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学生教师

例 1.3.6

medium一级题目发布者: ai-batch

题干

例 1.3.6(配对问题)在一个有 nnn 个人参加的晚会上,每个人带了一件礼物,且假定各人带的礼物都不相同。晚会期间各人从放在一起的 nnn 件礼物中随机抽取一件,问至少有一个人抽到自己的礼物的概率是多少?

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解析

设 AiA_iAi​ 记事件"第 iii 个人抽到自己的礼物",i=1,2,⋯ ,ni=1,2,\cdots,ni=1,2,⋯,n。所求概率为

P(A1∪A2∪⋯∪An).P(A_1\cup A_2\cup \cdots \cup A_n).P(A1​∪A2​∪⋯∪An​).

因为

P(A1)=P(A2)=⋯=P(An)=1n,P(A_1)=P(A_2)=\cdots=P(A_n)=\frac{1}{n},P(A1​)=P(A2​)=⋯=P(An​)=n1​, P(A1A2)=P(A1A3)=⋯=P(An−1An)=1n(n−1),P(A_1A_2)=P(A_1A_3)=\cdots=P(A_{n-1}A_n)=\frac{1}{n(n-1)},P(A1​A2​)=P(A1​A3​)=⋯=P(An−1​An​)=n(n−1)1​, P(A1A2A3)=P(A1A2A4)=⋯=P(An−2An−1An)=1n(n−1)(n−2),P(A_1A_2A_3)=P(A_1A_2A_4)=\cdots=P(A_{n-2}A_{n-1}A_n)=\frac{1}{n(n-1)(n-2)},P(A1​A2​A3​)=P(A1​A2​A4​)=⋯=P(An−2​An−1​An​)=n(n−1)(n−2)1​, ⋯ ,\cdots,⋯, P(A1A2⋯An)=1n!.P(A_1A_2\cdots A_n)=\frac{1}{n!}.P(A1​A2​⋯An​)=n!1​.

所以由概率的加法公式(1.3.6)得

P(A1∪A2∪⋯∪An)=1−12!+13!−14!+⋯+(−1)n−11n!.P(A_1\cup A_2\cup \cdots \cup A_n)=1-\frac{1}{2!}+\frac{1}{3!}-\frac{1}{4!}+\cdots+(-1)^{n-1}\frac{1}{n!}.P(A1​∪A2​∪⋯∪An​)=1−2!1​+3!1​−4!1​+⋯+(−1)n−1n!1​.

譬如,当 n=5n=5n=5 时,此概率为 0.6330.6330.633;当 n→∞n\to\inftyn→∞ 时,此概率的极限为 1−e−1=0.63211-e^{-1}=0.63211−e−1=0.6321。这表明:即使参加晚会的人很多(譬如 100 人以上),事件"至少有一个人抽到自己的礼物"也不是必然事件。

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