随机事件的概率通常应用以下公式计算:
(1)逆事件概率公式(逆概公式)
(2)加法公式
P(A∪B)=P(A)+P(B)-P(AB),特别当A,B互不相容时,P(A∪B)=P(A)+P(B).
P(A∪B∪C)=P(A)+P(B)+P(C)-P(AB)-P(AC)-P(BC)+P(ABC),特别当A,B,C两两互不相容时,P(A∪B∪C)=P(A)+P(B)+P(C).
(3)减法公式
P(A-B)=P(A)-P(AB),特别当B⊂A时,P(A-B)=P(A)-P(B).
(4)乘法公式
(5)全概率公式
设A1,A2,…,An是与事件B有关的完全事件组,且P(Ai)>0(i=1,2,…,n),则
但是在考题中出现的往往是计算由随机变量表示的随机事件的概率,此时不仅需应用以上的公式,更需要利用随机变量的分布函数、概率分布(或概率密度).
例13.1 有10个相同的罐子,其中有3个罐子都装有1个黑球1个红球,有6个罐子都装有2个黑球2个红球,有1个罐子装有9个红球1个黑球(球除颜色外,其余相同).现任取一个罐子,再从这个罐子中任取一球,结果发现取出的是红球,求这个红球是从装有10个球的罐子中取出的概率.
精解 记 A={任取一球是红球},
B1={任取的罐子是装有2个球的},
B2={任取的罐子是装有4个球的},
B3={任取的罐子是装有10个球的},则要求的概率为
其中,B1,B2,B3是与A有关的完全事件组,且,,,所以由全概率公式得
因此,所求的概率为
例13.2 设A,B为随机事件,且,,记
求二维随机变量(X,Y)的概率分布.
精解 本题实际上是计算随机事件概率的问题.
X,Y都只能取0和1两个值,且
其中,由P(AB)=P(B)P(AB)得,即将它代入式(1)得
因此,(X,Y)的概率分布为(www.daowen.com)
例13.3 设随机变量X~U[-1,3],求随机变量Y=X2的分布函数FY(y).
精解 X的概率密度为,按定义计算FY(y),所以本题实际上是计算随机事件概率的问题.FY(y)=P(Y≤y)=P(X2≤y).下面计算概率P(X2≤y).
当y<0时,P(X2≤y)=P(∅)=0.
当y≥0时,,于是
当0≤y<1时,;
当1≤y<9时,;
当y≥9时,.
因此
例13.4 计算下列各题:
(1)设随机变量X与Y相互独立,X的概率分布为,Y的概率密度为记Z=X+Y,求概率P
(2)设二维随机变量(X,Y)的概率密度为
求概率
精解 (1)
图C-13-1
(2)记D={(x,y)0≤x≤1,0≤y≤1},D1=,则D∩D1如图C-13-1的阴影部分所示.
所以
例13.5 设二维随机变量(X,Y)在区域G上服从均匀分布,其中G是由x轴,y轴以及直线y=2x+1围成的三角形.求条件概率
精解 先算出(X,Y)的条件概率密度.为此画出G的图形如图C-13-2阴影部分所示.由于(X,Y)的概率密度
特别地,
图 C-13-2
此外,,
所以
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