能事件。
(D)或P(A)=0,或P(B)=0
分析已知是概率条件,而“不相容”是用事件定义的。
二者没有关系。
(A)错。
0概率事件不一定是不可能事件。
(B)错。
(D)显然荒谬。
应选(C)。
例5设A和B是任意两个概率不为零的不相容事件,则下列结论中肯定正确的是
(A)Aˉ与Bˉ不相容(B)Aˉ与Bˉ相容
(C)P(AB)=P(A)P(B)(D)P(A-B)=P(A)
分析和事件A+B的逆为积事件AˉBˉ故仅当A与B构成完备事件组,即A、B互逆时,Aˉ与Bˉ才一定不相容。
本题不一定能满足此条件,故(A)、(B)都错。
(C)是相互独立的定义条件,与“不相容”无关。
因为A与B不相容,即AB=Ø
,所以A-B=A—AB=A,应选(D)。
例6
对于任意两事件A和B,若AB≠Ø
,则(A)A与B一定相互独立。
(B)A与B可能独立。
(C)B与B一定独立。
(D)A与B一定不独立。
分析已知事件关系,而“相互独立”是用概率来定义的,二者没有关系。
应选(B)。
啊,三个例题同含有一个知识点。
例7已知随机事件A,B满足条件P(AB)=P(AˉBˉ),且P(A)=p,求P(B)
分析由已知得P(AB)=P(AˉBˉ)=P((A+B)ˉ)=1-P(A+B)
即P(AB)=1-P(A)-P(B)+P(AB)故P(B)=1-P(A)
例8将一枚硬币独立地掷两次。
记事件A1={第一次出现正面},A2={第二次出现正面},
A3={正反面各出现一次},A4={正面出现两次},则事件
(A)A1,A2,A3相互独立。
(B)A2,A3,A4相互独立。
(C)A1,A2,A3两两独立。
(D)A2,A3,A4两两独立。
分析四个事件的概率皆不为0,但显然P(A1A2A3)=0,P(A2A3A4)=0,故答案只能是两两独立。
同理,P(A3A4)=0,A3与A4不能相互独立。
应选(C)。
例9试证明,事件A,B相互独立等价于Aˉ与B相互独立。
分析选择P(B)=P(AB)+P(AˉB),若已知P(AB)=P(A)P(B),则
P(AˉB)=P(B)-P(AB)=P(B)-P(A)P(B)=P(B)(1-P(A))=P(B)P(Aˉ)
若已知P(AˉB)=P(B)P(Aˉ),同样选择P(B)=P(AB)+P(AˉB)
P(AB)=P(B)-P(AˉB)=P(B)-P(Aˉ)P(B)=P(B)(1-P(Aˉ))=P(A)P(B)
循环证明(7)中的“相互独立四等价”(条件),那是绝好的基本练习。
经典概型学重点
如果样本空间只有有限个基本点,且每个基本事件发生的概率相同,则定义事件A发生的概率
P(A)=A所含基本点(有利点)数∕基本点总数
这样定义的概率称为古典概率。
相应的模型称为古典概型。
经典概率模型资料浩如烟海,思维处理方法千姿百态。
学习时要着眼应用,熟悉典型。
1.抛球模型——把n个小球等可能地投入N个(n≤N)空盒中,每个球的落点有N个结果。
基本点总数为
N的n次方
(1)若A=“n个小球恰好都落在一个指定的盒中”,则显然有
P(A)=1∕N的n次方
(2)若A=“n个小球恰好各在一个盒中”,先取N个(n≤N)空盒中的任意n个盒,再考虑排序,则有利点数为(N个中取n个的组合数)×
n!
P(A)=(m个中取n个的组合数)×
∕m的n次方
(3)若A=“n个小球恰好全在一个盒中”,则有利点数为N,
P(A)=1∕N的n-1次方
(4)若A=“至少有两个小球在一个盒中”,则情形复杂,难以穷尽。
但仔细对比,它正好是“n个小球恰好各在一个盒中”的逆事件。
小球的分布,可以设定很多状态。
有的概率很难算。
用不着去钻牛角尖。
要的是体会与捉摸经典概率模型的思维方式。
应用例1——一间寝室住有6个学生。
他们都在同一年生。
求他们的生日恰好在同一个月内的概率。
分析这就好比6个小球随机地抛到12个盒中。
A=“6个小球恰好全在一个盒中”,
基本点总数为“12的6次方”,P(A)=1∕12的5次方≈0.000004
小小概率事件。
应用例2——历史资料统计,某地区每年夏季的13周内平均有7次暴雨灾害天气。
试计算事件A=“暴雨灾害天气各在一个周内”的概率。
分析一次暴雨就是一个小球,共有13个盒。
P(A)=(13个中取7个的组合数)×
7!
∕13的7次方≈0.135
P(Aˉ)≈0.865,Aˉ=“至少有两次暴雨灾害天气发生在同一周内”
真是“祸不单行”啊!
“某公交线路有11个站。
n个乘客来起点站乘车,每个乘客的下车点是随机的。
如果设中途无人上车,……。
”这也服从抛球模型。
“电梯公寓有11层。
n个外来客从底楼乘电梯,每个乘客要到的楼层是随机的。
如果设中途无人用电梯,……。
”这还是服从抛球模型。
比如
“‘A=至少有两个人在同一层离开电梯’等同于‘A=至少有两个小球在一个盒中’。
”
2.贝努里概型
如果在重复,又相互独立的n次试验中,(“独立试验”,即试验结果互不影响。
)每个试验都只有事件A发生(成功)与不发生(失败)两个结果,且总有P(A)=p,就称其为贝努利试验序列,相应数学模型称为n重贝努利概型。
记事件Bk=“n重贝努里概型中,A发生k次”,则
P(Bk)=(n个中取k个的组合数)(p的k次方)(q的n-k次方),
用随机变量X表示n重贝努里概型中的成功次数,它会有值x=0,1,2,---,n;
且对应有分布列P(X=k)=b(k;
n,p)=P(Bk),
这个离散型随机模型叫二项分布。
换一个角度来看抛球模型的
(1)。
观察小球落进指定的一个盒的概率分布,相当于向这个指定的盒抛球n次,要么抛入(成功),概率总是1∕N;
要么失败。
n次抛球相互独立。
可以视为一个n重贝努里概型。
记A=“n重贝努里概型中成功n次”,则
P(A)=P(X=n)=b(n;
n,1∕N)=1∕N的n次方
*例12某公交线路共有11个站。
深夜末班车有20人从起点站上车。
设沿途10站再没有人上车。
有人下车就停车开门,无人下车则继续行驶。
设乘客下车与否相互独立。
试求此客车沿途停车开门k次的概率。
分析对于线路上一个固定的站,每个乘客下车的概率都是1∕10,乘客下车与否相互独立,因而是个20重贝努里概型。
P(无人下车)=b(0;
20,1∕10)=(9∕10)的20次方
于是,(记p=)P(有人下车)=1-(9∕10)的20次方
每个站都是如此,停车开门的概率为p;
各站开门与否相互独立。
这又构成一个10重贝努里概型。
停车开门(成功)k次的概率为b(k;
10,p),不再细表。
3.摸球模型与超几何分布——
袋中装有红球m个,黑球n个,从袋中随机摸出r=s+t个球,基本点总数为(m+n)个中取r个的组合数。
记A=“其中有s个红球,t个黑球”,则
P(A)=(m个中取s个的组合数)×
(n个中取t个的组合数)∕基本点总数
如果袋中有三种或三种以上颜色的球,相应问题可以类似处理。
应用如——如果平均1000件产品中有5件次品。
随机抽查10件,求A=“内中恰有一件次品”的概率。
分析基本点总数为1000个中取10个的组合数
P(A)=(995个中取9个的组合数)×
(5个中取1个的组合数)∕基本点总数
≈0.05
例13从0,1,2,……,9共十个数字中任意选出三个不同的数字,试求下列事件的概率:
A1=“三个数字中不含0和5”,A2=“三个数字中不含0或5”,A3=“三个数字中含0但不含5
分析只“选出”三个数字而不排序,是组合问题。
把十个数字分成集合{0,5}与另外一个集合,三个概率都可以用“超几何分布”模型来计算。
基本点总数为10取3的组合数=120
A1的有利点数=8取3的组合数,P(A1)=7/15
A2的说法应理解为包含“不含0和5”的情形。
其逆事件为“必定含0和5”
有利点数=8取3的组合数+(8取2的组合数)(2取1的组合数),P(A2)=14/15
A3的有利点数=8取2的组合数,P(A3)=7/30
例14从6双运动鞋中随意拿出4只,分别求A=“其中恰有一双配对”;
B=“恰好配成两双”;
C=“没有两只可以配对”的概率。
分析相当于“袋中有6种颜色的球”。
基本点总数为12取4的组合数=495
事件A取样中的那双鞋,是6双中的任意一双,单的分别来自余下5双中的任意两双。
A的有利点数=6×
(5取2的组合数)×
2×
2=60P(A)=16∕33
显然P(B)=(6取2的组合数)∕495=1∕33
三个事件已穷尽了各种可能。
最后有P(C)=1-P(A)-P(B)=16∕33
不妨检验一下,事件C的有利点数=(6取4的组合数)×
2)
4.几何概率
如果样本空间Ω是某个区域(区间,平面区域或空间区域),且每个样本点出现的可能性相同,则规定A的概率为P(A)=L(A)/L(Ω)
其中,L(·
)分别是相应的长度,或面积,或体积。
例16在区间(0,1)中随机地取两个数,则事件“两数之和小于6/5”的概率为_____
分析用X和Y分别表示随机抽取的两个数,则0<
X<
1,0<
Y<
1,X,Y取值的所有可能结果(即样本点全体)对应的集合是边长为1的正方形Ω,其面积为1
直线x+y=6/5与单位正方形的边周交于(1,1/5)与(1/5,1)两点,分其为两块。
事件“X+Y≤6/5”对应着单位正方形除去以(1,1),(1,1/5),(1/5,1)为顶点的三角形后剩余的部分。
易算得A的面积即所求概率为17/25
例17在时间间隔内的任何瞬间,两个不相关的信号均等可能地进入收音机。
如果两个信号当且仅当其进入收音机的时间间隔不大于
t
时,就使收音机受到干扰,求收音机受到干扰的概率。
(答案p=1-(1-t/T)²
分析用X和Y分别表示两个不相关的信号进入收音机的时间,则0<
t,0<
t
“收音机受到干扰”事件可以表示为“∣X-Y∣≤
t”,视t为常数,与上例为同一模型。
经典模型,重在熟练不在多。
熟能生巧,巧在理解与应用。
条件概率寻常事
在事件B发生的条件下事件A发生的概率称为条件概率。
记为P(A∣B),且定义
P(A∣B)=P(AB)∕P(B),P(B)>0
人们通常会用两种方式来表示整体与部分的关系。
或者用实在数据;
或者把整体视为1,用比例来表示部分。
在可以用“文氏图”示意的情形,不太严格地说,样本空间及事件就是具体实在,相应概率就好比是“比例”描述。
条件概率则是把概率P(B)作为新的总体1,计算P(AB)相对所占的“比例”。
在古典概率情形,这个比方尤其直观。
若事件A含于B,即AB=A,
P(A∣B)=P(AB)∕P(B)=P(A)∕P(B)
若事件A与B互斥,即AB=Φ(空集),P(AB)=0,P(A∣B)=0
若事件A与B相互独立,P(AB)=P(A)P(B),则P(B)>0时
P(A∣B)=P(AB)∕P(B)=P(A)P(B)∕P(B)=P(A),
条件概率的定义在这时正好显示,从逻辑上看,事件A与B相互独立,本质上是发生与否,互不影响,彼此无关。
而事件A与B互斥,却是一个特定关系。
“两个事件能否既互斥又相互独立?
”由上述可知,从逻辑上看是不可能的。
从概率上看,若两个事件的概率都不为0,则也是不可能的。
在建模实践中,为了简单起见,在不少场合选择了相互独立的最佳状态。
比如,射击运动员连续射击多发子弹;
乒乓球运动员连续比赛若干局,……,等等;
都假设各次射击,各局比赛相互独立。
构成n重贝努里概型。
在实际问题中,有时能简便地直接按照实际状况算得条件概率。
比如摸球模型。
袋中有20个红球10个黑球,如果每次摸出一球,然后放回去再摸第二次,若以摸出红球为成功,p=2/3,各次摸球相互独立,就构成n重贝努里概型。
如果第一次摸得红球而不放回去,第二次摸得黑球的概率就是条件概率。
这时由实际数据能直接算得
P(第二次摸得黑球∣第一次摸得红球)=10/29
P(AB)=P(第一次摸得红球,第二次摸得黑球)=P(B)P(A∣B)
=P(第一次摸得红球)·
P(第二次摸得黑球∣第一次摸得红球)=20/87
用二维模型才能更好地理解这个交事件的概率。
先后两次摸球(第一次不放回)的基本点有:
(红,红),380个;
(红,黑),200个;
(黑,红),200个;
(黑,黑),90个;
共计870个。
所以P(红,黑)=有利点数∕基本点总数=20/87
“随机向量事件”概率定义的内核是“交事件的概率”。
可以从这里开始体验。
例20A,B是两个随机事件,且B发生则A必定发生。
则下列式子中正确的是
(A)P(A+B)=P(A)(B)P(AB)=P(A)
(C)P(B∣A)=P(B)(D)P(B-A)=P(B)-P(A)
分析事件B发生则A必定发生,说明A包含B,而A+B就是A;
也表明B-A是不可能事件;
AB=B;
故(B)(D)错。
应选(A)。
(C)错,是因为此时有P(B∣A)=P(B)∕P(A)
例21已知0<P(B)<1,且P(A1+A2∣B)=P(A1∣B)+P(A2∣B),则有
(A)P(A1+A2∣Bˉ)=P(A1∣Bˉ)+P(A2∣Bˉ)(B)P(A1B+A2B)=P(A1B)+P(A2B)
(C)P(A1+A2)=P(A1∣B)+P(A2∣B)(D)
P(B)=P(A1)P(B∣A1)+P(A2)P(B∣A2)
分析老老实实按照条件概率的定义重写已知条件。
得
P((A1+A2)B)∕P(B)=P(A1B)∕P(B)+P(A2B)∕P(B)
去分母后,刚好是(B)。
即A1B和A2B互斥
例22A,B是两个随机事件,且0<P(A)<1,P(B)>0,P(B∣A)=P(B∣Aˉ)
则必有(A)P(A∣B)=P(Aˉ∣B)(B)
P(A∣B)≠P(Aˉ∣B)
(C)P(AB)=P(A)P(B)(D)P(AB)≠P(A)P(B)
分析首先用条件概率定义转换已知的条件概率等式
P(BA)∕P(A)=P(BAˉ)∕P(Aˉ)即P(Aˉ)P(BA)=P(A)P(BAˉ)
即(1-P(A))P(BA)=P(A)P(BAˉ)
移项化简,即P(BA)=P(A)(P(BA)+P(BAˉ))=P(A)P(B)
其中,事件B=BA+BAˉ是B的互斥分解。
应选(C)
已知条件保证了事件A与B相互独立。
有这样的习题:
“若0<P(A)<1,试证明事件A与B相互独立的充分必要条件是
P(B∣A)=P(B∣Aˉ)”
事实上,上例分析中的算式是可以逆反的。
例23已知0<P(A)<1,0<P(B)<1,P(A∣B)+P(Aˉ∣Bˉ)=1,则
(A)事件A和B互不相容。
(B)事件A和B互相对立。
(C)事件A和B互不独立。
(D事件A和B相互独立。
分析先用条件概率定义重写已知的条件概率等式,再两端同乘以P(B)P(Bˉ),得
P(Bˉ)P(AB)+P(B)P(AˉBˉ)=P(B)P(Bˉ)
因为是关于A与B的选择,故需用公式P(Bˉ)=1-P(B)
再注意到“或”的反面是“都不”,即AˉBˉ=(A+B)ˉP(AˉBˉ)=P((A+B)ˉ)=1-P((A+B),
概率等式进一步化为(1-P(B))P(AB)+P(B)(1-P(A+B))=P(B)(1-P(B))
化减后即知
P(AB)=P(A)P(B),应选(D)
与导数定义的运用一样,条件概率这一类含有公式的概念。
要勤动手写定义式,要训练自己有一定的抽象运算推演变形能力,才能应对相关考研题目。
例24甲、乙两人独立地对同一目标射击一次,其命中率分别为0.6和0.5,现已知目标被命中,则它是甲射中的概率为(?
分析记A=“甲射中”,B=“乙射中”,显然“目标被命中”应该是A+B,所求概率为
P(A∣(A+B))=P(A(A+B