箱子中有a根红签,b根白签,除颜色外签没有区别。现有a+b个人依次不放回地去抽签,求第k个人抽到红签的概率()A. (1)/(a+b)B. (a)/(b)C. (b)/(a+b)D. (a)/(a+b)
箱子中有$a$根红签,$b$根白签,除颜色外签没有区别。现有$a+b$个人依次不放回地去抽签,求第$k$个人抽到红签的概率() A. $\frac{1}{a+b}$ B. $\frac{a}{b}$ C. $\frac{b}{a+b}$ D. $\frac{a}{a+b}$
题目解答
答案
我们来一步一步分析这个概率问题。
题目回顾:
箱子中有 $ a $ 根红签,$ b $ 根白签,共 $ a + b $ 根签。
有 $ a + b $ 个人依次不放回地抽签,每个人抽一根。
问:第 $ k $ 个人抽到红签的概率是多少?
其中 $ 1 \leq k \leq a + b $。
第一步:理解题意
- 抽签是不放回的,即每个人抽完后签不再放回去。
- 所有人依次抽签,每个人抽一根,总共抽完所有签。
- 问题是求第 $ k $ 个人抽到红签的概率。
- 注意:虽然抽签是依次进行的,但每个人的抽签结果是随机的。
第二步:关键观察
虽然抽签是依次进行的,但由于每个人的抽签顺序是随机的,且没有放回,我们可以从对称性的角度来思考。
考虑这样一个事实:
> 所有 $ a + b $ 根签被随机地排列成一个顺序,第一个人抽第一根,第二个人抽第二根,……,第 $ k $ 个人抽第 $ k $ 根。
>
> 所以,第 $ k $ 个人抽到某一根签的概率,等于这根签在所有签中被随机分配到第 $ k $ 个位置的概率。
换句话说,这个抽签过程等价于将所有签随机排列,然后按顺序分配给每个人。
第三步:计算第 $ k $ 个位置是红签的概率
总共有 $ a $ 根红签,$ b $ 根白签,共 $ a + b $ 根签。
我们把所有签随机排成一列,问:第 $ k $ 个位置是红签的概率是多少?
由于排列是完全随机的,每一根签出现在第 $ k $ 个位置的概率是相等的。
- 总共有 $ a + b $ 根签。
- 其中有 $ a $ 根是红签。
- 所以,第 $ k $ 个位置是红签的概率 = 红签占据该位置的可能性 = $ \frac{a}{a + b} $。
第四步:直观理解
也许你会想:“前面的人抽了什么会影响后面的人吧?”
是的,条件概率上确实会影响,但我们求的是无条件概率:即在所有人抽签之前,第 $ k $ 个人抽到红签的概率。
虽然前面的人抽签会影响后续的概率,但由于我们对前面的结果没有任何信息,所有签的排列是等可能的。
因此,第 $ k $ 个人抽到红签的概率,和第 1 个人抽到红签的概率是一样的。
比如:
-
第 1 个人抽到红签的概率显然是 $ \frac{a}{a + b} $。
-
第 2 个人抽到红签的概率呢?我们可以计算:
- 分两种情况:
- 第一个人抽到红签:概率 $ \frac{a}{a+b} $,剩下 $ a-1 $ 红,$ b $ 白 → 第二个人抽到红的概率是 $ \frac{a-1}{a+b-1} $
- 第一个人抽到白签:概率 $ \frac{b}{a+b} $,剩下 $ a $ 红,$ b-1 $ 白 → 第二个人抽到红的概率是 $ \frac{a}{a+b-1} $
所以第 2 个人抽到红签的总概率为:
$\frac{a}{a+b} \cdot \frac{a-1}{a+b-1} + \frac{b}{a+b} \cdot \frac{a}{a+b-1} = \frac{a(a-1) + b a}{(a+b)(a+b-1)} = \frac{a(a-1 + b)}{(a+b)(a+b-1)} = \frac{a(a + b - 1)}{(a+b)(a+b-1)} = \frac{a}{a+b}$ - 分两种情况:
结果还是 $ \frac{a}{a+b} $!
这说明:无论 $ k $ 是多少,第 $ k $ 个人抽到红签的概率都是 $ \frac{a}{a+b} $。
第五步:结论
所以,第 $ k $ 个人抽到红签的概率是:
$\boxed{\frac{a}{a+b}}$
正确答案是:
D. $ \frac{a}{a+b} $
✅ 答案:D
解析
考查要点:本题主要考查古典概率的理解,以及排列对称性的应用。关键在于理解不放回抽签的对称性,即每个位置抽到红签的概率仅与红签总数和总签数有关,与抽签顺序无关。
解题核心思路:
将抽签过程视为随机排列,第$k$个人抽到的签等价于排列中的第$k$个位置。由于所有排列是等可能的,红签在任意位置出现的概率均为红签占比$\frac{a}{a+b}$。
破题关键点:
- 对称性原理:无论第$k$个人的位置如何,所有签被随机分配到各个位置的概率均相等。
- 无条件概率:无需考虑前$k-1$次抽签的结果,直接从整体角度计算概率。
步骤1:抽象问题为排列问题
将$a$根红签和$b$根白签随机排列成一列,第$k$个人抽到的签对应排列中的第$k$个位置。此时,问题转化为:红签出现在第$k$个位置的概率是多少?
步骤2:计算概率
- 总共有$a+b$根签,其中红签有$a$根。
- 每根签被分配到第$k$个位置的概率相等,因此红签占据该位置的概率为:
$P = \frac{\text{红签数量}}{\text{总签数}} = \frac{a}{a+b}.$
步骤3:验证对称性
无论$k$取何值($1 \leq k \leq a+b$),上述计算均成立。例如:
- 第1个人抽到红签的概率显然为$\frac{a}{a+b}$。
- 第2个人的概率可通过分步计算验证(如题目分析中的详细推导),结果仍为$\frac{a}{a+b}$。
- 同理,第$k$个人的概率始终等于红签的初始占比。