概率论与数理统计教程答案(魏宗舒版)

第一章事件与概率习题解答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，(ⅰ)得白球，(ⅱ)得红球。解：(1)记9个合格品分别为，记不合格为次，则921,正正正，，L，，，，，，，，，)()()(){(1913121次正正正正正正正L=Ω，，，，，，，，，)()()()(2924232次正正正正正正正L，，，，，，，)()()(39343次正正正正正L)}()()(9898次正次正正正，，，，，，L=A){(1次正，，，，)(2次正)}(9次正，，L(2)记2个白球分别为1ω，2ω，3个黑球分别为，，，4个红球分别为，，，。则{1b2b3b1r2r3r4r=Ω1ω，2ω，，，，，，，}1b2b3b1r2r3r4r(ⅰ){=A1ω，2ω}(ⅱ)=B{，，，}1r2r3r4r1.2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CAB的意义。(2)在什么条件下成立？CABC=(3)什么时候关系式是正确的？BC⊂(4)什么时候BA=成立？解：(1)事件CAB表示该是三年级男生，但不是运动员。(2)等价于，表示全系运动员都有是三年级的男生。CABC=ABC⊂(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，以事件表示他生产的第i个零件是合格品（）。用表示下列事件：niAni≤≤1iA(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)I;(2)niiA1=UIniiniiAA11===;(3)UIninijjjiAA11)]([=≠=;(4)原事件即“至少有两个零件是合格品”，可表示为；UnjijijiAA≠=1,1.4证明下列各式：(1)ABBA∪=∪;(2)ABBA∩=∩(3);=∪∪CBA)()(CBA∪∪(4)=∩∩CBA)()(CBA∩∩(5)=∩∪CBA)(∪∩)(CA)(CB∩(6)UIniiniiAA11===证明：（1）—（4）显然，（5）和（6）的证法分别类似于课文第10—12页（1.5）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。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7828×=AA“所得分数为既约分数”包含个样本点。于是6322151323××=×+AAA14978632)(=×××=AP。1.6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。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1035=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛A“所取三条线段能构成一个三角形”包含3个样本点，于是103)(=AP。1.7一个小孩用13个字母作组字游戏。如果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？TTNMMIIHECAAA,,,,,,,,,,,,解：显然样本点总数为，事件!13A“恰好组成“MATHEMATICIAN”包含个样本点。所以!2!2!2!3!1348!13!2!2!2!3)(==AP1.8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891109=−×个不同位置，当它处于和红“车”同行或同列的个位置之一时正好相互“吃掉”。故所求概率为1789=+8917)(=AP1.9一幢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。事件79A“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”。所以包含个样本点，于是79A7799)(AAP=。1.10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？解：用A表示“牌照号码中有数字8”，显然44109100009)(⎟⎠⎞⎜⎝⎛==AP，所以1)(=AP-4410911000091)(⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=−=AP1.12一个人把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根草的情形。n2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，故对头而言有种接法，同样对尾也有种接法，所以样本点总数为。用135⋅⋅135⋅⋅2)135(⋅⋅A表示“6根草恰好连成一个环”，这种连接，对头而言仍有135⋅⋅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24⋅。所以A包含的样本点数为，于是)24)(135(⋅⋅⋅158)135()24)(135()(2=⋅⋅⋅⋅⋅=AP1.14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。解：所求概率为53)(=AP1.15在中任取一点ABCΔP，证明ABCABPΔΔ与的面积之比大于nn1−的概率为21n。解：截取CDnDC1=′，当且仅当点P落入BAC′′Δ之内时ABCABPΔΔ与的面积之比大于nn1−，因此所求概率为22)(CDDCABCCBAAP′=Δ′′Δ=的面积有面积2221CDDCn′=21n=。1.16两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yx,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10,20≤−≤≤−≤xyyx。因此所求概率为121.0242221232124)(2222≈×−×−=AP1.17在线段AB上任取三点，求：321,,xxx(1)位于之间的概率。2x31xx与(2)能构成一个三角形的概率。321,,AxAxAx解：(1)31)(=AP(2)211213131)(=××−=BP1.18在平面上画有间隔为的等距平行线，向平面任意地投掷一个三角形，该三角形的边长为（均小于d），求三角形与平行线相交的概率。dcba,,解：分别用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321,,AAA.0)()(21==APAP所求概率为。分别用表示边，二边与平行线相交，则显然)(3APbcacabcbaAAAAAA,,,,,cba,,bcacab,,=)(3AP).(bcacabAAAP∪∪)(aAP)()(acabAPAP+，=)(bAP)()(bcabAPAP+，。所以=)(cAP)()(bcacAPAP+21)(3=AP[+)(aAP+)(bAP)(cAP])(22cbad++=π)(1cbad++=π（用例1.12的结果）1.19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，并求甲或乙先取到白球的概率。a解：1ω表示白，2ω表示黑白，3ω表示黑黑白，…，白黑黑表示个876Lbb1+ω则样本空间=Ω{1ω，2ω，…，1+bω}，并且baaP+=})({1ω，1})({2−+⋅+=baababPω，211})({3−+⋅−+−⋅+=baababbabPω，…，)1()2()2(11})({−−+⋅−−+−−⋅⋅−+−⋅+=ibaaibaibbabbabPiLωababaabPbL)1)((!})({1−++=+ω甲取胜的概率为})({1ωP+})({3ωP+})({5ωP+…乙取胜的概率为})({2ωP+})({4ωP+})({6ωP+…1.21设事件及BA,BA∪的概率分别为p、q及r，求，)(ABP)(BAP，)(BAP，)(BAP解：由)()()()(ABPBPAPBAP−+=∪得rqpBAPBPAPABP−+=∪−+=)()()()(qrABPAPABAPBAP−=−=−=)()()()(，prBAP−=)(rBAPBAPBAP−=∪−=∪=1)(1)()(1.22设、为两个随机事件，证明：1A2A(1))()()(1)(212121AAPAPAPAAP+−−=;(2))()()()()()(121212121APAPAAPAAPAPAP+≤∪≤≤−−.证明：(1)−=∪=1)()(2121AAPAAP)(21AAP∪=)()()(12121AAPAPAP+−−(2)由(1)和0)(21≥AAP得第一个不等式，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：)()()()(APBCPACPABP≤−+证明：)()()()]([)(ABCPACPABPCBAPAP−+=∪≥)()()(BCPACPABP−+≥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)))(()(ACABAPCBAP∪−==)()(ACABPAP∪−=30%(2)%7)()(=−=ABCABPCABP(3)%23)]()()([)()(=−+−=ABCPBCPABPBPCABP%20)]()()([)()(=−+−=ABCPBCPACPCPBACP∪CBAP(+CAB+)BAC=)(CBAP+)(CABP+)(BACP=73%(4)=++)(ABCBACCABP%14)()()(=++ABCPBACPCABP(5)%90)(=++CBAP(6)%10%901)(1)(=−=++−=CBAPCBAP1.26某班有个学生参加口试，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？n解：用表示“第张考签没有被抽到”，iAiNi,,2,1L=。要求。)(1UNiiAP=niNNAP⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=1)(，njiNNAAP⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=2)(，……，0)(1=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=nNNNNAAPLnNiiNNNAP⎟⎠⎞⎜⎝⎛−⋅⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=∑=11)(1nNNN⎟⎠⎞⎜⎝⎛−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=−11)1(11nNijiNNNAAP⎟⎠⎞⎜⎝⎛−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=−∑≤≤22)(1nNNN⎟⎠⎞⎜⎝⎛−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=−22)1(12，……所以nNiiNiiNiNAP⎟⎠⎞⎜⎝⎛−−=∑=−=11