Giải Bài Tập Bài 28: Biến cố hợp, biến cố giao, biến cố độc lập - Toán 11 KNTT

BÀI 28: BIẾN CỐ HỢP, BIẾN CỐ GIAO, BIẾN CỐ ĐỘC LẬP
(SGK TOÁN 11 - KẾT NỐI TRI THỨC VỚI CUỘC SỐNG)

Bài 8.1. Một hộp đựng 15 tấm thẻ cùng loại được đánh số từ 1 đến 15. Rút ngẫu nhiên một tấm thẻ và quan sát số ghi trên thẻ. Gọi \(A\) là biến cố "Số ghi trên tấm thẻ nhỏ hơn 7"; \(B\) là biến cố "Số ghi trên tấm thẻ là số nguyên tố".
a) Mô tả không gian mẫu.
b) Mỗi biến cố \(A \cup B\) và \(AB\) là tập con nào của không gian mẫu?
Lời giải:

a) Mô tả không gian mẫu \(\Omega\):

\[\Omega = \{1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 15\}\]

b) Liệt kê các phần tử của biến cố hợp \(A \cup B\) và biến cố giao \(AB\):

  • Các số nguyên dương nhỏ hơn 7: \[A = \{1; 2; 3; 4; 5; 6\}\]
  • Các số nguyên tố từ 1 đến 15: \[B = \{2; 3; 5; 7; 11; 13\}\]
  • Biến cố hợp \(A \cup B\): Lấy hợp tất cả các phần tử thuộc \(A\) hoặc thuộc \(B\): \[A \cup B = \{1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 11; 13\}\]
  • Biến cố giao \(AB\) (hay \(A \cap B\)): Lấy các phần tử vừa thuộc \(A\) vừa thuộc \(B\): \[AB = \{2; 3; 5\}\]
Bài 8.2. Gieo hai con xúc xắc cân đối, đồng chất. Xét các biến cố sau:
\(E\): "Số chấm xuất hiện trên hai con xúc xắc đều là số chẵn";
\(F\): "Số chấm xuất hiện trên hai con xúc xắc khác tính chẵn lẻ";
\(K\): "Tích số chấm xuất hiện trên hai con xúc xắc là số chẵn".
Chứng minh rằng \(K\) là biến cố hợp của \(E\) và \(F\).
Lời giải:

Gọi \(x, y\) lần lượt là số chấm xuất hiện trên con xúc xắc thứ nhất và con xúc xắc thứ hai (\(x, y \in \{1; 2; 3; 4; 5; 6\}\)).

Tích \(x \cdot y\) là một số chẵn khi và chỉ khi xảy ra ít nhất một trong hai trường hợp sau:

  • Trường hợp 1: Cả \(x\) và \(y\) đều là số chẵn. Đây chính là nội dung của biến cố \(E\).
  • Trường hợp 2: Trong hai số \(x\) và \(y\) có một số chẵn và một số lẻ (tức hai số khác tính chẵn lẻ). Đây chính là nội dung của biến cố \(F\).

Như vậy, biến cố \(K\) "Tích số chấm xuất hiện trên hai con xúc xắc là số chẵn" xảy ra khi và chỉ khi biến cố \(E\) xảy ra hoặc biến cố \(F\) xảy ra.

Do đó, \(K = E \cup F\), nghĩa là \(K\) là biến cố hợp của \(E\) và \(F\) (đpcm).

Bài 8.3. Chọn ngẫu nhiên một học sinh trong trường em. Xét hai biến cố sau:
\(P\): "Học sinh đó bị cận thị";
\(Q\): "Học sinh đó học giỏi môn Toán".
Nêu nội dung của các biến cố \(P \cup Q\); \(PQ\) và \(\overline{P}\overline{Q}\).
Lời giải:
  • Biến cố hợp \(P \cup Q\): "Học sinh đó bị cận thị hoặc học giỏi môn Toán".
  • Biến cố giao \(PQ\) (hay \(P \cap Q\)): "Học sinh đó bị cận thị và học giỏi môn Toán".
  • Biến cố \(\overline{P}\overline{Q}\) (hay \(\overline{P} \cap \overline{Q}\)):
    Vì \(\overline{P}\) là biến cố "Học sinh đó không bị cận thị" và \(\overline{Q}\) là biến cố "Học sinh đó không học giỏi môn Toán", nên biến cố \(\overline{P}\overline{Q}\) là:
    "Học sinh đó không bị cận thị và không học giỏi môn Toán".
Bài 8.4. Có hai chuồng nuôi thỏ. Chuồng I có 5 con thỏ đen và 10 con thỏ trắng. Chuồng II có 3 con thỏ trắng và 7 con thỏ đen. Từ mỗi chuồng bắt ngẫu nhiên ra một con thỏ. Xét hai biến cố sau:
\(A\): "Bắt được con thỏ trắng từ chuồng I";
\(B\): "Bắt được con thỏ đen từ chuồng II".
Chứng tỏ rằng hai biến cố \(A\) và \(B\) độc lập.
Lời giải:
  • Việc bắt ngẫu nhiên một con thỏ từ Chuồng I không làm ảnh hưởng tới kết quả bắt thỏ từ Chuồng II.
  • Biến cố \(A\) chỉ phụ thuộc vào số lượng và tỉ lệ thỏ trắng, thỏ đen trong Chuồng I.
  • Biến cố \(B\) chỉ phụ thuộc vào số lượng và tỉ lệ thỏ đen, thỏ trắng trong Chuồng II.
  • Xác suất xảy ra biến cố \(A\) không bị ảnh hưởng bởi việc biến cố \(B\) có xảy ra hay không, và ngược lại, xác suất xảy ra biến cố \(B\) cũng không phụ thuộc vào việc biến cố \(A\) có xảy ra hay không.

Vậy hai biến cố \(A\) và \(B\) là hai biến cố độc lập (đpcm).

Bài 8.5. Có hai chuồng nuôi gà. Chuồng I có 9 con gà mái và 3 con gà trống. Chuồng II có 3 con gà mái và 6 con gà trống. Bắt ngẫu nhiên một con gà của chuồng I để đem bán rồi dồn các con gà còn lại của chuồng I vào chuồng II. Sau đó bắt ngẫu nhiên một con gà của chuồng II. Xét hai biến cố sau:
\(E\): "Bắt được con gà trống từ chuồng I";
\(F\): "Bắt được con gà mái từ chuồng II".
Chứng tỏ rằng hai biến cố \(E\) và \(F\) không độc lập.
Lời giải:
  • Chuồng I ban đầu có 12 con gà (\(9\) mái, \(3\) trống). Chuồng II ban đầu có 9 con gà (\(3\) mái, \(6\) trống).
  • Nếu biến cố \(E\) xảy ra (bắt được 1 con gà trống từ chuồng I để bán):
    Chuồng I còn lại 9 gà mái và 2 gà trống (tổng 11 con).
    Khi dồn 11 con gà này vào chuồng II, chuồng II lúc này có tổng cộng \(9 + 11 = 20\) con gà, trong đó số gà mái là \(3 + 9 = 12\) con gà mái.
    Do đó, xác suất xảy ra biến cố \(F\) khi \(E\) xảy ra là: \[P(F|E) = \frac{12}{20} = \frac{3}{5} = 0,6\]
  • Nếu biến cố \(E\) không xảy ra (tức bắt được 1 con gà mái từ chuồng I để bán):
    Chuồng I còn lại 8 gà mái và 3 gà trống (tổng 11 con).
    Khi dồn 11 con gà này vào chuồng II, chuồng II lúc này có tổng cộng \(20\) con gà, trong đó số gà mái là \(3 + 8 = 11\) con gà mái.
    Do đó, xác suất xảy ra biến cố \(F\) khi \(E\) không xảy ra là: \[P(F|\overline{E}) = \frac{11}{20} = 0,55\]

Vì \(P(F|E) \neq P(F|\overline{E})\) (\(0,6 \neq 0,55\)), việc biến cố \(E\) có xảy ra hay không làm thay đổi xác suất xảy ra của biến cố \(F\).

Vậy hai biến cố \(E\) và \(F\) không độc lập (đpcm).