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概率论的应用举例

时间:2022-10-29 14:40:07 公文范文 来源:网友投稿


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摘要:概率论在各个工程技术学科和社会学科已得到广泛应用,成为了我们分析问题,解决问题的有力工具。本文通过几个典型问题的求解,探讨概率论应用的具体解决方法。

关键词:概率论;经济问题;社会活动

中图分类号:G718文献标识码:B文章编号:1672-1578(2015)06-0399-01

20世纪以来,由于生物学、经济学、工程技术发展的推动,概率论飞速发展,其理论课题不断扩大与深入,应用范围大大拓宽。概率论的方法已被广泛引入到各个工程技术学科和社会学科。这里试着通过几个典型问题的求解,探讨概率应用的具体解决方法。

1.药效问题

例某科研机构宣称,其生产的新药对某种疾病的治愈率达90%,现对10位临床病人试验此药,结果出现只有4人痊愈的现象,那么这是否反映出新药的治愈存在问题?

分析:我们先假定治愈率P=0.9,各个患者试验此药后是否治愈,可以认为是相互独立的,所以"10位临床病人试验此药是否治愈"是一种n=10,P=0.9的伯努利试验。

设试验此药后痊愈的人数为随机变量,则有

计算结果表明,在治愈率P=0.9假定下,平均每一万次药物试验,有1次出现"10位患者4人治愈"的情况,但现在一次试验就出现了这种罕见现象,那么有理由认为此科研机构对其新药的治愈率期望过高。

2.电路设计问题

例某同学在设计一物理电路时,遇到如图所示两种结构的选择问题。为提高整个电路系统的工作效率,要尽可能提高所选电路正常工作的几率,那么该同学应选择那种电路?

分析:我们首先来讨论最简单的串、并联电路正常工作的概率。

(a)图中,A1,A2两个电子元件正常工作是相互独立的。

(b)图中,A1,A2正常工作是相互影响的。

则并联电路正常工作的概率为:1-(1-0.6)2,串联电路正常工作的概率为:0.62。

很明显,甲,乙两种电路是(a),(b)两种基本电路的简单组合。

对于甲正常工作的概率:1-(1-0.62)2=0.5904

对于乙正常工作的概率:[1-(1-0.6)2]2=0.7056

显然,乙图中的电路正常工作的概率更大。

3.接见外宾问题

例我国驻美大使馆的一外交官在某一个星期里,曾经接待外宾9次,所有外宾恰好都是在星期二或星期四被接待,那么是否可以断定这个外交官只在星期二或星期四接见外宾?

分析:这个问题我们可以看作是不同的球放进不同箱子的问题:一星期7天相当于7个不同的箱子(编号为1…7号),9个人相当于9个不同的球。现在假定每个球放进7个箱子具有随机性,则9个不同的球放进2号或4号箱的概率为:

2979≈0.00001269

可以看出,这是个小概率事件。小概率事件在一次试验中一般不会发生,现在竟然发生了,那么"每个球放进7个箱子具有随机性"的假定就是错误的,也就是说,"9次接见,全部集中在星期二和星期四"是个小概率事件,而现在这种情况居然发生了,因此有理由认为大使馆接见外宾的日子是有规定的,只在星期二或星期四进行。

4.线路设计问题

例某销售公司与10位客户有业务往来,据公司调查统计,每一位客户在一分钟内平均占线12秒,并且每位客户任意时刻是否使用电话是相互独立的。为了在任意时刻每位客户打电话时能接通的概率不小于0.99,公司应当装设多少条线路?

分析:已知每位客户任意时刻打电话的概率为1260=15,而且每位客户在任意时刻是否打电话是相互独立的。

设在10位客户中,任意时刻打电话的客户人数为随机变量ξ,则

(k=0,1,2,…10)

设公司有X条电路,则

取X=0,1,2,…,当X=5时,上式成立。

即公司应当至少设5条线路,保证在任意时刻各个客户打电话时能接通的概率不小于0.99。

5.保险金问题

例保险公司对一特殊人群推出一项人寿保险业务,若在这一年里投保人死亡,则保险公司要向投保人赔偿a元。据估计,在这一年里投保人死亡的概率都为P,,为了使公司的收益至少达到a5,那么该保险公司应要求投保人交多少保险费?

分析:在保险学中,收取保险费的原则是:投保人交的保险费应与他们所得的赔偿金相等。

设该保险公司的收益为随机变量,X为投保人交的保险费。ξ的分布列为:

则E(ξ)=X(1-P)+(X-a)P,因为公司的收益期望为a5,所以,E(ξ)=a5

E(ξ)=X(1-P)(X-a)P=a5

X=a5+ap

故保险公司应要求投保人交保险费a5+ap元。运用数学期望来预计风险收益是保险精算中经常采用一种的方法。

目前,概率论在近代物理、自动控制、地震预报和气象预报、工厂产品质量控制、农业试验和公用事业等方面都得到了重要应用。有越来越多的概率论方法被引入到经济、金融和管理科学中,概率论成为它们的有力工具。现在,概率论已发展成为一门与实际紧密相连的理论严谨的数学科学。它内容丰富,结论深刻,有别开生面的研究课题,有自己独特的概念和方法,已经成为了近代数学一个有特色的分支。

参考文献:

[1]周概容.概率论与数理统计[M].高等教育出版社,1984.

[2]陈家鑫.应用概率论[M].北京科学出版社,1992,7.

[3]徐稼红.中学数学应用与建模.[M]苏州大学出版社,200l.

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