题目内容

(本题满分13分)

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,如果有一个人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,假设互不相等,且假定各人能否完成任务的事件相互独立.

(Ⅰ)如果按甲在先,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?

(Ⅱ)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,其中是的一个排列,求所需派出人员数目的分布列和均值(数学期望);

(Ⅲ)假定,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,并证明之。

【解析】:(Ⅰ)无论怎样的顺序派出人员,任务不能被完成的概率都是,所以任务能被完成的概率为=

(Ⅱ)当依次派出的三个人各自完成任务的概率分别为时,所需派出人员数目的分布列为

1

2

3

P

所需派出人员数目的均值(数字期望)是

(Ⅲ)(方法一)由(2)的结论知,当一甲最先、乙次之、丙最后的顺序派人时,=,

依据常理,优先派出完成任务概率最大的人,可减少派出人员数目的均值.

下面证明:对与,,的任意排列,,,都有≥.

事实上,

=

=

=

≥≥0,

即≥成立.

(方法二):①可将(Ⅱ)中所求的改写为,若交换前两人的派出顺序,则变为,可见,当时,交换前两人的派出顺序可减少均值;

②也可将(Ⅱ)中所求的改写为,交换后两人的派出顺序,则变为,由此可见,若保持派出的人选不变,当时,交换后两人的派出顺序也可减少均值.

综合①②可知,当(,,)=(,,)时,达到最小,

即完成任务概率最大的人优先派出,可减少所需派出人员数目的均值,这一结论是合乎常理的.

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