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题目

一批产品的不合格品率为 0.02,现从中任取 40 件进行检查,若发现两件或两件以上不合格品就拒收这批产品。分别用以下方法求拒收的概率:(1) 用二项分布作精确计算;(2) 用泊松分布作近似计算。

一批产品的不合格品率为 $0.02$,现从中任取 40 件进行检查,若发现两件或两件以上不合格品就拒收这批产品。分别用以下方法求拒收的概率: (1) 用二项分布作精确计算; (2) 用泊松分布作近似计算。

题目解答

答案

我们来逐步分析并解决这个概率问题。

题目分析:

已知:

  • 不合格品率:$ p = 0.02 $
  • 抽取样本数:$ n = 40 $
  • 拒收条件:发现 两件或两件以上 不合格品

记随机变量 $ X $ 为 40 件产品中的不合格品数。

(1) 用二项分布作精确计算

步骤一:设定分布

不合格品数 $ X \sim \text{Bin}(n=40, p=0.02) $

我们要计算的是 拒收概率,即:

$P(\text{拒收}) = P(X \geq 2) = 1 - P(X = 0) - P(X = 1)$

步骤二:计算各项概率

计算 $ P(X = 0) $:

$P(X = 0) = \binom{40}{0} (0.02)^0 (1 - 0.02)^{40} = 1 \cdot 1 \cdot (0.98)^{40}$

$(0.98)^{40} \approx 0.4457$

计算 $ P(X = 1) $:

$P(X = 1) = \binom{40}{1} (0.02)^1 (0.98)^{39} = 40 \cdot 0.02 \cdot (0.98)^{39}$

$(0.98)^{39} \approx 0.4548$

$P(X = 1) \approx 40 \cdot 0.02 \cdot 0.4548 = 0.3638$

步骤三:计算拒收概率

$P(X \geq 2) = 1 - P(X = 0) - P(X = 1) \approx 1 - 0.4457 - 0.3638 = 0.1905$

(2) 用泊松分布作近似计算

当 $ n $ 较大,$ p $ 较小,且 $ \lambda = np $ 适中时,二项分布 $ \text{Bin}(n, p) $ 可用泊松分布近似:

$X \sim \text{Poisson}(\lambda = np = 40 \times 0.02 = 0.8)$

同样,我们要计算:

$P(X \geq 2) = 1 - P(X = 0) - P(X = 1)$

步骤一:计算各项概率

泊松分布公式:

$P(X = k) = \frac{e^{-\lambda} \lambda^k}{k!}$

计算 $ P(X = 0) $:

$P(X = 0) = \frac{e^{-0.8} \cdot 0.8^0}{0!} = e^{-0.8} \approx 0.4493$

计算 $ P(X = 1) $:

$P(X = 1) = \frac{e^{-0.8} \cdot 0.8^1}{1!} = 0.8 \cdot e^{-0.8} \approx 0.8 \cdot 0.4493 = 0.3594$

步骤二:计算拒收概率

$P(X \geq 2) = 1 - P(X = 0) - P(X = 1) \approx 1 - 0.4493 - 0.3594 = 0.1913$

最终答案:

  • (1) 二项分布精确计算: 拒收概率约为 $ \boxed{0.1905} $
  • (2) 泊松分布近似计算: 拒收概率约为 $ \boxed{0.1913} $

两种方法结果非常接近,说明泊松近似在这个情况下是合理的。

解析

考查要点:本题主要考查二项分布的精确计算和泊松分布的近似计算在实际问题中的应用,涉及概率计算和分布近似条件的理解。

解题核心思路:

  1. 二项分布:直接计算不合格品数 $X$ 的概率分布,通过 $P(X \geq 2) = 1 - P(X=0) - P(X=1)$ 求解拒收概率。
  2. 泊松分布:当 $n$ 较大、$p$ 较小且 $\lambda = np$ 适中时,用泊松分布近似二项分布,简化计算。

破题关键点:

  • 明确两种分布的适用条件:二项分布适用于独立重复试验,泊松分布适用于稀有事件的近似。
  • 正确计算累积概率,避免直接计算高阶项的复杂性。

第(1)题:二项分布精确计算

设定分布

不合格品数 $X$ 服从二项分布:
$X \sim \text{Bin}(n=40, p=0.02)$

计算 $P(X=0)$

$P(X=0) = \binom{40}{0} (0.02)^0 (0.98)^{40} = (0.98)^{40} \approx 0.4457$

计算 $P(X=1)$

$P(X=1) = \binom{40}{1} (0.02)^1 (0.98)^{39} = 40 \cdot 0.02 \cdot (0.98)^{39} \approx 0.3638$

计算拒收概率

$P(X \geq 2) = 1 - P(X=0) - P(X=1) \approx 1 - 0.4457 - 0.3638 = 0.1905$

第(2)题:泊松分布近似计算

确定参数 $\lambda$

$\lambda = np = 40 \times 0.02 = 0.8$

计算 $P(X=0)$

$P(X=0) = \frac{e^{-0.8} \cdot 0.8^0}{0!} = e^{-0.8} \approx 0.4493$

计算 $P(X=1)$

$P(X=1) = \frac{e^{-0.8} \cdot 0.8^1}{1!} = 0.8 \cdot e^{-0.8} \approx 0.3594$

计算拒收概率

$P(X \geq 2) = 1 - P(X=0) - P(X=1) \approx 1 - 0.4493 - 0.3594 = 0.1913$

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