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概率论与数理统计习题及答案
习题 一
1．略.见教材习题参考答案.
2.设A，B，C为三个事件，试用A，B，C的运算关系式表示下列事件：
（1） A发生，B，C都不发生；
（2） A与B发生，C不发生；
（3） A，B，C都发生；
（4） A，B，C至少有一个发生；
（5） A，B，C都不发生；
（6） A，B，C不都发生；
（7） A，B，C至多有2个发生；
（8） A，B，C至少有2个发生.
【解】（1） A （2） AB （3） ABC
（4） A∪B∪C=C∪B∪A∪BC∪AC∪AB∪ABC=
(5) = (6)
(7) BC∪AC∪AB∪C∪A∪B∪==∪∪
(8) AB∪BC∪CA=AB∪AC∪BC∪ABC
3.略.见教材习题参考答案
4.设A，B为随机事件，且P（A）=0.7,P(A-B)=0.3，求P（）.
【解】 P（）=1-P（AB）=1-[P(A)-P(A-B)]
=1-[0.7-0.3]=0.6
5.设A，B是两事件，且P（A）=0.6,P(B)=0.7,求：
（1） 在什么条件下P（AB）取到最大值？
（2） 在什么条件下P（AB）取到最小值？
【解】（1） 当AB=A时，P（AB）取到最大值为0.6.
（2） 当A∪B=Ω时，P（AB）取到最小值为0.3.
6.设A，B，C为三事件，且P（A）=P（B）=1/4，P（C）=1/3且P（AB）=P（BC）=0，P（AC）=1/12，求A，B，C至少有一事件发生的概率.
【解】 P（A∪B∪C）=P(A)+P(B)+P(C)-P(AB)-P(BC)-P(AC)+P(ABC)
=++-=
7.从52张扑克牌中任意取出13张，问有5张黑桃，3张红心，3张方块，2张梅花的概率是多少？
【解】 p=
8.对一个五人学习小组考虑生日问题：
（1） 求五个人的生日都在星期日的概率； （2） 求五个人的生日都不在星期日的概率；
（3） 求五个人的生日不都在星期日的概率.
【解】（1） 设A1={五个人的生日都在星期日}，基本事件总数为75，有利事件仅1个，故
P（A1）==（）5 （亦可用独立性求解，下同）
（2） 设A2={五个人生日都不在星期日}，有利事件数为65，故
P（A2）==()5
(3) 设A3={五个人的生日不都在星期日}
P（A3）=1-P(A1)=1-()5
9.略.见教材习题参考答案.
10.一批产品共N件，其中M件正品.从中随机地取出n件（n</p><n）.试求其中恰有m件（m≤m）正品（记为a）的概率.如果： .="" a="{此人是男人}，B={此人是色盲}，则由贝叶斯公式" ai="{甲进i球}，i=0,1,2,3,Bi={乙进i球},i=0,1,2,3,则" 0.32076="" 7.="">30.如图阴影部分所示.
22.从（0，1）中随机地取两个数，求：
（1） 两个数之和小于的概率；
（2） 两个数之积小于的概率.
【解】 设两数为x,y，则0<x,y<1.
（1） x+y<.
(2) xy=<.
23.设P（）=0.3,P(B)=0.4,P(A)=0.5，求P（B｜A∪）
【解】
24.在一个盒中装有15个乒乓球，其中有9个新球，在第一次比赛中任意取出3个球，比赛后放回原盒中；第二次比赛同样任意取出3个球，求第二次取出的3个球均为新球的概率.
【解】 设Ai={第一次取出的3个球中有i个新球}，i=0,1,2,3.B={第二次取出的3球均为新球}
由全概率公式，有
25. 按以往概率论考试结果分析，努力学习的学生有90%的可能考试及格，不努力学习的学生有90%的可能考试不及格.据调查，学生中有80%的人是努力学习的，试问：
（1）考试及格的学生有多大可能是不努力学习的人？
（2）考试不及格的学生有多大可能是努力学习的人？
【解】设A={被调查学生是努力学习的}，则={被调查学生是不努力学习的}.由题意知P（A）=0.8，P（）=0.2，又设B={被调查学生考试及格}.由题意知P（B|A）=0.9，P（|）=0.9，故由贝叶斯公式知
（1）
即考试及格的学生中不努力学习的学生仅占2.702%
(2)
即考试不及格的学生中努力学习的学生占30.77%.
26. 将两信息分别编码为A和B传递出来，接收站收到时，A被误收作B的概率为0.02，而B被误收作A的概率为0.01.信息A与B传递的频繁程度为2∶1.若接收站收到的信息是A，试问原发信息是A的概率是多少？
【解】 设A={原发信息是A}，则={原发信息是B}
C={收到信息是A}，则={收到信息是B}
由贝叶斯公式，得
27.在已有两个球的箱子中再放一白球，然后任意取出一球，若发现这球为白球，试求箱子中原有一白球的概率（箱中原有什么球是等可能的颜色只有黑、白两种）
【解】设Ai={箱中原有i个白球}（i=0,1,2），由题设条件知P（Ai）=,i=0,1,2.又设B={抽出一球为白球}.由贝叶斯公式知
28.某工厂生产的产品中96%是合格品，检查产品时，一个合格品被误认为是次品的概率为0.02，一个次品被误认为是合格品的概率为0.05，求在被检查后认为是合格品产品确是合格品的概率.
【解】 设A={产品确为合格品}，B={产品被认为是合格品}
由贝叶斯公式得
29.某保险公司把被保险人分为三类：“谨慎的”，“一般的”，“冒失的”.统计资料表明，上述三种人在一年内发生事故的概率依次为0.05,0.15和0.30；如果“谨慎的”被保险人占20%，“一般的”占50%，“冒失的”占30%，现知某被保险人在一年内出了事故，则他是“谨慎的”的概率是多少？
【解】 设A={该客户是“谨慎的”}，B={该客户是“一般的”}，
C={该客户是“冒失的”}，D={该客户在一年内出了事故}
则由贝叶斯公式得
30.加工某一零件需要经过四道工序，设第一、二、三、四道工序的次品率分别为0.02,0.03,0.05,0.03，假定各道工序是相互独立的，求加工出来的零件的次品率.
【解】设Ai={第i道工序出次品}（i=1,2,3,4）.
31.设每次射击的命中率为0.2，问至少必须进行多少次独立射击才能使至少击中一次的概率不小于0.9?
【解】设必须进行n次独立射击.
即为
故 n≥11
至少必须进行11次独立射击.
32.证明：若P（A｜B）=P(A｜)，则A，B相互独立.
【证】 即
亦即
因此
故A与B相互独立.
33.三人独立地破译一个密码，他们能破译的概率分别为，，，求将此密码破译出的概率.
【解】 设Ai={第i人能破译}（i=1,2,3），则
34.甲、乙、丙三人独立地向同一飞机射击，设击中的概率分别是0.4,0.5,0.7，若只有一人击中，则飞机被击落的概率为0.2；若有两人击中，则飞机被击落的概率为0.6；若三人都击中，则飞机一定被击落，求：飞机被击落的概率.
【解】设A={飞机被击落}，Bi={恰有i人击中飞机}，i=0,1,2,3
由全概率公式，得
=(0.4×0.5×0.3+0.6×0.5×0.3+0.6×0.5×0.7)0.2+
(0.4×0.5×0.3+0.4×0.5×0.7+0.6×0.5×0.7)0.6+0.4×0.5×0.7
=0.458
35.已知某种疾病患者的痊愈率为25%，为试验一种新药是否有效，把它给10个病人服用，且规定若10个病人中至少有四人治好则认为这种药有效，反之则认为无效，求：
（1） 虽然新药有效，且把治愈率提高到35%，但通过试验被否定的概率.
（2） 新药完全无效，但通过试验被认为有效的概率.
【解】（1）
(2)
36.一架升降机开始时有6位乘客，并等可能地停于十层楼的每一层.试求下列事件的概率：
（1） A=“某指定的一层有两位乘客离开”；
（2） B=“没有两位及两位以上的乘客在同一层离开”；
（3） C=“恰有两位乘客在同一层离开”；
（4） D=“至少有两位乘客在同一层离开”.
【解】 由于每位乘客均可在10层楼中的任一层离开，故所有可能结果为106种.
（1） ，也可由6重贝努里模型：
（2） 6个人在十层中任意六层离开，故
（3） 由于没有规定在哪一层离开，故可在十层中的任一层离开，有种可能结果，再从六人中选二人在该层离开，有种离开方式.其余4人中不能再有两人同时离开的情况，因此可包含以下三种离开方式：①4人中有3个人在同一层离开，另一人在其余8层中任一层离开，共有种可能结果；②4人同时离开，有种可能结果；③4个人都不在同一层离开，有种可能结果，故
（4） D=.故
37. n个朋友随机地围绕圆桌而坐，求下列事件的概率：
（1） 甲、乙两人坐在一起，且乙坐在甲的左边的概率；
（2） 甲、乙、丙三人坐在一起的概率；
（3） 如果n个人并排坐在长桌的一边，求上述事件的概率.
【解】 （1）
(2)
(3)
38.将线段[0，a]任意折成三折，试求这三折线段能构成三角形的概率
【解】 设这三段长分别为x,y,a-x-y.则基本事件集为由
0<x<a,0<y<a,0<a-x-y<a所构成的图形，有利事件集为由 8="96个.同理，原立方体的六个面上（除去棱）的小立方体是一面涂色的，共有8×8×6=384个.其余1000-（8+96+384）=512个内部的小立方体是无色的，故所求概率为" .="" 39.="" k="1,2,…,n）才能把门打开的概率与k无关." i="1,2,3." ai="{小立方体有i面涂有颜色}，i=0,1,2,3." a="{出现正面次数多于反面次数}，B={出现反面次数多于正面次数}，由对称性知P（A）=P（B）" 0.5="">乙反）
由对称性知P（甲正>乙正）=P（甲反>乙反）
因此P(甲正>乙正)=
46.证明“确定的原则”（Sure-thing）：若P（A|C）≥P(B|C),P(A|)≥P(B|)，则P（A）≥P(B).
【证】由P（A|C）≥P(B|C),得
即有
同理由
得
故
47.一列火车共有n节车厢，有k(k≥n)个旅客上火车并随意地选择车厢.求每一节车厢内至少有一个旅客的概率.
【解】 设Ai={第i节车厢是空的}，（i=1,…,n）,则
其中i1,i2,…,in-1是1，2，…，n中的任n-1个.
显然n节车厢全空的概率是零，于是
故所求概率为
48.设随机试验中，某一事件A出现的概率为ε>0.试证明：不论ε>0如何小，只要不断地独立地重复做此试验，则A迟早会出现的概率为1.
【证】
在前n次试验中，A至少出现一次的概率为
49.袋中装有m只正品硬币，n只次品硬币（次品硬币的两面均印有国徽）.在袋中任取一只，将它投掷r次，已知每次都得到国徽.试问这只硬币是正品的概率是多少？
【解】设A={投掷硬币r次都得到国徽}
B={这只硬币为正品}
由题知
则由贝叶斯公式知
50.巴拿赫（Banach）火柴盒问题：某数学家有甲、乙两盒火柴，每盒有N根火柴，每次用火柴时他在两盒中任取一盒并从中任取一根.试求他首次发现一盒空时另一盒恰有r根的概率是多少？第一次用完一盒火柴时（不是发现空）而另一盒恰有r根的概率又有多少？
【解】以B1、B2记火柴取自不同两盒的事件，则有.（1）发现一盒已空，另一盒恰剩r根，说明已取了2n-r次，设n次取自B1盒（已空），n-r次取自B2盒，第2n-r+1次拿起B1，发现已空。把取2n-r次火柴视作2n-r重贝努里试验，则所求概率为
式中2反映B1与B2盒的对称性（即也可以是B2盒先取空）.
（2） 前2n-r-1次取火柴，有n-1次取自B1盒，n-r次取自B2盒，第2n-r次取自B1盒，故概率为
51.求n重贝努里试验中A出现奇数次的概率.
【解】 设在一次试验中A出现的概率为p.则由
以上两式相减得所求概率为
若要求在n重贝努里试验中A出现偶数次的概率，则只要将两式相加，即得
.
52.设A，B是任意两个随机事件，求P{（+B）（A+B）（+）（A+）}的值.
【解】因为（A∪B）∩（∪）=A∪B
（∪B）∩（A∪）=AB∪
所求
故所求值为0.
53.设两两相互独立的三事件，A，B和C满足条件：
ABC=F，P(A)=P(B)=P(C)< 1/2，且P（A∪B∪C）=9/16，求P（A）.
【解】由
故或,按题设P（A）<,故P（A）=.
54.设两个相互独立的事件A和B都不发生的概率为1/9，A发生B不发生的概率与B发生A不发生的概率相等，求P（A）.
【解】 ①
②
故
故 ③
由A,B的独立性，及①、③式有
故
故 或（舍去）
即P（A）=.
55.随机地向半圆0<y< .="" a="{两件中至少有一件是不合格品}，B={另一件也是不合格品}" q.="" ai="{报名表是取自第i区的考生}，i=1,2,3." bj="{第j次取出的是女生表}，j=1,2." 58.="">0,P(A|B)=1,试比较P(A∪B)与P(A)的大小. (2006研考)
解：因为
所以 .
习题二
1.一袋中有5只乒乓球，编号为1，2，3，4，5，在其中同时取3只，以X表示取出的3只球中的最大号码，写出随机变量X的分布律.
【解】
故所求分布律为
X
3
4
5
P
0.1
0.3
0.6
2.设在15只同类型零件中有2只为次品，在其中取3次，每次任取1只，作不放回抽样，以X表示取出的次品个数，求：
（1） X的分布律；
（2） X的分布函数并作图；
(3)
.
【解】
故X的分布律为
X
0
1
2
P
（2） 当x<0时，F（x）=P（X≤x）=0
当0≤x<1时，F（x）=P（X≤x）=P(X=0)=
当1≤x<2时，F（x）=P（X≤x）=P(X=0)+P(X=1)=
当x≥2时，F（x）=P（X≤x）=1
故X的分布函数
(3)
3.射手向目标独立地进行了3次射击，每次击中率为0.8，求3次射击中击中目标的次数的分布律及分布函数，并求3次射击中至少击中2次的概率.
【解】
设X表示击中目标的次数.则X=0，1，2，3.
故X的分布律为
X
0
1
2
3
P
0.008
0.096
0.384
0.512
分布函数
4.（1） 设随机变量X的分布律为
P{X=k}=，
其中k=0，1，2，…，λ＞0为常数，试确定常数a.
（2） 设随机变量X的分布律为
P{X=k}=a/N， k=1，2，…，N，
试确定常数a.
【解】（1） 由分布律的性质知
故
(2) 由分布律的性质知
即 .
5.甲、乙两人投篮，投中的概率分别为0.6,0.7,今各投3次，求：
（1） 两人投中次数相等的概率;
（2） 甲比乙投中次数多的概率.
【解】分别令X、Y表示甲、乙投中次数，则X~b（3，0.6）,Y~b(3,0.7)
(1)
+
(2)
=0.243
6.设某机场每天有200架飞机在此降落，任一飞机在某一时刻降落的概率设为0.02，且设各飞机降落是相互独立的.试问该机场需配备多少条跑道，才能保证某一时刻飞机需立即降落而没有空闲跑道的概率小于0.01(每条跑道只能允许一架飞机降落)？
【解】设X为某一时刻需立即降落的飞机数，则X~b(200,0.02)，设机场需配备N条跑道，则有
即
利用泊松近似
查表得N≥9.故机场至少应配备9条跑道.
7.有一繁忙的汽车站，每天有大量汽车通过，设每辆车在一天的某时段出事故的概率为0.0001,在某天的该时段内有1000辆汽车通过，问出事故的次数不小于2的概率是多少（利用泊松定理）？
【解】设X表示出事故的次数，则X~b（1000，0.0001）
8.已知在五重贝努里试验中成功的次数X满足P{X=1}=P{X=2}，求概率P{X=4}.
【解】设在每次试验中成功的概率为p，则
故
所以 .
9.设事件A在每一次试验中发生的概率为0.3，当A发生不少于3次时，指示灯发出信号，
（1） 进行了5次独立试验，试求指示灯发出信号的概率；
（2） 进行了7次独立试验，试求指示灯发出信号的概率.
【解】（1） 设X表示5次独立试验中A发生的次数，则X~6（5，0.3）
(2) 令Y表示7次独立试验中A发生的次数，则Y~b（7，0.3）
10.某公安局在长度为t的时间间隔内收到的紧急呼救的次数X服从参数为（1/2）t的泊松分布，而与时间间隔起点无关（时间以小时计）.
（1） 求某一天中午12时至下午3时没收到呼救的概率；
（2） 求某一天中午12时至下午5时至少收到1次呼救的概率.
【解】（1） (2)
11.设P{X=k}=, k=0,1,2
P{Y=m}=, m=0,1,2,3,4
分别为随机变量X，Y的概率分布，如果已知P{X≥1}=，试求P{Y≥1}.
【解】因为，故.
而
故得
即
从而
12.某教科书出版了2000册，因装订等原因造成错误的概率为0.001，试求在这2000册书中恰有5册错误的概率.
【解】令X为2000册书中错误的册数，则X~b(2000,0.001).利用泊松近似计算,
得
13.进行某种试验，成功的概率为，失败的概率为.以X表示试验首次成功所需试验的次数，试写出X的分布律，并计算X取偶数的概率.
【解】
14.有2500名同一年龄和同社会阶层的人参加了保险公司的人寿保险.在一年中每个人死亡的概率为0.002，每个参加保险的人在1月1日须交12元保险费，而在死亡时家属可从保险公司领取2000元赔偿金.求：
（1） 保险公司亏本的概率;
（2） 保险公司获利分别不少于10000元、20000元的概率.
【解】以“年”为单位来考虑.
（1） 在1月1日，保险公司总收入为2500×12=30000元.
设1年中死亡人数为X，则X~b(2500,0.002)，则所求概率为
由于n很大，p很小，λ=np=5，故用泊松近似，有
(2) P(保险公司获利不少于10000)
即保险公司获利不少于10000元的概率在98%以上
P（保险公司获利不少于20000）
即保险公司获利不少于20000元的概率约为62%
15.已知随机变量X的密度函数为
f(x)=Ae-|x|, -∞<x<+∞,
求：（1）A值；（2）P{0<X<1}; (3) F(x).
【解】（1） 由得
故 .
(2)
(3) 当x<0时，
当x≥0时，
故
16.设某种仪器内装有三只同样的电子管，电子管使用寿命X的密度函数为
f(x)=
求：（1） 在开始150小时内没有电子管损坏的概率；
（2） 在这段时间内有一只电子管损坏的概率；
（3） F（x）.
【解】
（1）
(2)
(3) 当x<100时F（x）=0
当x≥100时
故
17.在区间［0，a］上任意投掷一个质点，以X表示这质点的坐标，设这质点落在［0，a］中任意小区间内的概率与这小区间长度成正比例，试求X的分布函数.
【解】 由题意知X~∪[0,a]，密度函数为
故当x<0时f（x）=0 x="">a时，F（x）=1
即分布函数
18.设随机变量X在[2，5]上服从均匀分布.现对X进行三次独立观测，求至少有两次的观测值大于3的概率.
【解】X~U[2,5]，即
故所求概率为
19.设顾客在某银行的窗口等待服务的时间X（以分钟计）服从指数分布.某顾客在窗口等待服务，若超过10分钟他就离开.他一个月要到银行5次，以Y表示一个月内他未等到服务而离开窗口的次数，试写出Y的分布律，并求P{Y≥1}.
【解】依题意知，即其密度函数为
该顾客未等到服务而离开的概率为
,即其分布律为
20.某人乘汽车去火车站乘火车，有两条路可走.第一条路程较短但交通拥挤，所需时间X服从N（40，102）；第二条路程较长，但阻塞少，所需时间X服从N（50，42）.
（1） 若动身时离火车开车只有1小时，问应走哪条路能乘上火车的把握大些？
（2） 又若离火车开车时间只有45分钟，问应走哪条路赶上火车把握大些？
【解】（1） 若走第一条路，X~N（40，102），则
若走第二条路，X~N（50，42），则
++
故走第二条路乘上火车的把握大些.
（2） 若X~N（40，102），则
若X~N（50，42），则
故走第一条路乘上火车的把握大些.
21.设X~N（3，22），
（1） 求P{2<X≤5}，P{-4<X≤10}，P{｜X｜＞2}，P{X＞3};
（2） 确定c使P{X＞c}=P{X≤c}.
【解】（1）
(2) c=3
22.由某机器生产的螺栓长度（cm）X~N（10.05,0.062）,规定长度在10.05±0.12内为合格品,求一螺栓为不合格品的概率.
【解】
23.一工厂生产的电子管寿命X（小时）服从正态分布N（160，σ2），若要求P{120＜X≤200}≥0.8，允许σ最大不超过多少？
【解】
故
24.设随机变量X分布函数为
F（x）=
（1） 求常数A，B；
（2） 求P{X≤2}，P{X＞3}；
（3） 求分布密度f（x）.
【解】（1）由得
（2）
(3)
25.设随机变量X的概率密度为
f（x）=
求X的分布函数F（x），并画出f（x）及F（x）.
【解】当x<0时F（x）=0
当0≤x<1时
当1≤x<2时>0;
(2) f(x)=
试确定常数a,b，并求其分布函数F（x）.
【解】（1） 由知
故
即密度函数为
当x≤0时
当x>0时
故其分布函数
(2) 由
得 b=1
即X的密度函数为
当x≤0时F（x）=0
当0<x<1时
当1≤x<2时
当x≥2时F（x）=1
故其分布函数为
27.求标准正态分布的上分位点，
（1）=0.01，求;
（2）=0.003，求，.
【解】（1）
即
即
故
（2） 由得
即
查表得
由得
即
查表得
28.设随机变量X的分布律为
X
-2 -1 0 1 3
Pk
1/5 1/6 1/5 1/15 11/30
求Y=X2的分布律.
【解】Y可取的值为0，1，4，9
故Y的分布律为
Y
0 1 4 9
Pk
1/5 7/30 1/5 11/30
29.设P{X=k}=()k, k=1,2,…,令
求随机变量X的函数Y的分布律.
【解】
<!--2时--><!--0时f（x）=0--></y<></x<a,0<y<a,0<a-x-y<a所构成的图形，有利事件集为由></n）.试求其中恰有m件（m≤m）正品（记为a）的概率.如果：>
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