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概率、随机变量与概率分布

AP 统计学 · 知识点 4

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8:39

概率、随机变量与概率分布

一名篮球运动员连续投中五球。观众确信她今晚手感火热。但看看纯粹运气能做什么。抛一枚公平硬币二十次。其中…

英语旁白 · 英中内嵌字幕

4.1

统计学导论:随机与非随机模式?

教学大纲

持久理解(VAR-1): 鉴于变异可能是随机的,也可能不是随机的,因此结论具有不确定性。

学习目标 VAR-1.F: 识别数据模式中暗示的问题。[技能 1.A]

  • VAR-1.F.1 数据中的模式并不一定意味着变异是非随机的。

来源:College Board AP 课程与考试说明

English

Something is random 随机 if individual outcomes 结果 are uncertain but a regular pattern emerges over many repetitions 重复. Short-run results look erratic; long-run relative frequencies 相对频率 settle down. This long-run stability is what makes probability useful.

Random in the short run, predictable in the long run: the proportion of heads settles near 0.5
Random in the short run, predictable in the long run: the proportion of heads settles near 0.5
探索

0 到 1 之间的一个概率

概率位于从 0(不可能)到 1(必然)的刻度上。

词汇 训练
English 中文 拼音
random/ˈrændəm/ 随机 suí jī
outcomes/ˈaʊtkʌmz/ 结果 jié guǒ
repetitions 重复 chóng fù
relative frequencies/ˈrelətɪv ˈfriːkwənsiz/ 相对频率 xiāng duì pín lǜ
4.2

用模拟估计概率

教学大纲

持久理解 (UNC-2): 模拟使我们能够预测数据中的模式。

学习目标 UNC-2.A: 使用模拟估计概率。[技能 3.A]

  • UNC-2.A.1 随机过程产生的结果由偶然性决定。
  • UNC-2.A.2 结果是随机过程一次试验的产出。
  • UNC-2.A.3 事件是一组结果的集合。
  • UNC-2.A.4 模拟是一种对随机事件进行建模的方法,使得模拟结果与真实世界的结果高度吻合。所有可能的结果都关联着一个由偶然性决定的值。记录模拟结果的频数及总次数。
  • UNC-2.A.5 在模拟或经验数据中,某一结果或事件的相对频率可用于估计该结果或事件的概率。
  • UNC-2.A.6 大数定律指出,随着试验次数的增加,模拟(或经验)概率倾向于越来越接近真实概率。
    • UNC-2.A 示例:
      • 一个结果:掷出六面骰子的特定点数是六种可能结果之一。
      • 一个事件:当掷出两个六面骰子时,点数之和为七是一个事件。对应的结果集合包括 $(1, 6)$、$(2, 5)$、$(3, 4)$、$(4, 3)$、$(5, 2)$ 和 $(6, 1)$,其中有序数对表示(其中一个骰子的点数,另一个骰子的点数)。

来源:College Board AP 课程与考试说明

English

A simulation 模拟 imitates a chance process 随机过程 using random digits 随机数字 or technology. Steps: state the model, assign digits to outcomes, run many trials 试验, and record the proportion of trials meeting the condition. The resulting proportion estimates the probability – more trials give a better estimate.

Repeat a chance process many times and count how often the event happens
Repeat a chance process many times and count how often the event happens
词汇 训练
English 中文 拼音
simulation/ˌsɪmjʊˈleɪʃn/ 模拟 mó nǐ
chance process 随机过程 suí jī guò chéng
random digits 随机数字 suí jī shù zì
trials 试验 shì yàn
4.3

概率导论

教学大纲

持久性理解(VAR-4): 随机事件的发生可能性可以被量化。

学习目标 VAR-4.A: 计算事件及其补集的概率。[技能 3.A]

  • VAR-4.A.1 随机过程的样本空间是所有可能且不重叠的结果的集合。
  • VAR-4.A.2 如果样本空间中的所有结果都是等可能的,那么事件 E 发生的概率定义为以下分数:$\dfrac{\text{number of outcomes in event E}}{\text{total number of outcomes in sample space}}$
  • VAR-4.A.3 事件的概率是一个介于 0 和 1 之间的数(包含 0 和 1)。
  • VAR-4.A.4 事件 E 的补集 $E'$ 或 $E^{C}$(即非 E)的概率等于 $1 - P(E)$。

学习目标 VAR-4.B: 解释事件的概率。[技能 4.B]

  • VAR-4.B.1 在可重复情境中,事件的概率可以解释为该事件在长期内发生的相对频率。

来源:College Board AP 课程与考试说明

English

The probability 概率 of an event 事件 is a number from $0$ to $1$ giving its long-run relative frequency. The sample space 样本空间 is the set of all outcomes. For an event $A$, the complement 补 rule: $P(A^c)=1-P(A)$. Probabilities of all outcomes sum to $1$.

Probability runs from 0 (impossible) to 1 (certain)
Probability runs from 0 (impossible) to 1 (certain)
The four aces from a deck of playing cards
A deck of cards is a classic source of probability: 52 equally likely outcomes make the chances easy to count
探索

用骰子探索概率

概率是结果长期发生的频率。多次掷骰子,观察实验比例如何趋向理论值。

词汇 训练
English 中文 拼音
probability/ˌprɒbəˈbɪlɪti/ 概率 gài lǜ
event/ɪˈvent/ 事件 shì jiàn
sample space/ˈsæmpl speɪs/ 样本空间 yàng běn kōng jiān
complement/ˈkɒmplɪmənt/ 补 bǔ
4.4

互斥事件

教学大纲

持久理解 (VAR-4): 随机事件发生的可能性可以被量化。

学习目标 VAR-4.C: 解释两个事件为何是(或不是)互斥的。[技能 4.B]

  • VAR-4.C.1 事件 $A$ 和 $B$ 同时发生的概率,有时称为联合概率,即为 $A$ 与 $B$ 交集的概率,记作 $P(A \cap B)$。
  • VAR-4.C.2 如果两个事件不可能同时发生,则称它们为互斥事件或不相交事件。因此 $P(A \cap B) = 0$。

来源:College Board AP 课程与考试说明

English

Two events are mutually exclusive 互斥 (disjoint 不相交) if they cannot both happen. Then the addition rule 加法法则 simplifies:

$$P(A\text{ or }B)=P(A)+P(B)\quad(\text{if mutually exclusive}).$$
In general, $P(A\text{ or }B)=P(A)+P(B)-P(A\text{ and }B)$ – subtract the overlap 重叠部分 so it is not counted twice.

A Venn diagram: the overlap is the intersection of two events
A Venn diagram: the overlap is the intersection of two events
探索

两个事件的并集

并集是 A 或 B 中的一切;重叠只减一次。

词汇 训练
English 中文 拼音
mutually exclusive/ˈmjuːtʃuːəli eksˈkluːsɪv/ 互斥 hù chì
disjoint/dɪsˈdʒɔɪnt/ 不相交 bù xiāng jiāo
addition rule/əˈdɪʃn ruːl/ 加法法则 jiā fǎ fǎ zé
overlap/ˌəʊvəˈlæp/ 重叠部分 chóng dié bù fèn
4.5

条件概率

教学大纲

持久理解 (VAR-4): 随机事件发生的可能性可以被量化。

学习目标 VAR-4.D: 计算条件概率。[技能 3.A]

  • VAR-4.D.1 在事件 $B$ 已经发生的条件下,事件 $A$ 发生的概率称为条件概率,记作 $P(A \mid B) = \dfrac{P(A \cap B)}{P(B)}$。
  • VAR-4.D.2 乘法法则指出,事件 $A$ 和 $B$ 同时发生的概率等于事件 $A$ 发生的概率乘以在事件 $A$ 已经发生的条件下事件 $B$ 发生的概率。这记作 $P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B \mid A)$。

来源:College Board AP 课程与考试说明

English
Conditional probability

The conditional probability 条件概率 of $A$ given $B$ is

$$P(A\mid B)=\frac{P(A\text{ and }B)}{P(B)}.$$
It is the chance of $A$ once you know $B$ happened. Two-way tables 双向表 make these easy: restrict to the row/column for $B$, then find $A$'s share.

On a tree diagram, multiply the probabilities along the branches
On a tree diagram, multiply the probabilities along the branches

Worked example: tree diagram. $2\%$ of people have a disease. A test is positive for $95\%$ of people who have it, and (a false positive 假阳性) for $10\%$ of people who do not. A person tests positive. What is the probability that they have the disease?

  • Branch “disease, positive”: $0.02\times0.95=0.019$.
  • Branch “no disease, positive”: $0.98\times0.10=0.098$.
  • So $P(\text{positive})=0.019+0.098=0.117$.
$$P(\text{disease}\mid\text{positive})=\frac{P(\text{disease and positive})}{P(\text{positive})}=\frac{0.019}{0.117}\approx 0.162.$$

Only about $16\%$ of positive results come from people with the disease: so few people have it that the false positives outnumber the true ones. Do not confuse $P(\text{positive}\mid\text{disease})=0.95$ with $P(\text{disease}\mid\text{positive})$.

探索

根据新信息更新概率

条件概率 $P(B\mid A)$ 是在已知 $B$ 发生的情况下, $A$ 的概率。改变分支概率,观察条件如何重塑结果。

词汇 训练
English 中文 拼音
conditional probability/kənˈdɪʃənl ˌprɒbəˈbɪlɪti/ 条件概率 tiáo jiàn gài lǜ
Two-way tables 双向表 shuāng xiàng biǎo
false positive 假阳性 jiǎ yáng xìng
4.6

独立事件与事件的并

教学大纲

持久理解 (VAR-4): 随机事件发生的可能性可以被量化。

学习目标 VAR-4.E: 计算独立事件及两个事件并集的概率。[技能 3.A]

  • VAR-4.E.1 如果且仅当知道事件 $A$ 是否发生(或将会发生)不会改变事件 $B$ 发生的概率时,事件 $A$ 和 $B$ 才是独立的。
  • VAR-4.E.2 如果且仅当事件 $A$ 和 $B$ 是独立的,则 $P(A \mid B) = P(A)$,$P(B \mid A) = P(B)$,且 $P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B)$。
  • VAR-4.E.3 事件 $A$ 或事件 $B$(或两者同时)发生的概率等于 $A$ 和 $B$ 的并集的概率,记作 $P(A \cup B)$。
  • VAR-4.E.4 加法法则指出:事件 $A$ 或事件 $B$ 或两者同时发生的概率等于事件 $A$ 发生的概率加上事件 $B$ 发生的概率,再减去事件 $A$ 和 $B$ 同时发生的概率。这表示为 $P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)$。

来源:College Board AP 课程与考试说明

English

Events are independent 独立 if knowing one does not change the other's probability: $P(A\mid B)=P(A)$. Then the multiplication rule 乘法法则 simplifies:

$$P(A\text{ and }B)=P(A)\,P(B)\quad(\text{if independent}).$$
Independent is not the same as mutually exclusive – mutually exclusive events with nonzero probability are actually dependent 不独立 (if one happens, the other cannot).

A sample space diagram lists every equally likely outcome
A sample space diagram lists every equally likely outcome
探索

用韦恩图组合事件

对于并集 $P(A\cup B)=P(A)+P(B)-P(A\cap B)$ ——你减去重叠部分以避免重复计数。切换运算以查看每个区域亮起。

词汇 训练
English 中文 拼音
independent/ˌɪndɪˈpendənt/ 独立 dú lì
multiplication rule/ˌmʌltɪplɪˈkeɪʃn ruːl/ 乘法法则 chéng fǎ fǎ zé
dependent/dɪˈpendənt/ 不独立 bù dú lì
4.7

随机变量与概率分布导论

教学大纲

持久理解 (VAR-5): 概率分布可用于模拟总体中的变异性。

学习目标 VAR-5.A: 表示离散型随机变量的概率分布。[技能 2.B]

  • VAR-5.A.1 随机变量的值是随机行为产生的数值结果。
  • VAR-5.A.2 离散型随机变量是指只能取有限个或可数无限个数值的变量。每个值都对应一个概率。所有可能值的概率之和必须为 1。
  • VAR-5.A.3 概率分布可以以图形、表格或函数的形式表示,展示随机变量各取值对应的概率。
  • VAR-5.A.4 累积概率分布可以以表格或函数的形式表示,展示随机变量取值小于或等于该值的概率。
    • VAR-5.A 示例: 随机过程试验的结果:
      • 掷两枚骰子所得点数之和
      • 某犬种随机选取的一窝幼崽数量

学习目标 VAR-5.B: 解释概率分布。[技能 4.B]

  • VAR-5.B.1 对概率分布的解释可提供关于总体形状、中心位置和离散程度的信息,并允许我们对感兴趣的总体得出结论。

来源:College Board AP 课程与考试说明

English

A random variable 随机变量 assigns a number to each outcome of a chance process. A probability distribution 概率分布 lists each possible value with its probability (they sum to $1$). A distribution can be discrete 离散 (a table of values) or continuous 连续 (an area-under-a-curve model like the normal).

A discrete probability distribution with its mean and standard deviation
A discrete probability distribution with its mean and standard deviation
探索

一个离散概率分布

每根条是 P(x);各条之和为 1。

词汇 训练
English 中文 拼音
random variable/ˈrændəm ˈveərɪəbl/ 随机变量 suí jī biàn liàng
probability distribution/ˌprɒbəˈbɪlɪti ˌdɪstrɪˈbjuːʃn/ 概率分布 gài lǜ fēn bù
discrete/dɪˈskriːt/ 离散 lí sàn
continuous/kənˈtɪnjuːəs/ 连续 lián xù
4.8

随机变量的均值与标准差

教学大纲

持久理解 (VAR-5): 概率分布可用于对总体中的变异进行建模。

学习目标 VAR-5.C: 计算离散型随机变量的参数。[技能 3.B]

  • VAR-5.C.1 用于衡量总体特征或随机变量分布特征的数值称为参数,它是一个单一且固定的值。
  • VAR-5.C.2 离散型随机变量 $X$ 的均值(或期望值)为 $\mu_X = \sum x_i \cdot P(x_i)$。
  • VAR-5.C.3 离散型随机变量 $X$ 的标准差为 $\sigma_X = \sqrt{\sum (x_i - \mu_x)^2 \cdot P(x_i)}$。

学习目标 VAR-5.D: 解释离散型随机变量的参数。[技能 4.B]

  • VAR-5.D.1 离散型随机变量的参数应使用适当的单位并结合具体总体的背景进行解释。

来源:College Board AP 课程与考试说明

English

The mean (expected value) 期望值 of a discrete random variable is the probability-weighted average 概率加权平均:

$$\mu_X=E(X)=\sum x_i\,P(x_i).$$
The standard deviation 标准差 $\sigma_X=\sqrt{\sum (x_i-\mu_X)^2\,P(x_i)}$ measures typical spread from the mean. The expected value is the long-run average outcome, not a value you expect on any single trial.

Worked example. A game pays $\$5$ with probability $0.2$ and costs you $\$1$ (a $-1$ outcome) with probability $0.8$. The expected value is

$$E(X)=5(0.2)+(-1)(0.8)=1-0.8=\$0.20,$$
so over many plays you gain about $20$ cents per play on average, even though no single play gives exactly that.

词汇 训练
English 中文 拼音
mean (expected value)/miːn/ 期望值 qī wàng zhí
probability-weighted average 概率加权平均 gài lǜ jiā quán píng jūn
standard deviation/ˈstændəd ˌdiːvɪˈeɪʃn/ 标准差 biāo zhǔn chà
4.9

组合随机变量

教学大纲

持久理解 (VAR-5): 概率分布可用于模拟总体中的变异。

学习目标 VAR-5.E: 计算随机变量线性组合的参数。[技能 3.B]

  • VAR-5.E.1 对于随机变量 $X$ 和 $Y$ 以及实数 $a$ 和 $b$,$aX + bY$ 的均值为 $a\mu_x + b\mu_y$。
  • VAR-5.E.2 如果获知其中一个变量的信息不会改变另一个变量的概率分布,则称两个随机变量是独立的。
  • VAR-5.E.3 对于独立随机变量 $X$ 和 $Y$ 以及实数 $a$ 和 $b$,$aX + bY$ 的均值为 $a\mu_x + b\mu_y$,$aX + bY$ 的方差为 $a^2\sigma^2_x + b^2\sigma^2_y$。

学习目标 VAR-5.F: 描述随机变量参数线性变换的影响。[技能 3.C]

  • VAR-5.F.1 对于 $Y = a + bX$,只要 $a > 0$ 且 $b > 0$,变换后的随机变量 $Y$ 的概率分布与 $X$ 的概率分布具有相同的形状。$Y$ 的均值为 $\mu_y = a + b\mu_x$。$Y$ 的标准差为 $\sigma_y = |b|\sigma_x$。

来源:College Board AP 课程与考试说明

English

When you add or subtract random variables, means add 均值相加: $\mu_{X\pm Y}=\mu_X\pm\mu_Y$. If $X$ and $Y$ are independent, variances add 方差相加 (even when subtracting):

$$\sigma^2_{X\pm Y}=\sigma^2_X+\sigma^2_Y.$$
Take the square root for the standard deviation. Also, scaling: $\mu_{aX+b}=a\mu_X+b$ and $\sigma_{aX+b}=|a|\sigma_X$.

Worked example. Task A takes $X$ minutes with $\mu_X=20$, $\sigma_X=3$; task B takes $Y$ minutes with $\mu_Y=15$, $\sigma_Y=4$; the times are independent.

  • Total time: $\mu_{X+Y}=20+15=35$ minutes, and $\sigma_{X+Y}=\sqrt{3^2+4^2}=\sqrt{25}=5$ minutes.
  • Difference: $\mu_{X-Y}=20-15=5$ minutes, and $\sigma_{X-Y}=\sqrt{3^2+4^2}=5$ minutes as well.

Two common errors: adding the standard deviations ($3+4=7$), and subtracting them for a difference ($4-3=1$). Add the variances, then take the square root.

A third error: treating $3X$ like $X_1+X_2+X_3$. Tripling one value triples the spread, $\sigma_{3X}=3\sigma_X$; adding three independent values gives $\sigma=\sqrt{3}\,\sigma_X$, because the variances add.

For independent random variables means add and variances add
For independent random variables means add and variances add
探索

组合后的正态变量

独立正态变量的和/差本身也是正态的。

词汇 训练
English 中文 拼音
means add 均值相加 jūn zhí xiāng jiā
variances add 方差相加 fāng chà xiāng jiā
4.10

二项分布导论

教学大纲

持久理解(UNC-3): 概率推理使我们能够预测数据中的规律。

学习目标 UNC-3.A: 利用模拟产生的数据估计二项随机变量的概率。[技能 3.A]

  • UNC-3.A.1 可以使用概率规则构建概率分布,或使用随机数生成器通过模拟来估计概率分布。
  • UNC-3.A.2 二项随机变量 $X$ 表示在 $n$ 次重复独立试验中成功发生的次数;每次试验只有两种可能的结果(成功或失败),成功的概率为 $p$,失败的概率为 $1 - p$。

学习目标 UNC-3.B: 计算二项分布的概率。[技能 3.A]

  • UNC-3.B.1 当成功概率为 $p$ 时,二项随机变量 $X$ 在 $n$ 次独立试验中恰好发生 $x$ 次成功的概率计算公式为 $P(X = x) = \binom{n}{x} p^x (1 - p)^{n-x}, x = 0, 1, 2, \ldots, n$。这被称为二项概率函数。

来源:College Board AP 课程与考试说明

English
The binomial distribution

A binomial 二项 setting (BINS): a fixed number $n$ of Independent trials, each with two outcomes (success 成功/failure 失败) and the same success probability $p$. The random variable $X=$ number of successes. Its probability:

$$P(X=k)=\binom{n}{k}p^k(1-p)^{n-k}.$$

The binomial distribution, with mean n times p
The binomial distribution, with mean n times p
探索

塑造二项分布

二项分布统计 $n$ 次独立试验中的成功次数,每次试验的概率为 $p$。更改 $n$ 和 $p$,观察条形图如何移动和扩散。

词汇 训练
English 中文 拼音
binomial/baɪˈnəʊmɪəl/ 二项 èr xiàng
success 成功 chéng gōng
failure 失败 shī bài
4.11

二项分布的参数

教学大纲

持久理解 (UNC-3): 概率推理使我们能够预测数据中的模式。

学习目标 UNC-3.C: 计算二项分布的参数。[技能 3.B]

  • UNC-3.C.1 如果随机变量服从二项分布,其均值 $\mu_x$ 为 $np$,标准差 $\sigma_x$ 为 $\sqrt{np(1 - p)}$。

学习目标 UNC-3.D: 解释二项分布的概率和参数。[技能 4.B]

  • UNC-3.D.1 二项分布的概率和参数应使用适当的单位并结合特定总体或情境进行解释。

来源:College Board AP 课程与考试说明

English

For a binomial $X$ with $n$ trials and success probability $p$:

$$\mu_X=np,\qquad \sigma_X=\sqrt{np(1-p)}.$$
Use these for "how many successes do we expect, and how much do they vary" questions.

Worked example. A player makes $70\%$ of free throws. In $n=10$ shots, the probability of exactly $8$ makes is

$$P(X=8)=\binom{10}{8}(0.7)^8(0.3)^2=45\times0.0576\times0.09\approx0.23,$$
and the expected number of makes is $\mu=np=10(0.7)=7$, with $\sigma=\sqrt{10(0.7)(0.3)}\approx1.45$.

Worked example: “at least”. For the same player ($n=10$, $p=0.7$), the probability of at least $8$ makes adds the top three values:

$$P(X\ge 8)=P(8)+P(9)+P(10)=0.2335+0.1211+0.0282=0.3828.$$

By the complement, the probability of at most $7$ makes is $P(X\le7)=1-0.3828=0.6172$.

Common mistakes. Writing $P(X\ge 8)=1-P(X\le 8)$: the complement of “at least $8$” is “at most $7$”, so $P(X\ge 8)=1-P(X\le 7)$. Using a binomial model when $n$ is not fixed, or when the trials are not independent (drawing without replacement from a small group).

4.12

几何分布

教学大纲

持久理解 (UNC-3): 概率推理使我们能够预测数据中的模式。

学习目标 UNC-3.E: 计算几何随机变量的概率。[技能 3.A]

  • UNC-3.E.1 对于一系列独立试验,几何随机变量 $X$ 表示首次成功发生的试验序号。每次试验有两种可能的结果(成功或失败),成功的概率为 $p$,失败的概率为 $1 - p$。
  • UNC-3.E.2 在重复独立试验中,若成功概率为 $p$,则首次成功发生在第 $x$ 次试验的概率计算为 $P(X = x) = (1 - p)^{x-1} p, x = 1, 2, 3, \ldots$。这就是几何概率函数。

学习目标 UNC-3.F: 计算几何分布的参数。[技能 3.B]

  • UNC-3.F.1 如果随机变量服从几何分布,其均值 $\mu_x$ 为 $\dfrac{1}{p}$,标准差 $\sigma_x$ 为 $\dfrac{\sqrt{(1 - p)}}{p}$。

学习目标 UNC-3.G: 解释几何分布的概率和参数。[技能 4.B]

  • UNC-3.G.1 几何分布的概率和参数应使用适当的单位,并在特定总体或情境的背景下进行解释。

来源:College Board AP 课程与考试说明

English

A geometric 几何 setting is the same as binomial but with no fixed $n$: you keep trying until the first success. The random variable $Y=$ the trial of the first success:

$$P(Y=k)=(1-p)^{k-1}\,p,\qquad \mu_Y=\frac{1}{p}.$$
So the expected number of trials until the first success is $1/p$.

Worked example. A player makes $30\%$ of shots, independently. The probability that the first make is on the third shot needs two misses, then a make:

$$P(Y=3)=(0.7)^2(0.3)=0.147.$$

The probability of a make within the first three shots uses the complement (three misses in a row): $P(Y\le 3)=1-0.7^3=0.657$. On average the first make comes on shot $\mu_Y=\tfrac{1}{0.3}\approx 3.33$.

The geometric distribution: trials until the first success
The geometric distribution: trials until the first success
探索

掷到第一次成功为止

一直掷到目标出现——这就是一个几何计数。

词汇 训练
English 中文 拼音
geometric/ˌdʒiːəʊˈmetrɪk/ 几何 jǐ hé
4.12

Practice

English

Answer each before reading the answers below.

  1. $P(A)=0.5$, $P(B)=0.4$ and $P(A\text{ and }B)=0.2$. Find $P(A\text{ or }B)$.
  2. Are $A$ and $B$ in question 1 independent? Show why.
  3. A basketball player makes $30\%$ of three-point shots, independently. In 10 shots, find the probability of exactly 2 makes.
  4. A game costs $1 to play. You win $5 (and keep your $1) with probability $0.2$; otherwise you lose the $1. Find the expected gain per game.
  5. A student says: "Mutually exclusive events are independent, because one has nothing to do with the other." Correct the student.
4.12

答案

English
  1. $P(A\text{ or }B)=0.5+0.4-0.2=0.7$.
  2. Yes: $P(A)P(B)=0.5\times0.4=0.2=P(A\text{ and }B)$.
  3. Binomial with $n=10$, $p=0.3$: $\binom{10}{2}(0.3)^2(0.7)^8=45(0.09)(0.0576)=0.233$.
  4. $E=0.2(5)+0.8(-1)=0.20$: on average the player gains $0.20 per game.
  5. If $A$ and $B$ are mutually exclusive and both have positive probability, then knowing $A$ happened tells you $B$ did not. So $P(B\mid A)=0\neq P(B)$: they are dependent, and as dependent as two events can be.
4.12

考试技巧

English
  • A probability lies in $[0,1]$; use the complement ($1-P$) and add mutually exclusive events.
  • For independent events multiply; for "and/or" use the general addition and conditional rules.
  • Expected value = $\sum(\text{value}\times\text{probability})$.
  • Recognise binomial (fixed $n$, two outcomes, constant $p$) and geometric settings.
  • Draw a tree or table for multi-stage problems and multiply along branches.

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