《概率论与数理统计教程》魏宗舒 课后习题解答答案_1-8章.docx
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1、第一章事务与概率1.1 写出下列随机试验的样本空间及表示下列事务的样本点集合。(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,(i)得白球,(ii)得红球。解(1)记9个合格品分别为正正2,,正9,记不合格为次,则Q=(正正2),(正正3),(正1,正9),(正次),(正2,正3),(正2,正4),,(正2,正9),(正2,次),(正3,正J,(正3,正9),(正3,次),,(正8,正J(正8,次),(正9,次HA=(正P次),(正2,次),,(正9,次)(2)记2个白球分别为例,2,3个黑球分别为b2,%,4个红球
2、分别为4,r2,r3,q。则。=9,z毋,h2,b3,r2,r3,r4(i)A=l,2(ii)B=,r2,r3,1.2 在数学系的学生中任选一名学生,令事务A表示被选学生是男生,事务B表示被选学生是三年级学生,事务C表示该生是运动员。(1)叙述ABe的意义。(2)在什么条件下ABC=C成立?(3)什么时候关系式CUB是正确的?(4)什么时候N=B成立?解(1)事务ABe表示该是三年级男生,但不是运动员。(2)ABC=C等价于CuA3,表示全系运动员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 一个工人生产了个零件,以事务4表
3、示他生产的第i个零件是合格品(lzH)o用4表示下列事务:(D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aj.;力4=04;J(a.);i=l/=1Z=If=lj=l(4)原事务即“至少有两个零件是合格品”,可表示为IJAiAij=ij1.4 证明下列各式:(1) AJB=BJA,(2)ArB=BrA(3)(AoB)uC=Au(uC);(4)(ACB)CC=AC(8CC)(5)(AdB)CC=(AcC)D(BcC)(6)介A=O%三l/-1证明(1)-(4)明显,(5)和(6)的证法分别类似于课文第1012页(1
4、.5)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&=87t所得分数为既约分数必需分子分母或为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,所以事务A“所得分数为既约分数”包含A;+2A;X=2x3x6个样本点。于是P=凶”工8x7141.6 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。解样本点总数为=IOe所取三条线段能构成一个三角形,这三条线段必需是3、5、7或3
5、、7、9或多或5、37、9t所以事务A”所取三条线段能构成一个三角形”包含3个样本点,于是P(4)=101.7 一个小孩用13个字母AAAC,EJ,/,M,M,MT,T作组字嬉戏。假如字母的各种排列是随机的(等可能的),问”恰好组成MATHEMATICIAN”一词的概率为多大?解明显样本点总数为13!,事务A”恰好组成MATHEMATICIAN”包含3!2!2!2!个样本点。所以P(A) =3!2!2!2! 48HF 13!1.8 在中国象棋的棋盘上随意地放上一只红“车”及一只黑“车”,求它们正好可以相互吃掉的概率。解随意固定红“车”的位置,黑“车”可处于9x10-1=89个不同位置,当它处于
6、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P(八)=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,乘客从其次层起离开电梯,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层中随意一层离开电梯,现有7位乘客,所以样本点总数为97。事务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,各有一位乘客离开电梯二所以包含阕个样本点,于是P(八)与1.10 某城市共有10000辆自行车,其牌照编号从00001到100O0。问事务“偶然遇到一辆自行车,其牌照号码
7、中有数字8”的概率为多大?解用A表示“牌照号码中有数字8,明显=,所以10000UoJP(A) = I-P(A) = I-94100001.11 任取一个正数,求下列事务的概率:(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)该数的立方的最终两位数字都是1;解(1)答案为4。5(3)一个正整数的立方的最终两位数字确定于该数的最终两位数字,所以样本空间包含IO2个样本点。用事务A表示“该数的立方的最终两位数字都是1,则该数的最终一位数字必需是1,设最终其次位数字为则该数的立方的最终两位数字为1和3。的个位数,要使3。的个位数是L必需a=7,因此A所包含的样本点只有71这一
8、点,于是O1.12一个人把6根草驾驭在手中,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2根草的情形。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,最终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,最终再
9、将其余的尾连接成环,故尾的连接法为420所以A包含的样本点数为(531)(42),于是P(A)(531)(42)_8(531)2-F(2)2根草的情形和(1)类似得1.13把个完全相同的球随机地放入N个盒子中(即球放入盒子后,只能区分盒子中球的个数,不能区分是哪个球进入某个盒子,这时也称球是不行辨的)。假如每一种放法都是等可能的,证明(D某一个指定的盒子中恰好有上个N+n-k-2y球的概率为IiJ,OknTrT(NYn-(2)恰好有加个盒的概率为J,N-nmNTrT(m+j-1Y/v-w+/:-j-(3)指定的m个盒中正好有J个球的概率为1n-jJ,lmN,OjN.-M-解略。1.14 某公共
10、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随意的,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(八)=gn111.15 在AABC中任取一点尸,证明AABP与A8C的面积之比大于-的概率为-。nn1 U1解截取CZy=-C。,当且仅当点P落入AcA之内时A45吗A8C的面积之比大于因此所求概率nn2Ci,ABC有面积=CD,=1AABEJ面积=而L而2=/1.16 两艘轮船都要停靠同一个泊位,它们可能在一昼夜的随意时刻到达。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需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
11、需等待当且仅当0x-y2,0y-xlo因此所求概率为P(八)=三0.121241.17 在线段A5上任取三点2,“2,七,求:(1)位于项与与之间的概率。(2)ArI,Ar2,能构成一个三角形的概率。,-11I1-3x-X-1解(1)P(八)=(2)P(B)=L3121.18 在平面上画有间隔为d的等距平行线,向平面随意地投掷一个三角形,该三角形的边长为o,4c(均小于4),求三角形与平行线相交的概率。解分别用4,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,明显P(八)=P(A2)=0.所求概率为P(A3)。分别用4,4,A,A”.,A正表示边凡C,二边
12、4c,8c与平行线相交,则P(八)=P(A办D4,DAQ明显尸(Aa)P(Aafr)P(AJ,P(Ah)=P(Aah)+P(Abt)fP(AC)=P(AQ+P(AQ。所以1 21P(八)=-P(J+P(Ah)+P(Al)=-(a+b+c)=-(a+b+c)2 2da(用例1.12的结果)1.19 己知不行能事务的概率为零,现在问概率为零的事务是否肯定为不行能事务?试举例说明之。解概率为零的事务不肯定是不行能事务。例如向长度为1的线段内随机投点。则事务4该点命中AB的中点”的概率等于零,但A不是不行能事务。1.20 甲、乙两人从装有。个白球与b个黑球的口袋中轮番摸取一球,甲先取,乙后取,每次取后
13、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,并求甲或乙先取到白球的概率。吟解。表不白,g表不黑白,叫表不黑黑白,叱+1表示黑黑白,则样本空间C=叼,,,b+x),并且尸(q)=,a+bDzr、baD/f1、bb-ap(g)EP(M)=rh汴r,P(W)=上.I2)a+ba+b-a+b-(i-2)a+b-(i-)P(%) =bta( + b)( + b-l)。甲取胜的概率为尸(o)+P(g)+P(%)+3乙取胜的概率为P(2)+尸(叫)+P(4)+1.21 设事务AB及AD3的概率分别为p、q及r,求PGAB),P(AB),P(AB),P(AB)解由P(ADB)=P
14、(八)+P(B)-P(AB)得P(B)=P()+P(B)-P(AjB)=p+q-rP(AB)=P(A-AB)=P(八)-P(AB)=r-q,P(AB)=r-pP(AB)=P(AuB)=l-P(uB)=l-r1.22 设A、4为两个随机事务,证明:1 1)P(A1A2)=1-P(A1)-P(八)+p(a);2 2)1-P(Q-P()P(A12)P(1uA2)P(八)+P(A2).证明(1)P(AI2)=P(%d4)=1-P(AD无)=1-P(八)-Pe)+P(%不)(2)由(1)和P(4W)O得第一个不等式,由概率的单调性和半可加性分别得其次、三个不等式。3 .23对于随意的随机事务A、B、Cf
15、证明:P(AB)+P(AC)-P(BC)P(八)证明P(八)PfA(BuC)=P(AB)+P(AC)-P(ABC)P(AS)+P(AC)-P(BC)4 .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:(D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)至少订一种报纸的;(6)不订任何报纸的。解事务4表示订甲报,事务8表示订乙报,事务C表示订丙报。(1) P(ABC)=P
16、(A-(ABuAC)二P(八)-P(ABuAC)=30%(2) P(ABC)=P(AB-ABC)=7%(3) P(BAC)=P(B)-P(AB)+P(BC)-P(ABC)=23%P(C)=P(C)-P(AC)+P(BC)-P(ABC)=20%P(ABCU+BAC+CAB)=P(ABC)+P(BAC)+P(C)=73%(4) P(ABC+ACB+BCA)=P(ABC)+P(ACB)+P(BCA)=14%(5) P(B+C)=90%(6) P(ABC)=1-P(+B+C)=1-90%=10%1.26 某班有个学生参与口试,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
17、的概率是多少?N解用4表示“第i张考签没有被抽到,t=,2,N0要求P(UAZ=IP(八)=(M)P(AH)=(爷卜,P(AAG=(午)=ONP(AJ =i=lg fv-Y J= (T)INYN-IYZP(AjA) = 一liNI N(yYv-2V7V-2j所以P(CM)这(T)1=1Z=I/1.27 从阶行列式的一般绽开式中任取一项,问这项包含主对角线元素的概率是多少?解阶行列式的绽开式中,任一项略去符号不计都可表示为442,-2,当且仅当1,2,的排列也i”)中存在使乙=人时这一项包含主对角线元素。用人表示事务“排列中=A”即第2个主对角线元素出现于绽开式的某项中。则户(八)=5-L1P(
18、AiAi)=(-2)!(1ij0),而每一个蛋能孵化成小鸡的概率为,证明:一个母鸡恰l有r个下一代(即小鸡)的概率为立广沏。r解用人表示“母鸡生2个蛋”,8表示“母鸡恰有r个下一代”,则05(kP(B)=ZP(AJP(BIa)=Z*p71-P)k-rk=rk=rK)_(.P)r-入y,.)Fr_(几PyY.Z(I-P)r!h(D-HJP)rcr!1.33 某射击小组共有20名射手,其中一级射手4人,二级射手8人,三级射手7人,四级射手一人,一、二、三、四级射手能通过选拔进入决赛的概率分别是0.9、0.7、0.5、0.2,求在一组内任选一名射手,该射手能通过选拔进入决赛的概率。解用人表示“任选一
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