N对新人参加集体婚礼,现进行一项游戏:随机地把这些人分成N对,则每对恰好为夫妻的概率是( ).A. (2^N)/((2N)!)B. (2^N)/(2N!)C. (N!)/((2N)!)D. (2^N N!)/((2N)!)
A. $\frac{2^N}{(2N)!}$
B. $\frac{2^N}{2N!}$
C. $\frac{N!}{(2N)!}$
D. $\frac{2^N N!}{(2N)!}$
题目解答
答案
解析
本题考查古典概型概率的计算,关键是确定基本事件总数和目标事件(每对恰好为夫妻)包含的基本事件数。
步骤1:确定基本事件总数
将$2N$人随机分成$N$对,计算分组方法数:
- 先从$2N$人中选$2$人作为第一对,有$\binom{2N}{2}$种选法;
- 再从剩余$2N-2$人中选$2$人作为第二对,有$\binom{2N-2}{2}$种选法;
- 以此类推,直到最后$2$人组成第$N$对,有$\binom{2}{2}$种选法。
但分组过程中,$N$对的顺序不影响结果(如“(A,B)和(C,D)”与“(C,D)和(A,B)”是同一种分组),需除以$N!$消除顺序影响。
因此,总分组数为:
$\frac{\binom{2N}{2}\binom{2N-2}{2}\cdots\binom{2}{2}}{N!} = \frac{(2N)!}{(2!)^N N!}$
步骤2:确定目标事件的基本事件数
每对恰好为夫妻,即只有$1$种分组方式(每对固定为夫妻),但同样需考虑分组顺序吗?不,因为夫妻对本身是固定的,无需额外排列,故目标事件数为$1$吗?不,实际分组时,若考虑夫妻对的顺序,是否有重复?
修正:若将分组视为“有序”(如先分夫妻1,再分夫妻2),则目标事件数为$N!$($N$对夫妻的排列),但总分组数也需对应调整。更简单的方式是用排列计算:
总排列数为$(2N)!$($2N$人的全排列),将排列两两分组:$(1,2),(3,4),\cdots,(2N-1,2N)$,每组内部顺序无关(如(1,2)与(2,1)是同一对),故总分组数为$\frac{(2N)!}{2^N}$(除以$2^N$消除每组内部顺序)。
目标事件:每对为夫妻,即排列中第$2k-1$和$2k$位是夫妻,共$N!$种($N$对夫妻的排列),每组内部顺序无关,故目标事件数为$N!$。
步骤3:计算概率
概率$P=\frac{目标事件数}{总事件数}=\frac{N!}{\frac{(2N)!}{2^N}}=\frac{2^N N!}{(2N)!}$。