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Statistics · real student question

一副 60 张的牌中有 11 张是做了记号的。先抽 5 张作为起手牌并在不看的情况下放到一边,再从剩下的 55 张里随机抽 3 张。求这 3 张中至少有一张有记号的概率。

Question

一副 6060 张的牌里有 1111 张做了记号。先抽 55 张作为起手牌,在不看的情况下放到一边;再从剩下的 5555 张中随机抽 33 张。求

P(三张牌中至少有一张有记号)P(\text{三张牌中至少有一张有记号})

Step-by-step solution

  1. 先处理起手牌——这正是本题的要害。 我们很容易想去按前五张里混进了几张记号牌来分类讨论。但这五张牌谁也没看过,而牌堆又是均匀洗过的,所以总共抽出的八张牌(先五张、再三张)不过是一个均匀随机的八张有序样本。由可交换性,第 6、7、8 个位置取到任何一个特定三元组的可能性,和第 1、2、3 个位置完全一样。

  2. 化归为普通的抽 3 张。 于是问题变成了:

    P(从整副 60 张牌中抽 3 张、至少有一张有记号)P(\text{从整副 }60\text{ 张牌中抽 3 张、至少有一张有记号})

    其中有 1111 张记号牌、60−11=4960-11=49 张无记号牌。

  3. 用对立事件。 「至少一张」是若干相互重叠事件的并,直接数很麻烦,改去数那个唯一好算的对立事件:

    P(至少一张)=1−P(一张记号牌都没有)=1−(493)(603)P(\text{至少一张})=1-P(\text{一张记号牌都没有})=1-\frac{\binom{49}{3}}{\binom{60}{3}}

  4. 算这两个组合数。

    (493)=49⋅48⋅476=18424,(603)=60⋅59⋅586=34220\binom{49}{3}=\frac{49\cdot 48\cdot 47}{6}=18424,\qquad \binom{60}{3}=\frac{60\cdot 59\cdot 58}{6}=34220

  5. 相减。

    P=1−1842434220=34220−1842434220=1579634220P=1-\frac{18424}{34220}=\frac{34220-18424}{34220}=\frac{15796}{34220}

  6. 化成百分数。

    1579634220=0.461601…≈46.2%\frac{15796}{34220}=0.461601\ldots\approx 46.2\%

    对可交换性那一步再做个合理性检验:答案完全不依赖起手牌抽了几张——先抽 00 张、55 张还是 2020 张,再抽 33 张,得到的都是同一个 46.16%46.16\%,只要这些牌一张都没被翻开看过。

Answer

P=1−(493)(603)=1579634220≈46.16%P=1-\frac{\binom{49}{3}}{\binom{60}{3}}=\frac{15796}{34220}\approx 46.16\%

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