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数学
题目

用事件 A, B, C 的运算关系式表示下列事件:(1) A 出现,B, C 都不出现;(2) A, B 都出现,C 不出现;(3) 三个事件都出现;(4) 三个事件中至少有一个出现;(5) 三个事件都不出现;(6) 不多于一个事件出现;(7) 不多于两个事件出现;(8) 三个事件中至少有两个出现。

用事件 A, B, C 的运算关系式表示下列事件: (1) A 出现,B, C 都不出现; (2) A, B 都出现,C 不出现; (3) 三个事件都出现; (4) 三个事件中至少有一个出现; (5) 三个事件都不出现; (6) 不多于一个事件出现; (7) 不多于两个事件出现; (8) 三个事件中至少有两个出现。

题目解答

答案

我们用事件 $ A, B, C $ 的运算关系(如交、并、补)来表示下列各个事件。设样本空间为 $ \Omega $,事件 $ A, B, C $ 是其中的子集。记 $ A^c $ 表示事件 $ A $ 不发生(即补事件),同理 $ B^c, C^c $。

(1) A 出现,B, C 都不出现

  • 要求:$ A $ 发生,且 $ B $ 不发生,且 $ C $ 不发生。
  • 对应的运算表达式为:
    $A \cap B^c \cap C^c$

(2) A, B 都出现,C 不出现

  • 要求:$ A $ 发生,$ B $ 发生,$ C $ 不发生。
  • 表达式为:
    $A \cap B \cap C^c$

(3) 三个事件都出现

  • 要求:$ A, B, C $ 同时发生。
  • 表达式为:
    $A \cap B \cap C$

(4) 三个事件中至少有一个出现

  • “至少有一个出现” 等价于 “$ A $ 或 $ B $ 或 $ C $ 发生”。
  • 表达式为:
    $A \cup B \cup C$

(5) 三个事件都不出现

  • 即 $ A $ 不发生,$ B $ 不发生,$ C $ 不发生。
  • 表达式为:
    $A^c \cap B^c \cap C^c$

(6) 不多于一个事件出现

  • 意思是:出现的事件个数为 0 个或 1 个。
  • 包括以下几种情况:
    • 都不出现:$ A^c \cap B^c \cap C^c $
    • 只有 $ A $ 出现:$ A \cap B^c \cap C^c $
    • 只有 $ B $ 出现:$ A^c \cap B \cap C^c $
    • 只有 $ C $ 出现:$ A^c \cap B^c \cap C $
  • 所以整体是这四个互斥事件的并:
    $(A^c \cap B^c \cap C^c) \cup (A \cap B^c \cap C^c) \cup (A^c \cap B \cap C^c) \cup (A^c \cap B^c \cap C)$

(7) 不多于两个事件出现

  • 意思是:出现的事件个数为 0、1 或 2 个,不包括三个都出现的情况。

  • 也就是 “不是三个都出现” 的补集的补?更直接地,可以表示为:
    $(A \cap B \cap C)^c$
    因为“不多于两个出现” 等价于 “并非三个都出现”。

    或者从正面考虑:所有可能情况去掉“三个都出现”的情况,即:
    $\Omega \setminus (A \cap B \cap C) = (A \cap B \cap C)^c$

  • 所以表达式为:
    $(A \cap B \cap C)^c$

(8) 三个事件中至少有两个出现

  • 即出现两个或三个事件。

  • 包括以下情况:

    • $ A $ 和 $ B $ 出现,$ C $ 不出现:$ A \cap B \cap C^c $
    • $ A $ 和 $ C $ 出现,$ B $ 不出现:$ A \cap C \cap B^c $
    • $ B $ 和 $ C $ 出现,$ A $ 不出现:$ B \cap C \cap A^c $
    • $ A, B, C $ 都出现:$ A \cap B \cap C $
  • 所以整体是这四个事件的并:
    $(A \cap B \cap C^c) \cup (A \cap C \cap B^c) \cup (B \cap C \cap A^c) \cup (A \cap B \cap C)$

    注意:也可以简化为“任意两个事件同时发生”的并,即:
    $(A \cap B) \cup (A \cap C) \cup (B \cap C)$
    但这个表达式是否完全等价?

    验证:若 $ A \cap B $ 发生,不管 $ C $ 是否发生,都包含在内。所以 $ A \cap B \cap C $ 和 $ A \cap B \cap C^c $ 都包含在 $ A \cap B $ 中。同理其他。因此:
    $(A \cap B) \cup (A \cap C) \cup (B \cap C)$
    确实表示“至少有两个事件同时发生”。

    所以更简洁的表达式为:
    $(A \cap B) \cup (A \cap C) \cup (B \cap C)$

最终答案汇总:

(1) $ A \cap B^c \cap C^c $
(2) $ A \cap B \cap C^c $
(3) $ A \cap B \cap C $
(4) $ A \cup B \cup C $
(5) $ A^c \cap B^c \cap C^c $
(6) $ (A^c \cap B^c \cap C^c) \cup (A \cap B^c \cap C^c) \cup (A^c \cap B \cap C^c) \cup (A^c \cap B^c \cap C) $
(7) $ (A \cap B \cap C)^c $
(8) $ (A \cap B) \cup (A \cap C) \cup (B \cap C) $

答案:

$\boxed{ \begin{aligned}&(1)\ A \cap B^c \cap C^c \\&(2)\ A \cap B \cap C^c \\&(3)\ A \cap B \cap C \\&(4)\ A \cup B \cup C \\&(5)\ A^c \cap B^c \cap C^c \\&(6)\ (A^c \cap B^c \cap C^c) \cup (A \cap B^c \cap C^c) \cup (A^c \cap B \cap C^c) \cup (A^c \cap B^c \cap C) \\&(7)\ (A \cap B \cap C)^c \\&(8)\ (A \cap B) \cup (A \cap C) \cup (B \cap C)\end{aligned} }$

解析

本题主要考察事件的运算关系,包括交(事件同时发生)、并(事件至少一个发生)、补(事件不发生),需根据题目要求准确组合这些运算。

(1) A 出现,B、C 都不出现

事件A发生,B不发生($B^c$),C不发生($C^c$),三者同时满足,用交运算表示:
$A \cap B^c \cap C^^c$

(2}2)} A、B 都出现,C 不出现

A、B同时发生,C不发生,用交运算表示:
$A \cap B) \cap C^c = A \cap B \cap C^c$

(3) 三个)三个事件都出现

A、B、C同时发生,直接用交运算:
$A \cap B \cap C$出现

(4) 三个事件中至少有一个出现

“至少一个发生”等价于A、B、C中任一发生,用并运算:
$A \cup B \cup C$

(5) 三个事件都不出现

A、B、C均不发生,即$A^c$、$B^c$、$C^c$同时发生,用交运算:
$A^c \cap B^c \cap C^c$

(6) 不多于一个事件出现

“不多于一个”指出现0个或1个:

  • 0个:$A^c \cap B^c \cap C^c$
  • 1个:仅A($A \cap B^c \cap C^c$)、仅B($A^c \cap B \cap C^c$)、仅C($A^c \cap B^c \cap C$)
    四事件互斥,用并运算:
    $(A^c \cap B^c \cap C^c) \cup (A \cap B^c \cap C^c) \cup (A^c \cap B \cap C^c) \cup (A^c \cap B^c \cap C)$

(7) 不多于两个事件出现

“不多于两个”等价于“不是三个都出现”,即$A \cap B \cap C$的补集:
$(A \cap B \cap C)^c$

(8) 至少有两个出现

“至少两个”指出现两个或三个:

  • 两个:$A \cap B \cap C^c$、$A \cap C \cap B^c$、$B \cap C \cap A^c$
  • 三个:$A \cap B \cap C$
    四事件并集,等价于“任意两个同时发生”的并:
    $(A \cap B) \cup (A \cap C) \cup (B \cap C)$

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