教材 · 数学 Course 1 · 概率与统计 · 场合数与概率
独立试行与反复试行
独立な試行・反復試行
独立就相乘,互斥就相加。每次成功概率为 的试行重复 次,恰好成功 次的概率是 :一种具体顺序的概率 ,乘上成功落在哪几次的选法 。
同时投一枚硬币、掷一颗骰子,硬币出正面并不会让骰子更容易出 6。像这样互不干扰的试行,概率可以直接相乘。把同一个试行这样重复 次,就是反复试行(反復試行):「掷 5 次骰子恰好 2 次出 1 点」「先赢 3 局者胜」「点在数轴上随机走」都属于它。这类题真正要想清楚的只有一件事:哪些概率该相乘,哪些该相加。
为什么是这样
两个试行独立(独立),指一个的结果不影响另一个的结果怎样出现。硬币 2 种 × 骰子 6 种,共 12 种等可能的结果,「正面且出 6」只占 1 种,。一般地, 占前一个试行的 、 占后一个的 ,合起来的 种结果里两者都满足的有 种,比例正好是两个比例之积。三个以上的独立试行也一样连乘。
独立要看抽取方式。从袋里取球后放回(復元抽出),每次面对的袋子都一样,各次独立;不放回(非復元抽出),前面取走什么会改变后面的袋子,就不独立,要用下一节的乘法定理。还要分清两个词:互斥(排反)说的是同一次试行里两件事不能同时发生,是相加的条件;独立说的是两次试行互不影响,是相乘的条件。
反复试行里,设每次成功的概率为 、失败为 。先看一种具体顺序,比如 次里前 次成功、其余失败,各次独立,概率是 。换成别的顺序,相乘的仍是 个 和 个 ,概率不变。成功落在哪 次,有 种选法,这些顺序互斥,相加就得到公式。图里列出了 、 的全部 6 种顺序。
定量表达
独立试行中,前一个试行出现 、后一个出现 的概率是 。反复试行中恰好成功 次的概率见下面的公式块。把 的概率全部加起来,正好是 的二项展开,可以用来检查。
三种常见变形。至少成功 1 次:用对立事件(余事象),。成功 次以上:把各个 的概率相加,项多时用 1 减去少的那几项。第 次恰好是第 次成功:前 次里恰好成功 次,第 次再成功,概率为 。最后一次被固定成成功,不能放进组合数里一起选,图中框出的 3 行就是这种情况。
- 把同一个试行重复的次数
- 要求事件恰好发生的次数
- 每一次里事件发生的概率(每次都相同)
- 每一次里事件不发生的概率,
- 从 次里选出发生的那 次的方法数
- 各次试行互相独立,并且每次的 相同(放回抽取、各自投掷)。不放回抽取时 会变,不能用
- 求的是「恰好 次」。「 次以上」要把各个 加起来,「第 次恰好是第 次」要另算(见正文)
- 或 时按 计算,结果分别是 和
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