统计考研复习参考
2022-08-15
Chapter 1 随机事件与概率
1.0节:基础知识(公众号:i44统计考研)
关于第一小节的内容,重点记忆(b)-(e)的内容,这些公式对于后期求数字特征(如:数学期望)等有很大用处。
关于第二小节的内容(常见函数),重点记忆积分结果,这些内容可大大简化积分运算。
关于第三小节的内容(求和公式),这些公式了解即可,但自己一定要回忆一下高中的等比数列相关内容,这些在递推法(差分方程)中常用到,如茆诗松1.4节课后21-25题。
关于第四小节的内容(组合公式),(a)是二项式公式,需掌握,(b)和(c)了解即可。
关于第五小节的内容(泰勒展式),重点记忆(b)的内容,其他了解即可。
关于第六小节的内容(斯特林公式),了解即可。
关于第七小节的内容,重点记忆结果,尤其是备考清华大学应统的同学,一定要记住结果,证明过程了解即可。
1.1 随机事件及其运算(公众号:i44统计考研)
1.2 概率的定义及其确定方法(公众号:i44统计考研)
1.2.1 知识点串讲
1.2.1 概率的公理化定义需熟悉;
1.2.2 排列与组合公式,这部分为高中的内容,若想深入了解排列与组合,可找组合数学的参考书,在使用排列与组合公式时,一定要注意是否需要考虑顺序以及是否重复。另外,这一节,给大家补充了讲述证明的内容,可在23统计资料群QQ群,群文件“茆第一章补充内容与补充习题”找到,这些内容供大家了解,这些在证明一些排列与组合公式时,很方便。
1.2.3 确定概率的频率方法,需掌握其基本思想;
1.2.4 确定概率的古典方法,为本节重要内容,需熟悉。注意其基本思想:样本点有限和等可能性,例1.2.3-例1.2.7为重要例题,
1.2.5 确定概率的几何方法,为本节重要内容,注意几何度量,长度,面积和体积,在做几何概率的题目时,一定要做图,通过设事件等方式,将实际问题转换为数学问题,进而求解。
重要例题:例1.2.8 (2019厦大);例1.2.9 (2012中科院),本题同课后25题总结到一起;例1.2.10(2013北大),注意这道题我给大家补充得到另外两道题的讲解。
1.2.6 确定概率的主观方法,了解即可。
1.2.2 课后重难点题目
1(注意本题我给大家用讲述证明的方法讲解的做题过程),5,11(2018复旦、浙工商),14(注意我给大家的补充习题),15,16,17(2014南开),19(2013南开),22,24(2021中科大),25(2020复旦),31(2020上交),32
例 1.2.7 (生日问题) n 个人的生日全不相同的概率 pn 是多少?
例 1.2.8 (会面问题) 甲乙两人约定在下午6时到7时之间在某处会面, 并约定先到者应等候另一个人 20min, 过时即可离去. 求两人能会面的概率.
- (补充习题)两人约好于某一天早晨8时到9时在某地会面,并约定先到者等候另一人30分钟才可离开,已知两人会上面了,求先到者等候另一人超过20分钟的概率?(2015兰大)
例 1.2.9 蒲丰投针问题 平面上画有间隔为 d(d>0) 的等距平行线, 向平面任意投掷一枚长为 l(l<d) 的针, 求针与任一平行线相交的概率.
例1.2.10 在长度为 a 的线段内任取两点将其分为三段, 求它们可以构成一个三角形的概率.
- (补充习题) 长为 1 的木棒截取一截, 再将剩下的部分截为两段,求这三段木棒能构成三角形的概率.(2017北大)
- (补充习题) 在线段 [0,a] 上随机地投三点, 试求由点 O 至三点的三个线段能构 成一个三角形的概率.
(1.2.1)对于组合数 \binom{n}{r}, 证明
- \binom{n}{r} = \binom{n}{n - r};
- \binom{n}{r} = \binom{n - 1}{r - 1} + \binom{n - 1}{r};
- \binom{n}{0} + \binom{n}{1} + \dotsb + \binom{n}{n} = 2^n;
- \binom{n}{1} + 2\binom{n}{2} + \dotsb + n\binom{n}{n} = n 2^{n-1};
- \binom{a}{0} \binom{b}{n} + \binom{a}{1} \binom{b}{n - 1} + \dotsb + \binom{a}{n} \binom{b}{0} = \binom{a + b}{n}, n = \min(a,b);
- \binom{n}{0} ^2 + \binom{n}{1} ^2 + \dotsb + \binom{n}{n} ^2 = \binom{2n}{n}.
(1.2.2)抛三枚硬币, 求至少出现一个正面的概率.(2020东师)
(1.2.5)考虑一元二次方程 x^2 + Bx + C = 0, 其中 B, C 分别是将一枚骰子接连掷两次先后出现的点数, 求该方程有实根的概率 p 和有重根的概率 q.
(1.2.9)甲口袋有5个白球、3个黑球, 乙口袋有4个白球、6个黑球. 从两个口袋中各任取一球, 求取到射两个球颜色相同的概率.(2014东师)
(1.2.10)从 n 个数 1, 2, \cdots, n 中任取2个, 问其中一个小于 k (1 < k < n), 另一个大于 k 的概率是多少?(2015东师)
(1.2.11)口袋中有 10 只球, 分别标有号码 1 到 10, 从中不返回地任取 3 只, 记下取出球的号码, 试求(2018复旦、浙工商):
- 最小号码为5的概率;
- 最大号码为5的概率.
(1.2.14)n 个人随机地围一圆桌而坐, 求甲、乙两人相邻而坐的概率.
- (补充习题)n 个人排成一个环形,问指定的甲、乙两人间有 k 个人(依顺时针方向计数)的概率有多大?
(1.2.15)同时掷 5 枚骰子,观察点数,试证明:
- P (每枚都不一样) =0.0926;
- P( 仅有一对一样 )=0.4630;
- P (有两对一样) =0.2315;
- P( 三枚一样 )=0.1543;
- P (四枚一样) =0.0193;
- P (五枚一样) =0.0008.
(1.2.16)一个人把六根草紧在手中, 仅露出它们的头和尾, 然后随机地把六个头两两相接, 六个尾也两两相接. 求放开手后六根草恰巧连成一个环的概率.
(1.2.17)把 n 个“0”与 n 个“1”随机地排列, 求没有两个“1”连在一起的概率.(2014南开)
(1.2.19)n 个男孩, m 个女孩 (m \le n + 1) 随机地排成一排, 试求任意两个女孩都不相邻的概率.(2013南开)
- (补充习题)n 个男孩, m 个女孩 (m \le n + 1) 随机地排成一圈, 试求任意两个女孩都不相邻的概率.
(1.2.22) 将 n 个完全相同的球 (这时也称球是不可辨的) 随机地放入 N 个盒子中, 试求:
- 某个指定的盒子中恰好有 k 个球的概率;
- 恰好有 m 个空盒的概率;
- 某个指定的 m 个盒子中恰好有 j 个球的概率.
(1.2.24)甲乙两艘轮船驶向一个不能同时停泊两艘轮船的码头, 它们在一昼夜内到达的时间是等可能的. 如果甲船的停泊时间是一小时, 乙船的停泊时间是两小时, 求它们中任何一般都不需要等候码头空出的概率是多少?(2021中科大学)
(1.2.25)在平面上画有间隔为 d 的等距平行线, 向平面任意投掷一个边长为 a, b, c (均小于 d) 的三角形, 求三角形与平行线相交的概率.(2020复旦)
(1.2.31) 某数学家有两盒火柴, 每盒都有 n 根. 每次使用时,他任 取一盒并从中抽出一根. 问他发现一盒空而另一盒还有 r(0 \leqslant r \leqslant n) 根的概率 是多少?(2020上交)
1.3 概率的性质(公众号:i44统计考研)
1.3.1 知识点串讲
概率的正则性和性质1.3.1比较重要,但反之未必成立,即概率为0的事件不一定是不可能事件,概率为1的事件不一定是必然事件;
1.3.1 概率的可加性
需掌握性质1.3.2证明过程,注意性质1.3.3特别重要,有些事件的概率较难求,通常是先求其对立事件的概率,进而计算该事件的概率;
1.3.2 概率的单调性
需牢记性质1.3.4和性质1.3.5结果,注意概率的单调性在第四章收敛性证明过程经常用。
1.3.3 概率的加法公式
需牢记性质1.3.6以及半可加性的结果;例1.3.6(配对问题)相当重要,本题同3.4节课后25题总结到一起,以及本节的课后14题,注意14题我有补充其他的题目,务必要听。
1.3.4 概率的连续性
了解即可
1.3.3 课后重难点题目
2,8-11,14-15,17-23(注意23题我给大家补充的取等号的条件),25(2020复旦、南开),26
(例 1.3.3) 口袋中有编号为 1,2, \cdots, n 的 n 个球, 从中有放回地任取 m 次, 求取出的 m 个球的最大号码为 k 的概率.(2011南开)
(例 1.3.4) 已知事件 A, B, A \cup B 的概率分别为 0.4,0.3,0.6. 求 P(A \bar{B}).(2019兰大)
(例 1.3.5) 已知 P(A)=P(B)=P(C)=1 / 4, P(A B)=0, P(A C)=P(B C)=1 / 16. 则 A, B, C 中至少发生一个的概率是多少? A, B, C 都不发生的概率是多少?
(例 1.3.6)在一个有 n 个人参加的晩会上, 每个人带了一件礼物, 且假 定各人带的礼物都不相同.晚会期间各人从放在一起的 n 件礼物中随机抽取一件, 试求:
- 至少有一个人自己抽到自己礼物的概率是多少?
- 恰有k个人自己抽到自己礼物的概率是多少
(1.3.14)某班 n 个战士各有 1 支归个人保管使用的枪, 这些枪的外形完全一样, 在一次夜间紧急集合中,每人随机地取了 1 支枪, 求(2020中科院)
- 至少有 1 人拿到自己的枪的概率;
- 恰好有 k(0 \leqslant k \leqslant n) 个人拿到自己的枪的概率.
把两付扑克牌分别洗匀后,放成两堆,然后自上而下一一翻看。比 较两付扑克牌的第 k 张 (k=1, \ldots, 52) 是否相同,如果相同,则称为一个配对。在翻看这两付扑克牌中,求(2007中科大学)
- 一个配对也没有的概率 p_{0}.
- 恰有一个配对的概率 p_{1}.
- 恰有 m 个配对的概率 p_{m}.
(1.3.8)从数字1, 2, , 9中可重复地任取 n 次, 求 n 次所取数字的乘积能被10整除的概率.
(1.3.9)口袋中有 n-1 个黑球和 1 个白球, 每次从口袋中随机地摸出一球, 并换入一只黑球. 问第 k 次摸球时, 摸到黑球的概率是多少?(2014南开)
(1.3.10)若 P(A)=1, 证明: 对任一事件 B, 有 P(A B)=P(B).
(1.3.11)掷 2n+1 次硬币, 求出现的正面数多于反面数的概率.
(1.3.15)设 A, B 是两事件, 且 P(A) = 0.6, P(B) = 0.7,
- 在什么条件下 P(AB) 取到最大值, 最大值是多少?
- 在什么条件下 P(AB) 取到最小值, 最小值是多少?
设 P(A)=0.5, P(B)=0.6 。试求:
- P(A \cap B) 分别在什么条件下取得最大值和最小值, 其值各为多少?
- P(A \cup B) 分别在什么条件下取得最大值和最小值, 其值各为多 少?(厦门大学 2012)
(1.3.17)已知 P(A) = 0.7, P(A-B) = 0.4, 试求 P(\overline{AB}).(2014南开、2022兰大)
(1.3.19)对任意的事件A,B,C,证明:
- P (AB) + P (AC) - P (BC) \le P (A),
- P (AB) + P (AC) + P (BC) \ge P (A) + P (B) + P (C) - 1.
(1.3.20)设 A, B, C 为三个事件, 且 P(A) = a, P(B) = 2a, P(C) = 3a, P(AB) = P(AC) = P(BC) = b, 证明: a \le 1/4, b \le 1/4.
(1.3.21)设事件 A, B, C 的概率都是1/2, 且 P(ABC) = P(\overline{A} \cap \overline{B} \cap \overline{C}), 证明: 2P(ABC) = P(AB) + P(AC) + P(BC) - 1/2.
(1.3.22) 证明:
- P(AB) \ge P(A) + P(B) - 1,
- P(A_1 A_2 \dotsb A_n) \ge P(A_1) + P(A_2) + \dotsb + P(A_n) - (n-1).
(1.3.23) 证明 : |P(A B)-P(A) P(B)| \leqslant \frac{1}{4},并讨论等号成立的条件.
(1.3.25) 甲掷硬币 n+1 次,乙掷 n 次. 求甲掷出的正面数比乙掷出的正面数多的 概率.(2020南开、复旦)
(1.3.26) 甲掷硬币 n+1 次,乙掷 n 次. 求甲掷出的正面数比乙掷出的正面数多的 概率.
1.4 条件概率(公众号:i44统计考研)
1.4.1 知识点串讲
1.4.1 条件概率的定义
需掌握定义1.4.1,注意性质1.4.1中条件概率是概率,仍满足概率的公理化定义;
1.4.2 乘法公式
需掌握性质1.4.2,
1.4.3 全概率公式和 1.4.4 贝叶斯公式
这两小节经常考,通常第一问是利用全概率公式,第二问利用贝叶斯公式,故这两个公式要掌握。
1.4.3 课后重难点题目
4(2011中山、2013南开),8,9,11(2015南开),13(2018北大),14,18(2014南开),19,21-25为本节难点题目,即递推法(差分方程)解题,可重点听一听第22题的讲解过程,22(2018上交),23(2021中科大),24(2019复旦、2014上财),26(2009中科大、2021南开),27(2018中科大、复旦),28-33(2020兰大)
例1.4.4,例1.4.7
(例1.4.5) 设在 n 张彩票中有一张可中奖.求第二人摸到中奖彩票的概率是多少?
(例1.4.8)某地区居民的肝癌发病率为 0.0004, 现用甲胎蛋白法进行普查. 医学研 究表明, 化验结果是可能存有错误的. 已知患有肝癌的人其化验结果 99 \% 呈阳性(有 病),而没患肝癌的人其化验结果 99.9 \% 呈阴性 (无病). 现某人的检查结果呈阳性, 问 他真的患肝癌的概率是多少?
(1.4.4) 设某种动物由出生活到10岁的概率为0.8,而活到15岁的概率为0.5.问现年为10岁的这种动物能活到15岁的概率是多少?(2011中山、2013南开)
(1.4.9) 已知P(\bar A)=0.3,P(B)=0.4,P(A\bar B)=0.5,求P(B|A\cup \bar B).(2021西北)
(1.4.11) 口袋中有1只白球,1只黑球.从中任取1只,若取出白球,则试验停止;若取出黑球,则把取出的黑球放回的同时,再加入1只黑球,如此下去,直到取出的是白球为止,试求下列事件的概率(2015南开).
- 取到第n次,试验没有结束;
- 取到第n次,试验恰好结束.
(1.4.12) 一盒晶体管中有8只合格品、4只不合格品.从中不返回地一只一只取出,试求第二次取出合格品的概率.(2016东师)
(1.4.13) 甲口袋有a只黑球、b只白球,乙口袋有n只黑球、m只白球.(2018北大)
- 从甲口袋任取1只球放入乙口袋,然后再从乙口袋任取1只球.试求最后从乙口袋取出的是黑球的概率.
- 从甲口袋任取2只球放入乙口袋,然后再从乙口袋任取1只球.试求最后从乙口袋取出的是黑球的概率.
(1.4.14) 有 n 个口袋, 每个口袋中均有 a 个白球、 b 个黑球. 从第一个口袋中任取 一球放人第二个口袋, 再从第二个口袋中任取一球放人第三个口袋, 如此下去, 从第 n-1 个口袋中任取一球放入第 n 个口袋.
- 最后从第 n 个口袋中任取一球, 求此时取到的是白球的概率.(2018兰大)
- 记在这n次取球中所取得的白球总数为S,求ES。
(1.4.16) 两台车床加工同样的零件,第一台出现不合格品的概率是0.03,第二台出现不合格品的概率是0.06,加工出来的零件放在一起,并且已知第一台加工的零件比第二台加工的零件多一倍(2016兰大).
- 求任取一个零件是合格品的概率.
- 如果取出的零件是不合格品,求它是由第二台车床加工的概率.
(1.4.17) 有两箱零件,第一箱装50件,其中20件是一等品;第二箱装30件,其中18件是一等品,现从两箱中随意挑出一箱,然而从该箱中任取两个零件,试求
- 第一次取出的零件是一等品的概率;
- 在第一次取出的是一等品的条件下,第二次取出的零件仍然是一等品的概率.
(1.4.18) 学生在做一道有4个选项的单项选择题时,如果他不知道问题的正确答案时,就作随机猜测.现从卷面上看题是答对了,试在以下情况下求学生确实知道正确答案的概率.
- 学生知道正确答案和胡乱猜测的概率都是1/2.
- 学生知道正确答案的概率是0.2.
(1.4.19) 已知男人中有 5 \% 是色盲患者, 女人中有 0.25 \% 是色盲患者, 今从男女 比例为 22: 21 的人群中随机地挑选一人, 发现恰好是色盲患者, 问此人是男性的 概率是多少?
- 已知男人中有5%是色盲患者,女人中有0.25%是色盲患者,今从男女人数相等的人群中随机地挑选一人,发现恰好是色育患者,问此人是男性的概率是多少?
(1.4.22) m个人相互传球,球从甲手中开始传出,每次传球时,传球者等可能地把球传给其余m-1个人中的任何一个.求第n次传球时仍由甲传出的概率.(2018上交)
(1.4.23) 甲、乙两人轮流掷一颗骰子,甲先掷.每当某人掷出1点时,则交给对方掷,否则此人继续掷.试求第n次由甲掷的概率.(2021中科大)
(1.4.24) 甲口袋有1只黑球、2只白球,乙口袋有3只白球.每次从两口袋中各任取一球,交换后放入另一口袋.求交换n次后,黑球仍在甲口袋中的概率.(2019复旦、上财)
- 甲袋中有 N-1 只白球和 1 只黑球, 乙袋中有 N 只白球, 每次从甲、乙两袋中分别取出一只球并交换放入另一袋中去. 这样 经过了 n 次, 问黑球出现在甲袋中的概率是多少, 并讨论 n \rightarrow \infty 时的情况.
(1.4.26)设罐中有b个黑球、r个红球,每次随机取出一个球,取出后将原球放回,再加人c(>0)个同色的球.试证:第k次取到黑球的概率为b/(b+r),k=1,2,\cdots.(2021南开)
(2009中科大) 袋中有 b 个黑球, r 个红球。从中任取一个记下其颜色,然后再将 其放回袋中,并放入 c 个与取到的球颜色相同的球。此后,再从袋中任取一球,问
- 第一次取出的球是黑的,第二次取出的仍是黑球的概率是多少?
- 如果将上述手续进行 n 次,取出的正好是 n_{1} 个黑球, n_{2} 个红球 \left(n_{1}+n_{2}=n\right) 的概率是多少?
- 用数学归纳法证明任: 何一次取得黑球的概率都是 \frac{b}{b+r}.
- 若已知第二次取出的球是黑球,求第一次取出的球也是黑球的概率。
(1.4.27) 口袋中有a个白球,b个黑球和n个红球,现从中一个一个不放回地取球。试证白球比黑球出现得早的概率为\frac{a}{a+b},与n无关。(2018中科大、复旦)
(1.4.28) 设P(A)>0,试证 P(B|A) \ge 1 - \frac{P(\bar B)}{P(A)}.
(1.4.31) 若P(A|B)>P(A|\bar B),试证P(B|A)>P(B|\bar A).
(1.4.33) 若 P(A \mid B)=1, 证明 : P(\bar{B} \mid \bar{A})=1.(2020兰大)
1.5 独立性(公众号:i44统计考研)
1.5.1 知识点串讲
1.5.1 两个事件的独立性
注意考试的时候一定要利用定义1.5.1去判断独立性,不要凭自己的直觉去判断,很容易出错。需掌握性质1.5.1的结论。
1.5.2 多个事件的相互独立性
注意多个事件相互独立时,需满足1.5.4里面的所有等式,而不仅仅是最后一个。
1.5.3 试验的独立性
需掌握定义1.5.4
1.5.2 课本重难点题目
例1.5.2-例1.5.3,例1.5.5(2019中山、中科院),例1.5.6(注意串联对应的是事件的交,并联对应的是事件的并),串并联系统通常在生存分析里出现,可参考3.4节课后13题,本题就是串并联系统。
1.5.3 课后重难点题目
1(2016复旦),3(2017南开、2018北大),9,11(1996数四),19(2017中山,2021北师),20,21,23(2015中科大、2020北师大),24(2013浙工商,2021兰大),26(注意本题我给大家补充的题目),27
(例1.5.5) 有两名选手比赛射击,轮流对同一目标进行射击,甲命中目标的概率为\alpha,乙命中目标的概率为\beta.甲先射,谁先命中谁得胜.问甲、乙两人获胜的概率各为多少?(2019中山)
例1.5.6
(1.5.1) 三人独立地破译一个密码,他们能单独译出的概率分别为1/5,1/4,1/3,求此密码被译出的概率.(2016复旦)
(1.5.3) 甲、乙两人独立地对同一目标射击一次,其命中率分别为0.8和0.7,现已知目标被击中,求它是甲射中的概率.(2017南开)
(1.5.9) 设A,B,C两两独立,且ABC=\varnothing(2018兰大).
- 如果P(A)=P(B)=P(C)=x,试求x的最大值;
- 如果P(A)=P(B)=P(C)<1/2,且P(A\cup B\cup C)=9/16,求P(A).
(1.5.19) 甲、乙两选手进行乓球单打比赛,已知在每局中甲胜的概率为0.6,乙胜的概率为0.4. 比赛可采用三局二胜制或五局三胜制,问哪一种比赛制度对甲更有利?(2021北师)
(1.5.20) 甲、乙、丙三人进行比赛,规定每局两个人比赛,胜者与第三人比赛,依次循环,直至有一人连胜两次为止,此人即为冠军.而每次比赛双方取胜的概率都是1/2,现假定甲、乙两人先比,试求各人得冠军的概率.
(1.5.21) 甲、乙两个赌徒在每一局获胜的概率都是1/2.两人约定谁先赢得一定的局数就获得全部赌本.但赌博在中途被打断了,请问在以下各种情况下,应如何合理分配赌本:
- 甲、乙两个赌徒都各需赢k局才能获胜;
- 甲赌徒还需赢2局才能获胜,乙赌徒还需赢3局才能获胜;
- 甲赌徒还需赢n局才能获胜,乙赌徒还需赢m局才能获胜.
(1.5.23) 设0<P(B)<1,试证事件A与B独立的充要条件是 P(A|B) = P(A|\bar B).
(1.5.24) 设0<P(A)<1,0<P(B)<1,P(A|B)+P(\bar A|\bar B)=1,试证A与B独立.(2013浙工商、2021兰大)
(1.5.26) 概率为 0 或 1 的事件和任何事件都独立。