工作人员需进入核电站完成某项具有高辐射危险的任务,每次只派一个人进去,且每个人只派一次,工作时间不超过10分钟,如果前一个人10分钟内不能完成任务则撤出,再派下一个人,现在一共只有甲、乙、丙三个人可派,他们各自能完成任务的概率分别p1,p2,p3,假设p1, p2,p3互不相等,且假定各人能否完成任务的事件相互独立。
(1)如果按甲最先、乙次之、丙最后的顺序派人,求任务能被完成的概率。若改变三个人被派出的先后顺序,任务能被完成的概率是否发生变化?
(2)若按某指定顺序派人,这三个人各自能完成任务的概率依次为q1,q2,q3,其中q1,q2,q3是p1,p2,p3的一个排列,求所需派出人员数目X的分布列和均值(数学期望)EX;
(3)假定1>p1>p2>p3,试分析以怎样的先后顺序派出人员,可使所需派出的人员数目的均值(数学期望)达到最小。
解:(1)无论以怎样的顺序派出人员,任务不能被完成的概率都是(1-p1)(1-p2)(1-p3),所以任务能被完成的概率与三个人被派出的先后顺序无关,并等于1-(1-p1)(1-p2)(1-p3)=p1+p2+p3-p1p2-p2p3-p3p1+p1p2p3。
(2)当依次派出的三个人各自完成任务的概率分别为q1,q2,q3时,随机变量X的分布列为
所需派出的人员数目的均值(数学期望)EX是
EX=q1+2(1-q1)q2+3(1-q1)(1-q2) =3-2q1-q2+q1q2。
(3)由(2)的结论知,当以甲最先、乙次之、丙最后的顺序派人时,EX=3-2p1-p2+p1p2。根据常理,优先派出完成任务概率大的人,可减少所需派出的人员数目的均值,下面证明:对于p1,p1,p3的任意排列q1,q2,q3,都有3-2q1-q2+q1q2≥3-2p1-p2+p1p2. …… (*)
事实上,△=(3-2q1-q2+q1q2)-(3-2p1-p2+p1p2)
=2(p1-q1)+(p2-q2)-p1p2+q1q2
=2(p1-q1)+(p2-q2)-(p1-q1)p2-q1(p2-q2)
=(2-p2)(p1-q1)+(1-q1)(p2-q2)
≥(1-q1)[(p1+p2)-(q1+q2)] ≥0
即(*)成立。