在古典概率的计算中,若能恰当地运用“抽签原理”,能达到简化运算的效果,而且也不容易出错。介绍了抽签原理在简化古典概率计算中的应用。
古典概率抽签原理放回抽样不放回抽样在古典概率模型中,公平的抽签模型是一种很重要的古典概型。该模型是这样的:
袋中有a个白球,b个红球,k个人依次在袋中任取一个球,(1)作放回抽样;(2)作不放回抽样,求第i(i=1,2,…,k)人取到白球(记为事件B)的概率(ka+b)。
解:(1)放回抽样的情况,显然有:
(2)不放回抽样的情况。
可见,各人取到白球的概率是一样的,大家机会相等(例如在购买时,各人中奖的机会是相同的),且与抽样是否放回的方式无关,都可看作与第一人抽到白球的概率相等。这就是“抽签原理”。从而,在古典概率的计算中,只要是包含两种元素,不管是放回抽样还是不放回抽样一次,取到其中一种元素的概率均可用“抽签原理”来解题,下面举例来说明。
例1.某人的一串钥匙上有n把钥匙,其中只有一把能打开自己的家门,他随意地去试用这串钥匙中的某一把去开门。
(1)每把试开一次后除去;(2)每把试开后仍放回去,求第k次打开门的概率(k≤n)。
解:这是古典概率问题。将能打开自家门的那把钥匙看作“白球”,其余的n-1把钥匙看作“红球”,“每把试开一次后除去”,相当于“不放回抽样”,“每把试开后仍放回去”,相当于“放回抽样”。因此,运用抽签原理,对问题(1)和(2),概率均为1n。
例2.某人忘记电话号码的最后一位数字,因而他随意地拨号,求他拨号不超过三次而接通电话的概率。若已知最后一位数字是一个奇数,那么此概率是多少?
解:这是古典概率问题。将正确的那个数字看作“白球”,其余的数字看作“红球”,这里相当于“不放回抽样”。可以运用抽签原理。因此,对于第一个问题,第一次、第二次和第三次接通电话的概率均为110,从而拨号不超过三次而接通电话的概率为310。对于第二个问题,第一次、第二次和第三次接通电话的概率均为15,从而拨号不超过三次而接通电话的概率为35。
我们还可将上面的答案进行推广:随意地拨号,拨号不超过k次(k≤10)而接通电话的概率为k10。若已知最后一位数字是一个奇数,拨号不超过k次(k5)而接通电话的概率为k5。
从以上的举例可看到,在古典概率的计算中,若能恰当地运用“抽签原理”,能达到简化运算的效果,而且也不容易出错。当然,值得指出的是,应该事先验证是否满足“抽签原理”运用的条件,否则,运用不当,会带来错误的结论。
参考文献:
[1]吴传生.经济数学——概率论与数理统计[M].北京:高等教育出版社,2010.
[2]茆诗松,程依明,濮晓龙.概率论与数理统计教程[M].北京:高等教育出版社,2004.
[3]盛骤,谢式千.概率论与数理统计及其应用[M].北京:高等教育出版社,2006.
基金项目:本文是重庆市教委教育教学改革项目(113152、1203117)、重庆理工大学教育教学改革研究项目(yjg2012208,2011001)、统计学特色专业、校级重大教学成果项目的阶段性成果。
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