一个盒子中装有6件产品,其中有2件是不合格品。现在作不放回抽样,接连取2次,每次地取1件,试求下列事件的概率:(1) 2件都是合格品;(2) 1件是合格品,1件是不合格品;(3) 至少有1件是合格品。
一个盒子中装有6件产品,其中有2件是不合格品。现在作不放回抽样,接连取2次,每次地取1件,试求下列事件的概率: (1) 2件都是合格品; (2) 1件是合格品,1件是不合格品; (3) 至少有1件是合格品。
题目解答
答案
我们来一步一步分析这个概率问题。
题目条件:
- 盒子中共有 6 件产品;
- 其中有 2 件是不合格品,所以合格品有 $6 - 2 = 4$ 件;
- 不放回抽样,连续取 2 次,每次取 1 件;
- 求以下三个事件的概率。
(1) 2件都是合格品
我们要计算第一次和第二次都取到合格品的概率。
由于是不放回抽样,第二次的概率会受到第一次结果的影响。
解法一:分步计算(乘法原理)
-
第一次取到合格品的概率:
盒中有 4 件合格品,共 6 件,所以概率为:
$P_1 = \frac{4}{6}$ -
在第一次取到合格品的前提下,盒中还剩 5 件产品,其中合格品剩 3 件。
所以第二次也取到合格品的概率为:
$P_2 = \frac{3}{5}$ -
因此,两次都取到合格品的概率为:
$P(\text{两件都合格}) = \frac{4}{6} \times \frac{3}{5} = \frac{2}{3} \times \frac{3}{5} = \frac{6}{15} = \frac{2}{5}$
解法二:组合法(从6件中任取2件)
总的取法:从6件中取2件,不考虑顺序,共有
$\binom{6}{2} = 15$
种可能。
两件都合格:从4件合格品中取2件,有
$\binom{4}{2} = 6$
种取法。
所以概率为:
$\frac{6}{15} = \frac{2}{5}$
✅ 两种方法结果一致。
答:(1) 两件都是合格品的概率是 $\boxed{\dfrac{2}{5}}$
(2) 1件是合格品,1件是不合格品
即:一合格一不合格,顺序不限。
可以分为两种情况:
- 第一次合格,第二次不合格;
- 第一次不合格,第二次合格。
我们分别计算再相加。
情况一:第一次合格,第二次不合格
- 第一次取合格品:$\frac{4}{6}$
- 剩下5件中,不合格品仍为2件(因为第一次拿的是合格品)
- 所以第二次取不合格品的概率:$\frac{2}{5}$
- 联合概率:$\frac{4}{6} \times \frac{2}{5} = \frac{8}{30}$
情况二:第一次不合格,第二次合格
- 第一次取不合格品:$\frac{2}{6}$
- 剩下5件中,合格品仍为4件(不合格品剩1件)
- 第二次取合格品:$\frac{4}{5}$
- 联合概率:$\frac{2}{6} \times \frac{4}{5} = \frac{8}{30}$
总概率:
$\frac{8}{30} + \frac{8}{30} = \frac{16}{30} = \frac{8}{15}$
组合法验证:
从6件中取2件,总取法:$\binom{6}{2} = 15$
一合格一不合格:从4件合格品中选1件,从2件不合格品中选1件:
$\binom{4}{1} \times \binom{2}{1} = 4 \times 2 = 8$
所以概率为:$\frac{8}{15}$
✅ 一致。
答:(2) 1件合格、1件不合格的概率是 $\boxed{\dfrac{8}{15}}$
(3) 至少有1件是合格品
“至少有1件是合格品” 的对立事件是 “两件都是不合格品”。
我们可以用对立事件法来计算更简便。
先求:两件都是不合格品的概率。
- 第一次取不合格品:$\frac{2}{6}$
- 第二次在剩下1件不合格品和5件总数中取:$\frac{1}{5}$
- 所以两件都不合格的概率:
$\frac{2}{6} \times \frac{1}{5} = \frac{2}{30} = \frac{1}{15}$
所以,“至少有1件是合格品”的概率为:
$1 - \frac{1}{15} = \frac{14}{15}$
组合法验证:
两件都不合格:从2件不合格品中取2件,有 $\binom{2}{2} = 1$ 种取法。
总取法:15
所以两件都不合格的概率:$\frac{1}{15}$
因此,至少一件合格:$1 - \frac{1}{15} = \frac{14}{15}$
✅ 正确。
答:(3) 至少有1件是合格品的概率是 $\boxed{\dfrac{14}{15}}$
✅ 最终答案总结:
(1) 两件都是合格品:$\boxed{\dfrac{2}{5}}$
(2) 一件合格一件不合格:$\boxed{\dfrac{8}{15}}$
(3) 至少有一件合格品:$\boxed{\dfrac{14}{15}}$
解析
考查要点:本题主要考查不放回抽样下的概率计算,涉及分步乘法原理、组合数计算以及对立事件法的应用。
解题核心思路:
- 不放回抽样导致每次抽取的概率依赖于前一次的结果;
- 分步计算时需注意剩余物品数量的变化;
- 组合法可简化无顺序要求的抽取问题;
- 对立事件法能快速求解“至少一个”的概率。
破题关键点:
- 区分顺序与无顺序:第(2)题需考虑两种顺序,第(3)题通过对立事件简化计算;
- 组合数公式:$\binom{n}{k}$ 表示从 $n$ 个中选 $k$ 个的组合数;
- 概率加法与乘法法则:互斥事件概率相加,独立步骤概率相乘。
第(1)题:2件都是合格品
方法一:分步计算
- 第一次抽到合格品:盒中有 $4$ 件合格品,总共有 $6$ 件,概率为 $\frac{4}{6}$;
- 第二次抽到合格品:剩余 $3$ 件合格品和 $5$ 件产品,概率为 $\frac{3}{5}$;
- 联合概率:$\frac{4}{6} \times \frac{3}{5} = \frac{2}{5}$。
方法二:组合法
- 总取法数:$\binom{6}{2} = 15$;
- 合格取法数:$\binom{4}{2} = 6$;
- 概率:$\frac{6}{15} = \frac{2}{5}$。
第(2)题:1件合格品,1件不合格品
情况一:先合格后不合格
- 第一次合格:$\frac{4}{6}$;
- 第二次不合格:剩余 $2$ 件不合格品和 $5$ 件产品,概率为 $\frac{2}{5}$;
- 联合概率:$\frac{4}{6} \times \frac{2}{5} = \frac{8}{30}$。
情况二:先不合格后合格
- 第一次不合格:$\frac{2}{6}$;
- 第二次合格:剩余 $4$ 件合格品和 $5$ 件产品,概率为 $\frac{4}{5}$;
- 联合概率:$\frac{2}{6} \times \frac{4}{5} = \frac{8}{30}$。
总概率
$\frac{8}{30} + \frac{8}{30} = \frac{8}{15}$。
组合法验证
- 合格与不合格组合数:$\binom{4}{1} \times \binom{2}{1} = 8$;
- 概率:$\frac{8}{15}$。
第(3)题:至少有1件合格品
对立事件法
- 两件都不合格的概率:
- 第一次不合格:$\frac{2}{6}$;
- 第二次不合格:$\frac{1}{5}$;
- 联合概率:$\frac{2}{6} \times \frac{1}{5} = \frac{1}{15}$。
- 至少1件合格的概率:$1 - \frac{1}{15} = \frac{14}{15}$。
组合法验证
- 两件都不合格的组合数:$\binom{2}{2} = 1$;
- 概率:$\frac{1}{15}$;
- 至少1件合格的概率:$1 - \frac{1}{15} = \frac{14}{15}$。