Question

已知5只動(dòng)物中有1只患有某種疾病，需要通過(guò)化驗(yàn)血液來(lái)確定患病的動(dòng)物．血液化驗(yàn)結(jié)果呈陽(yáng)性的即為患病動(dòng)物，呈陰性即沒(méi)患病．下面是兩種化驗(yàn)方法：
方案甲：逐個(gè)化驗(yàn)，直到能確定患病動(dòng)物為止．
方案乙：先任取3只，將它們的血液混在一起化驗(yàn)．若結(jié)果呈陽(yáng)性則表明患病動(dòng)物為這3只中的1只，然后再逐個(gè)化驗(yàn)，直到能確定患病動(dòng)物為止；若結(jié)果呈陰性則在另外2只中任取1只化驗(yàn)．
（Ⅰ）求依方案甲所需化驗(yàn)次數(shù)不少于依方案乙所需化驗(yàn)次數(shù)的概率；
（Ⅱ）ξ表示依方案乙所需化驗(yàn)次數(shù)，求ξ的期望．

Answer 1

分析：（1）由題意得到這兩種方案的化驗(yàn)次數(shù)，算出在各個(gè)次數(shù)下的概率，寫出化驗(yàn)次數(shù)的分布列，求出方案甲所需化驗(yàn)次數(shù)不少于依方案乙所需化驗(yàn)次數(shù)的概率．
（2）根據(jù)上一問(wèn)乙的化驗(yàn)次數(shù)的分布列，利用期望計(jì)算公式得到結(jié)果．

解答：解：（Ⅰ）若乙驗(yàn)兩次時(shí)，有兩種可能：
①先驗(yàn)三只結(jié)果為陽(yáng)性，再?gòu)闹兄饌�(gè)驗(yàn)時(shí)，恰好一次驗(yàn)中概率為：

C 2 4 A 3 3

A 3 5

 ×

1

A 1 3

 =

6×6

3×4×5

×

1

3

=

1

5

②先驗(yàn)三只結(jié)果為陰性，再?gòu)钠渌鼉芍恢序?yàn)出陽(yáng)性（無(wú)論第二次試驗(yàn)中有沒(méi)有，均可以在第二次結(jié)束）

A 3 4

A 3 5

A 1 2

A 2 2

=

24

5×3×4

=

2

5

，
∴乙只用兩次的概率為

1

5

+

2

5

=

3

5

．
若乙驗(yàn)三次時(shí)，只有一種可能：
先驗(yàn)三只結(jié)果為陽(yáng)性，再?gòu)闹兄饌�(gè)驗(yàn)時(shí)，恰好二次驗(yàn)中概率為在三次驗(yàn)出時(shí)概率為

2

5

∴甲種方案的次數(shù)不少于乙種次數(shù)的概率為：

3

5

×(1-

1

5

)+

2

5

(1-

1

5

-

1

5

)=

12

25

+

6

25

=

18

25

（Ⅱ）ξ表示依方案乙所需化驗(yàn)次數(shù)，
∴ξ的期望為Eξ=2×0.6+3×0.4=2.4．

點(diǎn)評(píng)：期望是概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的重要概念之一，是反映隨機(jī)變量取值分布的特征數(shù)，學(xué)習(xí)期望將為今后學(xué)習(xí)概率統(tǒng)計(jì)知識(shí)做鋪墊．同時(shí)，它在市場(chǎng)預(yù)測(cè)，經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)險(xiǎn)與決策等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，為今后學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)及相關(guān)學(xué)科產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響．