概率论与数理统计(茆诗松)第二版第一章课后习题11-13.pdf
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1、 1第一章第一章 随机事件与概率随机事件与概率 习题习题 1.1 1 写出下列随机试验的样本空间:(1)抛三枚硬币;(2)抛三颗骰子;(3)连续抛一枚硬币,直至出现正面为止;(4)口袋中有黑、白、红球各一个,从中任取两个球,先从中取出一个,放回后再取出一个;(5)口袋中有黑、白、红球各一个,从中任取两个球,先从中取出一个,不放回后再取出一个 解:(1)=(0,0,0),(0,0,1),(0,1,0),(1,0,0),(0,1,1),(1,0,1),(1,1,1),(1,1,1),其中出现正面记为 1,出现反面记为 0;(2)=(x1,x2,x3):x1,x2,x3=1,2,3,4,5,6;(3
2、)=(1),(0,1),(0,0,1),(0,0,0,1),(0,0,0,1),其中出现正面记为 1,出现反面记为 0;(4)=BB,BW,BR,WW,WB,WR,RR,RB,RW,其中黑球记为 B,白球记为 W,红球记为 R;(5)=BW,BR,WB,WR,RB,RW,其中黑球记为 B,白球记为 W,红球记为 R 2 先抛一枚硬币,若出现正面(记为 Z),则再掷一颗骰子,试验停止;若出现反面(记为 F),则再抛一枚硬币,试验停止那么该试验的样本空间是什么?解:=Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6,FZ,FF 3 设 A,B,C 为三事件,试表示下列事件:(1)A,B,C 都发生或都不发生;(
3、2)A,B,C 中不多于一个发生;(3)A,B,C 中不多于两个发生;(4)A,B,C 中至少有两个发生 解:(1)CBAABC U;(2)CBACBACBACBAUUU;(3)ABC或CBACBACBACBABCACBACABUUUUUU;(4)ABCBCACBACABUUU 4 指出下列事件等式成立的条件:(1)AB=A;(2)AB=A 解:(1)当 A B 时,AB=A;(2)当 A B 时,AB=A 5 设 X 为随机变量,其样本空间为=0 X 2,记事件 A=0.5 X 1,B=0.25 X 1.5,写出下列各事件:(1)BA;(2)BA U;2(3)AB;(4)BAU 解:(1)5
4、.115.025.0=XXBAU;(2)=20XBA U;(3)AXXAB=215.00U;(4)BXXBA=2”,C=“X=0”,D=“X=4”解:A=(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1),B=(1,1,1),C=(0,0,0),D=7 试问下列命题是否成立?(1)A (B C)=(A B)C;(2)若 AB=且 C A,则 BC=;(3)(AB)B=A;(4)(A B)B=A 解:(1)不成立,CBAACBAACBACBACBACBACBAUUUU)()()()(=;(2)成立,因 C A,有 BC AB=,故 BC=;(3)不成立,因ABABABBBABBABBA=UUU)()
5、(;(4)不成立,因ABABBBABBABBA=UUUUU)()(8 若事件 ABC=,是否一定有 AB=?解:不能得出此结论,如当 C=时,无论 AB 为任何事件,都有 ABC=9 请叙述下列事件的对立事件:(1)A=“掷两枚硬币,皆为正面”;(2)B=“射击三次,皆命中目标”;(3)C=“加工四个零件,至少有一个合格品”解:(1)=A“掷两枚硬币,至少有一个反面”;(2)=B“射击三次,至少有一次没有命中目标”;(3)=C“加工四个零件,皆为不合格品”10证明下列事件的运算公式:(1)BAABAU=;(2)BAABAUU=AB(A B)CCA (B C)C A B 3证:(1)AABBAB
6、AAB=)(UU;(2)BABABAAABAAUUUUU=)()(11设 F 为一事件域,若 An F,n=1,2,,试证:(1)F;(2)有限并=UniiA1F,n 1;(3)有限交=IniiA1F,n 1;(4)可列交+=I1iiAF;(5)差运算 A1 A 2 F 证:(1)由事件域定义条件 1,知 F,再由定义条件 2,可得=F;(2)在定义条件 3 中,取 An+1=An+2=,可得=UU11iiniiAAF;(3)由定义条件 2,知nAAA,21LF,根据(2)小题结论,可得=UniiA1F,再由定义条件 2,知=UniiA1F,即=IniiA1F;(4)由定义条件 2,知LL,2
7、1nAAAF,根据定义条件 3,可得=U1iiAF,再由定义条件 2,知=U1iiAF,即=I1iiAF;(5)由定义条件 2,知2AF,根据(3)小题结论,可得21AAF,即 A1 A 2 F 4习题习题 1.2 1 对于组合数rn,证明:(1)=rnnrn;(2)+=rnrnrn111;(3)nnnnn210=+L;(4)12221=+nnnnnnnL;(5)+=+nbabnanbanba0110L,n=mina,b;(6)=+nnnnnn210222L 证:(1)=rnrrnnrnnrnnrnn!)!(!)!()!(!;(2)=+=+=+rnrnrnrnrrnrnrnrnrnrnrnrn
8、)!(!)()!(!)!1()!1(!)!1()!()!1()!1(111;(3)由二项式展开定理nnnnynnyxnxnyx+=+L110)(,令 x=y=1,得 nnnnn210=+L;(4)当 1 r n 时,=11)!()!1()!1()!()!1(!)!(!rnnrnrnnrnrnrnrnrrnr,故12111101221=+=+nnnnnnnnnnnnnnLL;(5)因aaxaaxaax+=+L10)1(,bbxbbxbbx+=+L10)1(,两式相乘,其中 x n的系数为+0110bnanbanbaL,5另一方面bababaxabaxbabaxxx+=+=+L10)1()1()1
9、(,其中 x n的系数为+nba,即+=+nbabnanbanba0110L;(6)在(5)小题结论中,取 a=b=n,有=+nnnnnnnnnnn20110L,再由(1)小题结论,知=rnnrn,即=+nnnnnn210222L 2 抛三枚硬币,求至少出现一个正面的概率 解:样本点总数 n=23=8,事件“至少出现一个正面”的对立事件为“三个都是反面”,其所含样本点个数为 1,即事件“至少出现一个正面”所含样本点个数为 k=8 1=7,故所求概率为87)(=AP 3 任取两个正整数,求它们的和为偶数的概率 解:将所有正整数看作两个类“偶数”、“奇数”,样本点总数 n=22=4,事件“两个都是
10、偶数”所含样本点个数为 1,事件“两个都是奇数”所含样本点个数也为 1,即事件 A=“它们的和为偶数”所含样本点个数 k=2,故所求概率为2142)(=AP 4 掷两枚骰子,求下列事件的概率:(1)点数之和为 6;(2)点数之和不超过 6;(3)至少有一个 6 点 解:样本点总数 n=62=36(1)事件 A1=“点数之和为 6”的样本点有(1,5),(2,4),(3,3),(4,2),(5,1),即个数 k1=5,故所求概率为365)(1=AP;(2)事件 A2=“点数之和不超过 6”的样本点有(1,1),(1,2),(1,3),(1,4),(1,5),(2,1),(2,2),(2,3),(
11、2,4),(3,1),(3,2),(3,3),(4,1),(4,2),(5,1),即个数 k2=15,故所求概率为1253615)(2=AP;(3)事件 A3=“至少有一个 6 点”的样本点有(1,6),(6,1),(2,6),(6,2),(3,6),(6,3),(4,6),(6,4),(5,6),(6,5),(6,6),即个数 k3=11,故所求概率为3611)(3=AP 5 考虑一元二次方程 x 2+Bx+C=0,其中 B,C 分别是将一颗骰子接连掷两次先后出现的点数,求该方程有实根的概率 p 和有重根的概率 q 解:样本点总数 n=62=36,事件 A1=“该方程有实根”,即 B 2 4
12、C 0,样本点有 6(2,1),(3,1),(3,2),(4,1),(4,2),(4,3),(4,4),(5,1),(5,2),(5,3),(5,4),(5,5),(5,6),(6,1),(6,2),(6,3),(6,4),(6,5),(6,6),即个数 k1=19,故36191=nkp 事件 A2=“该方程有重根”,即 B 2 4C=0,样本点有(2,1),(4,4),即个数 k2=2,故1813622=nkq 6 从一副 52 张的扑克牌中任取 4 张,求下列事件的概率:(1)全是黑桃;(2)同花;(3)没有两张同一花色;(4)同色 解:样本点总数270725123449505152452
13、=n,(1)事件 A1=“全是黑桃”所含样本点个数7151234101112134131=k,故所求概率为0026.0270725715)(1=AP;(2)事件 A2=“同花”所含样本点个数2860123410111213441342=k,故所求概率为0106.02707252860)(2=AP;(3)事件 A3=“没有两张同一花色”所含样本点个数 k3=13 13 13 13=28561,故所求概率为1055.027072528561)(3=AP;(4)事件 A4=“同色”所含样本点个数29900123423242526242624=k,故所求概率为1104.027072529900)(4=
14、AP 7 设 9 件产品中有 2 件不合格品从中不返回地任取 2 个,求取出的 2 个中全是合格品、仅有一个合格品和没有合格品的概率各为多少?解:样本点总数36128929=n,事件 A1=“全是合格品”所含样本点个数211267271=k,故所求概率为1273621)(1=AP;事件 A2=“仅有一个合格品”所含样本点个数142712171=k,故所求概率为1873614)(2=AP;7事件 A3=“没有合格品”所含样本点个数1223=k,故所求概率为361)(3=AP 8 口袋中有 7 个白球、3 个黑球,从中任取两个,求取到的两个球颜色相同的概率 解:样本点总数4512910210=n,
15、事件 A=“两个球颜色相同”所含样本点个数24122312672327=+=+=k,故所求概率为1584524)(=AP 9 甲口袋有 5 个白球、3 个黑球,乙口袋有 4 个白球、6 个黑球从两个口袋中各任取一球,求取到的两个球颜色相同的概率 解:样本点总数 n=8 10=80,事件 A=“两个球颜色相同”所含样本点个数 k=5 4+3 6=38,故所求概率为40198038)(=AP 10从 n 个数 1,2,n 中任取 2 个,问其中一个小于 k(1 k n),另一个大于 k 的概率是多少?解:样本点总数)1(212=nnnN,事件 A=“其中一个小于 k,另一个大于 k”所含样本点个数
16、 K=(k 1)(n k),故所求概率为)1()(1(2)(=nnknkAP 11口袋中有 10 个球,分别标有号码 1 到 10,现从中不返回地任取 4 个,记下取出球的号码,试求:(1)最小号码为 5 的概率;(2)最大号码为 5 的概率 解:样本点总数210123478910410=n,(1)事件 A1=“最小号码为 5”所含样本点个数10123345351=k,故所求概率为21121010)(1=AP;(2)事件 A2=“最大号码为 5”所含样本点个数4123234342=k,故所求概率为10522104)(2=AP 12掷三颗骰子,求以下事件的概率:(1)所得的最大点数小于等于 5;
17、(2)所得的最大点数等于 5 解:样本点总数 n=63=216,8(1)事件 A1=“所得的最大点数小于等于 5”所含样本点个数 k1=53=125,故所求概率为216125)(1=AP;(2)事件 A2=“所得的最大点数等于 5”所含样本点个数 k2=53 43=61,故所求概率为21661)(2=AP 13把 10 本书任意地放在书架上,求其中指定的四本书放在一起的概率 解:样本点总数 n=10!,事件 A=“其中指定的四本书放在一起”所含样本点个数 k=4!7!,故所求概率为30189101234!10!7!4)(=AP 14n 个人随机地围一圆桌而坐,求甲乙两人相邻而坐的概率 解:样本
18、点总数 N=(n 1)!,事件 A=“甲乙两人相邻而坐”所含样本点个数 k=2!(n 2)!,故所求概率为12)!1()!2(!2)(=nnnAP 15同时掷 5 枚骰子,试证明:(1)P每枚都不一样=0.0926;(2)P一对=0.4630;(3)P两对=0.2315;(4)P三枚一样=0.1543(此题有误);(5)P四枚一样=0.0193;(6)P五枚一样=0.0008 解:样本点总数 n=65=7776,(1)事件“每枚都不一样”所含样本点个数72023456561=Ak,故 P每枚都不一样0926.07776720=;(2)事件“一对”所含样本点个数36003451245635251
19、62=ACAk,故 P一对4630.077763600=;(3)事件“两对”所含样本点个数18004122312451256142325263=ACCCk,故 P两对2315.077761800=;(4)事件“三枚一样”所含样本点个数15005123345652235164=CAk,故 P三枚一样1929.077761500=;事件“三枚一样且另两枚不一样”所含样本点个数12004512334562535164=ACAk,故 P三枚一样且另两枚不一样1543.077761200=;(5)事件“四枚一样”所含样本点个数15051234234561545165=ACAk,9故 P四枚一样0193.
20、07776150=;(6)事件“五枚一样”所含样本点个数6161555166=ACAk,故 P五枚一样0008.077766=16一个人把六根草紧握在手中,仅露出它们的头和尾然后随机地把六个头两两相接,六个尾也两两相接求放开手后六根草恰巧连成一个环的概率 解:在同一种六个头两两相接情况下,只需考虑六个尾两两相接的样本点总数 n=5 3=15,事件 A=“放开手后六根草恰巧连成一个环”所含样本点个数 k=4 2=8,故所求概率为158)(=AP 17把 n 个“0”与 n 个“1”随机地排列,求没有两个“1”连在一起的概率 解:样本点总数!)!2(2nnnnnN=,事件 A=“没有两个1连在一起
21、”所含样本点个数11+=+=nnnk,故所求概率为)!2()!1(!)(nnnAP+=18设 10 件产品中有 2 件不合格品,从中任取 4 件,设其中不合格品数为 X,求 X 的概率分布 解:样本点总数210123478910410=n,事件 X=0 所含样本点个数7011234567802480=k,故所求概率为31210700=XP;事件 X=1 所含样本点个数112212367812381=k,故所求概率为1582101121=XP;事件 X=2 所含样本点个数281127822282=k,故所求概率为152210282=XP 19n 个男孩,m 个女孩(m n+1)随机地排成一排,试
22、求任意两个女孩都不相邻的概率 解:样本点总数!)!(mnmnnmnN+=+=,10事件 A=“任意两个女孩都不相邻”所含样本点个数)!1(!)!1(1mnmnmnk+=+=,故所求概率为)2()1)()2()1()!1()!()!1(!)(+=+=nmnmnmnnnmnmnnnAPLL 20将 3 个球随机放入 4 个杯子中去,求杯子中球的最大个数 X 的概率分布 解:样本点总数 n=43=64,事件 X=1 所含样本点个数24234341=Ak,故所求概率为8364241=XP;事件 X=2 所含样本点个数363341323142=ACAk,故所求概率为16964362=XP;事件 X=3
23、所含样本点个数4143=Ak,故所求概率为1616443=XP 21将 12 只球随意地放入 3 个盒子中,试求第一个盒子中有 3 只球的概率 解:样本点总数 n=312=531441,事件 A=“第一个盒子中有 3 只球”所含样本点个数11264051212310111223129=k,故所求概率为2120.0531441112640)(=AP 22将 n 个完全相同的球(这时也称球是不可辨的)随机地放入 N 个盒子中,试求:(1)某个指定的盒子中恰好有 k 个球的概率;(2)恰好有 m 个空盒的概率;(3)某指定的 m 个盒子中恰好有 j 个球的概率 解:样本点总数为 N 取 n 次的重复
24、组合,即)!1(!)!1(1+=+=NnnNnnNM,(1)事件 A1=“某个指定的盒子中恰好有 k 个球”所含样本点个数为 N 1 取 n k 次的重复组合,即)!2()!()!2(21)(11+=+=+=NknknNknknNknknNK,故所求概率为)1()2)(1()1()1()1()!2()!()!1()!1(!)!2()(1+=+=knNnNnNNknnnNknnNNnknNAPLL;(2)事件 A2=“恰好有 m 个空盒”所含样本点个数可分两步考虑:首先 N 选 m 次的组合,选出 m 个空盒,而其余 N m 个盒中每一个都分别至少有一个球,其次剩下的 n (N m)个球任意放入
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