Boy Born on Tuesday


题目

钱斯夫人有两个年龄不同的孩子。至少有一个是星期二出生的男孩。问:这两个孩子都是男孩的概率是多少?

分析

先提示一下:答案不是\(\frac{1}{2}\)

先讲直觉:

如果题目只说“至少有一个男孩”,答案是\(\frac{1}{3}\); 现在题目多给了一个很具体的信息“这个男孩是星期二出生”。

这个额外信息会把样本往“两个都是男孩”那边拉一点,原因是:

  • 一个家庭只有1个男孩时,只有1次机会命中“星期二男孩”;
  • 一个家庭有2个男孩时,有2次机会命中“星期二男孩”。

所以在被筛选出来的家庭里,“双男孩”会更常见,概率会高于\(\frac{1}{3}\)。 但它又不会到\(\frac{1}{2}\),因为“双男孩且两人都周二出生”并不会算两次,只算一次“至少有一个”。

下面做精确计数。

把两个孩子按“老大、老二”区分开(题目说年龄不同,本来就可区分),每个孩子有\(2\times7=14\)种等可能状态(性别2种,星期7种)。

所以样本空间大小是

\[ 14\times14=196.\]

设事件:

  • \(A\):至少有一个“星期二出生的男孩”;
  • \(B\):两个孩子都是男孩。

我们要求的是条件概率\(P(B\mid A)\)

\[ P(B\mid A)=\frac{|A\cap B|}{|A|}.\]

先数\(|A|\)

对任意一个孩子,“是星期二男孩”的概率是\(\frac{1}{14}\),所以“不是星期二男孩”的概率是\(\frac{13}{14}\)。两个孩子都不是星期二男孩的概率是

\[ \left(\frac{13}{14}\right)^2.\]

因此

\[ P(A)=1-\left(\frac{13}{14}\right)^2=\frac{27}{196},\]

所以

\[ |A|=196\cdot\frac{27}{196}=27.\]

再数\(|A\cap B|\)

先限制在“两个孩子都是男孩”里:这时每个孩子只剩“星期几”7种可能,所以共有

\[ 7\times7=49\]

种等可能情况。

在这49种里,“至少一个星期二”=“总数−都不是星期二”=

\[ 49-6\times6=13.\]

\(|A\cap B|=13\)

最终

\[ P(B\mid A)=\frac{13}{27}.\]

答案: 两个孩子都是男孩的概率是\(\frac{13}{27}\)

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