当两个事件相互排斥时,可以使用加法规则计算它们并集的概率。我们知道,对于掷骰子来说,掷大于4或小于3的数字是相互排斥的事件,没有任何共同点。所以为了找到这个事件的概率,我们只需将滚动大于4的概率与滚动小于3的概率相加。在符号中,我们有以下内容,其中大写字母P表示“概率”:
P(大于四个或小于三个)=P(大于四个)+P(小于三个)=2/6+2/6=4/6。
如果这些事件不是相互排斥的,那么我们不需要简单地将这些事件的概率相加,而是需要减去这些事件相交的概率。考虑到事件A和B:
P(aub)=P(A)+P(B)-P(A∩ B) 。
这里我们考虑了重复计算A和B中的元素的可能性,这就是我们减去相交概率的原因。
由此产生的问题是,“为什么停止使用两个集合?两个以上集合并集的概率是多少?”
我们将把上述思想推广到三个集合的情况,其中我们将表示A、B和C。我们不会假设更多,因此这些集合可能有一个非空的交点。目标是计算这三个集合的并集概率,或P(A U B U C)。
上述两组的讨论仍然有效。我们可以将单个集合A、B和C的概率相加,但在这样做时,我们对一些元素进行了双重计数。
A和B交叉点中的元素与以前一样已重复计数,但现在还有其他元素可能已重复计数两次。现在,A和C的交点以及B和C的交点中的元素也被计算了两次。所以这些交点的概率也必须减去。
但是我们减去的太多了吗?有一些新的事情要考虑,我们不需要担心什么时候只有两套。正如任何两个集合都可以有交点一样,所有三个集合也可以有交点。为了确保我们没有重复计算任何东西,我们没有计算所有三组中出现的所有元素。所以这三个集合的交集的概率必须加回去。
以下是根据上述讨论得出的公式:
P(aubuc)=P(A)+P(B)+P(C)-P(A∩ B) -P(A)∩ C) -P(B)∩ C) +P(A)∩ B∩ (C)
要了解三组并集概率的公式,假设我们正在玩一个包含两个骰子的棋盘游戏。根据游戏规则,我们需要至少有一个骰子是2、3或4才能获胜。发生这种情况的概率是多少?我们注意到,我们正试图计算三个事件合并的概率:滚动至少一个两个,滚动至少一个三个,滚动至少一个四个。因此,我们可以使用上述公式和以下概率:
我们现在使用这个公式,看到得到至少一个2,一个3或一个4的概率是
11/36 + 11/36 + 11/36 – 2/36 – 2/36 – 2/36 + 0 = 27/36.
四个集合并的概率公式之所以有其形式,原因与三个集合的公式的推理相似。随着集合数量的增加,对、三元组等的数量也随之增加。对于四个集合,有六个必须减去的成对交点,四个要加回去的三重交点,现在有一个需要减去的四重交点。给定四个集合A、B、C和D,这些集合的并集公式如下:
P(A U B U C U D)=P(A)+P(B)+P(C)+P(D)-P(A)∩ B) -P(A)∩ C) -P(A)∩ D) -P(B)∩ C) -P(B)∩ D) -P(C)∩ D) +P(A)∩ B∩ C) +P(A)∩ B∩ D) +P(A)∩ C∩ D) +P(B)∩ C∩ D) -P(A)∩ B∩ C∩ D) 。
我们可以为四个以上集合的并集概率编写公式(看起来比上面的更可怕),但是通过研究上面的公式,我们应该注意到一些模式。这些模式适用于计算四个以上集合的并集。任意数量集合并集的概率可如下所示:
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