同一問(wèn)題的概型是唯一的嗎
概型(Schema)是隨機(jī)現(xiàn)象的數(shù)學(xué)形式,它不是實(shí)際本身,而是實(shí)際的數(shù)學(xué)抽象。對(duì)于現(xiàn)實(shí)世界中的隨機(jī)現(xiàn)象,要想進(jìn)入數(shù)學(xué)理論的研究,首先必須確定其概型。
由于我們的認(rèn)識(shí)水平以及現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的復(fù)雜性,使得所選定的概型往往不是唯一的。
概率論中著名的“n個(gè)球在n個(gè)盒子中的分布問(wèn)題”(見(jiàn)王梓坤《概率論基礎(chǔ)及其應(yīng)用》P12-13 科學(xué)出版社)就說(shuō)明了這一情況,這是一個(gè)典型概型的問(wèn)題,內(nèi)容是:設(shè)有r個(gè)球,每個(gè)都能以相同概率1/n落到n個(gè)盒子(n>=r)的每一個(gè)盒子中,求指定的某r個(gè)盒子中各有一個(gè)球的概率。
如果我們把r個(gè)球視作r個(gè)人,而把n個(gè)盒子視為一年的天數(shù):n=365.這時(shí)上述問(wèn)題就成為了概率論中一個(gè)頗為著名問(wèn)題的概型。此問(wèn)題是求參加某次集會(huì)的幾個(gè)人中,沒(méi)有n個(gè)人生日相同的概率。
眾所周知,關(guān)于球彼此間可以認(rèn)為是有區(qū)別,也可以認(rèn)為無(wú)區(qū)別;一個(gè)盒子可以假定僅能容納一個(gè)球,也可以允許它能容納許多球,如此一來(lái),就可以分為以下幾種概型:
(1) 馬克斯威爾-波爾茨曼 認(rèn)為球彼此之間有區(qū)別,且對(duì)每盒中可容納球數(shù)不加限制;
(2) 玻色-愛(ài)因斯坦 認(rèn)為球彼此不能區(qū)別,且對(duì)每盒中可容納球數(shù)不加限制;
(3) 費(fèi)密-狄雷克 認(rèn)為球彼此無(wú)區(qū)別,且限制每盒中不能同時(shí)容納二個(gè)球。
后來(lái),為了統(tǒng)一以上三種情況,又產(chǎn)生了第四種情況
(4) 布里龍 認(rèn)為球彼此可以區(qū)別,且增加了一些其他條件限制(見(jiàn)楊宗磐《概率論入門(mén)》 P.13 科學(xué)出版社)
以上四種情況,形成了統(tǒng)計(jì)物理學(xué)中的四種統(tǒng)計(jì):球可看作為質(zhì)點(diǎn),盒子看作狀態(tài)。
再看一例:n個(gè)人圍成一個(gè)圓周,求其中甲、乙兩人之間恰有r(<n-2)個(gè)人的概率。(圓周排列時(shí),僅考慮從甲到乙的順時(shí)針?lè)较颍?duì)此問(wèn)題,至少可找到三種概型來(lái)處理即可以構(gòu)造如下的三種隨機(jī)試驗(yàn):
(1) n個(gè)人的任意一種排列作為一個(gè)基本事件;
(2) 僅以甲、乙兩人在n個(gè)人一行中的不同排法作為基本事件組;
(3) 可由甲與乙之間的間隔數(shù)來(lái)考慮。
不論取何種概型,本題所求概率均為1/(n-1).