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第1章 随机事件与概率
把"运气"装进盒子、称出重量、随信息更新——全书地基
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样本空间 Ω▾
定义 随机试验所有可能结果的集合;每个结果是一个样本点
随机试验三特征:可重复 / 结果列得全 / 事先不知
定义 并=A∪B"至少一个";交=AB"同时";差=A−B"A 有 B 无"
互斥 AB=∅(不共处);对立=互斥+并满 Ω(分光)
对偶律▾
定义 ¬(A∪B)=Ā·B̄;¬(A·B)=Ā∪B̄
『至少一个发生』的反面=『都不发生』;『都发生』的反面=『至少一个不发生』——记"都不 vs 不都"
定义 至少一个=A∪B∪C;恰好一个=三块互斥拆;至多 k 个=补"至少 k+1 个"
三板斧:摸球(组合)/ 放回(幂)/ 排队(排列)
定义 P(A)=有利区域度量/全空间度量(无限+等可能)
定义 非负 / 规范 P(Ω)=1 / 互斥可加 ⟹ 六条常用性质
加法公式(劳模):P(A∪B)=P(A)+P(B)−P(AB)
定义 P(A|B)=P(AB)/P(B):世界缩到 B,重新归一
乘法公式 P(AB)=P(B)P(A|B):不放回链条逐段传
定义 P(A)=Σ P(Bᵢ)P(A|Bᵢ),Bᵢ 为完备事件组
选 Bᵢ 按原因分(厂/状态/是否病),A 是结果
定义 P(Bₖ|A)=P(Bₖ)P(A|Bₖ)/Σ P(Bᵢ)P(A|Bᵢ)
定义 P(AB)=P(A)P(B):B 的消息对 A 的赌注零影响
可靠性:并联 1−q₁q₂(冗余红利),串联 p₁p₂
定义 相互独立要求任意子集都满足积公式;两两只是其中 C(n,2) 条
定义 n 重独立重复试验,每次只看成/不成:P(恰好 k 次)=C(n,k)pᵏqⁿ⁻ᵏ
三板斧:认清一次试验 → 套公式 → 至少/至多先取补
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配套题库 · 20 题(同源于讲义页 · 考点定位 · 遮住先做)
🙈 遮住答案(自测)
基础组
B1 掷一枚骰子,A="偶数点",B="点数大于3"。写出 A∪B、AB、A−B、¬(A∪B)(并用对偶律验证最后一个)。
答案
A={2,4,6},B={4,5,6};A∪B={2,4,5,6};AB={4,6};A−B={2};¬(A∪B)={1,3}。验证:Ā={1,3,5},B̄={1,2,3},交集={1,3} ✓
考点:事件运算+对偶律——§1.2
B2 掷两枚骰子:点数之和为 7 与之和为 8 的概率各是多少?为什么 7 最容易出?
答案
P(和7)=6/36=1/6;P(和8)=5/36。凑 7 的搭配最多(6 种),凑 8 只有 5 种——搭配数决定概率。
考点:古典概型数数——§2.1
B3 袋中 5 红 3 白,任取 3 球全红概率?(再用"逐个不放回"口径重算,验证口径无关)
答案
C(5,3)/C(8,3)=10/56=5/28≈0.179;逐次口径:(5·4·3)/(8·7·6)=60/336=5/28 ✓ 同值。
考点:古典概型口径一致——§2.3
B4 P(A)=0.5,P(B)=0.4,P(AB)=0.2。求 P(A∪B)、P(A−B)、P(Ā B̄)。
答案
P(A∪B)=0.5+0.4−0.2=0.7;P(A−B)=P(A)−P(AB)=0.3;P(Ā B̄)=1−P(A∪B)=0.3。
考点:加法/减法/求逆六性质——§2.2
B5 掷两枚骰子,已知点数之和为 7,求其中一枚是 6 的概率。
答案
世界缩成 {(1,6),(2,5),(3,4),(4,3),(5,2),(6,1)},含 6 的 2 个:2/6=1/3(无条件下是 11/36——信息改变概率)。
考点:条件概率缩空间——§3.1
B6 ①公交每 15 分钟一班,随机到站,等不超过 5 分钟概率?②两人约定 12:00–13:00 随机到达,先到者等 20 分钟,能碰上概率?
答案
①5/15=1/3;②补集两个腰 40 的等腰直角三角形面积 1600,P=1−1600/3600=5/9≈0.556。
考点:几何概型一维/二维——§2.1/§2.4
B7 5 红 3 白不放回取两次全红概率?已知第一次红,第二次红概率?
答案
乘法链:5/8×4/7=5/14≈0.357;条件:世界剩 4 红 3 白=4/7。
考点:乘法公式+条件概率——§3.1
进阶组
J1 23 人的班里至少两人生日相同的概率超过一半吗?(不计算,说思路+量级)
答案
超过:P=1−(365/365)(364/365)…(343/365)≈0.507。直觉错在忽略配对爆炸:C(23,2)=253 对机会。
考点:正难则反+组合爆炸——§2.3
J2 10 张签 1 张有奖,第 k 个抽的人中奖概率?写依据。
答案
恒为 1/10:前 k−1 人不中且第 k 人中,链条 (9/10)(8/9)…·1/(10−k+1) 连环约分。对称性原理。
考点:抽签公平——§3.4
J3 三厂产量占 50%/30%/20%,次品率 1%/2%/3%。任抽一件是次品的概率?
答案
全概率:0.5×0.01+0.3×0.02+0.2×0.03=0.017。
考点:全概率公式——§3.2
J4 接上题:抽到次品,它是甲厂产的概率?
答案
贝叶斯:0.005/0.017≈29.4%。先验 50% 被"低次品率"证据洗到 29.4%。
考点:贝叶斯执果索因——§3.3
J5 盘前判断:今天出利好/平盘/利空概率 0.4/0.4/0.2,三种情形某股上涨概率 0.8/0.5/0.2。今天上涨概率?
答案
0.4×0.8+0.4×0.5+0.2×0.2=0.32+0.20+0.04=0.56(先自检三渠道和=1)。
考点:全概率(经济版)——§3.2
J6 掷骰子 A="偶数" B="出3":互斥吗?独立吗?P(A)=0.6 P(B)=0.5 P(AB)=0.3 呢?
答案
前者互斥(AB=∅)但不独立(P(A)P(B)=1/12≠0);后者独立(0.6×0.5=0.3=P(AB))但不互斥(P(AB)=0.3≠0)。判独立只认积等式。
考点:互斥vs独立辨析——§4.1
J7 罚球命中率 0.6,罚 5 次:恰好 3 中?至少 1 中?
答案
C(5,3)·0.6³·0.4²=10×0.216×0.16=0.3456;至少 1 中=1−0.4⁵=1−0.01024=0.98976。
考点:伯努利三板斧——§4.3
J8 掷两枚均匀硬币:A="甲正面",B="乙正面",C="两枚同面"。验证 A、B、C 两两独立但不相互独立。
答案
两两:P(AB)=1/4=P(A)P(B)(A、C 与 B、C 同理,如同面含"双正"1/4=P(C)P(A)=1/2×1/2);但 P(ABC)=P(双正)=1/4≠1/8=P(A)P(B)P(C)——C 由 A、B 完全决定,三者不相互独立。
考点:两两独立≠相互独立——§4.2
J9 两市独立供水,甲正常率 0.9,乙 0.8。(1) 至少一市正常;(2) 恰好一市正常。
答案
(1) 1−0.1×0.2=0.98。(2) 0.9×0.2+0.1×0.8=0.18+0.08=0.26(互斥拆两块)。
考点:独立性与对立事件——§4 | 讲义
挑战组
T1 患病率 0.1%,灵敏度 99%,假阳率 5%。查出阳性,真病概率?先说量级再算数。
答案
约 2%(先验太低,先说量级防吓自己):P=(0.001×0.99)/(0.001×0.99+0.999×0.05)=0.00099/0.05094≈1.9%。1000 人里 1 真 vs 约 50 假阳——阳性大军九成是陪跑。
考点:贝叶斯基数效应——§3.3
T2 三门问题:你选 1 号门,主持人(知情)开 3 号门露出羊。换 2 号门中奖概率?
答案
换=2/3。贝叶斯:P(开3)=1/3×1/2+1/3×1+1/3×0=1/2;P(车在2|开3)=(1/3)/(1/2)=2/3。主持人知情地开门才有这份信息量。
考点:贝叶斯(知情信息)——§3.3
T3 元件甲可靠率 0.9、乙 0.8,独立。并联系统可靠率?串联呢?并联多花一个元件买到什么?
答案
并联(至少一个工作)=1−0.1×0.2=0.98;串联(都工作)=0.9×0.8=0.72。从 0.72 到 0.98——小概率相乘更小,这就是冗余设计的数学红利。
考点:独立+求逆(可靠性)——§4.2
T4 信源发 0/1 各半;发 0 误收为 1 概率 0.02,发 1 误收为 0 概率 0.01。收到 1,真发 1 概率?
答案
(0.5×0.99)/(0.5×0.99+0.5×0.02)=0.495/0.505≈0.980。
考点:全概率+贝叶斯(通信版)——§5.3 计6
T5 三事件 A、B、C:把"至多一个发生"和"恰好两个发生"各翻译成事件运算(先用对偶律,再拆互斥块)。
答案
至多一个发生="至少两个发生"的反面=¬(AB∪AC∪BC);也可拆互斥块:$A\bar B\bar C\cup\bar A B\bar C\cup\bar A\bar B C\cup\bar A\bar B\bar C$(恰好一个的三块+都不发生)。恰好两个发生=$AB\bar C\cup A\bar B C\cup\bar A BC$(三块互斥相加)。先翻译后计算——翻译对了公式自然浮出来。
考点:考试翻译器+对偶律——§1.2
考前速查 · 易混对照 + 最容易记错的话
互斥 vs 独立 :互斥=无公共样本点(水火不容);独立=概率恰等于积(各过各的)。正概率互斥⟹必不独立
对立 vs 互斥 :对立=互斥+并满全空间。"非黑即白"才叫对立,"黑与白"只是互斥
概率 0 ≠ 不可能 :几何概型单点概率 0 但可发生;古典概型(有限)里才等价
条件概率的方向 :P(A|B) 与 P(B|A) 是两回事——"阳性中真病率"≠"病人中阳性率"
全概率 vs 贝叶斯 :由因推果(求结果)用全概率;执果索因(已知结果反推原因)用贝叶斯
完备事件组 :两两互斥+并起来=Ω,两条缺一不可;份额和应为 1(自检)
"至多 k 个" = 补"至少 k+1 个" :正难则反,几乎永远走求逆
"恰好一个" ≠ "至少一个" :恰好=互斥拆块逐段加;至少=并(或求逆)
两两独立 ≠ 相互独立 :反例掷两硬币;相互独立要任意子集都过积公式
古典概型口径 :分子分母必须同口径(都分次序或都不分),混用必错
怎么用这张图(三步复习法)
① 先只看骨架 (点"只看骨架"按钮):自问每一节讲什么,一句话说中要害;
② 逐层展开对答案 :说不出的那个节点,回正文对应节补 10 分钟;
③ 错题回图定位 :做题错的每道题,回图找到它挂在哪个节点——那个节点就是弱项,把它的"要点"逐条变成自己的话。
⚠️ 看"都眼熟"不算会——判据只有两条:合上图能复述每节要害;闭卷能做对题。此图是地图不是旅程,别把翻地图当成赶路。
间隔提示:+3 天 / +16 天回来闭卷复述第一层(配合正文§5.4 回访口)。
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版本:v1.1(2026-10-18,L3 审查修订)|结构树 4 节 15 个术语节点,题库 20 题与正文同源|反馈卡点即修图