一些很有趣的概率学问题.doc

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1、一些很有趣的概率学问题说到概率，有些好玩的东西不得不提。比如，你知道吗，23个人中至少两个人生日相同的概率竟然超过了1/2；假如你们班上有50个人的话，那更不得了，至少两人生日相同的概率达到97%！如果你会计算这个概率问题的话，你可以亲自证实这一点。本文适宜的读者是知道上述问题怎么算的高中朋友，上述问题也是高中阶段学的一些基本概率知识。    上面的问题都是简单概率，它包含了一个最基本的原则，即使没有系统地学习过，平常人们也都在无形之中使用它：概率等于你要算的东西除以总的数目。比如。我们要计算23个人中任何两个人都

2、不在同一天生的概率。假设2月29日与其它日期出现概率相同的话（这是为了便于计算我们做出的假设，它有悖于常理），那么它的概率为A(366,23)/366^23。它约为0.493677。因此，至少两人在同一天生的概率为1-0.493677=0.506323。当然，对于“你要算的东西除以总的数目”的认识是片面的，比如“投两个骰子出现的数字和从2到12共有11种可能，问数字和大于10的概率”这一问题的答案并不是2/11，因为这11个点数和出现的概率不是相等的，我们只能从投出的两个数字共6*6=36种情况中进行统计，可能的情

3、况只有(5,6)、(6,5)和(6,6)（不会有人说还有(6,7)之类的吧），答案应该是3/36=1/12。这些都是废话，我不细说了。    但是，你有想过这个问题吗：要是这些数目是无穷的怎么办？换句话说，统计的东西不是“离散”的怎么办？比如看这样一个问题。明天早上我要和MM约会，但是具体见面时间我忘了，好像是8:00-9:00的某个时候。那么我随便在这个时段中选一个时间去等MM，最多等她半个小时，正好能见到MM的概率是多少（假设MM先到的话不会等我）。这个问题和我们平时见到的问题不同的地方在于，它的“情况”是连续

4、的，不是离散的，不能逐一统计数目。咋办呢？我们注意到，我的时间随机取一个，MM的时间随机取一个，对于某些组合我们是有缘分的（这些组合无穷多）。这些组合正好对应了平面区域上的点。就是说，搞一个横坐标表示我的时间，纵坐标表示MM的时间，那么肯定能画出那么一块区域，区域里的所有点(x,y)对应所有我和MM可能相见的组合。任何一个时间组合有多大的可能落在这个区域呢？由于在矩形区域内点(x,y)是均匀分布的，我们只需要计算一个面积之比就行了。下图中显而易见，答案是3/8。      一个类似的问题是Buffon投针实验。有一

5、个人，叫Buffon。他在地板上画了很多间隔相同的平行线，然后叫了一帮狐朋狗友来，把一些长度相同的针扔在地上。然后，他统计有多少针和地板上的线相交，并宣称可以得到圆周率π的值。换句话说，一根针投到间隔相同的平行线中，与平行线相交的概率和π有关。我们时常感到数学的神奇之处，比如当这个π在很多不该出现的场合莫明其妙的出现时。例如，Stirling近似公式（黑书上的这个公式写错了）出现了π值：n!≈sqrt(2πn)*(n/e)^n（sqrt是开方的意思）。再比如，两个整数互质的概率是6/(π^2)，而无穷级数1+1/4

6、+1/9+1/16+...=(π^2)/6。当然，还有最神奇的e^(πi)+1=0。现在，π又出现在了这样一个看似与圆周率更加没有关系的概率问题中：针与线相交的概率为两倍针的长度除以平行线的间隔再除以π。这个结论的证明和刚才我等MM的问题是一样的。建立这样一个坐标系，x轴是针的中点到离它最近的那根平行线的距离，y轴是针与平行线的夹角。我们一定能做出这样一块“可行区域”，这块可行区域中的点(x,y)所对应的针的位置和平行线相交。然而，这块区域的面积并不像刚才那么简单，它是由一些方程围出来的图形，求这块区域的面积需要使

7、用定积分。这里就不再接着说了，反正能求出来。    当然，涉及无穷的概率问题还有很多其它的统计方法，这里不说明了。    有这么一个笑话。据说一个飞机上有炸弹的概率为十万分之一，但某人并不认为这个概率很小。概率小毕竟意味者可能，每天航班这么多，十万分之一确实不是一个小数目。因此，这个人从来不敢坐飞机。有一次，他居然和朋友上了飞机，朋友吃惊地问，你咋不害怕了。他说，飞机上有一个炸弹的概率不是十万分之一么？那么飞机上同时有两个炸弹的概率就是一百亿分之一了，对吧。朋友说，对，一百亿分之一已经很小了。这人说，那好，我自己已

8、经带了一颗炸弹上来。    从没听过这个笑话的人或许会笑笑说那人真傻，但仔细想想似乎自己解释一下也很困难。这涉及到了条件概率，这在高中课本里（至少在我的高中课本里）没有说过，你把书翻烂了都找不到。    条件概率，顾名思义，就是有条件的概率。比如，有两个炸弹的概率和知道已经有一个炸弹后存在两个炸弹的概率是不同的。假如我们把有两个炸弹的概率记作P(两个炸弹)=