Bài tập số 7, trang 26 SGK Toán 11 Tập 2 (Cánh Diều), là bài toán xác suất tổ hợp nâng cao. Hộp bi chứa 9 quả cầu được phân loại theo cả màu sắc và số thứ tự. Bài toán yêu cầu tính xác suất để chọn ngẫu nhiên 2 quả cầu mà chúng vừa khác màu vừa khác số.
Một hộp chứa 9 quả cầu có cùng kích thước và khối lượng. Trong đó có 4 quả cầu màu xanh đánh số từ 1 đến 4, có 3 quả cầu màu vàng đánh số từ 1 đến 3, có 2 quả cầu màu đỏ đánh số từ 1 đến 2. Lấy ngẫu nhiên 2 quả cầu từ hộp. Tính xác suất để 2 quả cầu được lấy vừa khác màu vừa khác số.
Không gian mẫu ($n(\Omega)$): Số cách chọn 2 quả từ 9 quả, sử dụng $C_9^2$.
Biến cố $A$: "2 quả vừa khác màu vừa khác số".
Chiến lược: Tính số cách chọn 2 quả khác màu ($n_{\text{khác màu}}$). Sau đó, trừ đi số cách chọn 2 quả khác màu nhưng cùng số ($n_{\text{cùng số}}$).
Tính $n_{\text{cùng số}}$: Liệt kê các cặp màu có chung số (số 1, số 2, số 3).
− Mỗi cách chọn ra đồng thởi 2 quả cầu từ hộp chứa 9 quả cầu cho ta một tổ hợp chập 2 của 9 phần tử. Do đó, không gian mẫu Ω gồm các tổ hợp chập 2 của 9 phần tử, ta có:
$n(\Omega )=C_{9}^{2}=\frac{9!}{2!.(9-2)!}=36$
− Xét biến cố A: "Chọn được 2 quả cầu vừa khác màu vừa khác số".
* Chọn 2 quả cầu khác màu:
⦁ 1 quả màu xanh và 1 quả màu vàng có $C_{4}^{1}.C_{3}^{1}=12$ cách chọn;
⦁ 1 quả màu xanh và 1 quả màu đỏ có $C_{4}^{1}.C_{2}^{1}=8$ cách chọn;
⦁ 1 quả màu vàng và 1 quả màu đỏ có $C_{3}^{1}.C_{2}^{1}=6$ cách chọn.
Vì vậy, số cách chọn 2 quả cầu khác màu là: 12 + 8 + 6 = 26 cách chọn.
* Trong 26 cách chọn 2 quả cầu khác màu trên thì sẽ có 2 trường hợp đối với 2 quả cầu đó là khác số hoặc cùng số.
Xét các trường hợp 2 quả cầu khác màu cùng số:
⦁ 2 quả cầu cùng số 1: $C_{3}^{2}=3$ cách chọn;
⦁ 2 quả cầu cùng số 2: $C_{3}^{2}=3$ cách chọn;
⦁ 2 quả cầu cùng số 3: $C_{2}^{2}=1$ cách chọn.
Nên số cách lấy ra 2 quả cầu khác màu cùng số là 3 + 3 + 1 = 7 cách.
⇒ Số cách lấy ra 2 quả cầu khác màu khác số là 26 – 7 = 19 cách, tức là n(A) = 19.
Vậy xác suất để lấy ra 2 quả cầu khác màu khác số là:
$P(A)=\frac{n(A)}{n(\Omega )}=\frac{19}{36}$
Xác suất để chọn được 2 quả cầu vừa khác màu vừa khác số là $\mathbf{19/36}$. Bài toán được giải quyết bằng phương pháp phần bù trong không gian thuận lợi: tính tổng số cách chọn khác màu ($26$) rồi trừ đi số cách chọn khác màu nhưng bị trùng số ($7$ cách, tương ứng với các cặp cùng số 1, 2, 3).
• Xem thêm: