题目
(16)设A,B,C为三个随机事件,且A与B相互独立,B与C相互独立,A与C互不相容,已知P(A)=P(C)=(1)/(4),P(B)=(1)/(2),则在事件A,B,C至少有一个发生的条件下,A,B,C中恰有一个发生的概率为____.
(16)设A,B,C为三个随机事件,且A与B相互独立,B与C相互独立,A与C互不相容,已知$P(A)=P(C)=\frac{1}{4}$,$P(B)=\frac{1}{2}$,则在事件A,B,C至少有一个发生的条件下,A,B,C中恰有一个发生的概率为____.
题目解答
答案
为了解决这个问题,我们需要找到在事件 $A, B, C$ 至少有一个发生的条件下, $A, B, C$ 中恰有一个发生的概率。我们用 $P(\text{恰有一个发生} \mid \text{至少有一个发生})$ 来表示这个概率。
首先,我们定义事件:
- $A$:事件 $A$ 发生。
- $B$:事件 $B$ 发生。
- $C$:事件 $C$ 发生。
已知:
- $A$ 和 $B$ 相互独立。
- $B$ 和 $C$ 相互独立。
- $A$ 和 $C$ 互不相容。
- $P(A) = P(C) = \frac{1}{4}$。
- $P(B) = \frac{1}{2}$。
### 步骤1:计算 $A, B, C$ 中恰有一个发生的概率
#### 事件 $A$ 发生, $B$ 和 $C$ 不发生
\[ P(A \cap B^c \cap C^c) = P(A) \cdot P(B^c) \cdot P(C^c) \]
由于 $A$ 和 $B$ 相互独立, $A$ 和 $C$ 互不相容, $P(C^c) = 1 - P(C) = \frac{3}{4}$。
\[ P(A \cap B^c \cap C^c) = \frac{1}{4} \cdot \left(1 - \frac{1}{2}\right) \cdot \left(1 - \frac{1}{4}\right) = \frac{1}{4} \cdot \frac{1}{2} \cdot \frac{3}{4} = \frac{3}{32} \]
#### 事件 $B$ 发生, $A$ 和 $C$ 不发生
\[ P(B \cap A^c \cap C^c) = P(B) \cdot P(A^c) \cdot P(C^c) \]
由于 $B$ 和 $C$ 相互独立, $P(A^c) = 1 - P(A) = \frac{3}{4}$。
\[ P(B \cap A^c \cap C^c) = \frac{1}{2} \cdot \left(1 - \frac{1}{4}\right) \cdot \left(1 - \frac{1}{4}\right) = \frac{1}{2} \cdot \frac{3}{4} \cdot \frac{3}{4} = \frac{9}{32} \]
#### 事件 $C$ 发生, $A$ 和 $B$ 不发生
\[ P(C \cap A^c \cap B^c) = P(C) \cdot P(A^c) \cdot P(B^c) \]
由于 $C$ 和 $B$ 相互独立, $P(A^c) = \frac{3}{4}$。
\[ P(C \cap A^c \cap B^c) = \frac{1}{4} \cdot \left(1 - \frac{1}{4}\right) \cdot \left(1 - \frac{1}{2}\right) = \frac{1}{4} \cdot \frac{3}{4} \cdot \frac{1}{2} = \frac{3}{32} \]
#### $A, B, C$ 中恰有一个发生的总概率
\[ P(\text{恰有一个发生}) = P(A \cap B^c \cap C^c) + P(B \cap A^c \cap C^c) + P(C \cap A^c \cap B^c) \]
\[ P(\text{恰有一个发生}) = \frac{3}{32} + \frac{9}{32} + \frac{3}{32} = \frac{15}{32} \]
### 步骤2:计算 $A, B, C$ 中至少有一个发生的概率
#### $A, B, C$ 都不发生
\[ P(A^c \cap B^c \cap C^c) = P(A^c) \cdot P(B^c) \cdot P(C^c) \]
\[ P(A^c \cap B^c \cap C^c) = \left(1 - \frac{1}{4}\right) \cdot \left(1 - \frac{1}{2}\right) \cdot \left(1 - \frac{1}{4}\right) = \frac{3}{4} \cdot \frac{1}{2} \cdot \frac{3}{4} = \frac{9}{32} \]
#### $A, B, C$ 中至少有一个发生
\[ P(\text{至少有一个发生}) = 1 - P(A^c \cap B^c \cap C^c) \]
\[ P(\text{至少有一个发生}) = 1 - \frac{9}{32} = \frac{23}{32} \]
### 步骤3:计算条件概率
\[ P(\text{恰有一个发生} \mid \text{至少有一个发生}) = \frac{P(\text{恰有一个发生})}{P(\text{至少有一个发生})} \]
\[ P(\text{恰有一个发生} \mid \text{至少有一个发生}) = \frac{\frac{15}{32}}{\frac{23}{32}} = \frac{15}{23} \]
因此,答案是 $\boxed{\frac{15}{23}}$。
解析
本题主要考察条件概率、事件独立性、互不相容性等概率论知识,需分三步计算:恰有一个发生的概率、至少有一个发生的概率、条件概率。
步骤1:计算“A,B,C中恰有一个发生”的概率
“A,B,C中恰有一个发生”包含三个互斥事件:
- $A$发生,$B,C$不发生:$A\cap B^c\cap C^c$
- $B$发生,$A,C$不发生:$B\cap A^c\cap C^c$
- $C$发生,$A,B$不发生:$C\cap A^c\cap B^c$
事件1:$A\cap B^c\cap C^c$
- $A$与$B$独立:$P(A\cap B^c)=P(A)P(B^c)$
- $A$与$C$互不相容:$A\cap C=\emptyset$,故$C^c$包含$A$,$P(A\cap B^c\cap C^c)=P(A)P(B^c)P(C^c)$
- 计算:$P(A)=\frac{1}{4}$,$P(B^c)=1-\frac{1}{2}=\frac{1}{2}$,$P(C^c)=1-\frac{1}{4}=\frac{3}{4}$
- 结果:$\frac{1}{4}\times\frac{1}{2}\times\frac{3}{4}=\frac{3}{32}$
事件2:$B\cap A^c\cap C^c$
- $B$与$A$独立:$P(B\cap A^c)=P(B)P(A^c)$
- $B$与$C$独立:$P(B\cap C^c)=P(B)P(C^c)$
- 计算:$P(B)=\frac{1}{2}$,$P(A^c)=\frac{3}{4}$,$P(C^c)=\frac{3}{4}$
- 结果:$\frac{1}{2}\times\frac{3}{4}\times\frac{3}{4}=\frac{9}{32}$
事件3:$C\cap A^c\cap B^c$
- $C$与$B$独立:$P(C\cap B^c)=P(C)P(B^c)$
- $A$与$C$互不相容:$P(C\cap A^c)=P(C)$
- 计算:$P(C)=\frac{1}{4}$,$P(A^c)=\frac{3}{4}$,$P(B^c)=\frac{1}{2}$
- 结果:$\frac{1}{4}\times\frac{3}{4}\times\frac{1}{2}=\frac{3}{32}$
总概率(恰有一个发生):
$\frac{3}{32}+\frac{9}{32}+\frac{3}{32}=\frac{15}{32}$
步骤2:计算“A,B,C至少有一个发生”的概率
“A,B,C至少有一个发生”的对立事件是“$A,B,C$都不发生”:
$P(\text{至少有一个发生})=1-P(A^c\cap B^c\cap C^c)$
计算$P(A^c\cap B^c\cap C^c)$:
- $A$与$B$独立,$B$与$C$独立,$A$与$C$互不相容
- $P(A^c\cap B^c\cap C^c)=P(A^c)P(B^c)P(C^c)=\frac{3}{4}\times\frac{1}{2}\times\frac{3}{4}=\frac{9}{32}$
结果:
$P(\text{至少有一个发生})=1-\frac{9}{32}=\frac{23}{32}$
步骤3:计算条件概率
条件概率公式:$P(\text{恰有一个发生}\mid\text{至少有一个发生})=\frac{P(\text{恰有一个个个发生})}{P(\text{至少有一个发生})}$
代入得:$\frac{\frac{15}{32}}{\frac{23}{32}}=\frac{15}{23}$