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概率运算

概率运算是计算概率的基本方法!掌握概率运算,是学习概率的关键。

概率的加法​

互不相容事件的加法​

如果事件 AA 和 BB 互不相容(A∩B=∅A \cap B = \emptyset),则:

P(A∪B)=P(A)+P(B)P(A \cup B) = P(A) + P(B)

例子:掷骰子

  • 事件 AA:点数为 1,P(A)=16P(A) = \frac{1}{6}
  • 事件 BB:点数为 2,P(B)=16P(B) = \frac{1}{6}
  • AA 和 BB 互不相容
  • P(A∪B)=16+16=13P(A \cup B) = \frac{1}{6} + \frac{1}{6} = \frac{1}{3}

一般加法公式​

如果事件 AA 和 BB 不一定互不相容,则:

P(A∪B)=P(A)+P(B)−P(A∩B)P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)

推导:

  • P(A∪B)=P(A)+P(B−A)P(A \cup B) = P(A) + P(B - A)
  • P(B)=P(B−A)+P(A∩B)P(B) = P(B - A) + P(A \cap B)
  • 所以 P(B−A)=P(B)−P(A∩B)P(B - A) = P(B) - P(A \cap B)
  • 因此 P(A∪B)=P(A)+P(B)−P(A∩B)P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)

例子:从 1 到 10 中随机选一个数

  • 事件 AA:偶数 = {2,4,6,8,10}\{2, 4, 6, 8, 10\},P(A)=510=12P(A) = \frac{5}{10} = \frac{1}{2}
  • 事件 BB:大于 5 = {6,7,8,9,10}\{6, 7, 8, 9, 10\},P(B)=510=12P(B) = \frac{5}{10} = \frac{1}{2}
  • 事件 A∩BA \cap B:偶数且大于 5 = {6,8,10}\{6, 8, 10\},P(A∩B)=310P(A \cap B) = \frac{3}{10}
  • P(A∪B)=12+12−310=710P(A \cup B) = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} - \frac{3}{10} = \frac{7}{10}

多个事件的加法​

对于 nn 个事件 A1,A2,…,AnA_1, A_2, \ldots, A_n,如果它们两两互不相容,则:

P(A1∪A2∪⋯∪An)=P(A1)+P(A2)+⋯+P(An)P(A_1 \cup A_2 \cup \cdots \cup A_n) = P(A_1) + P(A_2) + \cdots + P(A_n)

概率的乘法​

条件概率的乘法​

如果 P(B)>0P(B) > 0,则:

P(A∩B)=P(B)×P(A∣B)P(A \cap B) = P(B) \times P(A|B)

其中 P(A∣B)P(A|B) 是在 BB 发生的条件下 AA 发生的概率(条件概率)。

例子:从 52 张扑克牌中连续抽取两张(不放回)

  • 事件 AA:第一张是红心
  • 事件 BB:第二张是红心
  • P(A)=1352=14P(A) = \frac{13}{52} = \frac{1}{4}
  • P(B∣A)=1251P(B|A) = \frac{12}{51}(第一张是红心后,剩下 12 张红心,51 张牌)
  • P(A∩B)=P(A)×P(B∣A)=14×1251=12204=117P(A \cap B) = P(A) \times P(B|A) = \frac{1}{4} \times \frac{12}{51} = \frac{12}{204} = \frac{1}{17}

独立事件的乘法​

如果事件 AA 和 BB 独立,则:

P(A∩B)=P(A)×P(B)P(A \cap B) = P(A) \times P(B)

例子:抛两枚硬币

  • 事件 AA:第一枚是正面,P(A)=12P(A) = \frac{1}{2}
  • 事件 BB:第二枚是正面,P(B)=12P(B) = \frac{1}{2}
  • AA 和 BB 独立
  • P(A∩B)=12×12=14P(A \cap B) = \frac{1}{2} \times \frac{1}{2} = \frac{1}{4}

多个事件的乘法​

对于 nn 个事件 A1,A2,…,AnA_1, A_2, \ldots, A_n,如果它们相互独立,则:

P(A1∩A2∩⋯∩An)=P(A1)×P(A2)×⋯×P(An)P(A_1 \cap A_2 \cap \cdots \cap A_n) = P(A_1) \times P(A_2) \times \cdots \times P(A_n)

对立事件的概率​

公式​

P(Aˉ)=1−P(A)P(\bar{A}) = 1 - P(A)

例子:掷骰子

  • 事件 AA:点数为偶数,P(A)=12P(A) = \frac{1}{2}
  • 对立事件 Aˉ\bar{A}:点数不是偶数,P(Aˉ)=1−12=12P(\bar{A}) = 1 - \frac{1}{2} = \frac{1}{2}

概率的减法​

公式​

P(A−B)=P(A)−P(A∩B)P(A - B) = P(A) - P(A \cap B)

例子:从 1 到 10 中随机选一个数

  • 事件 AA:偶数 = {2,4,6,8,10}\{2, 4, 6, 8, 10\},P(A)=12P(A) = \frac{1}{2}
  • 事件 BB:大于 5 = {6,7,8,9,10}\{6, 7, 8, 9, 10\},P(B)=12P(B) = \frac{1}{2}
  • 事件 A∩BA \cap B:偶数且大于 5 = {6,8,10}\{6, 8, 10\},P(A∩B)=310P(A \cap B) = \frac{3}{10}
  • P(A−B)=12−310=210=15P(A - B) = \frac{1}{2} - \frac{3}{10} = \frac{2}{10} = \frac{1}{5}

生活中的应用​

游戏​

  • 🎲 游戏设计:计算游戏中的概率
  • 🎰 博彩:计算中奖概率

决策​

  • 💼 商业决策:评估风险
  • 🏥 医学诊断:评估诊断准确性

常见错误​

错误 1:加法公式使用错误​

如果事件不互不相容,要用 P(A∪B)=P(A)+P(B)−P(A∩B)P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)。

错误 2:乘法公式使用错误​

要分清独立事件和条件概率,使用正确的公式。

错误 3:对立事件计算错误​

P(Aˉ)=1−P(A)P(\bar{A}) = 1 - P(A),不要忘记 1。

小练习​

  1. 如果 P(A)=0.3P(A) = 0.3,P(B)=0.5P(B) = 0.5,P(A∩B)=0.1P(A \cap B) = 0.1,求 P(A∪B)P(A \cup B)
  2. 如果 P(A)=0.4P(A) = 0.4,P(B)=0.6P(B) = 0.6,且 AA 和 BB 独立,求 P(A∩B)P(A \cap B)
  3. 如果 P(A)=0.7P(A) = 0.7,求 P(Aˉ)P(\bar{A})
  4. 应用题:一个袋子里有 5 个红球和 3 个蓝球,连续抽取两个球(不放回),求都是红球的概率

💡 小贴士:概率运算是计算概率的基本方法。记住:加法公式 P(A∪B)=P(A)+P(B)−P(A∩B)P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B),独立事件的乘法公式 P(A∩B)=P(A)×P(B)P(A \cap B) = P(A) \times P(B)。掌握概率运算,你就能计算各种概率!