从黑白球袋中两次抽白球后,第三次抽白球的概率求解咨询
解答:已知抽两个白球后,第三个球为白球的概率
这是个经典的贝叶斯概率问题,咱们一步步拆解就能得到正确答案,那些0.27、0.75的结果都是计算时忽略了关键的后验概率更新~
步骤1:定义白球数量的可能情况与先验概率
袋子里有1个确定的白球,剩下3个球每个是白/黑的概率各50%,因此总白球数有4种可能:
- 总白球数=1(剩下3个全黑):记为$k=0$,先验概率 $P(k=0) = \binom{3}{0}*(0.5)^3 = 1/8$
- 总白球数=2(剩下3个1白2黑):记为$k=1$,先验概率 $P(k=1) = \binom{3}{1}*(0.5)^3 = 3/8$
- 总白球数=3(剩下3个2白1黑):记为$k=2$,先验概率 $P(k=2) = \binom{3}{2}*(0.5)^3 = 3/8$
- 总白球数=4(剩下3个全白):记为$k=3$,先验概率 $P(k=3) = \binom{3}{3}*(0.5)^3 = 1/8$
步骤2:用贝叶斯定理计算后验概率
设事件$A$为「随机抽取两个球均为白球」,我们需要计算在事件$A$发生的条件下,每种白球数情况的概率(后验概率),公式为:
$$P(k|A) = \frac{P(A|k)*P(k)}{P(A)}$$
首先计算每种情况抽到两个白球的概率$P(A|k)$:
- $k=0$(总白球1个):不可能抽出两个白球,$P(A|0)=0$
- $k=1$(总白球2个):从4个球中抽2个白球的概率为 $\frac{\binom{2}{2}}{\binom{4}{2}} = 1/6$
- $k=2$(总白球3个):抽两个白球的概率为 $\frac{\binom{3}{2}}{\binom{4}{2}} = 1/2$
- $k=3$(总白球4个):必然抽到两个白球,$P(A|3)=1$
再用全概率公式计算$P(A)$(所有情况的加权和):
$$P(A) = 0*(1/8) + (1/6)(3/8) + (1/2)(3/8) + 1*(1/8) = 3/8$$
代入贝叶斯公式得到后验概率:
- $P(0|A)=0$(直接排除,因为不可能抽出两个白球)
- $P(1|A) = \frac{(1/6)*(3/8)}{3/8} = 1/6$
- $P(2|A) = \frac{(1/2)*(3/8)}{3/8} = 1/2$
- $P(3|A) = \frac{1*(1/8)}{3/8} = 1/3$
步骤3:计算第三个球为白球的概率
结合后验概率,计算每种情况下再抽一个白球的概率并加权求和:
- $k=1$:已抽2个白球,剩余2个全是黑球,抽白球概率为0
- $k=2$:已抽2个白球,剩余2个球含1个白球,抽白球概率为1/2
- $k=3$:已抽2个白球,剩余2个全是白球,抽白球概率为1
最终概率:
$$P = (1/6)0 + (1/2)(1/2) + (1/3)*1 = 1/4 + 1/3 = 7/12 ≈ 0.583$$
所以正确答案是$\boldsymbol{7/12}$(约0.58),0.27和0.75都是错误的计算结果。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Chris McLaren
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