设 A 和 B 是任意两个不相容的事件,并且 P(A) neq 0,P(B) neq 0,则下列结论中肯定正确的是 ______。A. overline(A) 与 overline(B) 不相容B. overline(A) 与 overline(B) 相容C. P(AB) = P(A)P(B)D. P(A-B) = P(A)
设 A 和 B 是任意两个不相容的事件,并且 $P(A) \neq 0$,$P(B) \neq 0$,则下列结论中肯定正确的是 ______。 A. $\overline{A}$ 与 $\overline{B}$ 不相容 B. $\overline{A}$ 与 $\overline{B}$ 相容 C. $P(AB) = P(A)P(B)$ D. $P(A-B) = P(A)$
题目解答
答案
我们来逐步分析这道概率论题目。
题目给出:
- A 和 B 是任意两个不相容的事件;
- 且 $ P(A) \neq 0 $,$ P(B) \neq 0 $。
我们需要判断四个选项中哪一个肯定正确。
第一步:理解“不相容事件”的含义
两个事件 A 和 B 不相容,意味着它们不能同时发生,即:
$A \cap B = \varnothing$
因此:
$P(A \cap B) = 0$
注意:不相容 ≠ 独立。事实上,如果两个事件都不可能同时发生(不相容),且概率都大于0,那它们一定不独立。
现在逐个分析选项:
选项 A:$\overline{A}$ 与 $\overline{B}$ 不相容
$\overline{A}$ 表示 A 的对立事件(即 A 不发生),$\overline{B}$ 同理。
“不相容”意味着 $\overline{A} \cap \overline{B} = \varnothing$
但我们来思考一下:$\overline{A} \cap \overline{B} = \overline{A \cup B}$,这是德摩根定律。
而 $\overline{A \cup B}$ 表示 A 和 B 都不发生,这在概率空间中通常是有可能发生的,除非 A 和 B 覆盖了整个样本空间。
举个反例:
设样本空间为掷一个六面骰子,样本点为 {1,2,3,4,5,6}
令:
- A = {1},B = {2},显然 A 和 B 不相容,且 $P(A) > 0$,$P(B) > 0$
- 则 $\overline{A} = \{2,3,4,5,6\}$,$\overline{B} = \{1,3,4,5,6\}$
- 所以 $\overline{A} \cap \overline{B} = \{3,4,5,6\} \neq \varnothing$
说明 $\overline{A}$ 与 $\overline{B}$ 是相容的,即可以同时发生。
所以选项 A 错误。
选项 B:$\overline{A}$ 与 $\overline{B}$ 相容
“相容”意味着 $\overline{A} \cap \overline{B} \neq \varnothing$,即 A 和 B 可以同时不发生。
从上面的反例可以看出,$\overline{A} \cap \overline{B}$ 是非空的。
我们进一步思考一般情况:
因为 A 和 B 不相容,所以 $A \cap B = \varnothing$,但 $P(A) > 0$,$P(B) > 0$,所以 A 和 B 都是样本空间中的非空真子集。
那么 $A \cup B$ 的概率是 $P(A) + P(B) > 0$,但由于没有说 $P(A) + P(B) = 1$,所以一般情况下 $P(A) + P(B) < 1$ 是可能的,甚至等于1也不一定覆盖所有情况。
关键是:$\overline{A} \cap \overline{B} = \overline{A \cup B}$,其概率为:
$P(\overline{A \cup B}) = 1 - P(A \cup B) = 1 - [P(A) + P(B) - P(A \cap B)] = 1 - P(A) - P(B)$
因为 $P(A) > 0$,$P(B) > 0$,但没有说 $P(A) + P(B) = 1$,所以 $1 - P(A) - P(B)$ 可能大于0,也可能等于0。
例如:
- 如果 $P(A) = 0.3$,$P(B) = 0.4$,则 $1 - 0.3 - 0.4 = 0.3 > 0$,所以 $\overline{A} \cap \overline{B}$ 有正概率,相容。
- 但如果 $P(A) = 0.6$,$P(B) = 0.4$,且 A 和 B 不相容,则 $P(A \cup B) = 1$,所以 $P(\overline{A} \cap \overline{B}) = 0$,即 $\overline{A} \cap \overline{B} = \varnothing$,此时 $\overline{A}$ 与 $\overline{B}$ 不相容
所以,$\overline{A}$ 与 $\overline{B}$ 不一定相容,也不一定不相容,取决于具体情况。
因此,选项 B 说“肯定正确”是不对的,因为它不是在所有情况下都成立。
> 举个 $\overline{A} \cap \overline{B} = \varnothing$ 的例子:
>
> 设样本空间只有两个结果:A 发生或 B 发生。
>
> 比如:抛一枚硬币,正面 A,反面 B。
>
> 定义 A = 正面,B = 反面,则 A 和 B 不相容,且 $P(A) = 0.5 > 0$,$P(B) = 0.5 > 0$
>
> 则 $\overline{A} = B$,$\overline{B} = A$,所以 $\overline{A} \cap \overline{B} = B \cap A = \varnothing$
>
> 所以此时 $\overline{A}$ 与 $\overline{B}$ 不相容。
所以 B 选项 不是肯定正确,排除。
选项 C:$P(AB) = P(A)P(B)$
这是独立事件的定义。
但我们知道 A 和 B 不相容,所以 $P(A \cap B) = 0$
而 $P(A) > 0$,$P(B) > 0$,所以 $P(A)P(B) > 0$
因此:
$P(AB) = 0 \ne P(A)P(B) > 0$
所以 A 和 B 不独立,这个等式不成立。
因此选项 C 错误。
选项 D:$P(A - B) = P(A)$
我们分析这个。
$A - B$ 表示 A 发生但 B 不发生,即 $A \cap \overline{B}$
由于 A 和 B 是不相容的,即 $A \cap B = \varnothing$,所以 A 中的任何结果都不在 B 中。
因此,A 发生时,B 一定不发生,即 $A \subseteq \overline{B}$
所以:
$A - B = A \cap \overline{B} = A$
因此:
$P(A - B) = P(A)$
这个等式恒成立,只要 A 和 B 不相容。
所以选项 D 肯定正确。
结论:
只有选项 D 在所有满足条件的情况下都成立。
✅ 正确答案:D
答案:$\boxed{D}$