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定理已证明

独立事件的乘法法则定理

命题陈述

设 Ω=Ω1×Ω2\Omega = \Omega_1 \times \Omega_2 是由两个独立的有限等可能样本空间构成的样本空间,其中 mm 是第一个空间的结果数,nn 是第二个空间的结果数。对事件 A⊆Ω1A \subseteq \Omega_1 与 B⊆Ω2B \subseteq \Omega_2,记 A∩BA \cap B 表示第一个结果落在 AA 中且第二个结果落在 BB 中的事件,则 P(A∩B)=P(A)⋅P(B)P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B)。

为什么成立?

选出一个同时满足 AA 与 BB 的结果,是一个两步计数过程(计数的乘法原理),因此有利结果对的个数就是每个分量中有利结果个数的乘积。

证明思路

第一步(设置计数):设 ∣A∣=a|A| = a 与 ∣B∣=b|B| = b。样本空间 Ω=Ω1×Ω2\Omega = \Omega_1 \times \Omega_2 中同时满足两个条件的一个结果是一对 (ω1,ω2)(\omega_1, \omega_2) 满足 ω1∈A\omega_1 \in A 与 ω2∈B\omega_2 \in B。

第二步(应用计数的乘法原理):选取 ω1\omega_1 有 aa 种方式,与此选择独立地,选取 ω2\omega_2 有 bb 种方式,于是由计数的乘法原理,共有 a⋅ba \cdot b 个有利的组合。

第三步(除以结果总数):整个样本空间共有 m⋅nm \cdot n 个等可能的结果,因此 P(A∩B)=abmnP(A \cap B) = \frac{ab}{mn}。

第四步(把分式分解因子):改写为 abmn=am⋅bn=P(A)⋅P(B)\frac{ab}{mn} = \frac{a}{m} \cdot \frac{b}{n} = P(A) \cdot P(B),这是因为由古典概率公式, P(A)=a/mP(A) = a/m 且 P(B)=b/nP(B) = b/n 由古典概率公式给出,这就证明了结论。

用到此定理的主题

分步证明

该定理暂无分步证明。

参考文献

  1. Sheldon Ross (2019). A First Course in Probability
  2. Joseph K. Blitzstein, Jessica Hwang (2019). Introduction to Probability