问题 解答题

一个口袋中装有大小相同的n个红球(n≥5且n∈N)和5个白球,一次摸奖从中摸两个球,两个球的颜色不同则为中奖.

(1)记三次摸奖(每次摸奖后放回)恰有一次中奖的概率为P.试问当n等于多少时,P的值最大?

(2)在(1)的条件下,将5个白球全部取出后,对剩下的n个红球全部作如下标记:记上i号的有i个(i=1,2,3,4),其余的红球记上0号,现从袋中任取一球.ξ表示所取球的标号,求ξ的分布列,期望和方差.

答案

(1)一次摸奖从n+5个球中任取两个,有Cn+52种方法.它们是等可能的,其中两个球的颜色不同的方法有Cn1C51种,

一次摸奖中奖的概率P=

C1n
C15
C2n+5
=
10n
(n+5)(n+4)
        …(2分)

设每次摸奖中奖的概率为p(0<p<1),三次摸奖中(每次摸奖后放回)恰有一次中奖的概率,

P=

C13
×p×(1-p) 2=3p3-6p2+3p

∴P′=9p2-12p+3=3(p-1)(3p-1),

由此知P在(0,

1
3
)上为增函数,P在(
1
3
,1)
上为减函数,…(4分)

∴当p=

1
3
时P取得最大值,即p=
10n
(n+5)(n+4)
=
1
3

解得n=20或n=1(舍去),则当n=20时,三次摸奖(每次摸奖后放回)恰有一次中奖的概率最大.…(6分)

(2)由(1)可知:记上0号的有10个红球,从中任取一球,有20种取法,它们是等可能的故ξ的分布列是

ξ01234
P
1
2
1
20
2
20
3
20
4
20
…(8分)

Eξ=0×

1
2
+1×
1
20
+2×
2
20
+3×
3
20
+4×
4
20
=
3
2
                                      …(10分)

Dξ=(0-

3
2
2×
1
2
+(1-
3
2
2×
1
20
+(2-
3
2
2×
2
20
+(3-
3
2
2×
3
20
+(4-
3
2
2×
4
20
=
11
4
      …(12分)

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