在1500件产品中有400件次品、1100件正品,任取200件。(1) 求恰有90件次品的概率。(2) 求至少有2件次品的概率。
在1500件产品中有400件次品、1100件正品,任取200件。 (1) 求恰有90件次品的概率。 (2) 求至少有2件次品的概率。
题目解答
答案
我们来逐步分析并解答这个题目。
题目已知条件:
- 总产品数:1500 件
- 次品数:400 件
- 正品数:1100 件
- 从中任取 200 件(不放回抽样)
这是一个超几何分布(Hypergeometric Distribution)的问题,因为是从有限总体中不放回地抽取样本。
(1) 求恰有 90 件次品的概率
我们要计算:从 200 件中恰好有 90 件次品的概率。
超几何分布公式:
从 $ N $ 个产品中,有 $ D $ 个次品,抽取 $ n $ 个样本,其中恰好有 $ k $ 个次品的概率为:
$P(X = k) = \frac{\binom{D}{k} \binom{N - D}{n - k}}{\binom{N}{n}}$
代入本题数据:
- $ N = 1500 $(总数)
- $ D = 400 $(次品数)
- $ N - D = 1100 $(正品数)
- $ n = 200 $(抽取数)
- $ k = 90 $(要求的次品数)
所以:
$P(X = 90) = \frac{\binom{400}{90} \binom{1100}{110}}{\binom{1500}{200}}$
> 注:因为 $ 200 - 90 = 110 $,所以正品有 110 件。
这个概率如何计算?
由于数字非常大(组合数极大),无法手工计算,通常需要用计算机或近似方法。
但我们仍可以表达出精确公式,并说明其计算方式。
是否可以使用近似?
由于总体较大(1500),样本也较大(200),但抽样比例为 $ \frac{200}{1500} \approx 13.3\% $,不算特别小,所以不完全满足二项分布近似条件(通常要求抽样比例小,且总体大时用二项近似)。
但我们可以考虑用正态近似或泊松近似,但最合适的还是超几何分布的精确表达式,或使用软件计算。
但题目要求“求概率”,我们应给出表达式,并说明是否可计算。
结论(1):
恰有 90 件次品的概率为:
$\boxed{P(X = 90) = \frac{\binom{400}{90} \binom{1100}{110}}{\binom{1500}{200}}}$
这个值非常小,但可以使用统计软件(如 R、Python)进行数值计算。
例如,在 R 中可用:
dhyper(90, 400, 1100, 200)
但手工无法精确计算,因此我们保留组合数表达式作为答案。
(2) 求至少有 2 件次品的概率
即:
$P(X \geq 2) = 1 - P(X = 0) - P(X = 1)$
我们分别计算 $ P(X = 0) $ 和 $ P(X = 1) $,然后用 1 减去。
计算 $ P(X = 0) $:
表示 200 件全是正品。
$P(X = 0) = \frac{\binom{400}{0} \binom{1100}{200}}{\binom{1500}{200}} = \frac{1 \cdot \binom{1100}{200}}{\binom{1500}{200}}$
计算 $ P(X = 1) $:
表示有 1 件次品,199 件正品。
$P(X = 1) = \frac{\binom{400}{1} \binom{1100}{199}}{\binom{1500}{200}} = \frac{400 \cdot \binom{1100}{199}}{\binom{1500}{200}}$
所以:
$P(X \geq 2) = 1 - \frac{\binom{1100}{200} + 400 \cdot \binom{1100}{199}}{\binom{1500}{200}}$
这个概率有多大?
我们可以通过直觉判断:
- 次品率:$ \frac{400}{1500} \approx 26.67\% $
- 抽取 200 件,期望次品数为:$ 200 \times \frac{400}{1500} = \frac{80000}{1500} \approx 53.33 $ 件
所以平均有约 53 件次品。
因此,没有次品或只有 1 件次品的概率极小。
所以 $ P(X \geq 2) $ 非常接近 1。
但我们仍要给出精确表达式。
最终答案:
(1) 恰有 90 件次品的概率为:
$\boxed{P = \frac{\binom{400}{90} \binom{1100}{110}}{\binom{1500}{200}}}$
(2) 至少有 2 件次品的概率为:
$\boxed{P = 1 - \frac{\binom{1100}{200} + 400 \cdot \binom{1100}{199}}{\binom{1500}{200}}}$
补充说明:
- 这两个概率的组合数极大,实际计算需借助计算机。
- 但从实际意义看,(2) 的概率非常接近 1,因为期望次品数为 53.33,几乎不可能只抽到 0 或 1 件次品。
- (1) 中 90 件次品高于期望值(53.33),属于较远的尾部,概率也很小,但比 $ P(X=0) $ 或 $ P(X=1) $ 大得多。
✅ 总结:
题目是典型的超几何分布问题,由于不放回抽样,不能使用二项分布。
最终答案以组合数形式表达是标准做法,除非题目要求近似数值。
解析
考查要点:本题属于超几何分布的应用问题,考查从有限总体中不放回抽样的概率计算能力,以及利用补集思想处理“至少”型概率问题。
解题核心思路:
- 超几何分布公式:直接应用公式计算特定次品数的概率;
- 补集法:将“至少有2件次品”转化为“1 - (全是正品 + 恰好1件次品)”,简化计算。
破题关键点:
- 明确问题类型:不放回抽样,必须使用超几何分布;
- 组合数的正确拆分:次品数与正品数需满足总数约束;
- 数值特性判断:通过期望值(约53件次品)快速判断概率合理性。
第(1)题
应用超几何分布公式
从1500件中抽取200件,恰有90件次品的概率为:
$P(X=90) = \frac{\binom{400}{90} \binom{1100}{110}}{\binom{1500}{200}}$
- 关键点:次品数90对应$\binom{400}{90}$,正品数110对应$\binom{1100}{110}$,分母为总抽取方式$\binom{1500}{200}$。
第(2)题
补集法拆分概率
至少2件次品的概率为:
$P(X \geq 2) = 1 - P(X=0) - P(X=1)$
计算$P(X=0)$
全部抽取正品:
$P(X=0) = \frac{\binom{400}{0} \binom{1100}{200}}{\binom{1500}{200}} = \frac{\binom{1100}{200}}{\binom{1500}{200}}$
计算$P(X=1)$
抽取1件次品和199件正品:
$P(X=1) = \frac{\binom{400}{1} \binom{1100}{199}}{\binom{1500}{200}} = \frac{400 \cdot \binom{1100}{199}}{\binom{1500}{200}}$
合并结果
$P(X \geq 2) = 1 - \frac{\binom{1100}{200} + 400 \cdot \binom{1100}{199}}{\binom{1500}{200}}$