B 部分:统计学 [60 分]

  1. ((a))

    已知事件 AA 和 BB 相互独立,证明 A′A' 和 BB 也相互独立。

    已知事件 AA 和 BB 相互独立,证明 A′A' 和 BB 也相互独立。

  2. ((b))

    A、BB 和 CC 是事件,使得事件 AA 和 BB 相互独立,且事件 AA 和 CC 互斥。已知 P(A)=0.3P(A)=0.3,P(B)=bP(B)=b,P(B∩C)=0.15P(B\cap C)=0.15 且 $P(A'\cap B'\cap C')=0.2。

    借助韦恩图,求 P(A∩B)P(A\cap B) 的值域范围。

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完整解法

6((a))

1. Express the probability of $A' \cap B$ in terms of $B$ and $A \cap B$.

P(A′∩B)=P(B)−P(A∩B)P(A' \cap B) = P(B) - P(A \cap B)

2. Apply the definition of independent events for $A$ and $B$, and factorise the expression.

Since AA and BB are independent, P(A∩B)=P(A)P(B)P(A \cap B) = P(A)P(B).
P(A′∩B)=P(B)−P(A)P(B)P(A' \cap B) = P(B) - P(A)P(B)
P(A′∩B)=P(B)[1−P(A)]P(A' \cap B) = P(B)[1 - P(A)]

3. Use the complement rule to complete the proof.

P(A′∩B)=P(B)P(A′)P(A' \cap B) = P(B)P(A')
P(A′∩B)=P(A′)P(B)P(A' \cap B) = P(A')P(B)
Since this product condition is satisfied, A′A' and BB are also independent.

答案

Since P(A′∩B)=P(A′)P(B)P(A' \cap B) = P(A')P(B), events A′A' and BB are independent. (Shown)

6((b))

1. Express the probability of region $B$ only in terms of $b$.

Since A and B are independent, P(A∩B)=P(A)P(B)=0.3b.\text{Since } A \text{ and } B \text{ are independent, } P(A \cap B) = P(A)P(B) = 0.3b.
Since A and C are mutually exclusive, P(A∩C)=0.\text{Since } A \text{ and } C \text{ are mutually exclusive, } P(A \cap C) = 0.
The probability of the region ’only B’ in the Venn diagram is:\text{The probability of the region 'only } B\text{' in the Venn diagram is:}
P(B∩A′∩C′)=P(B)−P(A∩B)−P(B∩C)P(B \cap A' \cap C') = P(B) - P(A \cap B) - P(B \cap C)
=b−0.3b−0.15=0.7b−0.15= b - 0.3b - 0.15 = 0.7b - 0.15

2. Find the lower bound for $b$ by setting $P(B \text{ only}) \ge 0$.

Since all probabilities must be non-negative, P(B∩A′∩C′)≥0:\text{Since all probabilities must be non-negative, } P(B \cap A' \cap C') \ge 0:
0.7b−0.15≥0  ⟹  0.7b≥0.15  ⟹  b≥0.150.7=1570=3140.7b - 0.15 \ge 0 \implies 0.7b \ge 0.15 \implies b \ge \frac{0.15}{0.7} = \frac{15}{70} = \frac{3}{14}

3. Use the sum of all Venn diagram regions to find the upper bound for $b$.

The sum of probabilities for all mutually exclusive regions in the Venn diagram is 1:\text{The sum of probabilities for all mutually exclusive regions in the Venn diagram is } 1:
P(A only)+P(A∩B)+P(B only)+P(B∩C)+P(C only)+P(A′∩B′∩C′)=1P(A \text{ only}) + P(A \cap B) + P(B \text{ only}) + P(B \cap C) + P(C \text{ only}) + P(A' \cap B' \cap C') = 1
(0.3−0.3b)+0.3b+(0.7b−0.15)+0.15+P(C only)+0.2=1(0.3 - 0.3b) + 0.3b + (0.7b - 0.15) + 0.15 + P(C \text{ only}) + 0.2 = 1
0.5+0.7b+P(C only)=1  ⟹  P(C only)=0.5−0.7b0.5 + 0.7b + P(C \text{ only}) = 1 \implies P(C \text{ only}) = 0.5 - 0.7b

Since P(C only)≥0:\text{Since } P(C \text{ only}) \ge 0:
0.5−0.7b≥0  ⟹  0.7b≤0.5  ⟹  b≤570.5 - 0.7b \ge 0 \implies 0.7b \le 0.5 \implies b \le \frac{5}{7}

4. Combine the bounds to find the range of values for $P(A \cap B)$.

We established that 314≤b≤57.\text{We established that } \frac{3}{14} \le b \le \frac{5}{7}.
Since P(A∩B)=0.3b=310b, we multiply the inequality by 310:\text{Since } P(A \cap B) = 0.3b = \frac{3}{10}b, \text{ we multiply the inequality by } \frac{3}{10}:
310×314≤P(A∩B)≤310×57\frac{3}{10} \times \frac{3}{14} \le P(A \cap B) \le \frac{3}{10} \times \frac{5}{7}
9140≤P(A∩B)≤314\frac{9}{140} \le P(A \cap B) \le \frac{3}{14}

答案

9140≤P(A∩B)≤314\frac{9}{140} \le P(A \cap B) \le \frac{3}{14}

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