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『教育理論』淺析條件概率的論文_教育理論論文_中國論文網

來源:職稱論文咨詢網發布時間:2022-07-10 03:34:34

  在多年的概率論教學過程中,筆者感覺到學生難以清楚地理解條件概率、積事件概率、全概率公式等概念,特別是在求解有關問題時,往往無處著手,出現思維障礙,從而影響了學生的學習積極性。究其原因,基本上是對條件概率概念沒有很好地理解;在教學過程中,教師也沒有引起重視,一筆帶過,而把重點放在全概率公式上,學生處于被動的學習狀態。筆者擬就這一問題的教學作如下研究。

  每一個隨機試驗都是在一定條件下進行的。設a是隨機試驗的一個事件,則p(a)是在一定條件下事件a發生的可能性的大小。而條件概率p(a/b)是指在原條件下又添加“事件b發生”這個條件時,事件a發生的可能性大小,即p(a/b)仍是概率,p(a)與p(a/b)的區別在于兩者發生的條件不同,它們是兩個不同的概率,在數值上一般也不相等。(注:“事件b發生”特指讀者已經知道事件b發生,而實際上事件b往往在事件a發生之前發生,但也可以在事件a發生之后發生,如例1中求p(a1/a2a3),只是讀者還不知道事件a已發生,用p(a/b)來估計事件a發生可能性的大小。

  例1:5個簽中的2個是“有”,3個是“無”,無放回地順次抽取,每人抽一個,用ai表示第i個人抽到“有”這一事件,則p(a2)===,p(a2/a1)=。

  條件概率p(a/b)是在原隨機試驗條件下又添加“事件b發生”這個條件時事件a發生的可能性大小,是否一定有p(a/b)≥p(a)呢?

  這兩個概念從形式上看是容易區分的,但對于初學者來說很容易混淆,有必要強調一下。條件概率p(a/b)是指事件b發生這個條件下事件a發生的概率,而p(ab)是指a、b同時發生的概率。因而“事件b發生”在p(a/b)中是作為條件,而p(ab)中是作為結果,所以兩者不相同。

  例2:某班有男學生40人,女學生20人,通過英語六級者有15人,其中有女學生10人。在該班級中任意抽取一人,分別計算:

  解:設a={所取的學生已通過英語六級},b={女學生},則(1)為求事件a、b的積事件的概率p(ab)==;(2)為求在事件b發生條件下事件a發生的條件概率p(a/b)==。

  一是要從理論上推出該公式非常困難,但從事件a、b的文氏圖可直觀地解釋一下該公式,把p(a)看成為a的面積與必然事件ω的面積的比值,那么,p(a/b)為在b發生條件下a發生的概率,可理解為ab的面積與b的面積的比值,分別除以ω面積,即得條件概率公式p(a/b)=,可以讓學生從心理上接受它并加深印象,而公式本身已證明是成立的,只要加以說明就行,這樣可起到降低難度的作用。公式給出了計算條件概率的一種方法。

  例3:某種品牌的彩色電視機使用壽命10年的概率為0.9,而使用壽命15年的概率為0.5,試求某臺電視機已經使用10年的情況下,能再使用5年的概率。

  解:設b={電視機使用壽命10年},a={電視機使用壽命15年},則p(a)=0.5,p(b)=0.9因為a發生必然導致b發生,即b?勱a,p(ab)=p(a)=0.5,p(a/b)===。

  二是該公式的作用不僅僅用來計算條件概率,而且條件概率往往也可以直接算得,更重要的作用是用來計算積事件ab的概率,p(ab)=p(b)p(a/b)這就是我們所說的乘法公式。

  例4:在例1中,計算p(a1a2)=p(a1)p(a2/a1)=×=,p(a2)=p(a1a2+a1a2)=p(a1)p(a2/a1)+p(a1)p(a2/a1)=×+×=,同理可得p(a3)=p(a4)=p(a5)=,這道題目的解答也說明了這樣一個問題:無放回抽簽不分先后,各個人抽到好簽的可能性是一樣的,不必為輪到后面而不高興,關鍵的問題是操作規則要公正。也許會問前面的人好簽抽走了,最后面的人還會有嗎?那么要是前面的人沒有全部抽走好簽,最后面的人不是肯定能抽到好簽嗎?以上兩種情況都屬于條件概率。

  如果沒有這個乘法公式,計算p(a1a2)難度就大得多了,得考慮兩個“好簽”給5個人中的兩個人抓到共有幾種方法?是用排列數計算呢,還是用組合數計算呢?每種方法是否等可能的?要仔細分析一下,最后得:p(a1a2)===。

  一般教材都給出條件概率p(a/b)中p(b)必須大于0,那么當p(b)=0時,p(a/b)是否有意義呢?

  顯然條件概率公式是不能用了,當a、b所在的事件空間 ω中的基本事件個數為有限個時,由p(b)=0,可得b所包含的有利事件個數為0個,由p(a/b)的含義得a的有利事件個數也為0個,所以,這時規定p(a/b)=0較妥當。而當ω為無限集時,情況比較復雜。現舉例如下:

  當a、b所代表的事件互不影響時(具體情況時容易判斷的),規定p(a/b)=p(a);當b?奐a時,b發生可推出a發生,這時p(a/b)=1;當a、b是互斥事件時,b發生時,推出a不發生,得p(a/b)=0;當b為不可能事件時,討論p(a/b)實際上是無意義的,在不可能事件b發生條件下a發生的概率,這句話本身就是相悖的,但為統一起來,可定義p(a/b)=0;當a、b是互不包含事件時,情況比較怎復雜,視具體情況而定。

  例5:質點m隨機地均等拋擲到﹝-1,+1﹞區間上,記a={質點落在﹝0,1﹞區間上},b={質點恰好落在點處},b1={質點落在-1,0,,1這四點處},b2={質點落在﹝0,1﹞區間上的有理數點處},則p(a/b)=1,p(b/b1)=,p(b1/b2)=0。

  [1]楊義群.初等概率教學中定義條件概率的二個問題探討[j].教學與研究(中學數學),1984,(4):3.

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