交集和并集相等的两个事件一定是相同的事件

一、题目题目 - 荒原之梦

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用画图的方式求解概率论题目很方便,但难点在于如何画和怎么理解

一、题目题目 - 荒原之梦

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交集取决于“小”的,并集取决于“大”的

一、前言 前言 - 荒原之梦

在本文中,「荒原之梦考研数学」将通过四个例子和相关图示讲明白以下两个概率论中的定理:

  1. 集合“交 $\cap$”运算的结果取决于较小的集合;
  2. 集合“并 $\cup$”运算的结果取决于较大的集合。
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并集表示“或”,交集表示“且”

一、题目题目 - 荒原之梦

若用 $A$, $B$, $C$ 表示三个事件,请用 $A$, $B$, $C$ 以及概率论中的运算符号,表示下列事件:

  1. $A$, $B$, $C$ 都发生;
  2. $A$, $B$, $C$ 都不发生;
  3. $A$ 发生,但 $B$ 与 $C$ 不发生;
  4. $A$ 与 $B$ 都发生,但 $C$ 不发生;
  5. $A$, $B$, $C$ 中至少有一个发生;
  6. $A$, $B$, $C$ 中至多有一个发生;
  7. $A$, $B$, $C$ 中至多有两个发生;
  8. $A$, $B$, $C$ 中至少有两个发生。

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用改进的韦恩(Venn)图理解概率论中的“摩根律”

一、前言 前言 - 荒原之梦

根据概率论中的摩根律,我们知道,对于事件 $A$ 和事件 $B$, 有:

$$
\begin{aligned}
\overline{A \cup B} & = \bar{A} \cap \bar{B} \\
\overline{A \cap B} & = \bar{A} \cup \bar{B}
\end{aligned}
$$

有关摩根律的推导和理解有很多种方式方法,在本文中,「荒原之梦考研数学」将对韦恩图(Venn)进行改进,从而更好的解释摩根律。

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空集和空集及任何集合相互独立,全集与全集及任何集合也相互独立

一、题目题目 - 荒原之梦

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2020 年研究生入学考试数学一选择题第 7 题解析

一、题目

设 $A$, $B$, $C$ 为三个随机事件,且 $P(A)$ $=$ $P(B)$ $=$ $P(C)$ $=$ $\frac{1}{4}$, $P(AB)$ $=$ $0$, $P(AC)$ $=$ $P(BC)$ $=$ $\frac{1}{12}$, 则 $A$, $B$, $C$ 中恰有一个发生的概率为 ( )

A. $\frac{3}{4}$

B. $\frac{2}{3}$

C. $\frac{1}{2}$

D. $\frac{5}{12}$

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概率论:理解事件的互斥,对立与独立

一、性质

$A$ 与 $B$ 为互斥(互不相容)事件 $\Leftrightarrow$ $A$ $\cap$ $B$ $=$ $\varnothing$ $\Leftrightarrow$ $A$ 与 $B$ 不能同时发生。

$A$ 与 $B$ 为对立(互逆)事件 $\Leftrightarrow$ $A$ $\cap$ $B$ $=$ $\varnothing$ 且 $A$ $\cup$ $B$ $=$ $\Omega$ $\Leftrightarrow$ $A$ 与 $B$ 在一次试验中必然发生且只能发生一个。

若 $P(A)$ $=$ $0$ 或 $P(A)$ $=$1$, 则 $A$ 与任何事件都相互独立。

若 $A$ 与 $B$ 相互独立,则 $P(AB)$ $=$ $P(A)P(B)$.

若 $A$ 与 $B$ 互斥(或互逆)且均为非零概率事件,则 $A$ 与 $B$ 不相互独立。

若 $A$ 与 $B$ 相互独立且均为非零概率事件,则 $A$ 与 $B$ 不互斥。

二、图解

$A$ 与 $B$ 互斥(互不相容)关系如图 1 所示:

图 1

$A$ 与 $B$ 对立(互逆)关系如图 2 所示:

图 2

$A$ 与 $B$ 相互独立关系如图 3 所示:

图 3

$A$ 与 $B$ 互逆,互斥与独立之间的推导关系如图 4 所示:

图 4

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2012 年研究生入学考试数学一填空题第 6 题解析

一、题目

设 $A,B,C$ 是随机事件,$A$ 与 $C$ 互不相容,$P(AB)$ $=$ $\frac{1}{2}$, $P(C)$ $=$ $\frac{1}{3}$, 则 $P(AB|\bar{C})$ $=$__.

二、解析

$A$与 $C$ 互不相容 $\Rightarrow$ $A$ $\cap$ $C$ $=$ $\phi$ $\Rightarrow$ $P(AC)$ $=$ $P(\phi)$ $=$ $P(\phi \cap B)$ $\Rightarrow$ $P(AC \cap B)$ $=$ $0$.

于是,我们有:

$P(AB|\bar{C})$ $=$ $\frac{P(AB \bar{C})}{P(\bar{C})}$ $=$ $\frac{P[AB(1-C)]}{1-P(C)}$ $=$ $\frac{P(AB-ABC)}{1-P(C)}$ $=$ $\frac{P(AB)-P(AB \cap ABC)}{1-P(C)}$ $=$ $\frac{P(AB)-P(ABC)}{1-P(C)}$ $=$ $\frac{\frac{1}{2}-0}{\frac{2}{3}}$ $=$ $\frac{1}{2}$ $\times$ $\frac{3}{2}$ $=$ $\frac{3}{4}$.

综上可知,正确答案:$\frac{3}{4}$.

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2008 年研究生入学考试数学一选择题第 6 题解析

一、题目

设随机变量 $X$ 服从参数为 $1$ 的泊松分布,则 $P {X=E(X^{2})}$ $=$__.

二、解析

每年考研数学一试卷中填空题的最后一题基本都是考一个概率论中的知识。本题考察的知识很明确,就是:泊松分布。

泊松分布的概念如下:

设随机变量 $X$ 的概率分布为:


$P {X=k}$ $=$ $\frac{\lambda^{k}e^{-\lambda}}{k!}$ $(\lambda>0,k=0,1,2,3 \dots)$


则称 $X$ 服从参数为 $\lambda$ 的泊松分布,记为 $X$ $\backsim$ $P(\lambda)$.

此外,在泊松分布中,数学期望 $E(X)$ $=$ $\lambda$, 方差 $D(X)$ $=$ $\lambda$.

最后,我们还需要知道 $E(X)$ 与 $D(X)$ 的关系公式:

$D(X)$ $=$ $E(X^{2})$ $-$ $[E(X)]^{2}$.

由题目信息可知,该题中泊松分布的参数 $\lambda=1$, 于是我们知道:

$E(X)$ $=$ $D(X)$ $=$ $1$.

由于题目中要求的表达式中含有 “$E(X^{2})$”, 而在 $E(X)$ 与 $D(X)$ 的关系式中也含有 “$E(X^{2})$”, 于是,我们有:

$E(X^{2})$ $=$ $D(X)$ $+$ $[E(X)]^{2}$.

进而有:

$E(X^{2})$ $=$ $1$ $+$ $1^{2}$ $=$ $1$ $+$ $1$ $=$ $2$.

于是,我们要求的表达式就变成了:

$P{X=E(X^{2})}$ $\Rightarrow$ $P{X=2}$.

至此,我们已经知道了泊松分布的计算公式中的两个未知量的数值,分别是:

$\lambda$ $=$ $1$, $k$ $=$ $E(X^{2})$ $=$ $2$.

于是,根据泊松分布的计算公式,我们有:

$P$ $=$ $\frac{\lambda^{k}e^{-\lambda}}{k!}$ $=$ $\frac{1^{2}e^{-1}}{2!}$ $=$ $\frac{e^{-1}}{2 \times 1}$ $=$ $\frac{1}{e}$ $\times$ $\frac{1}{2}$ $=$ $\frac{1}{2e}$.

综上可知,正确答案就是:$\frac{1}{2e}$.

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2017 年研究生入学考试数学一选择题第 7 题解析

一、题目

设 $A$, $B$ 为随机事件,若 $0$ $<$ $P(A)$ $<$ $1$, $0$ $<$ $P(B)$ $<$ $1$, 则 $P(A|B)$ $>$ $P(A|\bar{B})$ 的充分必要条件是 ( )

( A ) $P(B|A)$ $>$ $P(B|\bar{A})$.

( B ) $P(B|A)$ $<$ $P(B|\bar{A})$.

( C ) $P(\bar{B}|A)$ $>$ $P(B|\bar{A})$.

( D ) $P(\bar{B}|A)$ $<$ $p(B|\bar{A})$.

二、解析

本题中要找的是“充分必要条件”。根据充分必要条件的含义我们知道,如果事件 $A$ 和 $B$ 要满足充要条件就要有 $A$ $\rightarrow$ $B$ 且 $B$ $\rightarrow$ $A$.

但是,如果满足以下情况,也可以确定 $A$ 与 $B$ 是互相的充要条件:

设有事件 $A$, $B$, $C$, 当存在以下情况:

$A$ $\rightarrow$ $C$ 且 $C$ $\rightarrow$ $A$ 且 $B$ $\rightarrow$ $C$ 且 $C$ $\rightarrow$ $B$, 则 $A$ 与 $B$ 是互相的充要条件。

对于本题而言,直接把题目中所给的形式 $P(A|B)$ $>$ $P(A|\bar{B})$ 转换成选项中所给的形式,以及把选项中的形式转换成题目中所给的形式,可能难度比较大。这里我们可以考虑化简题目中所给的形式,之后再化简选项中所给的形式,由于化简过程中都是全程使用的等价符号,因此化简前的原式和化简后得到的形式是互为充要条件的,如果选项中的化简结果和题目中的化简结果一样,则可以说明它们之间存在互为充要条件的关系。

首先对题目中的原式进行化简,根据条件概率的公式,我们有:

$P(A|B)$ $>$ $P(A|\bar{B})$ $\Rightarrow$ $\frac{P(AB)}{P(B)}$ $>$ $\frac{P(A \bar{B})}{P(\bar{B})}$.

又因为:

$P(A \bar{B})$ $=$ $P[A(1-B)]$ $=$ $P(A-AB)$ $=$ $P(A)$ $-$ $P(AAB)$ $=$ $P(A)$ $-$ $P(AB)$.

所以有:

原式 $\Rightarrow$ $\frac{P(AB)}{P(B)}$ $>$ $\frac{P(A) – P(AB)}{1-P(B)}$ $\Rightarrow$ $P(AB)[1-P(B)]$ $>$ $P(B)[P(A)-P(AB)]$ $\Rightarrow$ $P(AB)$ $-$ $P(AB)P(B)$ $>$ $P(B)P(A)$ $-$ $P(B)P(AB)$ $\Rightarrow$ $P(AB)$ $>$ $P(A)P(B)$.

接下来,通过观察题目我们知道,$A$ 选项和 $B$ 选项的区别只是大于和小于符号,$C$ 选项和 $D$ 选项的区别也是如此。因此,我们只需要分别对 $A$ 选项和 $C$ 选项进行计算就可以确定哪个是正确选项了。

对 $A$ 选项进行化简:

$P(B|A)$ $>$ $P(B|\bar{A})$ $\Rightarrow$ $\frac{P(AB)}{P(A)}$ $>$ $\frac{P( \bar{A} B)}{P(\bar{A})}$.

又因为:

$P(\bar{A}B)$ $=$ $P[(1-A)B]$ $=$ $P(B-AB)$ $=$ $P(B)$ $-$ $P(ABB)$ $=$ $P(B)$ $-$ $P(AB)$.

所以有:

$\frac{P(AB)}{P(A)}$ $>$ $\frac{P(B) – P(AB)}{1-P(A)}$ $\Rightarrow$ $P(AB)[1-P(A)]$ $>$ $P(A)[P(B)$ $-$ $P(AB)]$ $\Rightarrow$ $P(AB)$ $-$ $P(AB)P(A)$ $>$ $P(A)P(B)$ $-$ $P(A)P(AB)$ $\Rightarrow$ $P(AB)$ $>$ $P(A)P(B)$.

由此,我们知道,$A$ 选项对,$B$ 选项错。

为了保险起见,我们可以在对 $C$ 选项做一个计算:

$P(\bar{B}|A)$ $>$ $P(B| \bar{A})$ $\Rightarrow$ $\frac{P(A \bar{B})}{P(A)}$ $>$ $\frac{P(\bar{A}B)}{P(\bar{A})}$ $\Rightarrow$ $P(A \bar{B})P(\bar{A})$ $>$ $P(\bar{A}B)P(A)$.

又因为:

$P(A \bar{B})$ $=$ $P(A)$ $-$ $P(AB)$;

$P(\bar{A} B)$ $=$ $P(B)$ $-$ $P(AB)$.

所以有:

$[P(A)$ $-$ $P(AB)][1-P(A)]$ $>$ $[P(B)$ $-$ $P(AB)]P(A)$ $\Rightarrow$ $P(A)$ $-$ $P(A)P(A)$ $-$ $P(AB)$ $+$ $P(AB)P(A)$ $>$ $P(B)P(A)$ $-$ $P(AB)P(A)$ $\nRightarrow$ $P(AB)$ $>$ $P(A)P(B)$.

因此,可以知道,选项 $C$ 和 $D$ 都不正确。

综上可知,正确选项是:$A$.

EOF


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