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1、1.3 等可能概型(古典概型)與幾何概型,一、古典概型的定義 設(shè)隨機實驗E滿足下列條件 1.有限性:試驗的樣本空間只有有限個樣本點(即只有有限個可能的結(jié)果),即 Se1, e 2 , , e n ; 2.等可能性:每個樣本點(或結(jié)果)的發(fā)生是等可能的,即 P(e1)=P(e2)==P(en)。 則稱此試驗E為古典概型,也叫等可能概型。,設(shè)事件A中所含樣本點個數(shù)為N(A)=k ,以N(S)=n記樣本空間S中樣本點總數(shù),則有,P(A)具有如下性質(zhì):,(1) 0 P(A) 1; (2) P(S)1; P( )=0; (3) AB,則P( AB )P(A)P(B)。,二、古典概型中的概率:,解 設(shè)A-
2、-至少有一個男孩,以H表示某個孩子是男孩,T表示某個孩子是女孩。,S=HHH,HHT,HTH,THH,HTT,TTH,THT,TTT,A=HHH,HHT,HTH,THH,HTT,TTH,THT,例1.6 有三個子女的家庭,設(shè)每個孩子是男是女的概率相等,則至少有一個男孩的概率是多少?,例1.7 在盒子里有10個相同的球,分別標(biāo)上號碼1,2,,10 。從中任取一球,求此球的號碼為偶數(shù)的概率。,解 設(shè)m表示所取的球的號碼為m(m=1,2,,10),則試驗的樣本空間為S=1,2,,10,因此基本事件總數(shù)n=10。 又設(shè)A表示“所取的球號碼為偶數(shù)”這一事件,則 A=2,4,6,8,10, 所以A中含有k
3、=5個樣本點,故,乘法原理 設(shè)完成一件事需分兩步,第一步有n1種方法,第二步有n2種方法,則完成這件事共有n1n2種方法,,,,,,,,三、計算古典概率的方法:排列與組合,加法原理 設(shè)完成一件事可有兩種途徑,第一種途徑有n1種方法,第二種途徑有n2種方法,則完成這件事共有n1+n2種方法。,,,,,,,有重復(fù)排列 從含有n個元素的集合中隨機抽取k次,每次取一個,記錄其結(jié)果后放回,將記錄結(jié)果排成一列,,n,n,n,n,共有nk種排列方式.,無重復(fù)排列 從含有n個元素的集合中隨機抽取k次,每次取一個,取后不放回,將所取元素排成一列,,共有Pnk=n(n-1)(n-k+1)種排列方式.,n,n-
4、1,n-2,n-k+1,組 合 從含有n個元素的集合中隨機抽取k個,共有,種取法.,四、古典概型的基本類型舉例,古典概型的計算關(guān)鍵在于計算基本事件總數(shù)和所求事件包含的基本事件數(shù)。,由于樣本空間的設(shè)計可由各種不同的方法,因此古典概率的計算就變得五花八門、紛繁多樣。但可歸納為如下幾種基本類型。,1、抽球問題 例1.8 設(shè)盒中有3個白球,2個紅球,現(xiàn)從盒中任抽2個球,求取到一紅球一白球的概率。 解 設(shè)A取到一紅球一白球,答:取到一紅一白的概率為3/5。,一般地,設(shè)盒中有N個球,其中有M個白 球,現(xiàn)從中任抽n個球,則這n個球中恰有k個白球的概率是,例1.9 某箱中裝有m+n個球,其中m個白球, n個
5、 黑球。(1)從中任意抽取r+s個球,試求所取的球中恰好有r個白球和s個黑球的概率;,解 試驗E:從m+n球中取出r+s個,每r+s個球構(gòu)成E的一個基本事件,不同的基本事件總數(shù)為,設(shè)事件A:“所取的球中恰好有r個白球和s個黑球”,總共有多少個基本事件呢?,,所以,事件A發(fā)生的概率為,(2)從中任意接連取出k+1(k+1m+n)個球,如果每一個球取出后不還原,試求最后取出的球是白球的概率。,解 試驗E:從m+n球中接連地不放回地取出k+1個球每k+1個排好的球構(gòu)成E的一個基本事件,不同的基本事件總數(shù)為,,設(shè)事件B:“第k+1個取出的球是白球”, 由于第k+1個球是白球,可先從m個白球中取一個留下
6、來作為第k+1個球,一共有,其余k個球可以是余下的m+n-1個球中任意k個球的排列,總數(shù)為,,種保留下來的取法,,,事件B所包含的基本事件總數(shù)為,,所以最后所取的球是白球的概率為,,,注:P(B)與k無關(guān),即不論是第幾次抽取,抽到白球的概率均為,在實際中,有許多問題的結(jié)構(gòu)形式與抽球問題相同,把一堆事物分成兩類,從中隨機地抽取若干個或不放回地抽若干次,每次抽一個,求“被抽出的若干個事物滿足一定要求”的概率。如產(chǎn)品的檢驗、疾病的抽查、農(nóng)作物的選種等問題均可化為隨機抽球問題。我們選擇抽球模型的目的在于是問題的數(shù)學(xué)意義更加突出,而不必過多的交代實際背景。,2、分球入盒問題,解 設(shè)A:每盒恰有一球,B:
7、空一盒,例1.10 將3個球隨機的放入3個盒子中去,問: (1)每盒恰有一球的概率是多少? (2)空一盒的概率是多少?,一般地,把n個球隨機地分配到N個盒子中去(nN),則每盒至多有一球的概率是:,例1.11 設(shè)有n個顏色互不相同的球,每個球都以概率1/N落在N(nN)個盒子中的每一個盒子里,且每個盒子能容納的球數(shù)是沒有限制的,試求下列事件的概率:,A=某指定的一個盒子中沒有球B=某指定的n個盒子中各有一個球C=恰有n個盒子中各有一個球D=某指定的一個盒子中恰有m個球(mn) 解 把n個球隨機地分配到N個盒子中去(nN),總共有Nn種放法。即基本事件總數(shù)為Nn。,事件A:指定的盒子中不能放球,
8、因此, n個球中的每一個球可以并且只可以放入其余的N-1個盒子中。總共有(N1)n種放法。因此,,事件B:指定的n個盒子中,每個盒子中各放一球,共有n!種放法,因此,事件C:恰有n個盒子,其中各有一球,即N個盒子中任選出n個,選取的種數(shù)為CNn,在這n個盒子中各分配一個球,n個盒中各有1球(同上),n!種放法;事件C的樣本點總數(shù)為,事件D:指定的盒子中,恰好有m個球,這m個球可從n個球中任意選取,共有Cnm種選法,而其余n-m個球可以任意分配到其余的N-1個盒子中去,共有(N-1)n-m種,所以事件D所包含的樣本點總數(shù)為Cnm(N-1)n-m,某班級有n 個人(n365), 問至少有兩個人的生
9、日在同一天 的概率有多大?,?,分球入盒問題,或稱球在盒中的分布問題。有些實際問題可以歸結(jié)為分球入盒問題,只是須分清問題中的“球”與“盒”,不可弄錯。 (1)生日問題:n個人的生日的可能情況,相當(dāng)于n個球放入N=365個盒子中的可能情況(設(shè)一年365天); (2)旅客下車問題(電梯問題):一列火車中有n名旅客,它在N個站上都停車,旅客下車的各種可能場合,相當(dāng)于n個球分到N個盒子:旅客:“球”,站:“盒子”; (3)住房分配問題:n個人被分配到N個房間中; (4)印刷錯誤問題:n個印刷錯誤在一本具有N頁書的一切可能的分布,錯誤球,頁盒子。,3.分組問題 例1.12 30名學(xué)生中有3名運動員,將這
10、30名學(xué)生平均分成3組,求: (1)每組有一名運動員的概率; (2)3名運動員集中在一個組的概率。,解 設(shè)A:每組有一名運動員;B:3名運動員集中在一組,一般地,把n個球隨機地分成m組(nm),要求第 i 組恰 有ni個球(i=1,,m),共有分法:,4. 隨機取數(shù)問題,例1.13 從1到200這200個自然數(shù)中任取一個, (1)求取到的數(shù)能被6整除的概率; (2)求取到的數(shù)能被8整除的概率; (3)求取到的數(shù)既能被6整除也能被8整除的概率。,解 N(S)=200,,N(3)=200/24=8,N(1)=200/6=33,,N(2)=200/8=25,(1),(2),(3)的概率分別為:33/200,1/8,1/25,五、幾何概型,(1)設(shè)樣本空間S是平面的某一個區(qū)域,它的面積記為,(2)S是的某一個部分區(qū)域A的面積記為,(3)隨機投擲一點,該點落在區(qū)域A的事件記為A,注:當(dāng)樣本空間S為一線段或者一空間立體時,公式同上, 不同的是面積計算相應(yīng)更為長度或體積。,例(會面問題)甲乙兩人相約在7點到8點在某地會面,先到者等候另一人20分鐘,過時就離開。如果每個人可在指定的一個小時內(nèi)任意時刻到達(dá),試計算兩人能夠會面的概率。,作業(yè) Page 16,6;8;14,