问题 解答题

对有n(n≥4)个元素的总体{1,2,3,…,n}进行抽样,先将总体分成两个子总体{1,2,3,…,m}和{m+1,m+2,…,n}(m是给定的正整数,且2≤m≤n-2),再从每个子总体中各随机抽出2个元素组成样本,用pij表示元素i和j同时出现在样本中的概率.

(Ⅰ)若n=8,m=4,求P18

(Ⅱ)求p1n

(Ⅲ)求所有pij(1≤i<j≤n)的和.

答案

(Ⅰ)当n=8,m=4时,两个子总体为{1,2,3,4},{5,6,7,8},

从每个子总体中各随机抽出2个元素组成样本,共有

C24
C24
=36种抽法,

元素1和8同时出现在样本中的抽法,共有

C13
C13
=9种抽法,

∴P18=

9
36
=
1
4

故P18=

1
4

(Ⅱ)p1n表示元素1和n同时出现在样本中,

∴在{2,3,…,m}中再抽取一个,在{m+1,m+2,…,n-1}中也再抽取一个,

∴共有

C1m-1
C1n-m-1
种抽法,

又∵在两个子总体{1,2,3,…,m}和{m+1,m+2,…,n}中各随机抽出2个元素组成样本,

∴共有

C2m
C2n-m
种抽法,

∴p1n=

C1m-1
C
1n-m-1
C2m
C2n-m
=
4
m(n-m)

(Ⅲ)∵pij表示元素i和j同时出现在样本中的概率,

又i,j所在的子集不同,故应分三类:

①当1≤i<j≤m时,pij=

C22
C2n-m
C2m
C2n-m
=
1
C2m
,这样的(i,j)中共有
C2m
组;

②当1≤i≤m<j≤n时,pij=

C1m-1
C
1n-m-1
C2m
C2n-m
=
4
m(n-m)
,这样的(i,j)中共有
C1m
C
1n-m
组;

③当m<i<j≤n时,pij=

C2m
C22
C2m
C2n-m
=
1
C2n-m
,这样的(i,j)中共有
C2n-m
组.

综上所述,所有的pij(1≤i<j≤n)的和等于

1
C2m
C2m
+
4
m(n-m)
C1m
C
1n-m
+
1
C2n-m
C2n-m
=6,

故所有pij(1≤i<j≤n)的和为6.

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