kaoyan1advanced 概率论与数理统计 第269题

教材习题

📝 题目

### 第269题

将 2 双不同的鞋随意分成 2 堆,每堆 2 只,以 $X$ 表示 2 堆中恰好配成一双鞋的堆数,则 $E X=$ $\_\_\_\_$。

💡 答案解析

**答案**:$\displaystyle \frac{2}{3}$ **解析**:步骤1:总分配方式:将4只鞋分成两堆每堆2只,总数为$\displaystyle \frac{C_4^2 C_2^2}{2!}=3$种。步骤2:$X$可能取值为0,1,2。步骤3:计算概率:$P\{X=0\}$(两堆均不成双)为$\displaystyle \frac{2}{3}$?实际:一双鞋配成一对的情况:设鞋为$A_1,A_2,B_1,B_2$,成双堆数为0的情况只有$(A_1B_1, A_2B_2)$和$(A_1B_2, A_2B_1)$共2种,故$\displaystyle P\{X=0\}=\frac{2}{3}$;$P\{X=1\}$:一堆成双另一堆不成双,有$(A_1A_2, B_1B_2)$一种,故$\displaystyle P\{X=1\}=\frac{1}{3}$;$P\{X=2\}$不可能。步骤4:$\displaystyle EX=0\times\frac{2}{3}+1\times\frac{1}{3}=\frac{1}{3}$?重新计算:实际总情况数:将4只鞋分成两堆无序,共3种等可能:$(A_1A_2, B_1B_2)$(两堆均成双),$(A_1B_1, A_2B_2)$(均不成双),$(A_1B_2, A_2B_1)$(均不成双)。故$X=2$对应1种,$X=0$对应2种,$X=1$对应0种。则$\displaystyle EX=2\times\frac{1}{3}+0\times\frac{2}{3}=\frac{2}{3}$。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/6
目标:步骤1:确定总分配方式
将4只不同的鞋(设为$A_1, A_2, B_1, B_2$)随意分成2堆,每堆2只,且堆无序。总分配方式数为:先选2只为一堆,剩下2只为另一堆,再除以堆的排列数,即$\frac{C_4^2 C_2^2}{2!} = \frac{6 \times 1}{2} = 3$种。
公式:$$\frac{C_4^2 C_2^2}{2!} = 3$$
提示:注意堆无序,需除以堆的排列数
步骤 2/6
目标:步骤2:定义随机变量$X$的可能取值
$X$表示2堆中恰好配成一双鞋的堆数。一双鞋指同一双鞋的两只(如$A_1A_2$或$B_1B_2$)。$X$的可能取值为0, 1, 2。
提示:注意区分“一双鞋”与“一对鞋”
步骤 3/6
目标:步骤3:计算每种情况的分配方式数
列出所有3种等可能的分配: - $(A_1A_2, B_1B_2)$:两堆均成双,$X=2$,共1种。 - $(A_1B_1, A_2B_2)$:两堆均不成双,$X=0$,共1种。 - $(A_1B_2, A_2B_1)$:两堆均不成双,$X=0$,共1种。 注意:$X=1$的情况(一堆成双另一堆不成双)不存在,因为若一堆成双(如$A_1A_2$),则另一堆必为$B_1B_2$,此时两堆均成双。
提示:注意X=1的情况不存在
步骤 4/6
目标:步骤4:计算概率分布
由步骤3,总共有3种等可能结果: - $P\{X=0\} = \frac{2}{3}$(对应$(A_1B_1, A_2B_2)$和$(A_1B_2, A_2B_1)$) - $P\{X=1\} = 0$ - $P\{X=2\} = \frac{1}{3}$(对应$(A_1A_2, B_1B_2)$)
提示:注意X表示配成一双鞋的堆数,不是只数
步骤 5/6
目标:步骤5:计算期望$EX$
根据期望公式:$EX = \sum x \cdot P\{X=x\} = 0 \times \frac{2}{3} + 1 \times 0 + 2 \times \frac{1}{3} = \frac{2}{3}$。
公式:$$EX = \sum x \cdot P\{X=x\}$$
提示:注意概率和为1,检查分布列
步骤 6/6
目标:步骤6:得出最终答案
因此,$EX = \frac{2}{3}$。
提示:注意区分堆与鞋的配对关系

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