题目
做一系列独立试验,每次成功的概率为p(0lt plt 1).(1)试验进行到成功与失败均出现时停止,求试验次数X的分布律.(2)试验进行到出现n次成功时停止,求已经失败的次数Y的分布律.
做一系列独立试验,每次成功的概率为p($0lt plt 1$).
(1)试验进行到成功与失败均出现时停止,求试验次数X的分布律.
(2)试验进行到出现n次成功时停止,求已经失败的次数Y的分布律.
题目解答
答案

解析
本题主要考查独立试验的概率分布律,解题的关键在于分析不同情况下试验的组合方式,并利用独立事件概率的乘法公式和组合数公式进行计算。
(1)求试验次数$X$的分布律
- 确定$X$的取值范围:
因为试验要进行到成功与失败均出现时停止,所以至少需要进行$2$次试验,即$X$的取值为$k\geq2$且$k\in N^+$。 - 分析$X = k$的情况:
$X = k$有两种情况,一种是前$k - 1$次试验都成功,第$k$次试验失败;另一种是前$k - 1$次试验都失败,第$k$次试验成功。- 对于前$k - 1$次试验都成功,第$k$次试验失败的情况:
由于每次试验相互独立,根据独立事件概率的乘法公式,前$k - 1$次成功的概率为$p^{k - 1}$,第$k$次失败的概率为$1 - p$,所以这种情况的概率为$p^{k - 1}(1 - p)$。 - 对于前$k - 1$次试验都失败,第$k$次试验成功的情况:
同理,前$k - 1$次失败的概率为$(1 - p)^{k - 1}$,第$k$次成功的概率为$p$,所以这种情况的概率为$(1 - p)^{k - 1}p$。
- 对于前$k - 1$次试验都成功,第$k$次试验失败的情况:
- 计算$P(X = k)$:
根据互斥事件概率的加法公式,将上述两种情况的概率相加,可得$P(X = k)=p^{k - 1}(1 - p)+(1 - p)^{k - 1}p$,$k\geq2$,$k\in N^+$。
(2)求已经失败的次数$Y$的分布律
- 确定$Y$的取值范围:
试验进行到出现$n$次成功时停止,失败的次数$Y$可以为$0,1,2,\cdots$。 - 分析$Y = k$的情况:
当$Y = k$时,意味着总共进行了$n + k$次试验,且第$n + k$次试验一定是成功的,前$n + k - 1$次试验中有$k$次失败和$n - 1$次成功。- 从$n + k - 1$次试验中选$k$次失败的组合数为$C_{n + k - 1}^k$,根据组合数公式$C_{m}^n=\frac{m!}{n!(m - n)!}$,这里$m = n + k - 1$,$n = k$。
- 前$n + k - 1$次试验中有$k$次失败和$n - 1$次成功的概率为$C_{n + k - 1}^k p^{n - 1}(1 - p)^k$,第$n + k$次试验成功的概率为$p$。
- 计算$P(Y = k)$:
根据独立事件概率的乘法公式,可得$P(Y = k)=C_{n + k - 1}^k p^{n}(1 - p)^k$,$k = 0,1,2,\cdots$。