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中科大版苏淳概率论答案
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2023-03-15
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本资料是中科大版本 苏淳编著的概率论答案,此为本书前半部分答案,其中包含书中部分习题,系老师所布置的重点习题答案。包含初等概率论,随机变量,随机向量,数字特征与特征函数极限定理几章的内容
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概率论答案
2023 年 2 月 5 日
1 第一周作业
问题 1 : 设 A 和 B 为某两个事件,试求出所有的事件 X, 使
(X ∪ A)
c
∪ (X ∪ A
c
)
c
= B
解: 注意到
(X ∪ A)
c
∪ (X ∪ A
c
)
c
= X
c
A
c
∪ X
c
A = X
c
(A
c
∪ A) = X
c
Ω = X
c
,
从而我们有: X
c
= B, 故 X = B
c
.
问题 2 : 在区间 [0, 1] 中任取一点 x,记 A =
0 ⩽ x ⩽
2
3
, B =
1
4
< x ⩽
3
4
, C =
1
3
⩽ x < 1
,
试用相同的方法表示如下各事件: (1) AB
c
; (2) A +B
c
; (3) (AB)
c
; (4) (A
c
B
c
)
c
; (5) (A +B)(A+C)
c
.
解: 注意到 A
c
= {2/3 < x ≤ 1}, B
c
= {0 ≤ x ≤ 1/4或3/4 < x ≤ 1}, 故
1. AB
c
=
0 ⩽ x ⩽
1
4
;
2. A + B
c
=
0 ⩽ x ⩽
2
3
或
3
4
< x ≤ 1
;
3. (AB)
c
= A
c
∪ B
c
=
0 ≤ x ≤
1
4
或
2
3
< x ⩽ 1
;
4. (A
c
B
c
)
c
= A ∪ B =
0 ⩽ x ⩽
3
4
;
5. (A + B)(A + C)
c
= (A ∪ B)A
c
C
c
= AA
c
C
c
∪ BA
c
C
c
= ∅
问题 3 : 试用事件 A
1
, ··· , A
5
表示如下各事件:
(1) B
1
= {A
1
, ··· , A
5
中至多发生两个 }; (2) B
2
= {A
1
, ··· , A
5
中至少发生两个 };
(3) B
3
= {A
1
, ··· , A
5
中恰发生两个 }; (4) B
4
= {A
1
, ··· , A
5
都不发生 }.
解: 假设 i, j, k, l, m 为取值 1 到 5 的互不相同的 5 个数, 则
1
1 第一周作业 2
1. B
1
=
S
5
i,j,k=1
(
¯
A
i
¯
A
j
¯
A
k
)
2. B
2
=
S
5
i,j=1
(A
i
A
j
)
3. B
3
=
S
5
i,j,k,l,m=1
(A
i
A
j
¯
A
k
¯
A
l
¯
A
m
)
4. B
4
=
¯
A
1
¯
A
2
¯
A
3
¯
A
4
¯
A
5
问题 4 : 设事件列 {A
n
} 单调上升,即对任何 n ∈ N, 有 A
n
⊂ A
n+1
, 试用概率论语言证明:
lim sup
n→∞
A
n
=
∞
[
n=1
A
n
= lim inf
n→∞
A
n
证明: 令
B
n
=
∞
[
k=n
A
k
, C
n
=
∞
\
k=n
A
k
,
则由 {A
n
} 单调上升可知
B
n
=
∞
[
k=n
A
k
=
∞
[
k=1
A
k
, C
n
=
∞
\
k=n
A
k
= A
n
.
从而
lim inf
n→∞
A
n
=
∞
[
n=1
C
n
=
∞
[
n=1
A
n
lim sup
n→∞
A
n
=
∞
\
n=1
B
n
=
∞
[
k=1
A
k
=
∞
[
n=1
A
n
.
命题得证.
问题 5 : 进行独立重复的 Bernoulli 试验. 以事件 A
n
表示“事件 A 在第 n 次试验时出现”, 事件
B
n,m
为“事件 A 在前 n 次试验中出现 m 次”.
(1) 试以 A
i
表示 B
4,2
;
(2) 试解释事件 B
m
=
T
∞
n=m
(
S
m
k=0
B
n,k
);
(3) 记 B =
S
∞
m=1
B
m
. 试问关系式
T
∞
n=1
A
n
⊆ B
c
与
T
∞
n=1
A
c
n
⊆ B 是否成立?
解:
1. B
4,2
= A
1
A
2
¯
A
3
¯
A
4
∪ A
1
A
3
¯
A
2
¯
A
4
∪ A
1
A
4
¯
A
2
¯
A
3
∪ A
2
A
3
¯
A
1
¯
A
4
∪ A
2
A
4
¯
A
1
¯
A
3
∪ A
3
A
4
¯
A
1
¯
A
2
2. 令 C
n,m
:=
S
m
k=0
B
n,k
, 则 B
m
=
T
∞
n=m
C
n,m
. 注意到对任意的 n ≥ m
C
n,m
= {事件A在n次试验中至多出现m次}
故
B
m
=
∞
\
n=m
C
n,m
= {事件A在任意n(n ≥ m)次试验中至多出现m次}
2 第二周作业 3
3. 注意到
C
c
n,m
= {事件A在n次试验中至少出现m + 1次}
C
c
m,m
= {事件A在m次试验中至少出现m + 1次} = ∅
故对任意的 m ≥ 1, 我们有
∞
\
n=1
A
n
⊂
m+1
\
n=1
A
n
= {事件A在m + 1次试验中出现m + 1次}
⊂ {事件A在m + 1次试验中至少出现m + 1次} = C
c
m+1,m
⊂
∞
[
n=m
C
c
n,m
= B
c
m
,
从而
∞
\
n=1
A
n
⊂
∞
\
m=1
B
c
m
= (
∞
[
m=1
B
m
)
c
= B
c
另一方面,注意到,对任意的 m ≥ 1, k ≥ m, 我们有
∞
\
n=1
A
c
n
⊂
∞
\
n=m+1
A
c
n
⊂ {事件A在k(k ≥ m)次试验中至多出现m次}
= C
k,m
从而, 对任意的 m ≥ 1
∞
\
n=1
A
c
n
⊂
∞
\
k=m
C
k,m
= B
m
.
因此
∞
\
n=1
A
c
n
⊂
∞
[
m=1
B
m
= B.
2 第二周作业
问题 6 : 一学生宿舍有 6 名学生,试求如下各事件的概率: (1) 6 个人生日都是在星期天; (2) 6 个
人生日都不在星期天; (3) 6 个人生日不都在星期天.
解: 令
Ω := {6 名学生生日在每周某天的所有可能情况}
A := {6 个人生日都是在星期天}
2 第二周作业 4
B := { 6 个人生日都不在星期天}
C := {6 个人生日不都在星期天}
则易知 |Ω| = 7
6
, |A| = 1, |B| = 6
6
, |C| = |Ω|− |A| = 7
6
− 1, 故
P (A) =
|A|
|Ω|
= (
1
7
)
6
, P (B) =
|B|
|Ω|
= (
6
7
)
6
, P (C) =
|C|
|Ω|
= 1 − P (A) = 1 − (
1
7
)
6
问题 7 : 房间里有 10 个人, 分别佩戴着从 1 ∼ 10 号的纪念章, 现等可能地任选 3 个不同的人, 记
录其纪念章的号码. 试求: (1) 最小号码为 5 的概率; (2) 最大号码为 5 的概率.
解: 令 A :={最小号码为 5 }, B :={最大号码为 5}, 易知
P (A) =
C
2
5
C
3
10
=
10
120
=
1
12
, P (B) =
C
2
4
C
3
10
=
6
120
=
1
20
问题 8 : 一种彩票的游戏规则如下: 每张彩票可以从 1 ∼ 33 中不重复地任选 7 个数, 开奖时有摇
奖机在
1
∼
33
中开出
7
个基本号和一个特别号
(
均不重复
),
彩票号码如果与基本号全部对上
(
不
计次序), 为一等奖; 对上 6 个基本号和特别号, 为二等奖; 对上 6 个基本号, 为三等奖; 对上 5 个基
本号和特别号, 为四等奖. 现分别以 A
1
, A
2
, A
3
, A
4
表示中一、二、三、四等奖的事件. 试求它们的
概率.
解: 由题意,易知
P (A
1
) =
1
C
7
33
, P (A
2
) =
C
1
1
C
6
7
C
7
33
P (A
3
) =
C
6
7
C
1
25
C
7
33
, P (A
4
) =
C
1
1
C
5
7
C
1
25
C
7
33
,
问题 9 : 将 30 个球等可能地放入 8 个盒子. 试求如下事件的概率: 有 3 个盒子为空盒, 有 2 个盒
子各放 3 个球, 有 2 个盒子各放 6 个球, 有 1 个盒子放 12 个球.
解: 根据 30 个球是否相同分以下两种情况讨论:
1. 若
30
个球是不同的
:
令
Ω :=
{
将
30
个球放入
8
个盒子所有可能的放法
}
,则由可重排列模
式知
|Ω| = 8
30
.
先把 30 个小球分为 5 个无编号的组(每组小球个数为 3,3,6,6,12),共有
α =
30!
(3!)
2
(6!)
2
12!(2!2!)
种分法。再将 5 组小球分配给 8 个盒子,有 A
5
8
种分法 (这一步做完以后,没有小球的 3 个
盒子自然出来了)。因此,
|A| = A
5
8
· α
进而得,
P (A) =
|A|
|Ω|
=
A
5
8
30!
8
30
(3!)
2
(6!)
2
12!(2!2!)
.
2 第二周作业 5
2. 若 30 个球是相同的球,不可区分:令 Ω :={将 30 个球放入 8 个盒子所有可能的放法},则
由隔板法放球可知,共有 30+8-1=37 个空隙,放 7 个隔板即可将球分至 8 个盒子,故总的
放法为
|Ω| = C
7
37
事件 A 可视作 3 个“0”,2 个“3”,2 个“6”,1 个“12”这 8 个数字排位置,共有排法:
|A| =
8!
3!2!2!
因此,
P (A) =
|A|
|Ω|
=
8!
3!2!2!C
7
37
问题 10 : 罐中放有 m 个白球和 n 个黑球, 从中无放回地逐个取出所有的球. 求第 k 个取出的球
为白球的概率.
解: 本题的概率可以视作“将所有的小球按取出顺序排列为一行,第 k 个位置上的小球是白球”
的概率,即
P =
m
m + n
问题 11 : 在区间 (0, 1] 内任取两个数, 求下列事件的概率: (1) 两数之和小于 1.3; (2) 两数之差的
绝对值大于 0.2; (3) 以上两要求都满足.
解: 由题意,该随机试验的样本空间 Ω = {(x, y) : 0 < x ⩽ 1, 0 < y ⩽ 1}, 相应的三个事件分别为:
A = {(x, y) ∈ Ω : x + y < 1.3}, B = {(x, y) ∈ Ω : |x − y| > 0.2},
C = {(x, y) ∈ Ω : x + y < 1.3且|x − y| > 0.2}.
事件所对应的图形如下图所示:
因此,由几何概型理论可知
P (A) =
L(A)
L(Ω)
= 0.755, P (B) =
L(B)
L(Ω)
= 0.64, P (C) =
L(C)
L(Ω)
= 0.515
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金锋986321
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