12. (7.0分) 袋中有2个白球和3个黑球,现从中依次摸出两球(无放回),设X={}1, & 若第一次摸出白球0, & 若第一次摸出黑球.,则(X,Y)的分布律为(). A (}(0,0) & (0,1) & (1,0) & (1,1)0 & 1/3 & 1/3 & 1/3) B (}(0,0) & (0,1) & (1,0) & (1,1)1/3 & 1/3 & 1/3 & 0) C (}(0,0) & (0,1) & (1,0) & (1,1)1/10 & 1/10 & 1/10 & 1/10)
题目解答
答案
根据题目描述,袋中有 $2$ 个白球和 $3$ 个黑球,共 $5$ 个球。现从中依次摸出两球(无放回)。
随机变量 $X$ 和 $Y$ 的定义如下:
$X = \begin{cases} 1, & \text{若第一次摸出白球} \\ 0, & \text{若第一次摸出黑球} \end{cases}$
$Y = \begin{cases} 1, & \text{若第二次摸出白球} \\ 0, & \text{若第二次摸出黑球} \end{cases}$
我们需要求出二维随机变量 $(X,Y)$ 的联合分布律,即计算 $(X,Y)$ 取所有可能组合 $(0,0)$、$(0,1)$、$(1,0)$、$(1,1)$ 时的概率。
1. 计算 $P(X=0, Y=0)$:
这表示第一次摸出黑球,且第二次摸出黑球。
- 第一次摸出黑球的概率为 $\frac{3}{5}$。
- 摸出一个黑球后,袋中还剩 $4$ 个球($2$ 白 $2$ 黑),第二次再摸出黑球的概率为 $\frac{2}{4} = \frac{1}{2}$。
- 因此,$P(X=0, Y=0) = \frac{3}{5} \times \frac{1}{2} = \frac{3}{10}$。
2. 计算 $P(X=0, Y=1)$:
这表示第一次摸出黑球,且第二次摸出白球。
- 第一次摸出黑球的概率为 $\frac{3}{5}$。
- 摸出一个黑球后,袋中还剩 $4$ 个球($2$ 白 $2$ 黑),第二次摸出白球的概率为 $\frac{2}{4} = \frac{1}{2}$。
- 因此,$P(X=0, Y=1) = \frac{3}{5} \times \frac{1}{2} = \frac{3}{10}$。
3. 计算 $P(X=1, Y=0)$:
这表示第一次摸出白球,且第二次摸出黑球。
- 第一次摸出白球的概率为 $\frac{2}{5}$。
- 摸出一个白球后,袋中还剩 $4$ 个球($1$ 白 $3$ 黑),第二次摸出黑球的概率为 $\frac{3}{4}$。
- 因此,$P(X=1, Y=0) = \frac{2}{5} \times \frac{3}{4} = \frac{6}{20} = \frac{3}{10}$。
4. 计算 $P(X=1, Y=1)$:
这表示第一次摸出白球,且第二次摸出白球。
- 第一次摸出白球的概率为 $\frac{2}{5}$。
- 摸出一个白球后,袋中还剩 $4$ 个球($1$ 白 $3$ 黑),第二次再摸出白球的概率为 $\frac{1}{4}$。
- 因此,$P(X=1, Y=1) = \frac{2}{5} \times \frac{1}{4} = \frac{2}{20} = \frac{1}{10}$。
将上述计算结果整理成分布律表格:
$\begin{array}{c|cccc}(X,Y) & (0,0) & (0,1) & (1,0) & (1,1) \\\hlineP & \frac{3}{10} & \frac{3}{10} & \frac{3}{10} & \frac{1}{10}\end{array}$
对比图片中给出的选项(根据可见部分和参考信息),选项 C 的第一行是 $(0,0)$, $(0,1)$, $(1,0)$, $(1,1)$,其对应的概率值应为 $\frac{3}{10}$, $\frac{3}{10}$, $\frac{3}{10}$, $\frac{1}{10}$。
结论:
$(X,Y)$ 的分布律为 $\begin{pmatrix} (0,0) & (0,1) & (1,0) & (1,1) \\ 3/10 & 3/10 & 3/10 & 1/10 \end{pmatrix}$,对应选项 C。
解析
本题考查二维离散型随机变量的联合分布律,解题思路是根据条件概率公式,分别计算出$(X,Y)$取不同值组合$(0,0)$、$(0,1)$、$(1,0)$、$(1,1)$时的概率。
1. 计算$P(X = 0, Y = 0)$
$P(X = 0, Y = 0)$表示第一次摸出黑球且第二次摸出黑球。
第一次摸球时,袋中有$3$个黑球和$5$个球,所以第一次摸出黑球的概率为$P(X = 0)=\frac{3}{5}$。
在第一次摸出黑球后,袋中还剩下$4$个球,其中$2$个黑球,所以第二次摸出黑球的概率为$P(Y = 0|X = 0)=\frac{2}{4}=\frac{1}{2}$。
根据条件概率公式$P(X = 0, Y = 0)=P(X = 0)P(Y = 0|X = 0)$,可得:
$P(X = 0, Y = 0)=\frac{3}{5}\times\frac{1}{2}=\frac{3}{10}$
2. 计算$P(X = 0, Y = 1)$
$P(X = 0, Y = 1)$表示第一次摸出黑球且第二次摸出白球。
第一次摸出黑球的概率$P(X = 0)=\frac{3}{5}$。
在第一次摸出黑球后,袋中还剩下$4$个球,其中$2$个白球,所以第二次摸出白球的概率为$P(Y = 1|X = 0)=\frac{2}{4}=\frac{1}{2}$。
根据条件概率公式$P(X = 0, Y = 1)=P(X = 0)P(Y = 1|X = 0)$,可得:
$P(X = 0, Y = 1)=\frac{3}{5}\times\frac{1}{2}=\frac{3}{10}$
3. 计算$P(X = 1, Y = 0)$
$P(X = 1, Y = 0)$表示第一次摸出白球且第二次摸出黑球。
第一次摸球时,袋中有$2$个白球和$5$个球,所以第一次摸出白球的概率为$P(X = 1)=\frac{2}{5}$。
在第一次摸出白球后,袋中还剩下$4$个球,其中$3$个黑球,所以第二次摸出黑球的概率为$P(Y = 0|X = 1)=\frac{3}{4}$。
根据条件概率公式$P(X = 1, Y = 0)=P(X = 1)P(Y = 0|X = 1)$,可得:
$P(X = 1, Y = 0)=\frac{2}{5}\times\frac{3}{4}=\frac{6}{20}=\frac{3}{10}$
4. 计算$P(X = 1, Y = 1)$
$P(X = 1, Y = 1)$表示第一次摸出白球且第二次摸出白球。
第一次摸出白球的概率$P(X = 1)=\frac{2}{5}$。
在第一次摸出白球后,袋中还剩下$4$个球,其中$1$个白球,所以第二次摸出白球的概率为$P(Y = 1|X = 1)=\frac{1}{4}$。
根据条件概率公式$P(X = 1, Y = 1)=P(X = 1)P(Y = 1|X = 1)$,可得:
$P(X = 1, Y = 1)=\frac{2}{5}\times\frac{1}{4}=\frac{2}{20}=\frac{1}{10}$
将上述计算结果整理成分布律表格:
$\begin{array}{c|cccc}(X,Y) & (0,0) & (0,1) & (1,0) & (1,1) \\\hlineP & \frac{3}{10} & \frac{3}{10} & \frac{3}{10} & \frac{1}{10}\end{array}$