7.1.2 全概率公式
学习目标 1.结合古典概型,会利用全概率公式计算概率.2.了解贝叶斯公式(不作考试要求).
知识点一 全概率公式
一般地,设A1,A2,…,An是一组两两互斥的事件,A1∪A2∪…∪An=Ω,且P(Ai)>0,i=1,2,…,n,则对任意的事件B Ω,有P(B)=(Ai)P(B|Ai),我们称该公式为全概率公式.
*知识点二 贝叶斯公式
设A1,A2,…,An是一组两两互斥的事件,A1∪A2∪…∪An=Ω,且P(Ai)>0,i=1,2,…,n,则对任意的事件B Ω,P(B)>0,有P(Ai|B)==,i=1,2,…,n.
1.若P(A)>0,P()>0,则P(B)=P(A)P(B|A)+P()P(B|).( √ )
2.若A1,A2,A3互斥且P(A1)>0,P(A2)>0,P(A3)>0,则P(B)=(Ai)P(B|Ai).( × )
一、两个事件的全概率问题
例1 某次社会实践活动中,甲、乙两个班的同学共同在一个社区进行民意调查.参加活动的甲、乙两班的人数之比为5∶3,其中甲班中女生占,乙班中女生占.求该社区居民遇到一位进行民意调查的同学恰好是女生的概率.
解 如果用A1,A2分别表示居民所遇到的一位同学是甲班的与乙班的事件,B表示是女生的事件,则Ω=A1∪A2,且A1,A2互斥,B Ω,
由题意可知,P(A1)=,P(A2)=,
且P(B|A1)=,P(B|A2)=.
由全概率公式可知P(B)=P(A1)P(B|A1)+P(A2)·P(B|A2)=×+×=.
反思感悟 两个事件的全概率问题求解策略
(1)拆分:将样本空间拆分成互斥的两部分如A1,A2(或A与).
(2)计算:利用乘法公式计算每一部分的概率.
(3)求和:所求事件的概率P(B)=P(A1)P(B|A1)+P(A2)P(B|A2).
跟踪训练1 某商店收进甲厂生产的产品30箱,乙厂生产的同种产品20箱,甲厂每箱装100个,废品率为0.06,乙厂每箱装120个,废品率为0.05,求:
(1)任取一箱,从中任取一个为废品的概率;
(2)若将所有产品开箱混放,求任取一个为废品的概率.
解 记事件A,B分别为甲、乙两厂的产品,事件C为废品,则Ω=A∪B,且A,B互斥,
(1)由题意,得P(A)==,P(B)==,
P(C|A)=0.06,P(C|B)=0.05,
由全概率公式,得P(C)=P(A)P(C|A)+P(B)P(C|B)=.
(2)P(A)==,
P(B)==,
P(C|A)=0.06,P(C|B)=0.05,
由全概率公式,得P(C)=P(A)P(C|A)+P(B)P(C|B)=×+×=.
二、多个事件的全概率问题
例2 假设某市场供应的智能手机中,市场占有率和优质率的信息如下表所示:
品牌 甲 乙 其他
市场占有率 50% 30% 20%
优质率 95% 90% 70%
在该市场中任意买一部智能手机,求买到的是优质品的概率.
解 用A1,A2,A3分别表示买到的智能手机为甲品牌、乙品牌、其他品牌的事件,B表示买到的是优质品的事件,则Ω=A1∪A2∪A3,且A1,A2,A3两两互斥,依据已知可得P(A1)=50%,P(A2)=30%,P(A3)=20%,且P(B|A1)=95%,P(B|A2)=90%,P(B|A3)=70%,因此,由全概率公式有P(B)=P(A1)P(B|A1)+P(A2)·P(B|A2)+P(A3)P(B|A3)=50%×95%+30%×90%+20%×70%=88.5%.
反思感悟 “化整为零”求多事件的全概率问题
(1)如图,P(B)=(Ai)P(B|Ai).
(2)已知事件B的发生有各种可能的情形Ai(i=1,2,…,n),事件B发生的可能性,就是各种可能情形Ai发生的可能性与已知在Ai发生的条件下事件B发生的可能性的乘积之和.
跟踪训练2 甲箱的产品中有5个正品和3个次品,乙箱的产品中有4个正品和3个次品.
(1)从甲箱中任取2个产品,求这2个产品都是次品的概率;
(2)若从甲箱中任取2个产品放入乙箱中,然后再从乙箱中任取一个产品,求取出的这个产品是正品的概率.
解 (1)从甲箱中任取2个产品的事件数为C==28,
这2个产品都是次品的事件数为C=3,
∴这2个产品都是次品的概率为.
(2)设事件A为“从乙箱中取出的一个产品是正品”,事件B1为“从甲箱中取出2个产品都是正品”,事件B2为“从甲箱中取出1个正品1个次品”,事件B3为“从甲箱中取出2个产品都是次品”,则事件B1、事件B2、事件B3彼此互斥.
P(B1)==,P(B2)==,P(B3)==,
P(A|B1)=,P(A|B2)=,P(A|B3)=,
∴P(A)=P(B1)P(A|B1)+P(B2)P(A|B2)+P(B3)·P(A|B3)=×+×+×=.
三、条件概率在生产生活中的应用
例3 设某批产品中,甲、乙、丙三厂生产的产品分别占45%,35%,20%,各厂的产品的次品率分别为4%,2%,5%,现从中任取一件.
(1)求取到的是次品的概率;
(2)经检验发现取到的产品为次品,求该产品是甲厂生产的概率.
解 记事件A1=“该产品为甲厂生产的”,事件A2=“该产品为乙厂生产的”,事件A3=“该产品为丙厂生产的”,事件B=“该产品是次品”.则Ω=A1∪A2∪A3,且A1,A2,A3两两互斥,由题设,知
P(A1)=45%,P(A2)=35%,P(A3)=20%,P(B|A1)=4%,P(B|A2)=2%,P(B|A3)=5%.
(1)由全概率公式得P(B)=(Ai)P(B|Ai)=3.5%.
(2)由贝叶斯公式(或条件概率定义),得
P(A1|B)===.
反思感悟 条件概率的内含
(1)公式P(A1|B)==反映了P(A1B),P(A1),P(B),P(A1|B),P(B|A1)之间的互化关系.
(2)P(A1)称为先验概率,P(A1|B)称为后验概率,其反映了事情A1发生的可能在各种可能原因中的比重.
跟踪训练3 同一种产品由甲、乙、丙三个厂供应.由长期的经验知,三家的正品率分别为0.95,0.90,0.80,三家产品数所占比例为2∶3∶5,混合在一起.
(1)从中任取一件,求此产品为正品的概率;
(2)现取到一件产品为正品,问它是由甲、乙、丙三个厂中哪个厂生产的可能性大?
解 设事件A表示取到的产品为正品,B1,B2,B3分别表示产品由甲、乙、丙厂生产.则Ω=B1∪B2∪B3,且B1,B2,B3两两互斥,
由已知P(B1)=0.2,P(B2)=0.3,P(B3)=0.5,
P(A|B1)=0.95,P(A|B2)=0.9,P(A|B3)=0.8.
(1)由全概率公式得P(A)=(Bi)P(A|Bi)=0.2×0.95+0.3×0.9+0.5×0.8=0.86.
(2)由贝叶斯公式得
P(B1|A)===,
P(B2|A)===,
P(B3|A)===.
由以上3个数作比较,可知这件产品由丙厂生产的可能性最大,由甲厂生产的可能性最小.
1.一袋中装有10个球,其中3个黑球、7个白球,从中先后随意各取一球(不放回),则第二次取到的是黑球的概率为( )
A. B. C. D.
答案 C
解析 记事件A,B分别表示第一、二次取到的是黑球,则P(B)=P(AB)+P(B)
=P(A)P(B|A)+P()P(B|),
由题设易知P(A)=,P()=,
P(B|A)=,P(B|)=,
于是P(B)=×+×=.
2.两台车床加工同样的零件,第一台出现废品的概率为0.03,第二台出现废品的概率为0.02,加工出来的零件放在一起,现已知第一台加工的零件比第二台加工的零件多一倍,则任意取出一个零件是合格品的概率是( )
A. B. C. D.
答案 C
解析 设Ai=“任意取出一个零件是第i台机床生产的”,i=1,2,B=“任意取出一个零件是合格品”.则Ω=A1∪A2,且A1,A2互斥,
∴P(B)=(Ai)P(B|Ai)=(1-0.03)+(1-0.02)==.
3.有一批同一型号的产品,已知其中由一厂生产的占30%,二厂生产的占50%,三厂生产的占20%.又知这三个厂的产品次品率分别为2%,1%,1%,则从这批产品中任取一件是次品的概率是( )
A.0.013 B.0.04 C.0.002 D.0.003
答案 A
解析 设事件A为“任取一件为次品”,事件Bi为“任取一件为i厂的产品”,i=1,2,3,则Ω=B1∪B2∪B3,且B1,B2,B3两两互斥,易知P(B1)=0.3,P(B2)=0.5,P(B3)=0.2,P(A|B1)=0.02,P(A|B2)=0.01,
P(A|B3)=0.01.
∴P(A)=P(A|B1)P(B1)+P(A|B2)P(B2)+P(A|B3)·P(B3)=0.02×0.3+0.01×0.5+0.01×0.2=0.013.
4.甲袋中有3个白球2个黑球,乙袋中有4个白球4个黑球,今从甲袋中任取2球放入乙袋,再从乙袋中任取一球,则该球是白球的概率为________.
答案
解析 设A=“从乙袋中取出的是白球”,Bi=“从甲袋中取出的两球恰有i个白球”,i=0,1,2.由全概率公式P(A)=P(B0)P(A|B0)+P(B1)P(A|B1)+P(B2)·P(A|B2)=·+·+·=.
5.一项血液化验用来鉴别是否患有某种疾病,在患有此种疾病的人群中通过化验有95%的人呈阳性反应,而健康的人通过化验也会有1%的人呈阳性反应,某地区此种病患者占人口数的0.5%,则:
(1)某人化验结果为阳性的概率为________;
(2)若此人化验结果为阳性,则此人确实患有此病的概率为________.
答案 (1)1.47% (2)
解析 A=“呈阳性反应”,B=“患有此种病”.
(1)P(A)=0.5%×95%+99.5%×1%=1.47%.
(2)P(B|A)===.
1.知识清单:
(1)全概率公式.
(2)贝叶斯公式.
2.方法归纳:化整为零、转化化归.
3.常见误区:事件拆分不合理或不全面.
1.有朋自远方来,乘火车、船、汽车、飞机来的概率分别为0.3,0.2,0.1,0.4,迟到的概率分别为0.25,0.3,0.1,0,则他迟到的概率为( )
A.0.85 B.0.65 C.0.145 D.0.075
答案 C
解析 设A1=“他乘火车来”,A2=“他乘船来”,A3=“他乘汽车来”,A4=“他乘飞机来”,B=“他迟到”.则Ω=A1∪A2∪A3∪A4,且A1,A2,A3,A4两两互斥,由全概率公式得P(B)=(Ai)·P(B|Ai)=0.3×0.25+0.2×0.3+0.1×0.1+0.4×0=0.145.
2.播种用的一等小麦种子中混有2%的二等种子,1.5%的三等种子,1%的四等种子.用一、二、三、四等种子长出的穗含50颗以上麦粒的概率分别为0.5,0.15,0.1,0.05,则这批种子所结的穗含50颗以上麦粒的概率为( )
A.0.8 B.0.532 C.0.482 5 D.0.312 5
答案 C
解析 设从这批种子中任选一颗是一、二、三、四等种子的事件是A1,A2,A3,A4,则Ω=A1∪A2∪A3∪A4,且A1,A2,A3,A4两两互斥,设B=“从这批种子中任选一颗,所结的穗含50颗以上麦粒”,则P(B)=(Ai)·P(B|Ai)=95.5%×0.5+2%×0.15+1.5%×0.1+1%×0.05=0.482 5.
3.已知5%的男人和0.25%的女人患色盲,假如男人、女人各占一半,现随机选一人,则此人恰是色盲的概率是( )
A.0.012 45 B.0.057 86 C.0.026 25 D.0.028 65
答案 C
解析 用事件A,B分别表示随机选一人是男人或女人,用事件C表示此人恰好患色盲,则Ω=A∪B,且A,B互斥,P(C)=P(A)P(C|A)+P(B)P(C|B)=×5%+×0.25%=0.026 25.
4.设有来自三个地区的各10名,15名和25名考生的报名表,其中女生报名表分别为3份、7份和5份,随机地取一个地区的报名表,从中先后取出两份,则先取到的一份为女生表的概率为( )
A. B. C. D.
答案 D
解析 设A=“先取到的是女生表”,Bi=“取到第i个地区的表”,i=1,2,3,
∴P(A)=(Bi)P(A|Bi)
=×+×+×=.
5.把外形相同的球分装在三个盒子中,每盒10个.其中,第一个盒子中有7个球标有字母A,3个球标有字母B;第二个盒子中有红球和白球各5个;第三个盒子中有红球8个,白球2个.试验按如下规则进行:先在第一个盒子中任取一个球,若取得标有字母A的球,则在第二个盒子中任取一个球;若第一次取得标有字母B的球,则在第三个盒子中任取一个球.如果第二次取出的是红球,则称试验成功,则试验成功的概率为( )
A.0.59 B.0.41 C.0.48 D.0.64
答案 A
解析 设A=“从第一个盒子中取得标有字母A的球”,
B=“从第一个盒子中取得标有字母B的球”,
R=“第二次取出的球是红球”,
则容易求得P(A)=,P(B)=,P(R|A)=,
P(R|B)=,
P(R)=P(R|A)P(A)+P(R|B)P(B)
=×+×=0.59.
6.袋中装有编号为1,2,…,N的N个球,先从袋中任取一球,如该球不是1号球就放回袋中,是1号球就不放回,然后再摸一次,则取到2号球的概率为________.
答案
解析 设A=“第一次取到1号球”,则=“第一次取到的是非1号球”;B=“最后取到的是2号球”,显然P(A)=,P()=,且P(B|A)=,P(B|)=,
∴P(B)=P(B|A)P(A)+P(B|)P()=·+·=.
7.人们为了解一支股票未来一定时期内价格的变化,往往会去分析影响股票价格的基本因素,比如利率的变化.现假设人们经分析估计利率下调的概率为60%,利率不变的概率为40%.根据经验,人们估计,在利率下调的情况下,该支股票价格上涨的概率为80%,而在利率不变的情况下,其价格上涨的概率为40%,则该支股票将上涨的概率为________.
答案 64%
解析 记A为事件“利率下调”,那么即为“利率不变”,记B为事件“股票价格上涨”.
依题设知P(A)=60%,P()=40%,P(B|A)=80%,P(B|)=40%,
于是P(B)=P(AB)+P(B)=P(A)P(B|A)+P()P(B|)=60%×80%+40%×40%=64%.
8.设盒中装有5只灯泡,其中3只是好的,2只是坏的,现从盒中随机地摸出两只,并换进2只好的之后,再从盒中摸出2只,则第二次摸出的2只全是好的概率为________.
答案 0.55
解析 Ai=“第一次摸出i只好的”(i=0,1,2),A=“第二次摸出的2只全是好的”,则A=AA2∪AA1∪AA0,
∵P(A0)==,P(A|A0)=1,P(A1)==,
P(A|A1)==,P(A2)==,P(A|A2)==,
∴第二次摸出的2只全是好的的概率为P(A)=P(A2)·P(A|A2)+P(A1)P(A|A1)+P(A0)P(A|A0)
=×+×+=0.55.
9.1号箱中有2个白球和4个红球,2号箱中有5个白球和3个红球,现随机地从1号箱中取出一球放入2号箱,然后从2号箱随机取出一球,问:
(1)从1号箱中取出的是红球的条件下,从2号箱取出红球的概率是多少?
(2)从2号箱取出红球的概率是多少?
解 记事件A=“最后从2号箱中取出的是红球”;事件B=“从1号箱中取出的是红球”.则事件=“从1号箱中取出的是白球”.
P(B)==,P()=1-P(B)=.
(1)P(A|B)==.
(2)∵P(A|)==,
∴P(A)=P(AB)+P(A )=P(A|B)P(B)+P(A|)·P()=×+×=.
10.设甲、乙、丙三个地区爆发了某种流行病,三个地区感染此病的比例分别为,,.现从这三个地区任选一个地区抽取一个人.
(1)求此人感染此病的概率;
(2)若此人感染此病,求此人来自乙地区的概率.
解 设Ai=“此人来自第i个地区”,i=1,2,3(分别对应甲、乙、丙三个地区),B=“感染此病”,
则Ω=A1∪A2∪A3,且A1,A2,A3两两互斥,
∴P(A1)=,P(A2)=,P(A3)=,
∴P(B|A1)=,P(B|A2)=,P(B|A3)=.
由全概率公式得
(1)P(B)=(Ai)P(B|Ai)=.
(2)P(A2|B)==.
11.设袋中有12个球,9个新球,3个旧球,第一次比赛取3球,比赛后放回,第二次比赛再任取3球,则第二次比赛取得3个新球的概率为( )
A. B. C. D.
答案 A
解析 设Ai=“第一次比赛恰取出i个新球(i=0,1,2,3)”,B=“第二次比赛取得3个新球”,
∴P(B)=(Ai)P(B|Ai)
=+++=.
12.某卡车为乡村小学运送书籍,共装有10个纸箱,其中5箱英语书、2箱数学书、3箱语文书.到目的地时发现丢失一箱,但不知丢失哪一箱,现从剩下的9箱中任意打开两箱,结果都是英语书的概率为( )
A. B. C. D.
答案 C
解析 用A表示丢失一箱后任取两箱是英语书,用Bk表示丢失的一箱为第k箱,k=1,2,3分别表示英语书,数学书,语文书.由全概率公式,得P(A)=(Bk)P(A|Bk)=·+·+·==.
13.若从数字1,2,3,4中任取一个数,记为x,再从1,…,x中任取一个数记为y,则y=2的概率为( )
A. B. C. D.
答案 C
解析 设事件Ai表示取出数字i,i=1,2,3,4,易知P(A1)=P(A2)=P(A3)=P(A4)=,事件B表示取到y=2,则P(B|A1)=0,P(B|A2)=,P(B|A3)=,P(B|A4)=,∴P(B)=(Ai)P(B|Ai)=×=.
14.假设有3箱同种型号零件,里面分别装有50件、30件、40件,而且一等品分别有20件、12件和24件,现在任取一箱,从中不放回地先后取出两个零件,则
(1)先取出的零件是一等品的概率为________;
(2)两次取出的零件均为一等品的概率约为________.
答案 (1) (2)0.22
解析 设Ai=“任取的一箱为第i箱零件”,i=1,2,3,Bj=“第j次取到的是一等品”,j=1,2,则Ω=A1∪A2∪A3,且A1,A2,A3两两互斥,且P(A1)=P(A2)=P(A3)=.
P(B1|A1)==0.4,P(B1|A2)==0.4,
P(B1|A3)==0.6,
由全概率公式得P(B1)=(Ai)P(B1|Ai)
=×(0.4+0.4+0.6)=.
(2)因为P(B1B2|A1)=≈0.155 1,
P(B1B2|A2)=≈0.151 7,
P(B1B2|A3)=≈0.353 8.
由全概率公式得P(B1B2)=(Ai)P(B1B2|Ai)
≈(0.155 1+0.151 7+0.353 8)≈0.22.
15.某种电子玩具按下按钮后,会出现红球或绿球.已知按钮第一次按下后,出现红球与绿球的概率都是,从按钮第二次按下起,若前一次出现红球,则下一次出现红球、绿球的概率分别为,,若前一次出现绿球,则下一次出现红球、绿球的概率分别为,,记第n(n∈N,n≥1)次按下按钮后出现红球的概率为Pn.
(1)P2的值为________;
(2)若n∈N,n≥2,用Pn-1表示Pn的表达式为________.
答案 (1) (2)Pn=-Pn-1+
解析 (1)P2=×+×=.
(2)Pn=Pn-1×+(1-Pn-1)×=-×Pn-1+.
16.玻璃杯成箱出售,每箱20只,各箱含0,1,2个次品的概率分别为0.8,0.1,0.1,一顾客购买一箱玻璃杯,在购买时售货员随机取出一箱,顾客开箱任意抽查5只,若无次品,则购买该箱玻璃杯,否则退回.求顾客买下该箱玻璃杯的概率.
解 设Ai=“该箱玻璃杯有i个次品(i=0,1,2)”,B=“顾客买下该箱玻璃杯”,则Ω=A0∪A1∪A2,且A0,A1,A2两两互斥,
由题意知,P(A0)=0.8,P(A1)=0.1,P(A2)=0.1,
P(B|A0)=1,P(B|A1)==,P(B|A2)==.
∴P(B)=(Ai)P(B|Ai)=0.8×1+0.1×+0.1×=.