前言
将两个数学对象的关系类比推理到三个数学对象时,我们是容易犯错的,比如一元二次方程的求根公式刻画的是两个根的和与积的关系,但是当类比推理到一元三次方程的求根公式时,我们容易只想到三个根的和与三个根的积的关系,很少会想到三个根中的两两的关系 . 参见1;参见2;
两个事件相互独立
定义:对任意两个事件 A 与 B,如果满足 P(AB)=P(A)P(B),则称事件 A、B 相互独立,简称为独立;
由定义可知,事件A,B相互独立的充要条件是P(AB)=P(A)P(B);
三个事件两两独立
定义:对任意三个事件 A、B、C,若满足 P(AB)=P(A)P(B)①, P(BC)=P(B)P(C)②, P(AC)=P(A)P(C)③,则称三个事件 A、B、C两两独立;
三个事件相互独立
定义:对任意三个事件 A、B、C,若满足条件Ⅰ:即 P(AB)=P(A)P(B)①, P(BC)=P(B)P(C)②, P(AC)=P(A)P(C)③,且还满足添加Ⅱ:P(ABC)=P(A)P(B)P(C),则称三个事件 A、B、C相互独立;
简言之,同时满足添加Ⅰ和Ⅱ的三个事件 A、B、C 的关系,称为相互独立,高一阶段暂时了解即可,不做要求;[容易混淆为相互独立就是两两独立,其实两个内涵不一样] .
【人教 2019A 版教材P253 页习题10.2 第 2 题】设样本空间 Ω=1,2,3,4,定义事件 A=1,2, B=1,3, C=1,4,请验证 A、B、C三个事件两两独立,但P(ABC)=P(A)P(B)P(C) .
解:由题目可知,AB=AC=BC=1,ABC=1,容易知道,P(A)=21,P(B)=21,P(C)=21,且 P(AB)=41=P(A)P(B),P(BC)=41=P(B)P(C),P(AC)=41=P(A)P(C),则事件 A、B、C两两独立[即满足上述的条件1];并不一定能得到 P(ABC)=P(A)P(B)P(C),理由如下:
接上计算得到,P(ABC)=41,但是利用 P(A)P(B)P(C)=81,故此时 P(ABC)=P(A)P(B)P(C);
结论:当三个事件 A、B、C两两独立时,等式 P(ABC)=P(A)P(B)P(C) 不一定成立 . [这是人教2019 A版 P250 页内容的具体例子的解答] .
【人教 2019A 版教材P253 页习题10.2 第 5 题】一个正八面体的八个面分别标以数字 1 到 8 ,任意抛掷一次这个正八面体,观察它与地面接触的面上的数字,得到样本空间为 Ω = {1,2,3,4,5,6,7,8},构造适当的事件 A、B、C ,使得 P(ABC)=P(A)P(B)P(C) 成立,但不满足 A、B、C 两两独立 .
解:样本空间 Ω=1,2,3,4,5,6,7,8,则 n(Ω)=8,
定义事件 A=1,2,3,4, B=1,3,4,5, C=1,4,5,6,则 ABC=1,
由古典概型可知,P(A)=84=21,同理,P(B)=21,P(C)=21,P(ABC)=81,
满足 P(ABC)=P(A)P(B)P(C) ;
又由上可知,AB=1,3,4, AC=1,4, BC=1,4,5,
则 P(AB)=83,则 P(AB)=P(A)P(B),此时 A、B不独立;
P(AC)=41,则 P(AC)=P(A)P(C),此时 A、C独立;
P(BC)=83,则 P(B)=P(B)P(C),此时 B、C不独立;
故不满足 A、B、C 两两独立 .
【解后反思】:此处容易将三个事件的相互独立和三个事件中的两两独立混淆,其实两个内涵不一样;两两独立,每次只涉及两个数学对象,再比如三条直线 a、b、c 两两垂直;或者三(四、五)个事件的彼此互斥,也可以称为三(四、五)个事件两两互斥] .
相关引申
四个事件相互独立:我们往往通过题意来判断四个事件相互独立[比如一个射击技术稳定的射手的四次射击是相互独立的;或者四个射手每人一次的射击事件是相互独立的],最主要的是我们以此为依据能得到 P(ABCD)=P(A)⋅P(B)⋅P(C)⋅P(D);