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Statistics · real student question

一副 60 张的牌中有 9 张做了标记。从中不放回地随机抽 3 张,求其中至少有 1 张是标记牌的概率。

Question

一副 6060 张的牌里有 99 张做了标记,因此有 60−9=5160-9=51 张没有标记。现从中不放回地随机抽取三张。

求这三张里至少有一张是标记牌的概率。

Step-by-step solution

  1. 用对立事件,而不是分情况讨论。 「至少一张有标记」包含一张、两张、三张有标记这三种情形。它的对立事件只有一个:「一张标记牌都没抽到」,于是

    P(至少一张)=1−P(一张都没有)P(\text{至少一张})=1-P(\text{一张都没有})

    对于至少有一个这类问题,这条路总是更省事。

  2. 先数出抽三张牌的总方法数。 不计顺序,所以

    (603)=60×59×583×2×1=34220\binom{60}{3}=\frac{60\times59\times58}{3\times2\times1}=34220

  3. 再数出一张标记牌都不含的抽法。 三张必须全部取自那 5151 张无标记的牌:

    (513)=51×50×493×2×1=20825\binom{51}{3}=\frac{51\times50\times49}{3\times2\times1}=20825

  4. 算出对立事件的概率。

    P(一张都没有)=2082534220=0.60856…P(\text{一张都没有})=\frac{20825}{34220}=0.60856\ldots

    于是

    P(至少一张)=1−2082534220=34220−2082534220=1339534220P(\text{至少一张})=1-\frac{20825}{34220}=\frac{34220-20825}{34220}=\frac{13395}{34220}

    约分后是 26796844\tfrac{2679}{6844}。

  5. 换算成百分数。

    1339534220=0.391438…≈39.14%\frac{13395}{34220}=0.391438\ldots\approx39.14\%

  6. 用一个粗略估计验算。 单抽一张抽中标记牌的概率是 960=15%\tfrac{9}{60}=15\%。若把三次抽取近似看作互相独立,三次全都落空的概率大约是 0.853=0.6140.85^3=0.614,对应约 38.6%38.6\%——与精确值 39.14%39.14\% 很接近,差的那一点正是不放回带来的 ✓。

  7. 说明为什么起手的那几张牌不影响结果。 即使先有五张牌已经背面朝下发出去且不去看它们,之后抽的这三张仍然是原来 6060 张里一个均匀随机的三元子集,所以上面的计算原封不动地成立。

Answer

P=1−(513)(603)=1−2082534220=1339534220≈39.14%P=1-\frac{\binom{51}{3}}{\binom{60}{3}}=1-\frac{20825}{34220}=\frac{13395}{34220}\approx 39.14\%

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