错在哪里?用正向思路求同一班级中至少有两个同学生日相同的概率

问:n个学生组成的班级中,求至少两人的生日相同的概率.

解答一:样本空间为
\Omega=\{d_1,d_2,...,d_n\},
其中d_k\;(k=1,2,…,n)表示365天中的某一天。

A=\{至少有两个人生日相同}\}​,则对立事件\bar{A}=\{任何两个人生日均不同\}​,可以认为该试验由n​个步骤构成,先将n​个同学排成一列,然后按照顺序依次选择生日,由乘法原理,样本空间的总点数365^n​\bar{A}​的有利场合数为A_{365}^n​,故P(\bar{A})=\frac{A_{365}^n}{365^n}​,从而
P(A)=1-\frac{A_{365}^n}{365^n}
解答二:设样本空间为
\Omega=\{d_1,d_2,...,d_n\},
其中d_k\;(k=1,2,…,n)表示365天中的某一天。可以认为该试验由n个步骤构成:先将n个同学排成一列,然后按照顺序依次选择生日。由乘法原理,样本空间的总点数为365^n.

A=\{至少有两个人生日相同\},则A的有利场合可以这样构造:先选择两个同学(选法C_n^2种)的生日相同(可选日期有C_{365}^1个),然后剩下的同学可以任意选择某一天作为生日(n-2个人,每人都有365个选择,由乘法选择,总的不同的选择共有365^{n-2}种),从而A的有利场合数为C_n^2\cdot365\cdot365^{n-2},于是
P(A)=\frac{C_n^2C_{365}^1365^{n-2}}{365^n}=\frac{C_n^2}{365}
第二个解答是错误的!

错误在于:重复计算了部分样本点。例如,可以构造这样两个样本点:

  1. 先选择排名最靠前的两个同学的生日相同,然后第三个同学也选择和他们一样的生日,后面的同学随机选择;
  2. 先选择排名第二、三的同学生日相同(选择的日期和1中相同),然后第一个同学选择和他们一样的生日,其余同学的选择和1中的完全相同。

显然1、2其实是同一个样本点。但是按照以上的解法,它们将被视为不同的样本点,重复计数。因此,该解法得到的结果会比正确的结果要大一些。

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