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.