题目
盒中有 ()个标号为 的小球,小球除标号外均相同,每次不放回地随机取一个球,在取球过程中的某一时刻,若取得的奇数号球与偶数号球个数相等,则称出现了一次”巧遇”.
(1) 当 时,求取球两次出现”巧遇”的概率;
(2) 记 = “取出 个球后,第一次出现’巧遇’”,, = “第一次取到的是奇数号球”.
(i) 证明:$P(A{2i}B)=P(A{2i}\bar{B})$;
(ii) 求取球过程中至少出现一次”巧遇”的概率.
参考解答
解析:
先看整体结构:奇数号球共 个,偶数号球共 个.取完所有 个球后,奇数比偶数恰多 个.考察"奇数个数 偶数个数"这个差值 :开始为 ,每取一球变化 ,最终为 ."巧遇"即某时刻 (偶数次取球后奇偶个数相等).
(1) 当 时,盒中有标号 的球(奇数 ,偶数 ).不放回取两次,样本点总数为 .
"巧遇"即两球一奇一偶: 种,即 .
(2) (i) = "第一次取到的是偶数号球".
建立对应:把任意一个使 发生的取球序列中,所有球按"奇数号 偶数号"互换( 型:将每个奇数号换成某偶数号、每个偶数号换成某奇数号,例如奇偶标号互换映射 与 的任一固定双射).
这个映射把"第一次奇数、 次时首次巧遇"的序列一一对应到"第一次偶数、 次时首次巧遇"的序列:每一步的奇偶性全部反转,故差值 每一步取相反数, 的时刻集合完全不变,"第一次出现巧遇"的位置 不变,且第一次取球由奇变偶.
由于两两不同的序列映射后仍两两不同,事件 与 包含的样本点个数相等,每个样本点等可能,故
(2) (ii) 记 = "取球过程中至少出现一次'巧遇'",则 ()互斥,且
(两堆互斥).由 (i),对每个 有 ,求和得
关键观察:()互斥且其并为 ——事实上 显然;反过来,若第一次取到偶数号球,则 从 出发、每步变化 、最终到达 ,由介值(取 变步长)必在某偶数步经过 ,即必出现"巧遇",且首次出现必在某 步,故 ,从而
于是
数值验证( 全枚举):,与 一致; 也逐一成立.
答案:(1) ; (2)(ii)