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投掷骰子的结果,出现1点或其他点数的概率均为1/6。之后,我们再来关注一下“将抛硬币和掷骰子这两个试验编为一组的直积试验”。在直积试验中,假设单独把“正面”的结果抽取出来,那么掷骰子出现各个点数的概率是多少呢?如果设定“掷出1点相对容易(概率大于1/6)”,那么,抛硬币的结果为“正面”,就会对骰子的点数产生影响。

因此,如果“正面”这一结果对于骰子的点数不会产生影响,那么,即使仅仅抽出“正面”的情况,骰子出现各个点数的概率也还是相等的。如果用格子形状的图表10-2来解释的话,即,上面一行表示结果为“正面”的6个长方形的面积(表示概率)都是相等的。同样地,下面一行表示结果为“反面”的6个长方形的面积也是相等的。

图表10-2 独立试验的面积

在这个阶段,我们还无法知晓上下两个长方形的面积是否相等。而当我们把掷骰子出现6点的情况抽取出来,并考虑到这个结果并不会对硬币抛出正面或是反面的概率产生影响,就能判断出,右侧上下的两个长方形的面积是相等的。于是,从上述的内容我们可以得知:排列成格子形状的12个长方形的面积都是相等的。

那么,用来表示各个试验(把抛硬币和掷骰子两个实验合为一组的试验)结果概率的长方形面积是多少呢?考虑到标准化条件(相加之和为1),就可以知道:每个长方形的面积都是1/12。而长方形的个数之所以是12个,原因在于抛硬币的结果共有2种情况,而掷骰子的结果共有6种情况。接下来我们可以进行以下变形:

长方形的面积

=抛硬币的结果之一的概率×掷骰子的结果之一的概率

根据上面的计算公式,各组试验的具体情况可以表示为:

“正面&1点”的概率=出现“正面”的概率×出现“1点”的概率

或者“反面&5点”的概率=出现“反面”的概率×出现“5点”的概率,等等。

换言之,各组的概率,即为各项概率的乘积。

10-4 独立试验概率的乘法公式

本节对上述内容再作一次一般性的描述。

在上一节提到的抛硬币和掷骰子的案例中,长方形被划分为完全均等的面积。这个例子具有其特殊性,这是因为抛硬币出现“正面”或“反面”的概率是相等的,而掷骰子出现从1到6点数的概率也是相等的。接下来,我们来探讨出现各种情况的概率不等的问题,并对其进行抽象处理。

例如,第一个试验的结果共有可能出现a、b、c、d四种情况,第二个试验的结果共有可能出现x、y、z三种情况。而每种情况发生的概率各自都不一定相同。当这两个试验分别独立的情况下,直积试验可以绘制成图表10-3所示的样子。

图表10-3 两个独立试验组合而成的直积试验。

抽取其中1行进行横向观察,会发现4个长方形的面积各不相等。之后,再观察其中1列,会发现3个长方形的面积也是各不相等的。但需要注意的是,抽取其中1行进行观察时,4个长方形的面积的比例关系,与其他行是一样的;而抽取其中1列进行观察时,3个长方形的面积的比例关系,也与其他列是一样的。

抽取其中1行进行观察时,长方形面积的比例关系,也就是第一个试验中的各项结果的概率比:

(a的概率):(b的概率):(c的概率):(d的概率)

而只要擦掉图表10-3的第2张图中间的横线就会明白,4个长方形可以用来表示试验的a、b、c、d四种结果的可能性。

同样地,抽取其中1列进行观察时,长方形的面积的比例关系,也就是第二个试验中的各项结果的概率比:

(x的概率):(y的概率):(z的概率)

而只要擦掉第3个图中间的横线就一目了然。

通过以上叙述,我们可以得知:被分割的12个长方形的横边长度按以下顺序排列为:

(a的概率)、(b的概率)、(c的概率)、(d的概率)

纵边长度按以下顺序排列为:

(x的概率)、(y的概率)、(z的概率)

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