设 A, B, C 是三个相互独立的随机事件,且 0 < P(C) < 1,则在下列给定的四对事件中不相互独立的是( )。A. (overline(A) cup B) 与 CB. (overline(A)C) 与 overline(C)C. (overline(A-B)) 与 CD. (overline(A) overline(B)) 与 overline(C)
设 $A, B, C$ 是三个相互独立的随机事件,且 $0 < P(C) < 1$,则在下列给定的四对事件中不相互独立的是( )。 A. $(\overline{A} \cup B)$ 与 $C$ B. $(\overline{A}C)$ 与 $\overline{C}$ C. $(\overline{A-B})$ 与 $C$ D. $(\overline{A} \overline{B})$ 与 $\overline{C}$
题目解答
答案
我们来逐步分析这道题。
题目给出:
设 $ A, B, C $ 是三个相互独立的随机事件,且 $ 0 < P(C) < 1 $。
我们要从四个选项中找出不相互独立的一对事件。
一、理解“相互独立”的含义
三个事件 $ A, B, C $ 相互独立,意味着满足以下所有条件:
- $ P(A \cap B) = P(A)P(B) $
- $ P(A \cap C) = P(A)P(C) $
- $ P(B \cap C) = P(B)P(C) $
- $ P(A \cap B \cap C) = P(A)P(B)P(C) $
这是“相互独立”的完整定义,比“两两独立”更强。
我们要判断四个选项中哪一对事件不相互独立,即哪一对事件不满足 $ P(E \cap F) = P(E)P(F) $。
选项 A:$ \overline{A} \cup B $ 与 $ C $
我们要判断:
$P\left( (\overline{A} \cup B) \cap C \right) \overset{?}{=} P(\overline{A} \cup B) \cdot P(C)$
我们尝试计算左边:
$(\overline{A} \cup B) \cap C = (\overline{A} \cap C) \cup (B \cap C)$
但注意这不是不相交并,所以不能直接拆开。不过我们可以利用概率的性质。
由于 $ A, B, C $ 相互独立,我们可以推出:
- $ \overline{A} $ 与 $ C $ 独立(因为 $ A $ 与 $ C $ 独立,补事件也独立)
- $ B $ 与 $ C $ 独立
- 并且 $ \overline{A} \cup B $ 是由 $ A, B $ 构成的事件,而 $ C $ 与 $ A, B $ 都独立,且三者相互独立,所以可以推出 $ \overline{A} \cup B $ 与 $ C $ 独立。
更严谨地说:
由于 $ C $ 与 $ A, B $ 都独立,且三者相互独立,那么 $ C $ 与任何由 $ A, B $ 生成的事件(如布尔组合)都独立。
而 $ \overline{A} \cup B $ 是由 $ A, B $ 构成的事件,因此与 $ C $ 独立。
✅ 所以 A 是独立的。
选项 B:$ \overline{A}C $ 与 $ \overline{C} $
我们要判断:
$P\left( (\overline{A}C) \cap \overline{C} \right) \overset{?}{=} P(\overline{A}C) \cdot P(\overline{C})$
先看左边:
$(\overline{A} \cap C) \cap \overline{C} = \overline{A} \cap (C \cap \overline{C}) = \overline{A} \cap \emptyset = \emptyset$
所以:
$P\left( (\overline{A}C) \cap \overline{C} \right) = P(\emptyset) = 0$
右边:
$P(\overline{A}C) \cdot P(\overline{C}) = P(\overline{A})P(C) \cdot P(\overline{C})$
因为 $ \overline{A} $ 与 $ C $ 独立(由 $ A $ 与 $ C $ 独立推出)
而题目给出 $ 0 < P(C) < 1 $,所以 $ P(C) > 0 $,$ P(\overline{C}) = 1 - P(C) > 0 $,且 $ P(\overline{A}) \geq 0 $,若 $ P(\overline{A}) > 0 $,则右边大于 0。
例如,假设 $ P(A) = 0.5 $,则 $ P(\overline{A}) = 0.5 $,$ P(C) = 0.5 $,$ P(\overline{C}) = 0.5 $
右边 = $ 0.5 \times 0.5 \times 0.5 = 0.125 > 0 $
而左边是 0
所以:
$0 = P\left( (\overline{A}C) \cap \overline{C} \right) \ne P(\overline{A}C)P(\overline{C}) > 0$
因此,不独立。
⚠️ 所以 B 是不相互独立的。
但我们还要检查其他选项,确保只有一个正确答案。
选项 C:$ \overline{A - B} $ 与 $ C $
先理解 $ A - B = A \cap \overline{B} $,所以:
$\overline{A - B} = \overline{A \cap \overline{B}} = \overline{A} \cup B \quad \text{(德摩根律)}$
所以 $ \overline{A - B} = \overline{A} \cup B $
这和选项 A 是一样的!
所以 $ \overline{A - B} $ 与 $ C $ 就是 $ \overline{A} \cup B $ 与 $ C $,和 A 完全一样。
而我们在 A 中已经分析过,这个事件与 $ C $ 独立。
✅ 所以 C 是独立的。
选项 D:$ \overline{A}\,\overline{B} $ 与 $ \overline{C} $
即 $ \overline{A} \cap \overline{B} $ 与 $ \overline{C} $
我们要判断:
$P\left( (\overline{A} \cap \overline{B}) \cap \overline{C} \right) \overset{?}{=} P(\overline{A} \cap \overline{B}) \cdot P(\overline{C})$
左边:
$P(\overline{A} \cap \overline{B} \cap \overline{C}) = P( \text{非}A, \text{非}B, \text{非}C )$
由于 $ A, B, C $ 相互独立,可以推出 $ \overline{A}, \overline{B}, \overline{C} $ 也相互独立。
因为独立事件的补也独立。
所以:
$P(\overline{A} \cap \overline{B} \cap \overline{C}) = P(\overline{A})P(\overline{B})P(\overline{C})$
而:
$P(\overline{A} \cap \overline{B}) = P(\overline{A})P(\overline{B}) \quad \text{(因为 } A,B \text{ 独立)}$
所以右边:
$P(\overline{A} \cap \overline{B}) \cdot P(\overline{C}) = P(\overline{A})P(\overline{B})P(\overline{C})$
左右相等。
✅ 所以 D 是独立的。
总结
- A:独立 ✅
- B:不独立 ❌
- C:独立 ✅
- D:独立 ✅
正确答案是:B
\boxed{\text{B}}
解析
考查要点:本题主要考查多个独立事件的组合事件是否保持独立性,需要结合事件运算和独立性的定义进行分析。
解题核心思路:
- 独立事件的性质:若事件$A,B,C$相互独立,则它们的补事件、交集、并集等组合事件与原事件的独立性需通过概率公式验证。
- 关键判断方法:对每一对事件,验证$P(E \cap F) = P(E)P(F)$是否成立。若不成立,则不独立。
- 特殊组合事件的处理:利用德摩根律、事件运算等化简复杂事件表达式,结合独立性性质逐步分析。
破题关键点:
- 选项B中,$\overline{A}C$与$\overline{C}$的交集为空集,导致概率为0,而右侧乘积不为0,直接判定不独立。
- 选项C通过德摩根律化简后与选项A相同,可快速判断独立性。
选项分析
选项A:$(\overline{A} \cup B)$ 与 $C$
- 事件关系:$\overline{A}$与$C$独立,$B$与$C$独立。
- 组合事件独立性:由独立性传递性,$\overline{A} \cup B$(由$A,B$构成)与$C$独立。
- 结论:独立。
选项B:$(\overline{A}C)$ 与 $\overline{C}$
- 交集计算:
$(\overline{A} \cap C) \cap \overline{C} = \overline{A} \cap (C \cap \overline{C}) = \overline{A} \cap \emptyset = \emptyset$
左侧概率为$0$。 - 右侧乘积:
$P(\overline{A}C) \cdot P(\overline{C}) = P(\overline{A})P(C) \cdot P(\overline{C}) > 0$
(因$0 < P(C) < 1$,$P(\overline{C}) > 0$,且$P(\overline{A}) \geq 0$) - 结论:不独立。
选项C:$(\overline{A - B})$ 与 $C$
- 化简事件:
$\overline{A - B} = \overline{A \cap \overline{B}} = \overline{A} \cup B \quad \text{(德摩根律)}$ - 等价于选项A:$\overline{A} \cup B$与$C$独立。
- 结论:独立。
选项D:$(\overline{A} \overline{B})$ 与 $\overline{C}$
- 独立性传递:$\overline{A}, \overline{B}, \overline{C}$相互独立。
- 交集概率:
$P(\overline{A} \cap \overline{B} \cap \overline{C}) = P(\overline{A})P(\overline{B})P(\overline{C})$ - 右侧乘积:
$P(\overline{A} \cap \overline{B}) \cdot P(\overline{C}) = P(\overline{A})P(\overline{B})P(\overline{C})$ - 结论:独立。