探究|事件关系与概率关系

前言

廓清认知

①在概率的学习中,我们应该清楚,先有事件后有概率的时间线,所有概率的研究都是基于事件来研究的;

②为什么需要学习定义事件?为什么需要学习事件的和事件与积事件?

我们学习的概率,基本都是研究随机事件的概率,因为只有随机事件的概率才是不确定的,需要我们计算的,必然事件的概率为(1),不可能事件的概率为(0);而随着学习的深入,所涉及的实际问题会越来越复杂,仅仅定义单个的事件(A)(B)等等,已经远远不够刻画表达实际问题,这时候,就需要定义事件的和事件(A+B)与积事件(AB),当然在有些问题中,你可能会看到(A+B+C+D)或者(ABCD)等更复杂的形式,这些都是为了将实际问题表达清楚的需要。

③事件关系和概率关系

正是因为先有事件后有概率的时间顺序,所以一般来说,事件的关系决定概率的关系;即用事件的关系可以推出概率关系,但是用概率关系不能反过来推事件的关系;

比如,若事件(A)(B)是互斥的[其关系要么是题目告诉的,要么是我们自己判断的],则(P(A+B)=P(A)+P(B));[或者(P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB)),此时(P(AB)=0)]

若事件(A)(B)不是互斥的[其关系要么是题目告诉的,要么是我们自己判断的],则(P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB))

若事件(A)(B)是对立的[其关系要么是题目告诉的,要么是我们自己判断的],则(P(A)=1-P(B))

但是其中有个特例,相互独立事件却是用概率关系定义的,若(P(AB)=P(A)P(B)),则事件(A)(B)是相互独立的;

④事件中的加号和乘号

当用加号相联得到事件(A+B),并不意味着两个事件的关系就是互斥的,可能互斥,也可能不互斥,也可能相互独立;

同理,用乘号相联得到的事件(Acdot B),并不意味着两个事件的关系就是相互独立的;

典例剖析

例1设条件甲:“事件A与事件B是对立事件”,结论乙:“概率满足(P(A)+P(B)=1)”,则甲是乙的【】条件。

$A.充分不必要$ $B.必要不充分$ $C.充要条件$ $D.既不充分也不必要$

分析:当事件(A,B)是对立事件时,必然满足(P(A)+P(B)=1);但是当满足(P(A)+P(B)=1)时,事件(A,B)可以是分马牛不相及的两个事件,故不一定是对立事件,故选(A)

例2[研讨]设事件(A)(B),已知(P(A)=cfrac{1}{5})(P(B)=cfrac{1}{3})(P(Acup B)=cfrac{8}{15}),则(A)(B)之间的关系一定是【】

$A.两个任意事件$ $B.互斥事件$ $C.非互斥事件$ $D.对立事件$

网上解答:由于(P(A)+P(B)=cfrac{1}{5}+cfrac{1}{3}=cfrac{8}{15}=P(Acup B)),所以(A)(B)之间的关系为互斥事件,故选(B).

研讨:本题目若事件(A)(B)同属于同一个样本空间,则由(P(A)+P(B)=P(Acup B)),可知(A)(B)之间的关系为互斥事件,故选(B).

若事件(A)(B)不是同属于同一个样本空间,则由(P(A)+P(B)=P(Acup B)),并不一定能得到(A)(B)之间的关系为互斥事件,可能是互斥事件,也可能是相互独立事件。

例3【本题目能说明引入事件的关系的必要性】红队队员甲、乙、丙与蓝队队员(A)(B)(C)进行围棋比赛,甲对(A)、乙对(B)、丙对(C)各一盘.已知甲胜(A)、乙胜(B)、丙胜(C)的概率分别为$ 0.6$,(0.5)(0.5).假设各盘比赛结果相互独立.

分析:例说如何拆分一个复杂事件?求红队至少两名队员获胜的概率;

从正面分析,红队至少两人获胜,分以下两种情形:其一,只有两人获胜;其二,有三人获胜;

先拆分情形一:甲乙胜丙败,甲丙胜乙败,乙丙胜甲败;情形二:甲乙丙获胜;这两种情形列举的情况是并列的;

接下来,再拆分“甲乙胜丙败”,这涉及到如何刻画甲、乙、丙三人的胜利和失败,需要定义基本事件和其对立事件;

接下来考虑,如何刻画甲乙胜丙败?即“甲胜且乙胜且丙败”,需要利用积事件和相互独立事件;

接下来再分析,如何刻画“甲乙胜丙败”,“甲丙胜乙败”,“乙丙胜甲败”和“甲乙丙获胜”这四种情形?需要用到互斥事件;

到此,整个题目的要求我们就算分析清楚了,接下来求解即可。求解如下:

(1)求红队至少两名队员获胜的概率;

分析:设甲胜(A)的事件为(D),乙胜(B)的事件为(E),丙胜(C)的事件为(F),则(ar{D})(ar{E})(ar{F})分别表示甲不胜(A)、乙不胜(B)、丙不胜(C)的事件.

因为(P(D)=0.6)(P(E)=0.5)(P(F)=0.5),由对立事件的概率公式知(P(ar{D})=0.4)(P(ar{E})=0.5)(P(ar{F})=0.5)

红队至少两人获胜的事件有:(ar{D}EF)(Dar{E}F)(DEar{F})(DEF),由于以上四个事件两两互斥且各盘比赛的结果相互独立,

因此红队至少两人获胜的概率为

(P=P(ar{D}EF)+P(Dar{E}F)+P(DEar{F})+P(DEF))

(=P(ar{D})cdot P(E)cdot P(F)+P(D)cdot P(ar{E})cdot P(F)+P(D)cdot P(E)cdot P(ar{F})+P(D)cdot P(E)cdot P(F))

(=0.4×0.5×0.5+0.6×0.5×0.5+0.6×0.5×0.5+0.6×0.5×0.5=0.55).

法2:间接法,先计算只有一名队员获胜,或三个队员都失败的概率,然后用对立事件求解。

(P=1-P(Dar{E}ar{F})-P(ar{D}Ear{F})-P(ar{D}ar{E}F)-P(ar{D}ar{E}ar{F}))

(=1-0.6 imes 0.5 imes 0.5 -0.4 imes 0.5 imes 0.5 -0.4 imes 0.5 imes 0.5 -0.4 imes 0.5 imes 0.5 =0.55)

(2)用(xi)表示红队队员获胜的总盘数,求(xi)的分布列.

分析:由题意知(xi)的可能取值为 0,1,2,3;

又由(1)知(ar{D}ar{E}F)(ar{D}Ear{F})(Dar{E}ar{F})是两两互斥事件,且各盘比赛的结果相互独立.

因此(P(xi=0)=P(ar{D}ar{E}ar{F})=0.4×0.5×0.5=0.1)

(P(xi=1)=P(ar{D}ar{E}F)+P(ar{D}Ear{F})+P(Dar{E}ar{F}))

(=0.4×0.5×0.5+0.4×0.5×0.5+0.6×0.5×0.5=0.35).

(P(xi=3)=P(DEF)=0.6×0.5×0.5=0.15).

由对立事件的概率公式得(P(xi=2)=1-P(xi=0)-P(xi=1)-P(xi=3)=0.4).

所以(xi) 的分布列为

【反思归纳】 概率计算的核心环节就是把一个随机事件进行类似本题的分拆,这中间有三个概念,事件的互斥,事件的对立和事件的相互独立,在概率的计算中只要弄清楚了这三个概念,根据实际情况对事件进行合理的分拆,就能把复杂事件的概率计算转化为一个个简单事件的概率计算,达到解决的目的。

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