kaoyan1basic 概率论与数理统计 第1题
📝 题目
【基础篇】第1题(选择题)
1.对任意事件 $A, B$ ,下列结论正确的是( )。
(A)$P(A) P(B) \geqslant P(A \cup B) P(A B)$
(B)$P(A)+P(B) \leqslant 2 P(A B)$
(C)$P(A)+P(A B) \geqslant P(A \cup B)$
(D)$P(A)+P(B) \leqslant P(A \cup B) P(A B)$
💡 答案解析
答案:C
解析:
对于任意事件A、B,有概率的加法公式:
P(A∪B) = P(A) + P(B) − P(AB)
移项可得:
P(A) + P(AB) = P(A∪B) + P(B) − P(AB) + P(AB)?这里我们直接比较选项C:
P(A) + P(AB) ≥ P(A∪B)
代入公式右边:P(A∪B) = P(A) + P(B) − P(AB)
则不等式变为:
P(A) + P(AB) ≥ P(A) + P(B) − P(AB)
两边消去P(A),得:
P(AB) ≥ P(B) − P(AB)
即 2P(AB) ≥ P(B)
由于P(AB) ≤ P(B),所以2P(AB) ≥ P(B)不一定总成立?这里需要更仔细分析。
实际上,直接由概率的单调性:因为AB ⊆ A,所以P(AB) ≤ P(A);又因为A ⊆ A∪B,所以P(A) ≤ P(A∪B)。因此:
P(A) + P(AB) ≥ P(A) ≥ P(A∪B)?并不一定,因为P(A)可能小于P(A∪B)。
正确推导:
由P(A∪B) = P(A) + P(B) − P(AB)
则 P(A) + P(AB) − P(A∪B) = P(A) + P(AB) − [P(A) + P(B) − P(AB)] = 2P(AB) − P(B)
这个值不一定非负,所以C不一定成立?
我们重新检查选项:
实际上,对于任意事件,有:
P(A) + P(AB) ≥ P(A) ≥ P(AB) 显然,但和P(A∪B)比较需要更严谨。
考虑恒等式:
P(A) + P(AB) − P(A∪B) = P(A) + P(AB) − [P(A) + P(B) − P(AB)] = 2P(AB) − P(B)
由于P(AB) ≤ P(B),所以2P(AB) − P(B) ≤ P(B),可能为负。例如A与B互斥且P(B)=0.8,P(AB)=0,则左边为负,不等式不成立。因此C不一定正确。
那么哪个选项一定正确?
我们检验选项A:
P(A)P(B) ≥ P(A∪B)P(AB)
取A、B互斥,P(AB)=0,右边为0,左边≥0,成立;但若A=B,则左边P(A)^2,右边P(A)*P(A)=P(A)^2,相等,也成立。实际上这个不等式是概率论中的已知不等式,可由FKG不等式或简单推导:
因为P(A∪B) ≤ 1,P(AB) ≤ min(P(A),P(B)),所以右边 ≤ P(A)P(B)?不一定,因为P(A∪B)可能大于P(A)或P(B)。
更可靠方法:考虑概率空间,由布尔不等式:P(A∪B) ≤ P(A)+P(B),但乘积不好比较。
实际上,有一个已知结论:对任意事件,有P(A)P(B) ≥ P(A∪B)P(AB) 成立。证明:
P(A)P(B) − P(A∪B)P(AB) = P(A)P(B) − [P(A)+P(B)−P(AB)]P(AB)
= P(A)P(B) − P(A)P(AB) − P(B)P(AB) + [P(AB)]^2
= [P(A)−P(AB)][P(B)−P(AB)] ≥ 0
因为P(A)≥P(AB),P(B)≥P(AB)。因此A正确。
所以正确答案是A。
难度:★☆☆☆☆