有一繁忙的汽车站,每天有大量汽车通过,设每辆车在一天的某时段出事故的概率为 0.0001,在某天的该时段内有 1000 辆汽车通过,问出事故的次数不小于 2 的概率是多少?(利用泊松定理)
有一繁忙的汽车站,每天有大量汽车通过,设每辆车在一天的某时段出事故的概率为 0.0001,在某天的该时段内有 1000 辆汽车通过,问出事故的次数不小于 2 的概率是多少?(利用泊松定理)
题目解答
答案
我们来一步一步解决这个概率问题,使用泊松定理(Poisson Theorem)来近似计算概率。
题目回顾:
- 每辆车在某时段发生事故的概率为:$ p = 0.0001 $
- 该时段通过的汽车数量为:$ n = 1000 $
- 要求:出事故的次数不小于 2 的概率,即 $ P(X \geq 2) $
- 要求使用泊松定理进行近似计算
第一步:理解问题的分布模型
这是一个典型的小概率事件在大量独立试验中发生的次数问题,适合用泊松分布来近似。
原始模型是二项分布:
设 $ X $ 为发生事故的车辆数,则
$ X \sim B(n=1000, p=0.0001) $
由于 $ n $ 较大,$ p $ 很小,而 $ \lambda = np $ 适中,符合泊松定理的使用条件。
第二步:计算泊松分布的参数 $ \lambda $
$\lambda = n \cdot p = 1000 \times 0.0001 = 0.1$
所以,用泊松分布 $ P(\lambda = 0.1) $ 来近似二项分布。
第三步:求 $ P(X \geq 2) $
我们要求的是:
$P(X \geq 2) = 1 - P(X = 0) - P(X = 1)$
根据泊松分布的概率质量函数:
$P(X = k) = \frac{\lambda^k e^{-\lambda}}{k!}$
代入 $ \lambda = 0.1 $
计算 $ P(X = 0) $:
$P(X = 0) = \frac{0.1^0 e^{-0.1}}{0!} = e^{-0.1} \approx 0.904837$
计算 $ P(X = 1) $:
$P(X = 1) = \frac{0.1^1 e^{-0.1}}{1!} = 0.1 \cdot e^{-0.1} \approx 0.1 \times 0.904837 = 0.0904837$
计算 $ P(X \geq 2) $:
$P(X \geq 2) = 1 - P(X=0) - P(X=1) = 1 - 0.904837 - 0.0904837 = 1 - 0.9953207 = 0.0046793$
第四步:结果四舍五入(通常保留4位小数)
$P(X \geq 2) \approx 0.0047$
最终答案:
$\boxed{0.0047}$
即:在该时段内,1000 辆车通过时,发生事故的次数不小于 2 的概率约为 0.0047。
解题小结:
- 使用泊松定理的条件满足:$ n $ 大,$ p $ 小,$ \lambda = np = 0.1 $ 较小
- 泊松近似大大简化了计算
- 最终结果通过 $ 1 - P(0) - P(1) $ 得到
✅ 答案:约 0.0047
解析
考查要点:本题主要考查泊松定理的应用,即利用泊松分布近似计算二项分布的概率问题。关键在于理解泊松分布的适用条件,并掌握其概率计算方法。
解题核心思路:
- 识别分布类型:题目中事件(事故)发生的概率极小($p=0.0001$),试验次数极大($n=1000$),且$\lambda=np=0.1$适中,符合泊松定理的使用条件。
- 转换概率计算:将“不小于2次事故”的概率转化为“1减去0次和1次事故的概率之和”,简化计算过程。
破题关键点:
- 正确计算泊松参数$\lambda$:$\lambda = n \cdot p = 1000 \times 0.0001 = 0.1$。
- 熟练应用泊松概率公式:$P(X=k) = \frac{\lambda^k e^{-\lambda}}{k!}$,并注意计算精度。
步骤1:确定泊松分布参数
根据题意,$\lambda = n \cdot p = 1000 \times 0.0001 = 0.1$,因此用泊松分布$P(\lambda=0.1)$近似原二项分布。
步骤2:计算$P(X=0)$和$P(X=1)$
- $P(X=0)$:
$P(X=0) = \frac{0.1^0 e^{-0.1}}{0!} = e^{-0.1} \approx 0.904837$ - $P(X=1)$:
$P(X=1) = \frac{0.1^1 e^{-0.1}}{1!} = 0.1 \cdot e^{-0.1} \approx 0.0904837$
步骤3:求$P(X \geq 2)$
$P(X \geq 2) = 1 - P(X=0) - P(X=1) = 1 - 0.904837 - 0.0904837 = 0.0046793$
步骤4:结果保留四位小数
最终结果为:
$P(X \geq 2) \approx 0.0047$