同一問題的概型是唯一的嗎
概型(Schema)是隨機現(xiàn)象的數(shù)學(xué)形式,它不是實際本身,而是實際的數(shù)學(xué)抽象。對于現(xiàn)實世界中的隨機現(xiàn)象,要想進入數(shù)學(xué)理論的研究,首先必須確定其概型。
由于我們的認(rèn)識水平以及現(xiàn)實問題的復(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個球在n個盒子中的分布問題”(見王梓坤《概率論基礎(chǔ)及其應(yīng)用》P12-13 科學(xué)出版社)就說明了這一情況,這是一個典型概型的問題,內(nèi)容是:設(shè)有r個球,每個都能以相同概率1/n落到n個盒子(n>=r)的每一個盒子中,求指定的某r個盒子中各有一個球的概率。
如果我們把r個球視作r個人,而把n個盒子視為一年的天數(shù):n=365.這時上述問題就成為了概率論中一個頗為著名問題的概型。此問題是求參加某次集會的幾個人中,沒有n個人生日相同的概率。
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)為無區(qū)別;一個盒子可以假定僅能容納一個球,也可以允許它能容納許多球,如此一來,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,且對每盒中可容納球數(shù)不加限制;
(2) 玻色-愛因斯坦 認(rèn)為球彼此不能區(qū)別,且對每盒中可容納球數(shù)不加限制;
(3) 費密-狄雷克 認(rèn)為球彼此無區(qū)別,且限制每盒中不能同時容納二個球。
后來,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(見楊宗磐《概率論入門》 P.13 科學(xué)出版社)
以上四種情況,形成了統(tǒng)計物理學(xué)中的四種統(tǒng)計:球可看作為質(zhì)點,盒子看作狀態(tài)。
再看一例:n個人圍成一個圓周,求其中甲、乙兩人之間恰有r(<n-2)個人的概率。(圓周排列時,僅考慮從甲到乙的順時針方向)對此問題,至少可找到三種概型來處理即可以構(gòu)造如下的三種隨機試驗:
(1) n個人的任意一種排列作為一個基本事件;
(2) 僅以甲、乙兩人在n個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)來考慮。
不論取何種概型,本題所求概率均為1/(n-1).