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同一问题的概型是唯一的吗

2022-08-13 20:25 作者:我爱计算机科学  | 我要投稿

概型(Schema)是随机现象的数学形式,它不是实际本身,而是实际的数学抽象。对于现实世界中的随机现象,要想进入数学理论的研究,首先必须确定其概型。

由于我们的认识水平以及现实问题的复杂性,使得所选定的概型往往不是唯一的。

概率论中著名的“n个球在n个盒子中的分布问题”(见王梓坤《概率论基础及其应用》P12-13 科学出版社)就说明了这一情况,这是一个典型概型的问题,内容是:设有r个球,每个都能以相同概率1/n落到n个盒子(n>=r)的每一个盒子中,求指定的某r个盒子中各有一个球的概率。

如果我们把r个球视作r个人,而把n个盒子视为一年的天数:n=365.这时上述问题就成为了概率论中一个颇为著名问题的概型。此问题是求参加某次集会的几个人中,没有n个人生日相同的概率。

众所周知,关于球彼此间可以认为是有区别,也可以认为无区别;一个盒子可以假定仅能容纳一个球,也可以允许它能容纳许多球,如此一来,就可以分为以下几种概型:

(1) 马克斯威尔-波尔茨曼 认为球彼此之间有区别,且对每盒中可容纳球数不加限制;

(2) 玻色-爱因斯坦 认为球彼此不能区别,且对每盒中可容纳球数不加限制;

(3) 费密-狄雷克 认为球彼此无区别,且限制每盒中不能同时容纳二个球。

后来,为了统一以上三种情况,又产生了第四种情况

(4) 布里龙 认为球彼此可以区别,且增加了一些其他条件限制(见杨宗磐《概率论入门》 P.13 科学出版社)

以上四种情况,形成了统计物理学中的四种统计:球可看作为质点,盒子看作状态。

再看一例:n个人围成一个圆周,求其中甲、乙两人之间恰有r(<n-2)个人的概率。(圆周排列时,仅考虑从甲到乙的顺时针方向)对此问题,至少可找到三种概型来处理即可以构造如下的三种随机试验:

(1) n个人的任意一种排列作为一个基本事件;

(2) 仅以甲、乙两人在n个人一行中的不同排法作为基本事件组;

(3) 可由甲与乙之间的间隔数来考虑。

不论取何种概型,本题所求概率均为1/(n-1).


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