问题
解答题
将一枚均匀的硬币连续抛掷n次,以Pn表示未出现连续3次正面的概率。
(1)求P1、P2、P3和P4;
(2)探究数列{Pn}的递推公式,并给出证明;
(3)讨论数列{Pn}的单调性及其极限,并阐述该极限的概率意义。
答案
解:(1)显然P1=P2=1,
又投掷四次连续出现三次正面向上的情况只有:正正正正或正正正反或反正正正,故
。
(2)共分三种情况:①如果第n次出现反面,那么前n次不出现连续三次正面和前n-1次不出现连续三次正面是相同的,所以这个时候不出现连续三次正面的概率是;
②如果第n次出现正面,第n-1次出现反面,那么前n次不出现连续三次正面和前n-2次不出现连续三次正面是相同的,所以这个时候不出现连续三次正面的概率是;
③如果第n次出现正面,第n-1次出现正面,第n-2次出现反面。那么前n次不出现连续三次正面和前n-3次不出现连续三次正面是相同的,所以这时候不出现三次连续正面的概率是
综上,
P1=P2=1, ①
从而 ②
,有
。
(3)由(2)知,n≥4时,{Pn}单调递减,又P1=P2>P3>P4,
∴n≥2时,数列{Pn}单调递减,且有下界0
∴Pn的极限存在记为a
对两边同时取极限可得
a=0,故。
其统计意义:当投掷的次数足够多时,不出现连续三次正面向上的概率非常小。