内容正文:
4.1.3 独立性与条件概率的关系
知识
层面
1.结合条件概率理解相互独立事件的充要条件,会对事件的独立性进行判断. 2.掌握相互独立事件的概率的乘法公式,会求相互独立事件同时发生的概率.
素养
层面
通过对独立事件概念的学习,培养数学抽象、逻辑推理素养;通过相互独立事件的概率乘法公式的应用,提升逻辑推理、数学运算素养.
在条件概率P(B|A)=中,
问题1.条件概率成立的条件是什么?
提示:P(A)>0.
问题2.事件AB的含义是什么?
提示:事件A与事件B同时发生.
知识点 独立性与条件概率的关系
1.独立性与条件概率的关系
当P(B)>0且P(AB)=P(A)P(B)时,由条件概率的计算公式有P(A|B)===P(A),即P(A|B)=P(A).也就是说,此时事件A发生的概率与已知事件B发生时事件A发生的概率相等.也就是事件B的发生,不会影响事件A发生的概率.
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2.两个事件独立的条件
当P(B)>0时,A与B独立的充要条件是P(A|B)=P(A).
3.相互独立事件与互斥事件的区别
相互独立事件
互斥事件
条件
事件A(或B)是否发生对事件B(或A)发生的概率没有影响
不可能同时发生的两个事件
符号
相互独立事件A,B同时发生,记作:AB
互斥事件A,B中有一个发生,记作:A∪B(或A+B)
计算
公式
P(AB)=P(A)P(B)
P(A∪B)=P(A)+P(B)
[微提醒] 1.从必修的内容中我们已经知道,A与B相互独立(简称为独立)的充要条件是P(AB)=P(A)P(B),而且A与B独立的直观理解是,事件A是否发生不会影响事件B是否发生的概率,事件B是否发生也不会影响事件A是否发生的概率;
2.多个事件之间的相互独立也可借助条件概率来理解,“A1,A2,···,An相互独立”也可说成“A1,A2,···,An相互不影响”.需要强调的是,同以前一样,实际问题中,我们常常依据实际背景去判断事件之间是否存在相互影响,若可认为事件之间没有影响,则认为它们相互独立;已知事件相互独立时,根据每个事件发生的概率可以方便地求出它们同时发生的概率.
1.(多选)下列说法正确有( )
A.对事件A和B,若P(B|A)=P(B),则事件A与B相互独立
B.若事件A,B相互独立,则P(∩)=P()×P()
C.如果事件A与事件B相互独立,则P(B|A)=P(B)
D.若事件A与B相互独立,则B与相互独立
答案:ABC
解析:若P(B|A)=P(B),则P(A∩B)=P(A)·P(B),故A,B相互独立,所以A正确;若事件A,B相互独立,则,也相互独立,故B正确;若事件A,B相互独立,则A发生与否不影响B的发生,故C正确;B与相互对立,不是相互独立,故D错误.
2.抛掷3枚质地均匀的硬币,A={既有正面向上又有反面向上},B={至多有一个反面向上},则A与B的关系是( )
A.互斥事件 B.对立事件
C.相互独立事件 D.不相互独立事件
答案:C
解析:由已知,有P(A)=1-=,P(B)=1-=,P(AB)=,满足P(AB)=P(A)P(B),则事件A与事件B相互独立,故选C.
3.甲、乙两人参加歌唱比赛,晋级的概率分别为和,且两人是否晋级相互独立,则两人中恰有一人晋级的概率为( )
A. B.
C. D.
答案:D
解析:设A表示甲晋级,B表示乙晋级,C表示两人中恰有一人晋级,则P(A)=,P(B)=,所以P(C)=P(AB (_))+P(A (_)B)=P(A)P(B (_))+P(A (_))P(B)=×+×=.
4.明天上午李明要参加“青年文明号”活动,为了准时起床,他用甲、乙两个闹钟叫醒自己,假设甲闹钟准时响的概率为0.80,乙闹钟准时响的概率为0.90,则两个闹钟至少有一个准时响的概率是________.
答案:0.98
解析:设两个闹钟至少有一个准时响的事件为A,则P(A)=1-(1-0.80)(1-0.90)=1-0.20×0.10=0.98.
5.甲、乙两队进行篮球决赛,采取七场四胜制(当一队赢得四场胜利时,该队获胜,决赛结束).根据前期比赛成绩,甲队的主客场安排依次为“主主客客主客主”.设甲队主场取胜的概率为0.6,客场取胜的概率为0.5,且各场比赛结果相互独立,则甲队以4∶1获胜的概率是________.
答案:0.18
解析:记事件M为甲队以4∶1获胜,则甲队共比赛五场,且第五场甲队获胜,前四场甲队胜三场负一场,所以P(M)=0.6×(0.62×0.52×2+0.6×0.4×0.52×2)=0.18.
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题型一 相互独立事件的判断
例1 判断下列各对事件是否是相互独立事件.
(1)甲、乙两运动员各射击一次,“甲射中10环”与“乙射中9环”;
(2)容器内盛有5个白乒乓球和3个黄乒乓球,“从8个球中任意取出1个,取出的是白球”与“从剩下的7个球中任意取出1个,取出的还是白球”;
(3)一筐内有6个苹果和3个梨,“从中任意取出1个,取出的是苹果”与“把取出的水果放回筐内,再从筐内任意取出1个,取出的是梨”.
[思路点拨] (1)利用独立性概念的直观解释进行判断.
(2)计算“从8个球中任取一球是白球”发生与否,事件“从剩下的7个球中任意取出一球还是白球”的概率是否相同进行判断.
(3)利用事件的独立性定义式判断.
解:(1)相互之间没有影响,是相互独立事件.
(2)“从8个球中任意取出1个,取出的是白球”的概率为,若这一事件发生了,则“从剩下的7个球中任意取出1个,取出的仍是白球”的概率为;若前一事件没有发生,则后一事件发生的概率为,可见,前一事件是否发生,对后一事件发生的概率有影响,所以二者不是相互独立事件.
(3)从9个水果中任意取出1个,取出的是苹果与把取出的水果放回筐内,再从筐内任意取出1个,取出的是梨,这两个事件间发生与否有影响,不是相互独立事件.
判断事件是否相互独立的方法
1.定义法:事件A,B相互独立⇔P(A∩B)=P(A)·P(B).
2.由事件本身的性质直接判定两个事件发生是否相互影响.
3.条件概率法:当P(A)>0时,可用P(B|A)=P(B)判断.
对点练1.(1)下列事件中,A,B是相互独立事件的是( )
A.一枚硬币掷两次,A=“第一次为正面”,B=“第二次为反面”
B.袋中有2白,2黑的小球,不放回地摸两球,A=“第一次摸到白球”,B=“第二次摸到白球”
C.掷一枚骰子,A=“出现点数为奇数”,B=“出现点数为偶数”
D.A=“人能活到20岁”,B=“人能活到50岁”
(2)甲、乙两名射手同时向一目标射击,设事件A:“甲击中目标”,事件B:“乙击中目标”,则事件A与事件B( )
A.相互独立但不互斥
B.互斥但不相互独立
C.相互独立且互斥
D.既不相互独立也不互斥
答案:(1)A (2)A
解析:(1)把一枚硬币掷两次,对于每次而言是相互独立的,其结果不受先后影响,故A项是相互独立事件;B中是不放回地摸球,显然A事件与B事件不相互独立;对于C,A,B应为互斥事件,不相互独立;D是条件概率,事件B受事件A的影响.故选A.
(2)对同一目标射击,甲、乙两射手是否击中目标是互不影响的,所以事件A与B相互独立;对同一目标射击,甲、乙两射手可能同时击中目标,也就是说事件A与B可能同时发生,所以事件A与B不是互斥事件.故选A.
题型二 在事件相互独立的情形下求概率
例2 甲、乙、丙3位大学生同时应聘某个用人单位的职位,甲、乙两人只有一人被选中的概率为,甲、乙两人都被选中的概率为,丙被选中的概率为,其中乙被选中的概率大于甲被选中的概率,且各自能否被选中互不影响.
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(1)求3人同时被选中的概率;
(2)求恰好有2人被选中的概率;
(3)求3人中至少有1人被选中的概率.
[思路点拨]
明确已知事件的概率及其关系→把待求事件的概率表示成已知事件的概率→选择公式,计算求值
解:设甲、乙、丙能被选中的事件分别为A,B,C,则P(A)(1-P(B))+P(B)(1-P(A))=,P(A)P(B)=,且P(B)>P(A),
所以P(A)=,P(B)=,P(C)=.
(1)3人同时被选中的概率P1=P(A∩B∩C)=P(A)P(B)P(C)=××=.
(2)恰有2人被选中的概率P2=P(A∩B∩C (_))+P(A∩B (_)∩C)+P(A (_)∩B∩C)=.
(3)3人中至少有1人被选中的概率P3=1-P(A (_)∩B (_)∩C (_))=1-××=.
1.求相互独立事件同时发生的概率的步骤
(1)首先确定各事件之间是相互独立的;
(2)确定这些事件可以同时发生;
(3)求出每个事件的概率,再求积.
2.使用相互独立事件同时发生的概率计算公式时,要掌握公式的适用条件,即各个事件是相互独立的,而且它们能同时发生.
对点练2.一个袋子中有3个白球,2个红球,每次从中任取2个球,取出后再放回,求:
(1)第1次取出的2个球都是白球,第2次取出的2个球都是红球的概率;
(2)第1次取出的2个球1个是白球、1个是红球,第2次取出的2个球都是白球的概率.
解:记“第1次取出的2个球都是白球”的事件为A,“第2次取出的2个球都是红球”的事件为B,“第1次取出的2个球中,1个是白球、1个是红球”的事件为C,“第2次取出的两个球都是白球”的事件为D,很明显,由于每次取出后再放回,A,B,C,D都是相互独立事件.
(1)P(A∩B)=P(A)P(B)=×=×=.
故第1次取出的2个球都是白球,第2次取出的2个球都是红球的概率是.
(2)P(C∩D)=P(C)P(D)=·=·=.
故第1次取出的2个球中,1个是白球、1个是红球,第2次取出的2个球都是白球的概率是.
1.一道竞赛题,A,B,C三人可解出的概率分别为,,,则三人独立解答,仅有一人解出的概率为( )
A. B.
C. D.1
答案:B
解析:所求概率为××+××+××=++=.
2.某机械加工零件由两道工序组成,第一道的废品率为a,第二道的废品率为b,假设这道工序是否出废品是彼此无关的,那么产品的合格率为( )
A.ab-a-b+1 B.1-a-b
C.1-ab D.1-2ab
答案:A
解析:由题意知,两工序出正品的概率分别为1-a,1-b,又这两道工序是否出废品是彼此无关的,故产品的合格率为(1-a)(1-b)=ab-a-b+1,故选A.
3.(2021·新高考Ⅰ卷)有6个相同的球,分别标有数字1,2,3,4,5,6,从中有放回地随机取两次,每次取1个球.甲表示事件“第一次取出的球的数字是1”,乙表示事件“第二次取出的球的数字是2”,丙表示事件“两次取出的球的数字之和是8”,丁表示事件“两次取出的球的数字之和是7”,则( )
A.甲与丙相互独立 B.甲与丁相互独立
C.乙与丙相互独立 D.丙与丁相互独立
答案:B
解析:由题意知P(甲)=,P(乙)=,P(丙)=,P(丁)=.P(甲∩丙)=0≠P(甲)P(丙),故A项错误;P(甲∩丁)=×==P(甲)P(丁),故B项正确;P(乙∩丙)=×=≠P(乙)P(丙),故C项错误;P(丙∩丁)=0≠P(丙)P(丁),故D项错误.故选B.
4.甲、乙两人同时参加公务员考试,甲笔试、面试通过的概率分别为和;乙笔试、面试通过的概率分别为和.若笔试、面试都通过则被录取,且甲、乙是否被录取相互独立,则该次考试甲、乙同时被录取的概率是________;只有一人被录取的概率是________.
答案:
解析:甲被录取的概率P1=×=,
乙被录取的概率P2=×=,
则该次考试甲、乙同时被录取的概率是
P1P2=×=,
只有一人被录取的概率是
P1(1-P2)+P2(1-P1)=×+×=.
课时测评11 独立性与条件概率的关系
(时间:40分钟 满分:100分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
(1-8每小题5分,共40分)
1.(多选)下列各对事件中,互为相互独立事件的是( )
A.掷一枚骰子一次,事件M“出现偶数点”;事件N“出现3点或6点”
B.袋中有3白、2黑共5个大小相同的小球,依次有放回地摸两球,事件M“第一次摸到白球”,事件N“第二次摸到白球”
C.袋中有3白、2黑共5个大小相同的小球,依次不放回地摸两球,事件M“第一次摸到白球”,事件N“第二次摸到黑球”
D.甲组3名男生,2名女生;乙组2名男生,3名女生,现从甲、乙两组中各选1名同学参加演讲比赛,事件M“从甲组中选出1名男生”,事件N“从乙组中选出1名女生”
答案:ABD
解析:根据事件的特点易知,事件M是否发生对事情N发生的概率没有影响,故M与N是相互独立事件,故A,B,D属于相互独立事件.对于C:由于第一次摸到球不放回,因此会对第二次摸到球的概率产生影响,所以这两个事件不是相互独立事件.
2.已知事件A与B独立,当P(A)>0时,若P(B|A)=0.32,则P(B)=( )
A.0.34 B.0.68
C.0.32 D.1
答案:C
解析:因为事件A与B独立,P(A)>0,则P(B|A)=P(B)=0.32.故选C
3.从甲袋中摸出一个红球的概率是,从乙袋中摸出一个红球的概率是,从两袋各摸出一个球,则等于( )
A.2个球不都是红球的概率
B.2个球都是红球的概率
C.至少有1个红球的概率
D.2个球中恰有1个红球的概率
答案:C
解析:分别记从甲、乙袋中摸出一个红球为事件A、B,则P(A)=,P(B)=,由于A、B相互独立,所以1-P()P()=1-×=.根据互斥事件可知C正确.
4.甲、乙两人比赛下中国象棋,若甲获胜的概率是,下成和棋的概率是,则乙获胜的概率是( )
A. B.
C. D.
答案:D
解析:甲、乙两人比赛下中国象棋,因为甲获胜的概率是,下成和棋的概率是,所以乙获胜的概率是:P=1--=.
5.同时转动如图所示的两个转盘,记转盘甲得到的数为x,转盘乙得到的数为y(若指针停在边界上则重新转),x,y构成数对(x,y),则所有数对(x,y)中,满足xy=4的概率为( )
A. B.
C. D.
答案:C
解析:满足xy=4的所有可能如下:x=1,y=4;x=2,y=2;x=4,y=1.所以所求事件的概率为P=P(x=1,y=4)+P(x=2,y=2)+P(x=4,y=1)=×+×+×=,故选C.
6.某项选拔共有三轮考核,每轮设有一个问题,能正确回答问题者进入下一轮考试,否则即被淘汰.已知某选手能正确回答第一、二、三轮的问题的概率分别为,,,且各轮问题能否正确回答互不影响,则该选手被淘汰的概率为________.
答案:
解析:该选手被淘汰的对立事件是该选手通过三轮考核,所以该选手被淘汰的概率为:P=1-××=.
7.某次知识竞赛规则如下:在主办方预设的5个问题中,选手若能连续正确回答出两个问题,则停止答题,晋级下一轮.假设某选手正确回答每个问题的概率都是0.8,且每个问题的回答结果相互独立,则该选手恰好回答了4个问题就晋级下一轮的概率为________.
答案:0.128
解析:依题意得,事件“该选手恰好回答了4个问题就晋级下一轮”意味着“该选手在回答前面4个问题的过程中,要么第一个问题答对且第二个问题答错,第三、四个问题都答对;要么第一、二个问题都答错,第三、四个问题都答对”,因此所求事件的概率为[0.8×(1-0.8)+(1-0.8)2]×0.82=0.128.
8.已知一箱产品中有3件一等品,2件二等品,1件三等品.若从箱中任意取出3件产品检测,则抽出的3件产品中恰有1件一等品的概率是______.若从箱中逐一不放回地抽取产品进行检测,直到检测出三等品为止,当检测停止时,恰好取出了1件一等品的概率是________.
答案:
解析:一箱产品中有3件一等品,2件二等品,1件三等品.若从箱中任意取出3件产品检测,基本事件总数n=C=20,抽出的3件产品中恰有1件一等品包含的基本事件个数m=CC=9,则抽出的3件产品中恰有1件一等品的概率是p==.若从箱中逐一不放回地抽取产品进行检测,直到检测出三等品为止,当检测停止时,恰好取出了1件一等品的情况包含以下几种:①进行2次检测的概率P1=×=,②进行3次检测的概率P2=C×××=,③进行4次检测的概率p3=C××××=.所以当检测停止时,恰好取出了1件一等品的概率是:P=P1+P2+P3=++=.
9.(10分)甲、乙两名射击运动员一次射击命中目标的概率分别是0.7,0.6,且每次射击命中与否相互之间没有影响,求:
(1)甲射击三次,第三次才命中目标的概率;(3分)
(2)甲、乙两人在第一次射击中至少有一人命中目标的概率;(3分)
(3)甲、乙各射击两次,甲比乙命中目标的次数恰好多一次的概率.(4分)
解:(1)记“甲第i次射击命中目标”为事件Ai,“乙第i次射击命中目标”为事件Bi,依题意得P(Ai)=0.7,P(Bi)=0.6,且Ai,Bi(i=1,2,3)相互独立.
“甲第三次才命中目标”为事件12A3,且三次射击相互独立,
所以甲第三次才命中目标的概率为:
P(12A3)=P(1)P(2)P(A3)=0.3×0.3×0.7=0.063.
(2)“甲、乙两人在第一次射击中至少有一人命中目标”为事件C.
所以甲、乙两人在第一次射击中至少有一人命中目标的概率为:
P(C)=1-P(1)P(1)=1-0.3×0.4=0.88.
(3)设“甲在两次射击命中目标i次”为事件Mi(i=0,1,2),“乙在两次射击命中目标i次”为事件Ni(i=0,1,2),
因为事件“甲、乙各射击两次,甲比乙命中目标次数恰好多一次”可表示为M1N0+M2N1,M1N0,M2N1, 为互斥事件,
所以甲、乙各射击两次,甲比乙命中目标的次数恰好多一次的概率为:
P(M1N0+M2N1)=P(M1N0)+P(M2N1)
=C×0.7×0.3×0.42+0.72×C×0.6×0.4
=0.067 2+0.235 2=0.302 4.
10.(10分)甲、乙两人进行一次围棋比赛,约定先胜3局者获得这次比赛的胜利.假设在一局中,甲获胜的概率为0.6,乙获胜的概率为0.4,各局比赛结果互不影响.已知前2局中,甲、乙各胜1局.
(1)求再比赛2局结束这次比赛的概率;(4分)
(2)求甲获得这次比赛胜利的概率.(6分)
解:记“第i局甲获胜”为事件Ai(i=3,4,5),“第j局乙获胜”为事件Bj(j=3,4,5).
(1)设“再比赛2局结束这次比赛”为事件A,则A=A3A4+B3B4.
由于各局比赛结果相互独立及事件A3A4与B3B4互斥,故P(A)=P(A3A4)+P(B3B4)
=P(A3)P(A4)+P(B3)P(B4)
=0.6×0.6+0.4×0.4=0.52.
(2)记“甲获得这次比赛胜利”为事件C,因前两局中,甲、乙各胜1局,故若甲获得这次比赛胜利,只需在后面的比赛中,甲再胜2局,从而C=A3A4+B3A4A5+A3B4A5.
由于各局比赛结果相互独立及事件A3A4,B3A4A5,A3B4A5两两互斥,故P(C)=P(A3A4)+P(B3A4A5)+P(A3B4A5)=P(A3)P(A4)+P(B3)P(A4)P(A5)+P(A3)P(B4)P(A5)=0.6×0.6+0.4×0.6×0.6+0.6×0.4×0.6=0.648.
11.(5分)广雅中学三大社团“乐研社”“摄影社”和“外联社”招新,据资料统计,2023级高一新生通过考核选拔进入三个社团成功与否相互独立,新生小明通过考核选拔进入三个社团“乐研社”“摄影社”和“外联社”的概率依次为,a,b,已知三个社团他都能进入的概率为,至少进入一个社团的概率为,则a+b=( )
A. B.
C. D.
答案:D
解析:根据题意有:解得a+b=.
12.(5分)从1,2,3,4,5,6,7中任取两个不同的数,事件A为“取到的两个数的和为偶数”,事件B为“取到的两个数均为奇数”则P(B|A)=( )
A. B.
C. D.
答案:C
解析:事件A=“取到的两个数之和为偶数”所包含的基本事件有:(1,3),(1,5),(1,7),(3,5),(3,7),(5,7),(2,4),(2,6),(4,6),所以P(A)==,事件B=“取到的两个数均为奇数”所包含的基本事件有(1,3),(1,5),(1,7),(3,5),(3,7),(5,7),所以P(AB)==,所以P(B|A)==.故选C.
13.(10分)甲、乙、丙三位同学进行羽毛球比赛,约定赛制如下:
累计负两场者被淘汰:比赛前抽签决定首先比赛的两人,另一人轮空;每场比赛的胜者与轮空者进行下一场比赛,负者下一场轮空,直至有一人被淘汰;当一人被淘汰后,剩余的两人继续比赛,直至其中一人被淘汰,另一人最终获胜,比赛结束.
经抽签,甲、乙首先比赛,丙轮空.设每场比赛双方获胜的概率都为.
(1)求甲连胜四场的概率;(3分)
(2)求需要进行第五场比赛的概率;(3分)
(3)求丙最终获胜的概率.(4分)
解:(1)甲连胜四场只能是前四场全胜,P==.
(2)根据赛制,至少需要进行四场比赛,至多需要进行五场比赛,比赛四场结束,共有三种情况,甲连胜四场的概率为,乙连胜四场比赛的概率为,丙上场后连胜三场的概率为,
所以需要进行五场比赛的概率为:
P=1---=.
(3)设A为甲输,B为乙输,C为丙输,则丙最终获胜的概率为:
P=P(ABAB)+P(BABA)+P(ABACB)+P(BABCA)+P(ABCAB)+P(ABCBA)+P(BACAB)+P(BACBA)+P(ACABB)+P(ACBAB)+P(BCABA)+P(BCBAA)
=×2+×10
=.
14.(5分)(2022·全国乙卷)某棋手与甲、乙、丙三位棋手各比赛一盘,各盘比赛结果相互独立.已知该棋手与甲、乙、丙比赛获胜的概率分别为p1,p2,p3,且p3>p2>p1>0.记该棋手连胜两盘的概率为p,则( )
A.p与该棋手和甲、乙、丙的比赛次序无关
B.该棋手在第二盘与甲比赛,p最大
C.该棋手在第二盘与乙比赛,p最大
D.该棋手在第二盘与丙比赛,p最大
答案:D
解析:设棋手在第二盘与甲比赛连胜两盘的概率为P甲,在第二盘与乙比赛连胜两盘的概率为P乙,在第二盘与丙比赛连胜两盘的概率为P丙,由题意可知,P甲=2p1[p2(1-p3)+p3(1-p2)]=2p1p2+2p1p3-4p1p2p3,P乙=2p2[p1(1-p3)+p3(1-p1)]=2p1p2+2p2p3-4p1p2p3,P丙=2p3[p1(1-p2)+p2(1-p1)]=2p1p3+2p2p3-4p1p2p3.所以P丙-P甲=2p2(p3-p1)>0,P丙-P乙=2p1(p3-p2)>0,所以P丙最大.故选D.
15.(15分)某公司招聘员工,指定三门课程考试,有两种考试方案.
方案一:在三门课程中,至少有两门及格为考试通过;
方案二:在三门课程中,随机选取两门,这两门都及格为考试通过.
假设某应聘者对三门指定课程考试及格的概率分别为a,b,c,且三门课程考试是否及格相互之间没有影响.那么应聘者应选择哪种考试方案?
解:记该应聘者对三门指定课程考试及格的事件分别为A,B,C,则P(A)=a,P(B)=b,P(C)=c.
应聘者用方案一考试通过的概率为:
P1=P(ABC (_))+P(A (_)BC)+P(AB (_)C)+P(ABC)
=ab(1-c)+bc(1-a)+ac(1-b)+abc
=ab+bc+ca-2abc,
应聘者用方案二考试通过的概率为:
P2=P(AB)+P(BC)+P(AC)
=(ab+bc+ca).
因为a,b,c∈[0,1],
所以P1-P2=(ab+bc+ca)-2abc
=[ab(1-c)+bc(1-a)+ac(1-b)]≥0,
故P1≥P2.
即采用方案一,该应聘者通过的概率大.
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