賴雪洪 劉熹
條件概率與積事件的概率這兩個概念是概率教學(xué)的難點,如果不能從本質(zhì)上把它們搞清楚,那么就會導(dǎo)致在實際應(yīng)用中把積事件的概率錯誤地當(dāng)作條件概率的問題,有時還不容易發(fā)現(xiàn)錯誤。究其原因,就是沒有把條件概率與積事件概率的概念弄清楚。
筆者在講述人教版高中數(shù)學(xué)選修2-3條件概率內(nèi)容時,對P53例2講解時發(fā)現(xiàn),學(xué)生對條件概率與積事件概率很難區(qū)分。此題為:
一張儲蓄卡的密碼有6位數(shù)字,每位數(shù)字都可從0~9中任選一個。某人在銀行自動提款機(jī)上取錢時忘記了密碼的最后一位數(shù)字,求:任意按最后一位數(shù)字,第一次按錯,第二次按對的概率。
有不少學(xué)生的解法如下:
記={第i次按對密碼}(i=1,2,3),則P(|)==。分析造成錯誤的原因主要是對條件概率和積事件概率的區(qū)別沒有弄清楚。
例題中的條件是連續(xù)按兩次,相當(dāng)于從0~9的10個數(shù)字中先后取出兩個數(shù)字,這樣樣本空間Ω的基本事件總數(shù)為10×10=100個,就按對和按錯而言,有如下三種情況:(錯,錯),(錯,對),(對,錯)。其中第一類有9×8=72種結(jié)果,第二類有9×1=9種結(jié)果,第三類有1×9=9種結(jié)果。第二次才按對是上面三類情況中的第二類,也就是說第一次按錯并不是試驗前已經(jīng)發(fā)生的,而是與第二次按對是同時發(fā)生的。因此,它不是條件概率,而是積事件概率。而“第一次按錯的條件下,第二次按對”的概率,這里是指在試驗開始前就已經(jīng)知道“第一次按錯”的這個條件。這樣樣本空間就由{(錯,錯),(錯,對),(對,錯)}三類縮小為{(錯,錯),(錯,對)}兩類,因此這里所求的概率是在第一次按錯后剩下的數(shù)字中再按對的概率,即這里所求的概率是附加了條件的事件的概率。根據(jù)條件概率的定義,求“在第一次按錯的條件下,第二次按對”的概率才為條件概率。
因此,“第二次按對”與“第一次按錯的條件下,第二次按對”的概率是有本質(zhì)區(qū)別的,前者屬于積事件概率,后者屬于條件概率。所以這道題的正確解法為P()==。
為在實際問題中快速準(zhǔn)確地判定條件概率與積事件概率,一定要讓學(xué)生分清隨機(jī)試驗中的固有條件和附加條件。積事件概率是隨機(jī)事件在固有條件下同時發(fā)生的概率,條件概率是在一定附加條件之下發(fā)生的事件的概率。而從廣義上講,任何概率都是條件概率,因為任何事件都產(chǎn)生于一定條件下的試驗或觀察,即任何試驗都有其固有條件,附加條件是指除試驗條件之外的附加信息,這種附加信息通常表現(xiàn)為“已知某某事件發(fā)生了”。因此,此題中“第一次按錯,第二次按對”顯然是“隨機(jī)按密碼的最后一位數(shù)字”這個試驗的固有條件,而不是將“第一次按錯”作為“第二次按對”的附加條件。
再例如:10個零件中有8個正品,2個次品,從中任取一個,如果每次取出的是次品,不再放回,再任取一個零件直到取得正品為止。求取得正品前,取出次品1次的概率。
此題較普遍的錯誤解法是P(第一次取得次品,第二次取得正品)=。這種錯誤的解法還是把P(第一次取得次品,第二次取得正品)=P(第一次取得次品)·P(第二次取得正品|第一次取得次品)=,錯誤地理解為P(第二次取得正品|第一次取得次品)=。此題中的固有條件為“直到取得正品為止”;第一次取得次品,第二次取得正品是同時發(fā)生的;第一次取得次品不是第二次取得正品的附加條件。