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概率的基本性质

时间:2022-04-22 17:55:21 热议 我要投稿

一、知识概述

(一)事件的关系与运算

1、包含关系

对于事件A与事件B,如果事件A发生,则事件B一定发生,这时称事件B包含事件A(或称事件A包含于事件B),记作BA(或AB).

事件的包含关系与集合的包含关系:

与集合的包含关系类似,B包含事件A(BA或AB)

可用下图表示.

不可能事件记作,显然(C为任一事件).

事件A也包含于事件A,即AA.

例如:在投掷骰子的试验中,{出现1点}{出现的点数为奇数}.

2、相等事件

如果BA且BA,那么称事件A与事件B相等,记作A=B.

(1)两个相等的事件A、B总是同时发生或同时不发生;

(2)所谓A=B,就是A、B是同一事件,这在验证两个事件是否相等时,是非常有用的,在许多情况中可以说是唯一的一种方法.例如事件C发生,那么事件D一定发生,反之亦然,则C=D.

3、并(和)事件

若某事件发生当且仅当事件A发生或事件B发生,则称此事件为事件A与事件B的并事件(或和事件),记作A∪B(或A+B).

并(和)事件与集合的并集的关系:

与两个集合的并集类似,并事件A∪B(或A+B)可用下图表示.

并事件具有三层意思:

①事件A发生,事件B不发生;

②事件B发生,事件A不发生;

③事件A、B同时发生.

即事件A、B至少有一个发生.

事件A与事件B的并事件等于事件B与事件A的并事件.即A∪B=B∪A.

例如:在投掷骰子的试验中,事件C、D分别表示投掷骰子出现1点、5点,则C∪D={出现1点或5点}.

4、交(积)事件

若某事件发生当且仅当事件A发生且事件B发生,则称此事件为事件A与事件B的交事件(或积事件),记作A∩B(或AB).

交(积)事件与两个集合的交集类似,交事件A∩B(或AB)可用下图表示.

事件A与事件B的交事件等于事件B与事件A的交事件,即A∩B=B∩A.

例如:在投掷骰子的试验中,{出现的点数大于3}∩{出现的点数小于5}={出现的点数为4}.

5、互斥事件

若A∩B为不可能事件,即A∩B=,那么称事件A与事件B互斥.

思考:如何判断两个事件互斥?

探究:在任何条件下都不可能同时发生的事件才是互斥事件.

互斥事件与集合的关系:

与两个集合类似,互斥事件可用下图表示.

(1)A、B互斥是指事件A与事件B在一次试验中不会同时发生;

(2)如果A与B是互斥事件,那么A与B两个事件同时发生的概率为0;

(3)推广:如果事件A1,A2,…,An中的任何两个事件互斥,就称事件A1,A2,…,An彼此互斥.从集合角度看,n个事件互斥是指各个事件所含结果的集合彼此不相交.

例如:在投掷骰子的试验中,若

C1={出现1点},C2={出现2点},C3={出现3点},

C4={出现4点},C5={出现5点},C6={出现6点},

则事件C1与事件C2互斥,C1,C2,C3,C4,C5,C6彼此互斥.

6、对立事件

若A∩B为不可能事件,A∪B为必然事件,那么事件A与事件B互为对立事件.

对立事件与集合:

与两个集合类似,对立事件可用下图表示.

(1)从集合角度看,事件A的对立事件,是全集中由事件A所包含结果组成的集合的补集;例如:在投掷骰子的试验中,C={出现2点},则C的对立事件是D={出现1,3,4,5,6点}.

(2)事件A、B对立是指事件A与事件B在一次试验中有且仅有一个发生.事件A与事件B在一次试验中不会同时发生.

(3)对立事件是针对两个事件来说的,一般地,两个事件对立,则两个事件必为互斥事件,反之,两个事件是互斥事件,但未必是对立事件.

(4)对立事件是一种特殊的互斥事件,若A与B是对立事件,则A与B互斥且A∪B(或A+B)为必然事件.

(5)在一次试验中,事件A与它的对立事件只能发生其中之一,并且也必然发生其中之一.

(二)概率的几个基本性质

1、概率P(A)的取值范围

由于事件的频数总小于或等于试验的次数,所以频率在0到1之间,从而任何事件的概率都在0到1之间,即0≤P(A)≤1.

联想·引申:

(1)必然事件B一定发生,则P(B)=1;

(2)不可能事件C一定不发生,则P(C)=0;

(3)若AB,则P(A)≤P(B).

2、概率的加法公式

当事件A与B事件互斥时,A∪B发生的频数等于A发生的频数与B发生的频数之和,从而A∪B的频率fn(A∪B)=fn(A)+fn(B),则概率的加法公式为:

P(A∪B)=P(A)+P(B)

联想·发散:

(1)事件A与事件B互斥,如果没有这一条件,加法公式将不能应用.

例如:抛掷一颗骰子,观察掷出点数,记事件A=“出现奇数”,事件B=“出现的点数不超过3”,那么A与B就不互斥.因为如果出现1或3,就表示A与B同时发生了.事件A∪B包括4种结果:出现1,2,3和5,因而P(A∪B)=,而P(A)=,P(B)=,显然,P(A∪B)≠P(A)+P(B);

(2)如果事件A1,A2,…,An彼此互斥,那么P(A1+A2+…+An)=P(A1)+P(A2)+…+P(An),即彼此互斥事件的概率等于各事件概率的和;

(3)在求某些稍复杂的事件的概率时,可将其分解成一些概率较易求的彼此互斥的事件,化整为零,化难为易.

3、对立事件的概率公式

若事件A与事件B为对立事件,则A∪B为必然事件,所以P(A∪B)=1,又P(A∪B)=P(A)+P(B),故P(A)=1-P(B).

注:两个互斥事件不一定是对立事件,而两个对立事件一定是互斥事件,即两个事件对立是这两个事件互斥的充分不必要条件.

二、例题讲解:

例1、判断下列事件是否是对立事件,是否是互斥事件.

从扑克牌40张(黑红梅方各10张)中任取一张.

(1)抽出的是红桃与抽出的是黑桃;

(2)抽出的红色牌与抽出的是黑色牌;

(3)抽出的牌点数为5的倍数与抽出的牌点数大于9.

答案:互斥不对立,互斥对立,不互斥不对立

例2、福娃是北京2008年第29届奥运会吉祥物,每组福娃都由“贝贝”、“晶晶”、“欢欢”、“迎迎”和“妮妮”这五个福娃组成.甲、乙两位好友分别从同一组福娃中各随机选择一个福娃留作纪念,按先甲选再乙选的顺序不放回地选择,则在这两位好友所选择的福娃中,“贝贝”和“晶晶”恰好只有一个被选中的概率为________.

例3、某地区的年降水量在下列范围内的概率如下表所示:

年降水量

(单位:mm)

[100,150)

[150,200)

[200,250)

[250,300)

概率

0.12

0.25

0.16

0.14

(1)求年降水量在[100,200)(mm)内的概率;

(2)求年降水量在[150,300)(mm)内的概率.

解:

(1)记这个地区的年降水量在、、、范围内分别为事件,这4个事件是彼此互斥的,根据互斥事件的概率加法公式,年降水量在[100,200)(mm)范围内的概率是,∴年降水量在[100,200)(mm)范围内的概率是0.37.

(2)年降水量在[150,300)(mm)范围内的概率是

∴年降水量在[150,300)(mm)范围内的概率是0.55.

例4、某工厂的产品中,出现二级品的概率是0.07,出现三级品的概率是0.03,其余都是一级品和次品,并且一级品数量是次品的9倍,求出现一级品的概率.

解:

设出现一级品的概率是P(A),因为一级品数量是次品的9倍,故出现一级品的概率也是次品的概率的9倍,出现次品的概率为P(A).根据题意,应有P(A)+P(A)+0.07+0.03=1,解得P(A)=0.81.

∴出现一级品的概率是0.81.

例5、同时抛掷两个骰子(各个面上分别标有数字1,2,3,4,5,6).计算:

(1)向上的数相同的概率;

(2)向上的数之积为偶数的概率.

解:

每掷一个骰子都有6种情况,所以同时掷两个骰子总的结果数为6×6=36种.

(1)向上的数相同的结果有6种,故其概率为.

(2)向上的数之积为偶数的情况比较多,可以先考虑其对立事件,即向上的数之积为奇数.向上的数之积为奇数的基本事件有:(1,1),(1,3),(1,5),(3,1),(3,3),(3,5),(5,1),(5,3),(5,5),共9个,故向上的数之积为奇数的概率为;

根据对立事件的性质知,向上的数之积为偶数的概率为.

例6、射手在一次射击训练中,射中10环、9环、8环、7环的概率分别为0.21、0.23、0.25、0.28,计算这个射手在一次射击中:

(1)射中10环或7环的概率;

(2)不够7环的概率.

解:

(1)记:“射中10环”为事件A,记“射中7环”为事件B,由于在一次射击中,A与B不可能同时发生,故A与B是互斥事件.“射中10环或7环”的事件为A+B,

故P(A+B)=P(A)+P(B)=0.21+0.28=0.49.

(2)记“不够7环”为事件E,则事件为“射中7环或8环或9环或10环”,由(1)可知“射中7环”“射中8环”等是彼此互斥事件.

∴=0.21+0.23+0.25+0.28=0.97,

从而P(E)=1-=1-0.97=0.03,所以不够7环的概率为0.03.