1665

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某销售公司为了激励员工, 对销售冠军——员工甲进行奖励, 奖励方案为: 在一个盲盒里, 有 n(足够多)张奖券, 这些奖券的金额各不相等, 其最大值为 M,但金额具体是多少, 并未公开. 该员工甲需逐张随机抽取并查看金额, 如果对抽取的奖券不满意就弃掉, 继续抽奖(弃掉的奖券不能再抽取), 如果对这张奖券比较满意就保留, 从而停止抽奖, 公司将以此奖券金额作为奖励.

  1. 若甲抽取了两张,把第 2 张奖券保留下来,求甲获得最大金额奖励 M 的概率;
  2. 若甲先抽取了 k (k∈N+, 且 k<n) 张奖券,记录下其中的最大金额为 m, 然后继续抽取. 若抽到奖券的金额小于 m, 就继续抽; 当抽到第 i(i∈N+,k<i≤n) 张奖券时, 其金额大于 m, 则保留该奖券, 停止抽奖; 若未抽到金额大于 m 的奖券, 则保留第 n 张.
    1. 若 n=5,当 k=2 时, 求甲获得最大金额奖励 M 的概率 p;
    2. 当调整 k 的取值时, 甲获得最大金额奖励 M 的概率 p 也会发生变化. 若 n=100, 请估计 p 的最大值, 并求此时 k 的值.

(估值参考: 当 n≥100 时, ∑i=kn−11i≈ln⁡nk, e≈2.72, 0.36ln⁡0.36≈−0.3678, 0.37ln⁡0.37≈−0.3679.)

解

  1. 由题意, 甲在第二张抽中 M. 而第二张中抽到任意奖券的机会均等, 所以概率就是 1n.
  2. 设事件 C: 甲获得最大金额奖励 M. 若 m=M, 则 P(C)=0, 故只需考虑 m<M 的情况.
    设 Di: 抽到的第 i (i∈N∗, k<i≤n) 张奖券金额为 M. 由于只是随机抽取, 抽到每张奖券为 M 的机会均等, 所以 P(Di)=1n. 而只有当 m 是前 i−1 张奖券中的最大金额, 甲才会保留第 i 张奖券, 则 P(C|Di)=ki−1. 则 P(C)=∑i=k+1nP(Di)P(C|Di)=1n∑i=k+1nP(C|Di)=kn∑i=kn−1ki.
    1. 若 n=5, k=2, 则直接代入上面的公式: p=1330.
    2. 当 n=100, 用估值参考公式 p=p(k)≈knln⁡nk.
      令 f(x)=ln⁡xx, x>1, 则 f′(x)=1−ln⁡xx2, 所以(单调性分析略) f(x)max=f(e)=1e. 此时 k=100e≈36.8, 不是整数.
      又 p(36)=−0.36ln⁡0.36≈0.3678, p(37)=−0.37ln⁡0.37≈0.3679, 所以 p 的最大值约为 0.3679, 此时 k=37.