第一章 事件与概率
1.1 写出下列随机试验的样本空间及表示下列事件的样本点集合。 (1)10件产品中有1件是不合格品,从中任取2件得1件不合格品。
(2)一个口袋中有2个白球、3个黑球、4个红球,从中任取一球,(ⅰ)得白球,(ⅱ)得红球。
解 (1)记9个合格品分别为 正1,正2,?,正9,记不合格为次,则
(正2,正4),?,(正2,正9),(正2,次), ??{(正1,正2),(正1,正3),?,(正1,正9),(正1,次),(正2,正3),(正3,正4),?,(正3,正9),(正3,次),?,(正8,正9),(正8,次),(正9,次)}
A?{(正1,次),(正2,次),?,(正9,次)}
(2)记2个白球分别为?1,?2,3个黑球分别为b1,b2,b3,4个红球分别为r1,r2,r3,r4。则??{?1,?2,b1,b2,b3,r1,r2,r3,r4}
(ⅰ) A?{?1,?2} (ⅱ) B?{r1,r2,r3,r4}
1.2 在数学系的学生中任选一名学生,令事件A表示被选学生是男生,事件B表示被选学生是三年级学生,事件C表示该生是运动员。
(1) 叙述ABC的意义。
(2)在什么条件下ABC?C成立? (3)什么时候关系式C?B是正确的? (4) 什么时候A?B成立?
解 (1)事件ABC表示该是三年级男生,但不是运动员。
(2) ABC?C 等价于C?AB,表示全系运动员都有是三年级的男生。 (3)当全系运动员都是三年级学生时。
(4)当全系女生都在三年级并且三年级学生都是女生时`。
1.3 一个工人生产了n个零件,以事件Ai表示他生产的第i个零件是合格品(1?i?n)。用Ai表示下列事件:
(1)没有一个零件是不合格品;
(2)至少有一个零件是不合格品; (3)仅仅只有一个零件是不合格品; (4)至少有两个零件是不合格品。
解 (1) ?Ai; (2) ?Ai??Ai; (3) ?[Ai(?Aj)];
i?1nnnnni?1i?1i?1j?1j?i(4)原事件即“至少有两个零件是合格品”,可表示为?AiAj;
i,j?1i?jn1.4 证明下列各式: (1)A?B?B?A; (2)A?B?B?A
(3)(A?B)?C?A?(B?C); (4)(A?B)?C?A?(B?C) (5)(A?B)?C?(A?C)?(B?C) (6) ?Ai??Ai
i?1i?1nn证明 (1)—(4)显然,(5)和(6)的证法分别类似于课文第10—12页(1.5)式和(1.6)式的证法。
1.5 在分别写有2、4、6、7、8、11、12、13的八张卡片中任取两张,把卡片上的两个数字组成一个分数,求所得分数为既约分数的概率。
解 样本点总数为A82?8?7。所得分数为既约分数必须分子分母或为7、11、13中的两个,或为2、4、6、8、12中的一个和7、11、13中的一个组合,所以
11?A5?2?3?6个样本点。于是 事件A“所得分数为既约分数”包含A32?2A32?3?69?。 8?7141.6 有五条线段,长度分别为1、3、5、7、9。从这五条线段中任取三条,求所取三条线段能构成一个三角形的概率。
P(A)??5?解 样本点总数为??3???10。所取三条线段能构成一个三角形,这三条线段必
??须是3、5、7或3、7、9或多或5、7、9。所以事件A“所取三条线段能构成一
3个三角形”包含3个样本点,于是P(A)?。
101.7 一个小孩用13个字母A,A,A,C,E,H,I,I,M,M,N,T,T作组字游戏。如果字母的各种排列是随机的(等可能的),问“恰好组成“MATHEMATICIAN”一词的概率为多大?
解 显然样本点总数为13!,事件A“恰好组成“MATHEMATICIAN”包含
3!2!2!2!48? 13!13!1.8 在中国象棋的棋盘上任意地放上一只红“车”及一只黑“车”,求它们正好可以相互吃掉的概率。
解 任意固定红“车”的位置,黑“车”可处于9?10?1?89个不同位置,当
3!2!2!2!个样本点。所以P(A)?它处于和红“车”同行或同列的9?8?17个位置之一时正好相互“吃掉”。故所求概率为
17P(A)?
891.9 一幢10层楼的楼房中的一架电梯,在底层登上7位乘客。电梯在每一层都停,乘客从第二层起离开电梯,假设每位乘客在哪一层离开电梯是等可能的,求没有两位及两位以上乘客在同一层离开的概率。
解 每位乘客可在除底层外的9层中任意一层离开电梯,现有7位乘客,所以样本点总数为97。事件A“没有两位及两位以上乘客在同一层离开”相当于“从9层中任取7层,各有一位乘客离开电梯”。所以包含A97个样本点,于是
A97P(A)?7。
91.10 某城市共有10000辆自行车,其牌照编号从00001到10000。问事件“偶然遇到一辆自行车,其牌照号码中有数字8”的概率为多大?
94?9?解 用A表示“牌照号码中有数字8”,显然P(A)????,所以
10000?10?94?9?P(A)?1-P(A)?1??1???
10000?10?1.11 任取一个正数,求下列事件的概率:
(1)该数的平方的末位数字是1; (2)该数的四次方的末位数字是1;
(3)该数的立方的最后两位数字都是1;
1解 (1) 答案为。
5(2)当该数的末位数是1、3、7、9之一时,其四次方的末位数是1,所以答42案为?
105(3)一个正整数的立方的最后两位数字决定于该数的最后两位数字,所以样本空间包含102个样本点。用事件A表示“该数的立方的最后两位数字都是1”,则该数的最后一位数字必须是1,设最后第二位数字为a,则该数的立方的最后两位数字为1和3a的个位数,要使3a的个位数是1,必须a?7,因此A所包含的样本点只有71这一点,于是
。
1.12 一个人把6根草掌握在手中,仅露出它们的头和尾。然后请另一个人把6个头两两相接,6个尾也两两相接。求放开手以后6根草恰好连成一个环的概率。并把上述结果推广到2n根草的情形。
解 (1)6根草的情形。取定一个头,它可以与其它的5个头之一相接,再取另一头,它又可以与其它未接过的3个之一相接,最后将剩下的两个头相接,故
44对头而言有5?3?1种接法,同样对尾也有5?3?1种接法,所以样本点总数为
(5?3?1)2。用A表示“6根草恰好连成一个环”,这种连接,对头而言仍有5?3?1种
连接法,而对尾而言,任取一尾,它只能和未与它的头连接的另4根草的尾连接。再取另一尾,它只能和未与它的头连接的另2根草的尾连接,最后再将其余的尾连接成环,故尾的连接法为4?2。所以A包含的样本点数为(5?3?1)(4?2),于是
P(A)?(5?3?1)(4?2)8? 15(5?3?1)2(2) 2n根草的情形和(1)类似得
1.13 把n个完全相同的球随机地放入N个盒子中(即球放入盒子后,只能区别盒子中球的个数,不能区别是哪个球进入某个盒子,这时也称球是不可辨的)。如果每一种放法都是等可能的,证明(1)某一个指定的盒子中恰好有k个球
?N?n?k?2????n?k?的概率为??,0?k?N?n?1?????n???n
?N??n?1????????(2)恰好有m个盒的概率为??m??N?m?1?,N?N?n?1?????n???n?m?N?1
(3)指定的m个盒中正好有j个球的概率为
?m?j?1??N?m?n?j?1????m?1?????n?j?????N?n?1?????n??,
1?m?N,0?j?N.
解 略。
1.14 某公共汽车站每隔5分钟有一辆汽车到达,乘客到达汽车站的时刻是任意的,求一个乘客候车时间不超过3分钟的概率。
3解 所求概率为P(A)?
5n?11.15 在?ABC中任取一点P,证明?ABP与?ABC的面积之比大于的概
n1率为2。
n1解 截取CD??CD,当且仅当点P落入?CA?B?之内时?ABP与?ABC的面
nn?1积之比大于,因此所求概率为
n21?CD2?A?B?C有面积CD?1n?P(A)??。 ?22?ABC的面积CD2nCD2