22.有点难度哟!

(14分)某数学家随身带着甲、乙两盒火柴,每盒有n根,每次用时,随机地任取一盒,然后从中抽取一根(巴拿赫火柴问题).求:

(1)第一次发现一盒空时,另一盒恰剩r根火柴的概率(r=0,1,…,n);

(2)第一次用完一盒火柴(不是发现空)时另一盒恰剩r根火柴的概率(r=1,2,…,n).

分析:第n+1次取到甲盒时,才发现甲盒空,但第n次取甲盒后即已用完甲盒火柴.因此(1)(2)中的两个事件不同.

解:(1)记A=“首次发现一盒空时另一盒恰剩r根火柴”,

B=“首次发现的空盒是甲盒且此时乙盒恰剩r根火柴”,

C=“首次发现的空盒是乙盒且此时甲盒恰剩r根火柴”.

则事件BC互斥,A=B+C.

由于甲、乙盒所处地位相同,故P(B)=P(C).

为求P(B),令D=“在甲、乙两盒中任取一盒,得到甲盒”,则P(D)=.

事件B发生相当于独立重复地做了2nr+1次试验,前2nrD恰好发生n次、第2nr+1次D也发生.

因此P(B)=C()n(1-)nr·

=C

P(A)=P(B)+P(C)=2P(B)=C.

(2)记E=“首次用完一盒时另一盒恰有r根”,

F(G)=“首次用完的是甲(乙)盒且此时乙(甲)盒恰有r根火柴”.

则事件FG互斥,E=F+G.

事件F发生相当于独立重复地做了2nr次试验,前2nr-1次D恰好发生n-1次,第2nrD也发生.

P(F)=C()n-1(1-)nr·=C.

类似(1),P(E)=P(F)+P(G)=2P(F)=C.

评述:改记AAr,则A0A1,…,An彼此互斥,和是必然事件,故C=1;

改记EEr,则E1E2,…,En也彼此互斥,和是必然事件,

C=1.

因此使用概率方法我们可以得到一些恒等式.

(1)中分别取r=0和n,得

P(首次发现一盒空时另一盒也空)=C

P(首次发现一盒空时另一盒原封未动)=

(2)中取r=n,得

P(用完一盒时另一盒原封未动)=.

 0  49851  49859  49865  49869  49875  49877  49881  49887  49889  49895  49901  49905  49907  49911  49917  49919  49925  49929  49931  49935  49937  49941  49943  49945  49946  49947  49949  49950  49951  49953  49955  49959  49961  49965  49967  49971  49977  49979  49985  49989  49991  49995  50001  50007  50009  50015  50019  50021  50027  50031  50037  50045  447348 

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