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题目

有外包装完全相同的产品15箱,其中一等品8箱,二等品5箱,三等品2箱。运输过程中不慎丢失一箱该产品,现从剩余产品中任取两箱,求(1)取到都是一等品的概率;(2)若取到两箱都是一等品,丢失的也是一等品的概率。

有外包装完全相同的产品15箱,其中一等品8箱,二等品5箱,三等品2箱。运输过程中不慎丢失一箱该产品,现从剩余产品中任取两箱,求(1)取到都是一等品的概率;(2)若取到两箱都是一等品,丢失的也是一等品的概率。

题目解答

答案

我们来逐步分析并解答这个概率问题。

题目回顾:

有外包装完全相同的产品共 15 箱:

  • 一等品:8 箱
  • 二等品:5 箱
  • 三等品:2 箱

运输过程中不慎丢失一箱(丢失哪一箱是随机的,但不知道丢失的是哪一类),然后从剩下的 14 箱中任取两箱。

求:

(1)取到的两箱都是一等品的概率;
(2)已知取到的两箱都是一等品,求丢失的那一箱也是一等品的概率。

这是一个典型的全概率公式和贝叶斯公式的应用题。

我们记:

  • $ A $:丢失的是一等品
  • $ B $:丢失的是二等品
  • $ C $:丢失的是三等品

由于丢失一箱是随机的(等可能从15箱中丢掉任意一箱),所以丢失各类的概率为:

  • $ P(A) = \frac{8}{15} $
  • $ P(B) = \frac{5}{15} = \frac{1}{3} $
  • $ P(C) = \frac{2}{15} $

记事件 $ D $:从剩下的14箱中任取两箱,都是一等品。

我们要先求(1)$ P(D) $,即取到两箱都是一等品的总概率;
再求(2)$ P(A \mid D) $,即在已知取到两箱都是一等品的条件下,丢失的是一等品的概率。

第(1)问:求 $ P(D) $

使用全概率公式,根据丢失的是哪一类,分三种情况讨论:

情况1:丢失的是一等品(事件 A)

  • 剩下一等品:$ 8 - 1 = 7 $ 箱
  • 二等品:5 箱
  • 三等品:2 箱
  • 总共剩下:14 箱

从14箱中任取2箱,都是一等品的概率为:

$P(D \mid A) = \frac{\binom{7}{2}}{\binom{14}{2}} = \frac{21}{91}$

(因为 $ \binom{7}{2} = 21 $,$ \binom{14}{2} = 91 $)

情况2:丢失的是二等品(事件 B)

  • 一等品仍为 8 箱
  • 二等品:$ 5 - 1 = 4 $ 箱
  • 三等品:2 箱

$P(D \mid B) = \frac{\binom{8}{2}}{\binom{14}{2}} = \frac{28}{91}$

($ \binom{8}{2} = 28 $)

情况3:丢失的是三等品(事件 C)

  • 一等品:8 箱
  • 二等品:5 箱
  • 三等品:$ 2 - 1 = 1 $ 箱

$P(D \mid C) = \frac{\binom{8}{2}}{\binom{14}{2}} = \frac{28}{91}$

(和情况2一样,因为一等品没少)

现在用全概率公式:

$P(D) = P(A)P(D \mid A) + P(B)P(D \mid B) + P(C)P(D \mid C)$

代入数值:

$P(D) = \frac{8}{15} \cdot \frac{21}{91} + \frac{5}{15} \cdot \frac{28}{91} + \frac{2}{15} \cdot \frac{28}{91}$

先提取公因式 $ \frac{1}{15 \times 91} $:

$P(D) = \frac{1}{15 \times 91} \left( 8 \cdot 21 + 5 \cdot 28 + 2 \cdot 28 \right)$

计算括号内:

  • $ 8 \cdot 21 = 168 $
  • $ 5 \cdot 28 = 140 $
  • $ 2 \cdot 28 = 56 $
  • 总和:$ 168 + 140 + 56 = 364 $

所以:

$P(D) = \frac{364}{15 \times 91}$

注意:$ 91 = 13 \times 7 $,$ 364 = 4 \times 91 $,因为 $ 91 \times 4 = 364 $

所以:

$P(D) = \frac{4 \times 91}{15 \times 91} = \frac{4}{15}$

✅ 第(1)问答案:
$\boxed{\frac{4}{15}}$

第(2)问:已知取到两箱都是一等品,求丢失的也是一等品的概率

即求条件概率:

$P(A \mid D) = \frac{P(A \cap D)}{P(D)} = \frac{P(A) P(D \mid A)}{P(D)}$

我们已经有:

  • $ P(A) = \frac{8}{15} $
  • $ P(D \mid A) = \frac{21}{91} $
  • $ P(D) = \frac{4}{15} $

所以:

$P(A \mid D) = \frac{ \frac{8}{15} \cdot \frac{21}{91} }{ \frac{4}{15} } = \frac{8 \cdot 21}{15 \cdot 91} \cdot \frac{15}{4} = \frac{8 \cdot 21}{91} \cdot \frac{1}{4}$

化简:

$= \frac{168}{91} \cdot \frac{1}{4} = \frac{168}{364}$

约分:分子分母同除以 28:

  • $ 168 \div 28 = 6 $
  • $ 364 \div 28 = 13 $

(验证:$ 28 \times 13 = 364 $,$ 28 \times 6 = 168 $,正确)

所以:

$P(A \mid D) = \frac{6}{13}$

✅ 第(2)问答案:
$\boxed{\frac{6}{13}}$

最终答案:

(1)取到两箱都是一等品的概率为:$\boxed{\dfrac{4}{15}}$
(2)若取到两箱都是一等品,则丢失的也是一等品的概率为:$\boxed{\dfrac{6}{13}}$

解析

本题主要考查全概率公式和贝叶斯公式的应用。解题的关键在于根据丢失产品的不同类别进行分类讨论,利用组合数计算在不同情况下取到两箱一等品的概率,再结合全概率公式和贝叶斯公式求解最终结果。

  1. 定义事件并计算丢失各类产品的概率
    • 记事件$A$:丢失的是一等品;事件$B$:丢失的是二等品;事件$C$:丢失的是三等品。
    • 因为丢失一箱是随机的,所以$P(A)=\frac{8}{15}$,$P(B)=\frac{5}{15}=\frac{1}{3}$,$P(C)=\frac{2}{15}$。
    • 记事件$D$:从剩下的$14$箱中任取两箱,都是一等品。
  2. 计算$P(D)$(取到两箱都是一等品的总概率)
    • 情况1:丢失的是一等品(事件$A$)
      • 剩下一等品$7$箱,从$14$箱中任取$2$箱都是一等品的概率为$P(D\mid A)=\frac{\binom{7}{2}}{\binom{14}{2}}$。
      • 根据组合数公式$\binom{n}{k}=\frac{n!}{k!(n - k)!}$,可得$\binom{7}{2}=\frac{7!}{2!(7 - 2)!}=\frac{7\times6}{2\times1}=21$,$\binom{14}{2}=\frac{14!}{2!(14 - 2)!}=\frac{14\times13}{2\times1}=91$,所以$P(D\mid A)=\frac{21}{91}$。
    • 情况2:丢失的是二等品(事件$B$)
      • 一等品仍为$8$箱,从$14$箱中任取$2$箱都是一等品的概率为$P(D\mid B)=\frac{\binom{8}{2}}{\binom{14}{2}}$。
      • 计算$\binom{8}{2}=\frac{8!}{2!(8 - 2)!}=\frac{8\times7}{2\times1}=28$,所以$P(D\mid B)=\frac{28}{91}$。
    • 情况3:丢失的是三等品(事件$C$)
      • 一等品为$8$箱,从$14$箱中任取$2$箱都是一等品的概率为$P(D\mid C)=\frac{\binom{8}{2}}{\binom{14}{2}}$。
      • 同样$\binom{8}{2}=28$,所以$P(D\mid C)=\frac{28}{91}$。
    • 根据全概率公式$P(D)=P(A)P(D\mid A)+P(B)P(D\mid B)+P(C)P(D\mid C)$,代入数值可得:
      • $P(D)=\frac{8}{15}\cdot\frac{21}{91}+\frac{5}{15}\cdot\frac{28}{91}+\frac{2}{15}\cdot\frac{28}{91}$。
      • 提取公因式$\frac{1}{15\times91}$,得到$P(D)=\frac{1}{15\times91}(8\times21 + 5\times28 + 2\times28)$。
      • 计算括号内的值:$8\times21 = 168$,$5\times28 = 140$,$2\times28 = 56$,总和为$168 + 140 + 56 = 364$。
      • 所以$P(D)=\frac{364}{15\times91}$,又因为$364 = 4\times91$,则$P(D)=\frac{4\times91}{15\times91}=\frac{4}{15}$。
  3. 计算$P(A\mid D)$(已知取到两箱都是一等品,丢失的也是一等品的概率)
    • 根据贝叶斯公式$P(A\mid D)=\frac{P(A\cap D)}{P(D)}=\frac{P(A)P(D\mid A)}{P(D)}$。
    • 已知$P(A)=\frac{8}{15}$,$P(D\mid A)=\frac{21}{91}$,$P(D)=\frac{4}{15}$,代入可得:
      • $P(A\mid D)=\frac{\frac{8}{15}\cdot\frac{21}{91}}{\frac{4}{15}}=\frac{8\times21}{15\times91}\cdot\frac{15}{4}=\frac{8\times21}{91}\cdot\frac{1}{4}$。
      • 化简得$\frac{168}{91}\cdot\frac{1}{4}=\frac{168}{364}$。
      • 分子分母同除以$28$,$168\div28 = 6$,$364\div28 = 13$,所以$P(A\mid D)=\frac{6}{13}$。

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