概率论与数理统计课后习题答案.docx
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1、概率论与数理统计课后习题答案第一章 事件与概率 1.1 写出下列随机试验的样本空间及表示下列事件的样本点集合。 (1)10件产品中有1件是不合格品,从中任取2件得1件不合格品。 (2)一个口袋中有2个白球、3个黑球、4个红球,从中任取一球,()得白球,()得红球。 解 (1)记9个合格品分别为 正1,正2,L,正9,记不合格为次,则 (正2,正4),L,(正2,正9),(正2,次), W=(正1,正2),(正1,正3),L,(正1,正9),(正1,次),(正2,正3),(正3,正4),L,(正3,正9),(正3,次),L,(正8,正9),(正8,次),(正9,次) A=(正1,次),(正2,次
2、),L,(正9,次) (2)记2个白球分别为w1,w2,3个黑球分别为b1,b2,b3,4个红球分别为r1,r2,r3,r4。则W=w1,w2,b1,b2,b3,r1,r2,r3,r4 () A=w1,w2 () B=r1,r2,r3,r4 1.2 在数学系的学生中任选一名学生,令事件A表示被选学生是男生,事件B表示被选学生是三年级学生,事件C表示该生是运动员。 (1) 叙述ABC的意义。 (2)在什么条件下ABC=C成立? (3)什么时候关系式CB是正确的? (4) 什么时候A=B成立? 解 (1)事件ABC表示该是三年级男生,但不是运动员。 (2) ABC=C 等价于CAB,表示全系运动员
3、都有是三年级的男生。 (3)当全系运动员都是三年级学生时。 (4)当全系女生都在三年级并且三年级学生都是女生时。 1.3 一个工人生产了n个零件,以事件Ai表示他生产的第i个零件是合格品。用Ai表示下列事件: (1)没有一个零件是不合格品; (2)至少有一个零件是不合格品; (3)仅仅只有一个零件是不合格品; (4)至少有两个零件是不合格品。 解 (1) IAi; (2) IAi=UAi; (3) UAi(IAj); i=1nnnnni=1i=1i=1j=1ji(4)原事件即“至少有两个零件是合格品”,可表示为UAiAj; i,j=1ijn1.4 证明下列各式: (1)AB=BA; (2)AB
4、=BA (3)(AB)C=A(BC); (4)(AB)C=A(BC) (5)(AB)C=(AC)(BC) (6) IAi=UAi i=1i=1nn证明 显然,和的证法分别类似于课文第1012页式和(1.6)式的证法。 1.5 在分别写有2、4、6、7、8、11、12、13的八张卡片中任取两张,把卡片上的两个数字组成一个分数,求所得分数为既约分数的概率。 解 样本点总数为A82=87。所得分数为既约分数必须分子分母或为7、11、13中的两个,或为2、4、6、8、12中的一个和7、11、13中的一个组合,所以事件A“所得分数为既约分数”11A5=236个样本点。于是 包含A32+2A32369=。
5、 87141.6 有五条线段,长度分别为1、3、5、7、9。从这五条线段中任取三条,求所取三条线段能构成一个三角形的概率。 P(A)=5解 样本点总数为3=10。所取三条线段能构成一个三角形,这三条线段必须是3、5、7或3、7、9或多或5、7、9。所以事件A“所取三条线段能构成一个三角形”包含3个样本点,3于是P(A)=。 101.7 一个小孩用13个字母A,A,A,C,E,H,I,I,M,M,N,T,T作组字游戏。如果字母的各种排列是随机的,问“恰好组成“MATHEMATICIAN”一词的概率为多大? 解 显然样本点总数为13!,事件A“恰好组成“MATHEMATICIAN”包含3!2!2!
6、2!个样本点。3!2!2!2!48 =13!13!1.8 在中国象棋的棋盘上任意地放上一只红“车”及一只黑“车”,求它们正好可以相互吃掉的概率。 解 任意固定红“车”的位置,黑“车”可处于910-1=89个不同位置,当它处于和红“车”同行或同列的9+8=17个位置之一时正好相互“吃掉”。故所求概率为 17P(A)= 891.9 一幢10层楼的楼房中的一架电梯,在底层登上7位乘客。电梯在每一层都停,乘客从第二层起离开电梯,假设每位乘客在哪一层离开电梯是等可能的,求没有两位及两位以上乘客在同一层离开的概率。 解 每位乘客可在除底层外的9层中任意一层离开电梯,现有7位乘客,所以样本点总数为所以P(A
7、)=97。事件A“没有两位及两位以上乘客在同一层离开”相当于“从9层中任取7层,各有一位A97乘客离开电梯”。所以包含A个样本点,于是P(A)=7。 9791.10 某城市共有10000辆自行车,其牌照编号从00001到10000。问事件“偶然遇到一辆自行车,其牌照号码中有数字8”的概率为多大? 949解 用A表示“牌照号码中有数字8”,显然P(A)=,所以 1000010949P(A)=1-P(A)=1-=1- 10000101.11 任取一个正数,求下列事件的概率: (1)该数的平方的末位数字是1; (2)该数的四次方的末位数字是1; (3)该数的立方的最后两位数字都是1; 1解 (1)
8、答案为。 5(2)当该数的末位数是1、3、7、9之一时,其四次方的末位数是1,所以答案为42= 10544(3)一个正整数的立方的最后两位数字决定于该数的最后两位数字,所以样本空间包含102个样本点。用事件A表示“该数的立方的最后两位数字都是1”,则该数的最后一位数字必须是1,设最后第二位数字为a,则该数的立方的最后两位数字为1和3a的个位数,要使3a的个位数是1,必须a=7,因此A所包含的样本点只有71这一点,于是 。 1.12 一个人把6根草掌握在手中,仅露出它们的头和尾。然后请另一个人把6个头两两相接,6个尾也两两相接。求放开手以后6根草恰好连成一个环的概率。并把上述结果推广到2n根草的
9、情形。 解 (1)6根草的情形。取定一个头,它可以与其它的5个头之一相接,再取另一头,它又可以与其它未接过的3个之一相接,最后将剩下的两个头相接,故对头而言有531种接法,同样对尾也有531种接法,所以样本点总数为(531)2。用A表示“6根草恰好连成一个环”,这种连接,对头而言仍有531种连接法,而对尾而言,任取一尾,它只能和未与它的头连接的另4根草的尾连接。再取另一尾,它只能和未与它的头连接的另2根草的尾连接,最后再将其余的尾连接成环,故尾的连接法为42。所以A包含的样本点数为(531)(42),于是P(A)=(531)(42)8= 15(531)2(2) 2n根草的情形和(1)类似得 1
10、.13 把n个完全相同的球随机地放入N个盒子中。如果每一种放法都是等可能N+n-k-2的,证明(1)某一个指定的盒子中恰好有k个球的概率为n-k,0kN+n-1nn Nn-1N-m-1m(2)恰好有m个盒的概率为,NN+n-1n-nmN-1 (3)指定的m个盒中正好有m+j-1N-m+n-j-1,1mn-jj个球的概率为m-1N+n-1nN,0jN. 解 略。 1.14 某公共汽车站每隔5分钟有一辆汽车到达,乘客到达汽车站的时刻是任意的,求一个乘客候车时间不超过3分钟的概率。 3解 所求概率为P(A)= 5n-111.15 在DABC中任取一点P,证明DABP与DABC的面积之比大于的概率为2
11、。 nn1与DABC的面积之比大于解 截取CD=CD,当且仅当点P落入DCAB之内时DABPn21CD2DABC有面积CDn-11n=,因此所求概率为P(A)=。 =22DABC的面积CD2nnCD21.16 两艘轮船都要停靠同一个泊位,它们可能在一昼夜的任意时刻到达。设两船停靠泊位的时间分别为1小时与两小时,求有一艘船停靠泊位时必须等待一段时间的概率。 解 分别用x,y表示第一、二艘船到达泊位的时间。一艘船到达泊位时必须等待当且仅当11242-232-222220x-y2,0y-x1。因此所求概率为P(A)=0.121 2241.17 在线段AB上任取三点x1,x2,x3,求: (1) x2
12、位于x1与x3之间的概率。 (2) Ax1,Ax2,Ax3能构成一个三角形的概率。 111-3132=1 解 (1) P(A)= (2) P(B)=3121.18 在平面上画有间隔为d的等距平行线,向平面任意地投掷一个三角形,该三角形的边长为a,b,c,求三角形与平行线相交的概率。 解 分别用A1,A2,A3表示三角形的一个顶点与平行线相合,一条边与平行线相合,两条边与平行线相交,显然P(A1)=P(A2)=0.所求概率为P(A3)。分别用Aa,Ab,Ac,Aab,Aac,Abc表示边a,b,c,二边ab,ac,bc与平行线相交,则P(A3)=P(AabAacAbc).显然P(Aa)P(Aab
13、)+P(Aac),P(Ab)=P(Aab)+P(Abc),P(Ac)=P(Aac)+P(Abc)。所以 P(A3)=211(a+b+c)=(a+b+c) P(Aa)+P(Ab)+P(Ac)=2pdpd21.19 己知不可能事件的概率为零,现在问概率为零的事件是否一定为不可能事件?试举例说明之。 解 概率为零的事件不一定是不可能事件。例如向长度为1的线段内随机投点。则事件A“该点命中AB的中点”的概率等于零,但A不是不可能事件。 1.20 甲、乙两人从装有a个白球与b个黑球的口袋中轮流摸取一球,甲先取,乙后取,每次取后都有不放回,直到两人中有一人取到白球时停止。试描述这一随机现象的概率空间,并求
14、甲或乙先取到白球的概率。 b个678解w1表示白,w2表示黑白,w3表示黑黑白,wb+1表示黑L黑白, a则样本空间W=w1,w2,wb+1,并且P(w1)=, a+bbabb-1a, P(w3)=, P(w2)=a+ba+b-1a+ba+b-1a+b-2P(wi)=bb-1b-(i-2)aL a+ba+b-1a+b-(i-2)a+b-(i-1)b!a(a+b)(a+b-1)LaP(wb+1)=甲取胜的概率为P(w1)+P(w3)+P(w5)+ 乙取胜的概率为P(w2)+P(w4)+P(w6)+ 1.21 设事件A,B及AB的概率分别为p、q及r,求P(AB),P(AB),P(AB),P(AB
15、) 解 由P(AB)=P(A)+P(B)-P(AB)得 P(AB)=P(A)+P(B)-P(AB)=p+q-r P(AB)=P(A-AB)=P(A)-P(AB)=r-q ,P(AB)=r-p P(AB)=P(AB)=1-P(AB)=1-r 1.22 设A1、A2为两个随机事件,证明: (1) P(A1A2)=1-P(A1)-P(A2)+P(A1A2); (2) 1-P(A1)-P(A2)P(A1A2)P(A1A2)P(A1)+P(A2). 证明 (1) P(A1A2)=P(A1A2)=1-P(A1A2)=1-P(A1)-P(A2)+P(A1A2) (2) 由(1)和P(A1A2)0得第一个不等
16、式,由概率的单调性和半可加性分别得第二、三个不等式。 1.23 对于任意的随机事件A、B、C,证明:P(AB)+P(AC)-P(BC)P(A) 证明 P(A)PA(BC)=P(AB)+P(AC)-P(ABC) P(AB)+P(AC)-P(BC) 1.24 在某城市中共发行三种报纸:甲、乙、丙。在这个城市的居民中,订甲报的有45%,订乙报的有35%,订丙报的有30%,同时订甲、乙两报的有10%,同时订甲、丙两报的有8%,同时订乙、丙两报的有5%,同时订三种报纸的有3%,求下述百分比: (1)只订甲报的; (2)只订甲、乙两报的; (3)只订一种报纸的; (4)正好订两种报纸的; (5)至少订一种
17、报纸的; (6)不订任何报纸的。 解 事件A表示订甲报,事件B表示订乙报,事件C表示订丙报。 (1) P(ABC)=P(A-(ABAC)=P(A)-P(ABAC)=30% (2) P(ABC)=P(AB-ABC)=7% (3) P(BAC)=P(B)-P(AB)+P(BC)-P(ABC)=23% P(CAB)=P(C)-P(AC)+P(BC)-P(ABC)=20% P(ABC+BAC+CAB)=P(ABC)+P(BAC)+P(CAB)=73% (4) P(ABC+ACB+BCA)=P(ABC)+P(ACB)+P(BCA)=14% (5) P(A+B+C)=90% (6) P(ABC)=1-P(
18、A+B+C)=1-90%=10% 1.26 某班有n个学生参加口试,考签共N张,每人抽到的考签用后即放回,在考试结束后,问至少有一张考没有被抽到的概率是多少? 解 用Ai表示“第i张考签没有被抽到”, i=1,2,L,N。要求P(UAi)。 i=1NN-1P(Ai)=NNnN-2,N-N,P(AiAj)=P(A1LAN)=NnnN=0 nnNNN-1N-11-1P(Ai)=(-1) 11i=1NNNN-22-1NN-2-P(AiAj)=-=(-1)2N2N, 1iNnnN-i所以P(UAi)=(-1) Ni=1i=1i-1NNn1.27 从n阶行列式的一般展开式中任取一项,问这项包含主对角线元
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