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数学
题目

有三只箱子,第一只箱子中有4个红球和1个白球,第二只箱子中有5个红球和1个白球,第三只箱子中有3个红球和4个白球,现随机地取一只箱子,再从此箱子中随机地取出一个球,结果发现是白球,求该白球是取自第一个箱子的概率。 A (197)/(630) B (1)/(15) C (42)/(197) D 以上都不对

有三只箱子,第一只箱子中有4个红球和1个白球,第二只箱子中有5个红球和1个白球,第三只箱子中有3个红球和4个白球,现随机地取一只箱子,再从此箱子中随机地取出一个球,结果发现是白球,求该白球是取自第一个箱子的概率。

A $\frac{197}{630}$

B $\frac{1}{15}$

C $\frac{42}{197}$

D 以上都不对

题目解答

答案

为了解决这个问题,我们需要使用贝叶斯定理。贝叶斯定理允许我们根据先验知识和新证据找到一个事件的概率。在这里,新证据是抽到一个白球,我们想要找到这个白球来自第一个箱子的概率。 让我们定义事件: - $ A_1 $:事件是第一个箱子被选中。 - $ A_2 $:事件是第二个箱子被选中。 - $ A_3 $:事件是第三个箱子被选中。 - $ B $:事件是抽到一个白球。 我们已知: - 选择任何一个箱子的概率是 $ P(A_1) = P(A_2) = P(A_3) = \frac{1}{3} $。 - 从第一个箱子中抽到白球的概率是 $ P(B|A_1) = \frac{1}{5} $。 - 从第二个箱子中抽到白球的概率是 $ P(B|A_2) = \frac{1}{6} $。 - 从第三个箱子中抽到白球的概率是 $ P(B|A_3) = \frac{4}{7} $。 我们需要找到 $ P(A_1|B) $,即在抽到白球的条件下,球来自第一个箱子的概率。根据贝叶斯定理,我们有: \[ P(A_1|B) = \frac{P(B|A_1)P(A_1)}{P(B)} \] 首先,我们需要找到 $ P(B) $,即抽到白球的总概率。这可以使用全概率定律计算: \[ P(B) = P(B|A_1)P(A_1) + P(B|A_2)P(A_2) + P(B|A_3)P(A_3) \] 代入已知值: \[ P(B) = \left(\frac{1}{5}\right)\left(\frac{1}{3}\right) + \left(\frac{1}{6}\right)\left(\frac{1}{3}\right) + \left(\frac{4}{7}\right)\left(\frac{1}{3}\right) \] \[ P(B) = \frac{1}{15} + \frac{1}{18} + \frac{4}{21} \] 为了将这些分数相加,我们需要一个公共分母。15、18和21的最小公倍数是630。将每个分数转换: \[ \frac{1}{15} = \frac{42}{630} \] \[ \frac{1}{18} = \frac{35}{630} \] \[ \frac{4}{21} = \frac{120}{630} \] 将这些分数相加: \[ P(B) = \frac{42}{630} + \frac{35}{630} + \frac{120}{630} = \frac{197}{630} \] 现在我们可以找到 $ P(A_1|B) $: \[ P(A_1|B) = \frac{P(B|A_1)P(A_1)}{P(B)} = \frac{\left(\frac{1}{5}\right)\left(\frac{1}{3}\right)}{\frac{197}{630}} = \frac{\frac{1}{15}}{\frac{197}{630}} = \frac{1}{15} \cdot \frac{630}{197} = \frac{630}{2955} = \frac{42}{197} \] 因此,该白球是取自第一个箱子的概率是 $\boxed{\frac{42}{197}}$。 正确答案是 $\boxed{C}$。

解析

考查要点:本题主要考查条件概率和贝叶斯定理的应用,需要结合全概率公式进行计算。

解题核心思路:

  1. 确定事件关系:选择箱子和抽到白球是两个相关事件,需用贝叶斯定理计算后验概率。
  2. 计算全概率:通过全概率公式计算抽到白球的总概率,需考虑所有可能的箱子。
  3. 代入贝叶斯公式:将各部分概率代入公式,最终得到目标概率。

破题关键点:

  • 正确识别每个箱子的白球概率(如第一个箱子白球概率为$\frac{1}{5}$)。
  • 准确计算全概率时注意分母的通分与相加。
  • 避免混淆分子与分母在贝叶斯公式中的位置。

步骤1:定义事件与已知概率

  • $A_1$:选中第一个箱子,概率$P(A_1) = \frac{1}{3}$。
  • $A_2$:选中第二个箱子,概率$P(A_2) = \frac{1}{3}$。
  • $A_3$:选中第三个箱子,概率$P(A_3) = \frac{1}{3}$。
  • $B$:抽到白球。
  • 条件概率:
    • $P(B|A_1) = \frac{1}{5}$(第一个箱子有1个白球,共5个球)。
    • $P(B|A_2) = \frac{1}{6}$(第二个箱子有1个白球,共6个球)。
    • $P(B|A_3) = \frac{4}{7}$(第三个箱子有4个白球,共7个球)。

步骤2:计算抽到白球的总概率$P(B)$
根据全概率公式:
$\begin{aligned}P(B) &= P(B|A_1)P(A_1) + P(B|A_2)P(A_2) + P(B|A_3)P(A_3) \\&= \frac{1}{5} \cdot \frac{1}{3} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{3} + \frac{4}{7} \cdot \frac{1}{3} \\&= \frac{1}{15} + \frac{1}{18} + \frac{4}{21}.\end{aligned}$
通分后计算:
$\frac{1}{15} = \frac{42}{630}, \quad \frac{1}{18} = \frac{35}{630}, \quad \frac{4}{21} = \frac{120}{630}, \quad P(B) = \frac{42 + 35 + 120}{630} = \frac{197}{630}.$

步骤3:应用贝叶斯定理求$P(A_1|B)$
$\begin{aligned}P(A_1|B) &= \frac{P(B|A_1)P(A_1)}{P(B)} \\&= \frac{\frac{1}{5} \cdot \frac{1}{3}}{\frac{197}{630}} \\&= \frac{\frac{1}{15}}{\frac{197}{630}} = \frac{1}{15} \cdot \frac{630}{197} = \frac{42}{197}.\end{aligned}$

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