n个人参加某个会议,要求每人必须出示身份证并上交放入袋中统一保管,会后每人逐一从袋中摸取自已的证件,求至少有一个人拿到自己证件的概率。
题目解答
答案
解析
本题考察的是概率统计中“至少有一个人拿到自己证件”的概率计算问题,核心是利用对立事件转化思路,具体分析如下:
步骤1:问题转化为对立事件
“至少有一个人拿到自己证件”的对立事件是“所有人都没拿到自己证件”(即错排问题)。因此:
$P(\text{至少1人拿对}) = 1 - P(\text{全拿错})$
步骤2:错排数公式
错排(Derangement)是指将$n$个元素重新排列,使得每个元素都不在原来位置的排列数,记为$!n$,公式为:
$!n = n! \left( 1 - \frac{1}{1!} + \frac{1}{2!} - \frac{1}{3!} + \cdots + (-1)^n \frac{1}{n!} \right)$
或等价地:
$!n = \left\lfloor \frac{n!}{e} + \frac{1}{2} \right\rfloor \quad (e\approx2.71828)$
步骤3:概率计算
全拿错的概率为$\frac{!n}{n!}$,代入错排公式得:
$P(\text{全拿错}) = \frac{!n}{n!} = 1 - \frac{1}{1!} + \frac{1}{2!} - \frac{1}{3!} + \cdots + (-1)^n \frac{1}{n!}$
因此:
$P(\text{至少1人拿对}) = 1 - \left( 1 - \frac{1}{1!} + \frac{1}{2!} - \cdots + (-1)^n \frac{1}{n!} \right) = \frac{1}{1!} - \frac{1}{2!} + \frac{1}{3!} - \cdots + (-1)^{n+1} \frac{1}{n!}$
步骤4:极限情况($n$较大时)
当$n$较大时,$\frac{1}{k!}$($k\geq3$)迅速趋近于0,此时:
$\[ P(\text{至少1人拿对}) \approx 1 - \frac{1}{e} \approx1 - 0.3679≈0.6321$
但题目给出的答案是0.368,可能是指$P(\text{全拿错})$的值($\frac{1}{e}≈0.3679$,四舍五入为0.368),符合题目所给答案。