概率论与数理统计课后习题与答案.docx

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概率论与数理统计习题及答案

习题一

1.略.见教材习题参考答案.

2.设A,B,C为三个事件,试用A,B,C的运算关系式表示下列事件:

(1)A发生,B,C都不发生;

(2)A与B发生,C不发生;

(3)A,B,C都发生;

(4)A,B,C至少有一个发生;

(5)A,B,C都不发生;

(6)A,B,C不都发生;

(7)A,B,C至多有2个发生;

(8)A,B,C至少有2个发生.

【解】

(1)A

(2)AB(3)ABC

(4)A∪B∪C=C∪B∪A∪BC∪AC∪AB∪ABC=

(5)=(6)

(7)BC∪AC∪AB∪C∪A∪B∪==∪∪

(8)AB∪BC∪CA=AB∪AC∪BC∪ABC

3.略.见教材习题参考答案

4.设A,B为随机事件,且P(A)=0.7,P(A-B)=0.3,求P().

【解】P()=1-P(AB)=1-[P(A)-P(A-B)]

=1-[0.7-0.3]=0.6

5.设A,B是两事件,且P(A)=0.6,P(B)=0.7,求:

(1)在什么条件下P(AB)取到最大值?

(2)在什么条件下P(AB)取到最小值?

【解】

(1)当AB=A时,P(AB)取到最大值为0.6.

(2)当A∪B=Ω时,P(AB)取到最小值为0.3.

6.设A,B,C为三事件,且P(A)=P(B)=1/4,P(C)=1/3且P(AB)=P(BC)=0,P(AC)=1/12,求A,B,C至少有一事件发生的概率.

【解】P(A∪B∪C)=P(A)+P(B)+P(C)-P(AB)-P(BC)-P(AC)+P(ABC)

=++-=

7.从52张扑克牌中任意取出13张,问有5张黑桃,3张红心,3张方块,2张梅花的概率是多少?

【解】p=

8.对一个五人学习小组考虑生日问题:

(1)求五个人的生日都在星期日的概率;

(2)求五个人的生日都不在星期日的概率;

(3)求五个人的生日不都在星期日的概率.

【解】

(1)设A1={五个人的生日都在星期日},基本事件总数为75,有利事件仅1个,故

P(A1)==()5(亦可用独立性求解,下同)

(2)设A2={五个人生日都不在星期日},有利事件数为65,故

P(A2)==()5

(3)设A3={五个人的生日不都在星期日}

P(A3)=1-P(A1)=1-()5

9.略.见教材习题参考答案.

10.一批产品共N件,其中M件正品.从中随机地取出n件(n

(1)n件是同时取出的;

(2)n件是无放回逐件取出的;

(3)n件是有放回逐件取出的.

【解】

(1)P(A)=

(2)由于是无放回逐件取出,可用排列法计算.样本点总数有种,n次抽取中有m次为正品的组合数为种.对于固定的一种正品与次品的抽取次序,从M件正品中取m件的排列数有种,从N-M件次品中取n-m件的排列数为种,故

P(A)=

由于无放回逐渐抽取也可以看成一次取出,故上述概率也可写成

P(A)=

可以看出,用第二种方法简便得多.

(3)由于是有放回的抽取,每次都有N种取法,故所有可能的取法总数为Nn种,n次抽取中有m次为正品的组合数为种,对于固定的一种正、次品的抽取次序,m次取得正品,都有M种取法,共有Mm种取法,n-m次取得次品,每次都有N-M种取法,共有(N-M)n-m种取法,故

此题也可用贝努里概型,共做了n重贝努里试验,每次取得正品的概率为,则取得m件正品的概率为

11.略.见教材习题参考答案.

12.50只铆钉随机地取来用在10个部件上,其中有3个铆钉强度太弱.每个部件用3只铆钉.若将3只强度太弱的铆钉都装在一个部件上,则这个部件强度就太弱.求发生一个部件强度太弱的概率是多少?

【解】设A={发生一个部件强度太弱}

13.一个袋内装有大小相同的7个球,其中4个是白球,3个是黑球,从中一次抽取3个,计算至少有两个是白球的概率.

【解】设Ai={恰有i个白球}(i=2,3),显然A2与A3互斥.

14.有甲、乙两批种子,发芽率分别为0.8和0.7,在两批种子中各随机取一粒,求:

(1)两粒都发芽的概率;

(2)至少有一粒发芽的概率;

(3)恰有一粒发芽的概率.

【解】设Ai={第i批种子中的一粒发芽},(i=1,2)

(1)

(2)

(3)

15.掷一枚均匀硬币直到出现3次正面才停止.

(1)问正好在第6次停止的概率;

(2)问正好在第6次停止的情况下,第5次也是出现正面的概率.

【解】

(1)

(2)

16.甲、乙两个篮球运动员,投篮命中率分别为0.7及0.6,每人各投了3次,求二人进球数相等的概率.

【解】设Ai={甲进i球},i=0,1,2,3,Bi={乙进i球},i=0,1,2,3,则

=0.32076

17.从5双不同的鞋子中任取4只,求这4只鞋子中至少有两只鞋子配成一双的概率.

【解】

18.某地某天下雪的概率为0.3,下雨的概率为0.5,既下雪又下雨的概率为0.1,求:

(1)在下雨条件下下雪的概率;

(2)这天下雨或下雪的概率.

【解】设A={下雨},B={下雪}.

(1)

(2)

19.已知一个家庭有3个小孩,且其中一个为女孩,求至少有一个男孩的概率(小孩为男为女是等可能的).

【解】设A={其中一个为女孩},B={至少有一个男孩},样本点总数为23=8,故

或在缩减样本空间中求,此时样本点总数为7.

20.已知5%的男人和0.25%的女人是色盲,现随机地挑选一人,此人恰为色盲,问此人是男人的概率(假设男人和女人各占人数的一半).

【解】设A={此人是男人},B={此人是色盲},则由贝叶斯公式

21.两人约定上午9∶00~10∶00在公园会面,求一人要等另一人半小时以上的概率.

题21图题22图

【解】设两人到达时刻为x,y,则0≤x,y≤60.事件“一人要等另一人半小时以上”等价于|x-y|>30.如图阴影部分所示.

22.从(0,1)中随机地取两个数,求:

(1)两个数之和小于的概率;

(2)两个数之积小于的概率.

【解】设两数为x,y,则0

(1)x+y<.

(2)xy=<.

23.设P()=0.3,P(B)=0.4,P(A)=0.5,求P(B|A∪)

【解】

24.在一个盒中装有15个乒乓球,其中有9个新球,在第一次比赛中任意取出3个球,比赛后放回原盒中;第二次比赛同样任意取出3个球,求第二次取出的3个球均为新球的概率.

【解】设Ai={第一次取出的3个球中有i个新球},i=0,1,2,3.B={第二次取出的3球均为新球}

由全概率公式,有

25.按以往概率论考试结果分析,努力学习的学生有90%的可能考试及格,不努力学习的学生有90%的可能考试不及格.据调查,学生中有80%的人是努力学习的,试问:

(1)考试及格的学生有多大可能是不努力学习的人?

(2)考试不及格的学生有多大可能是努力学习的人?

【解】设A={被调查学生是努力学习的},则={被调查学生是不努力学习的}.由题意知P(A)=0.8,P()=0.2,又设B={被调查学生考试及格}.由题意知P(B|A)=0.9,P(|)=0.9,故由贝叶斯公式知

(1)

即考试及格的学生中不努力学习的学生仅占2.702%

(2)

即考试不及格的学生中努力学习的学生占30.77%.

26.将两信息分别编码为A和B传递出来,接收站收到时,A被误收作B的概率为0.02,而B被误收作A的概率为0.01.信息A与B传递的频繁程度为2∶1.若接收站收到的信息是A,试问原发信息是A的概率是多少?

【解】设A={原发信息是A},则={原发信息是B}

C={收到信息是A},则={收到信息是B}

由贝叶斯公式,得

27.在已有两个球的箱子中再放一白球,然后任意取出一球,若发现这球为白球,试求箱子中原有一白球的概率(箱中原有什么球是等可能的颜色只有黑、白两种)

【解】设Ai={箱中原有i个白球}(i=0,1,2),由题设条件知P(Ai)=,i=0,1,2.又设B={抽出一球为白球}.由贝叶斯公式知

28.某工厂生产的产品中96%是合格品,检查产品时,一个合格品被误认为是次品的概率为0.02,一个次品被误认为是合格品的概率为0.05,求在被检查后认为是合格品产品确是合格品的概率.

【解】设A={产品确为合格品},B={产品被认为是合格品}

由贝叶斯公式得

29.某保险公司把被保险人分为三类:

“谨慎的”,“一般的”,“冒失的”.统计资料表明,上述三种人在一年内发生事故的概率依次为0.05,0.15和0.30;如果“谨慎的”被保险人占20%,“一般的”占50%,“冒失的”占30%,现知某被保险人在一年内出了事故,则他是“谨慎的”的概率是多少?

【解】设A={该客户是“谨慎的”},B={该客户是“一般的”},

C={该客户是“冒失的”},D={该客户在一年内出了事故}

则由贝叶斯公式得

30.加工某一零件需要经过四道工序,设第一、二、三、四道工序的次品率分别为0.02,0.03,0.05,0.03,假定各道工序是相互独立的,求加工出来的零件的次品率.

【解】设Ai={第i道工序出次品}(i=1,2,3,4).

31.设每次射击的命中率为0.2,问至少必须进行多少次独立射击才能使至少击中一次的概率不小于0.9?

【解】设必须进行n次独立射击.

即为

故n≥11

至少必须进行11次独立射击.

32.证明:

若P(A|B)=P(A|),则A,B相互独立.

【证】即

亦即

因此

故A与B相互独立.

33.三人独立地破译一个密码,他们能破译的概率分别为,,,求将此密码破译出的概率.

【解】设Ai={第i人能破译}(i=1,2,3),则

34.甲、乙、丙三人独立地向同一飞机射击,设击中的概率分别是0.4,0.5,0.7,若只有一人击中,则飞机被击落的概率为0.2;若有两人击中,则飞机被击落的概率为0.6;若三人都击中,则飞机一定被击落,求:

飞机被击落的概率.

【解】设A={飞机被击落},Bi={恰有i人击中飞机},i=0,1,2,3

由全概率公式,得

=(0.4×0.5×0.3+0.6×0.5×0.3+0.6×0.5×0.7)0.2+

(0.4×0.5×0.3+0.4×0.5×0.7+0.6×0.5×0.7)0.6+0.4×0.5×0.7

=0.458

35.已知某种疾病患者的痊愈率为25%,为试验一种新药是否有效,把它给10个病人服用,且规定若10个病人中至少有四人治好则认为这种药有效,反之则认为无效,求:

(1)虽然新药有效,且把治愈率提高到35%,但通过试验被否定的概率.

(2)新药完全无效,但通过试验被认为有效的概率.

【解】

(1)

(2)

36.一架升降机开始时有6位乘客,并等可能地停于十层楼的每一层.试求下列事件的概率:

(1)A=“某指定的一层有两位乘客离开”;

(2)B=“没有两位及两位以上的乘客在同一层离开”;

(3)C=“恰有两位乘客在同一层离开”;

(4)D=“至少有两位乘客在同一层离开”.

【解】由于每位乘客均可在10层楼中的任一层离开,故所有可能结果为106种.

(1),也可由6重贝努里模型:

(2)6个人在十层中任意六层离开,故

(3)由于没有规定在哪一层离开,故可在十层中的任一层离开,有种可能结果,再从六人中选二人在该层离开,有种离开方式.其余4人中不能再有两人同时离开的情况,因此可包含以下三种离开方式:

①4人中有3个人在同一层离开,另一人在其余8层中任一层离开,共有种可能结果;②4人同时离开,有种可能结果;③4个人都不在同一层离开,有种可能结果,故

(4)D=.故

37.n个朋友随机地围绕圆桌而坐,求下列事件的概率:

(1)甲、乙两人坐在一起,且乙坐在甲的左边的概率;

(2)甲、乙、丙三人坐在一起的概率;

(3)如果n个人并排坐在长桌的一边,求上述事件的概率.

【解】

(1)

(2)

(3)

38.将线段[0,a]任意折成三折,试求这三折线段能构成三角形的概率

【解】设这三段长分别为x,y,a-x-y.则基本事件集为由

0

构成的图形,即

如图阴影部分所示,故所求概率为.

39.某人有n把钥匙,其中只有一把能开他的门.他逐个将它们去试开(抽样是无放回的).证明试开k次(k=1,2,…,n)才能把门打开的概率与k无关.

【证】

40.把一个表面涂有颜色的立方体等分为一千个小立方体,在这些小立方体中,随机地取出一个,试求它有i面涂有颜色的概率P(Ai)(i=0,1,2,3).

【解】设Ai={小立方体有i面涂有颜色},i=0,1,2,3.

在1千个小立方体中,只有位于原立方体的角上的小立方体是三面有色的,这样的小立方体共有8个.只有位于原立方体的棱上(除去八个角外)的小立方体是两面涂色的,这样的小立方体共有12×8=96个.同理,原立方体的六个面上(除去棱)的小立方体是一面涂色的,共有8×8×6=384个.其余1000-(8+96+384)=512个内部的小立方体是无色的,故所求概率为

.

41.对任意的随机事件A,B,C,试证

P(AB)+P(AC)-P(BC)≤P(A).

【证】

42.将3个球随机地放入4个杯子中去,求杯中球的最大个数分别为1,2,3的概率.

【解】设={杯中球的最大个数为i},i=1,2,3.

将3个球随机放入4个杯子中,全部可能放法有43种,杯中球的最大个数为1时,每个杯中最多放一球,故

而杯中球的最大个数为3,即三个球全放入一个杯中,故

因此

43.将一枚均匀硬币掷2n次,求出现正面次数多于反面次数的概率.

【解】掷2n次硬币,可能出现:

A={正面次数多于反面次数},B={正面次数少于反面次数},C={正面次数等于反面次数},A,B,C两两互斥.

可用对称性来解决.由于硬币是均匀的,故P(A)=P(B).所以

由2n重贝努里试验中正面出现n次的概率为

44.掷n次均匀硬币,求出现正面次数多于反面次数的概率.

【解】设A={出现正面次数多于反面次数},B={出现反面次数多于正面次数},由对称性知P(A)=P(B)

(1)当n为奇数时,正、反面次数不会相等.由P(A)+P(B)=1得P(A)=P(B)=0.5

(2)当n为偶数时,由上题知

45.设甲掷均匀硬币n+1次,乙掷n次,求甲掷出正面次数多于乙掷出正面次数的概率.

【解】令甲正=甲掷出的正面次数,甲反=甲掷出的反面次数.

乙正=乙掷出的正面次数,乙反=乙掷出的反面次数.

显然有

=(甲正≤乙正)=(n+1-甲反≤n-乙反)

=(甲反≥1+乙反)=(甲反>乙反)

由对称性知P(甲正>乙正)=P(甲反>乙反)

因此P(甲正>乙正)=

46.证明“确定的原则”(Sure-thing):

若P(A|C)≥P(B|C),P(A|)≥P(B|),则P(A)≥P(B).

【证】由P(A|C)≥P(B|C),得

即有

同理由

47.一列火车共有n节车厢,有k(k≥n)个旅客上火车并随意地选择车厢.求每一节车厢内至少有一个旅客的概率.

【解】设Ai={第i节车厢是空的},(i=1,…,n),则

其中i1,i2,…,in-1是1,2,…,n中的任n-1个.

显然n节车厢全空的概率是零,于是

故所求概率为

48.设随机试验中,某一事件A出现的概率为ε>0.试证明:

不论ε>0如何小,只要不断地独立地重复做此试验,则A迟早会出现的概率为1.

【证】

在前n次试验中,A至少出现一次的概率为

49.袋中装有m只正品硬币,n只次品硬币(次品硬币的两面均印有国徽).在袋中任取一只,将它投掷r次,已知每次都得到国徽.试问这只硬币是正品的概率是多少?

【解】设A={投掷硬币r次都得到国徽}

B={这只硬币为正品}

由题知

则由贝叶斯公式知

50.巴拿赫(Banach)火柴盒问题:

某数学家有甲、乙两盒火柴,每盒有N根火柴,每次用火柴时他在两盒中任取一盒并从中任取一根.试求他首次发现一盒空时另一盒恰有r根的概率是多少?

第一次用完一盒火柴时(不是发现空)而另一盒恰有r根的概率又有多少?

【解】以B1、B2记火柴取自不同两盒的事件,则有.

(1)发现一盒已空,另一盒恰剩r根,说明已取了2n-r次,设n次取自B1盒(已空),n-r次取自B2盒,第2n-r+1次拿起B1,发现已空。

把取2n-r次火柴视作2n-r重贝努里试验,则所求概率为

式中2反映B1与B2盒的对称性(即也可以是B2盒先取空).

(2)前2n-r-1次取火柴,有n-1次取自B1盒,n-r次取自B2盒,第2n-r次取自B1盒,故概率为

51.求n重贝努里试验中A出现奇数次的概率.

【解】设在一次试验中A出现的概率为p.则由

以上两式相减得所求概率为

若要求在n重贝努里试验中A出现偶数次的概率,则只要将两式相加,即得

.

52.设A,B是任意两个随机事件,求P{(+B)(A+B)(+)(A+)}的值.

【解】因为(A∪B)∩(∪)=A∪B

(∪B)∩(A∪)=AB∪

所求

故所求值为0.

53.设两两相互独立的三事件,A,B和C满足条件:

ABC=F,P(A)=P(B)=P(C)<1/2,且P(A∪B∪C)=9/16,求P(A).

【解】由

故或,按题设P(A)<,故P(A)=.

54.设两个相互独立的事件A和B都不发生的概率为1/9,A发生B不发生的概率与B发生A不发生的概率相等,求P(A).

【解】①

故③

由A,B的独立性,及①、③式有

故或(舍去)

即P(A)=.

55.随机地向半圆0

【解】利用几何概率来求,图中半圆面积为πa2.阴影部分面积为

故所求概率为

56.设10件产品中有4件不合格品,从中任取两件,已知所取两件产品中有一件是不合格品,求另一件也是不合格品的概率.

【解】设A={两件中至少有一件是不合格品},B={另一件也是不合格品}

57.设有来自三个地区的各10名、15名和25名考生的报名表,其中女生的报名表分别为3份、7份和5份.随机地取一个地区的报名表,从中先后抽出两份.

(1)求先抽到的一份是女生表的概率p;

(2)已知后抽到的一份是男生表,求先抽到的一份是女生表的概率q.

【解】设Ai={报名表是取自第i区的考生},i=1,2,3.

Bj={第j次取出的是女生表},j=1,2.

(1)

(2)

58.设A,B为随机事件,且P(B)>0,P(A|B)=1,试比较P(A∪B)与P(A)的大小.(2006研考)

解:

因为

所以.

习题二

1.一袋中有5只乒乓球,编号为1,2,3,4,5,在其中同时取3只,以X表示取出的3只球中的最大号码,写出随机变量X的分布律.

【解】

故所求分布律为

X

3

4

5

P

0.1

0.3

0.6

2.设在15只同类型零件中有2只为次品,在其中取3次,每次任取1只,作不放回抽样,以X表示取出的次品个数,求:

(1)X的分布律;

(2)X的分布函数并作图;

(3)

.

【解】

故X的分布律为

X

0

1

2

P

(2)当x<0时,F(x)=P(X≤x)=0

当0≤x<1时,F(x)=P(X≤x)=P(X=0)=

当1≤x<2时,F(x)=P(X≤x)=P(X=0)+P(X=

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