袋中有12球,9个红球,3个白球,从中任抽一球无放回地连抽两次。事件A表示第二次抽出的是红球,则P(A)=( )。
袋中有12球,9个红球,3个白球,从中任抽一球无放回地连抽两次。事件A表示第二次抽出的是红球,则$P(A)=$( )。
题目解答
答案
我们来一步一步地分析这个概率问题。
题目:
袋中有12个球,其中9个红球,3个白球。从中无放回地连续抽取两次。
事件 $ A $ 表示“第二次抽出的是红球”,求 $ P(A) $。
第一步:理解问题
我们是从12个球中无放回地抽取两次,即第一次抽完后不放回,再抽第二次。
我们要求的是:第二次抽到红球的概率。
注意:虽然第二次抽取依赖于第一次的结果(因为是无放回),但我们要求的是总的、无条件的概率 $ P(A) $,即只关注第二次抽到红球的概率。
第二步:使用全概率公式
我们可以根据第一次抽到的球的颜色,将事件分成两种情况:
- 第一次抽到红球;
- 第一次抽到白球。
然后利用全概率公式来计算第二次抽到红球的概率。
设:
- $ R_1 $:第一次抽到红球;
- $ W_1 $:第一次抽到白球;
- $ A $:第二次抽到红球。
根据全概率公式:
$P(A) = P(A \mid R_1) \cdot P(R_1) + P(A \mid W_1) \cdot P(W_1)$
第三步:计算各项概率
-
$ P(R_1) = \frac{9}{12} = \frac{3}{4} $
(一开始有9个红球,共12个球) -
$ P(W_1) = \frac{3}{12} = \frac{1}{4} $
-
$ P(A \mid R_1) $:在第一次抽到红球的条件下,第二次抽到红球的概率。
此时,红球剩下 $ 8 $ 个,白球仍是 $ 3 $ 个,总共剩下 $ 11 $ 个球。
所以:
$P(A \mid R_1) = \frac{8}{11}$ -
$ P(A \mid W_1) $:在第一次抽到白球的条件下,第二次抽到红球的概率。
此时,白球剩下 $ 2 $ 个,红球仍是 $ 9 $ 个,总共剩下 $ 11 $ 个球。
所以:
$P(A \mid W_1) = \frac{9}{11}$
第四步:代入公式计算
$P(A) = \frac{8}{11} \cdot \frac{3}{4} + \frac{9}{11} \cdot \frac{1}{4}$
分别计算:
- $ \frac{8}{11} \cdot \frac{3}{4} = \frac{24}{44} $
- $ \frac{9}{11} \cdot \frac{1}{4} = \frac{9}{44} $
相加:
$P(A) = \frac{24}{44} + \frac{9}{44} = \frac{33}{44} = \frac{3}{4}$
第五步:结果分析
我们发现:
$P(A) = \frac{3}{4}$
而 $ \frac{3}{4} $ 正好等于最初红球所占的比例 $ \frac{9}{12} $。
这说明:在无放回抽样中,第几次抽到某种球的概率,都等于最初该种球所占的比例。这是一个经典结论。
最终答案:
$\boxed{\frac{3}{4}}$
解析
考查要点:本题主要考查无放回抽样中的概率计算,涉及全概率公式的应用,以及理解对称性在概率问题中的作用。
解题核心思路:
虽然第二次抽球的结果依赖于第一次抽球的结果,但通过全概率公式,可以将问题分解为两种互斥的情况(第一次抽到红球或白球),分别计算条件概率后加权求和。最终发现,无放回抽样中,每次抽到某类球的概率等于初始该类球的比例,这一结论简化了计算。
破题关键点:
- 分解事件:将事件按第一次抽球结果分为两类。
- 计算条件概率:分别求出两类情况下的第二次抽红球概率。
- 加权求和:结合第一次抽球的概率,得到最终结果。
- 对称性结论:直接利用初始比例简化计算(需验证适用条件)。
步骤1:定义事件与概率
- 设 $R_1$ 表示第一次抽到红球,$W_1$ 表示第一次抽到白球。
- 目标概率为 $P(A)$,其中 $A$ 是“第二次抽到红球”。
步骤2:应用全概率公式
根据全概率公式,分解为两种情况:
$P(A) = P(A \mid R_1) \cdot P(R_1) + P(A \mid W_1) \cdot P(W_1)$
步骤3:计算各部分概率
-
第一次抽红球的概率:
$P(R_1) = \frac{9}{12} = \frac{3}{4}$
此时剩余8红3白,共11球,第二次抽红球的概率为:
$P(A \mid R_1) = \frac{8}{11}$ -
第一次抽白球的概率:
$P(W_1) = \frac{3}{12} = \frac{1}{4}$
此时剩余9红2白,共11球,第二次抽红球的概率为:
$P(A \mid W_1) = \frac{9}{11}$
步骤4:代入公式求和
$\begin{aligned}P(A) &= \frac{8}{11} \cdot \frac{3}{4} + \frac{9}{11} \cdot \frac{1}{4} \\&= \frac{24}{44} + \frac{9}{44} \\&= \frac{33}{44} = \frac{3}{4}\end{aligned}$
步骤5:对称性结论验证
最终结果 $\frac{3}{4}$ 等于初始红球比例 $\frac{9}{12}$,说明无放回抽样中,每次抽到红球的概率均等于初始比例。