设甲袋中有9个白球,1个黑球;乙袋中有10个白球,每次从甲、乙两袋中各随机地取一球交换放入另一袋中,试求:
(Ⅰ)这样的交换进行了3次,黑球仍在甲袋中的概率p3;
(Ⅱ)这样的交换进行了n次,黑球仍在甲袋中的概率pn;
参考答案:(Ⅰ)不管黑球在甲袋中还是在乙袋中,每次试验只有两种结果:取到黑球和取不到黑球,取到黑球的概率是0.1,且各次试验相互独立. 三次取球交换可以看成三次独立试验,而黑球仍在甲袋中的概率,是3次取球中黑球被取到0次或2次的概率,因此所求概率为
(Ⅱ)根据(Ⅰ)的分析,当交换了n次以后,黑球仍在甲袋中的事件是黑球被抓到了偶数次,也就是二项分布中所有含0.1的偶次幂项的和,故所求概率为
解析:本题可以用全概率公式求解,但比较麻烦,而用伯努利概型比较方便.
①(Ⅰ)是(Ⅱ)的n=3情况下的特例,我们先从n=3的简单情况入手,再推广到一般情况.
②若把乙袋中的10个白球改成9个白球,则不能用上述方法. 解题时我们的着眼点只关心与黑球运动有关的项,也就是从黑球所在的袋子中取球的情况.
设Ai:在甲袋中第i次摸到黑球(i=1,2,3),Bj:在乙袋中第j次摸到黑球(j=2,3),C:黑球仍在甲袋中,则
由互斥性与独立性,有
③对于(Ⅱ),我们用全概率公式和递推法求n次试验(即取球交换)中有偶数次成功(即n次试验中黑球被抓到了偶数次)的概率pn.
为使在n次试验中有偶数次成功,当第一次试验为成功时,则在后n-1次试验中应有奇数次失败(概率为1-pn-1);当第一次试验为失败时,则在后n-1次试验中应有偶数次成功(概率为Pn-1). 设每次试验成功的概率为p(失败的概率为1-p),则由全概率公式和递推法可得
本题中
,则
④将本题一般化:设甲袋中有k个白球,1个黑球;乙袋中有k+1个白球. 每次从甲、乙两袋中各随机地取一球交换放入另一袋中,求经n次交换后,黑球仍在甲袋中的概率Pn.
每一次取球交换可以看成一次独立试验,每次试验黑球被取到(交换)的概率为
没取到的概率为1-p. 如果n次试验中黑球被取到偶数次,则黑球仍在甲袋中的概率为