(第1章)_概率论的基本概念-精品文档资料整理.ppt
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1、上一页上一页下一页下一页返返 回回 1654年年,一个名叫一个名叫梅累的骑士就梅累的骑士就“两个赌徒两个赌徒约定赌若干局约定赌若干局, 且谁先赢且谁先赢 c 局便算赢家局便算赢家, 若在一赌若在一赌徒胜徒胜 a 局局 ( ac ),另一赌徒胜另一赌徒胜b局局(bc)时便终止赌时便终止赌博博,问应如何分赌本问应如何分赌本” 为题求教于帕斯卡为题求教于帕斯卡, 帕斯卡帕斯卡与费马通信讨论这一问题与费马通信讨论这一问题, 于于1654 年共同建立了年共同建立了概率论的第一个基本概念概率论的第一个基本概念数学期望数学期望.1. 概率论的诞生概率论的诞生上一页上一页下一页下一页返返 回回2. 概率论的应
2、用概率论的应用 概率论是数学的一个分支概率论是数学的一个分支,它研究随机现象它研究随机现象的数量规律的数量规律, 概率论的应用几乎遍及所有的科学概率论的应用几乎遍及所有的科学领域领域,例如天气预报例如天气预报、 地震预报地震预报、产品的抽样调产品的抽样调查查,在通讯工程中概率论可用以提高信号的抗干在通讯工程中概率论可用以提高信号的抗干扰性扰性、分辨率等等分辨率等等.上一页上一页下一页下一页返返 回回在一定条件下必然发生在一定条件下必然发生的现象称为确定性现象的现象称为确定性现象. . “太阳不会从西边升起太阳不会从西边升起”,1.确定性现象确定性现象 “同性电荷必然互斥同性电荷必然互斥”,“水
3、从高处流向低处水从高处流向低处”,实例实例自然界所观察到的现象自然界所观察到的现象: 确定性现象确定性现象 随机现象随机现象上一页上一页下一页下一页返返 回回在一定条件下可能出现也可能不出现在一定条件下可能出现也可能不出现的现象的现象称为随机现象称为随机现象.实例实例1 在相同条件下掷一枚均匀的硬币,观察在相同条件下掷一枚均匀的硬币,观察正反两面出现的情况正反两面出现的情况.2. 随机现象随机现象 “函数在间断点处不存在导数函数在间断点处不存在导数” 等等.结果有可能结果有可能出现正面出现正面也可能也可能出现反面出现反面.确定性现象的特征确定性现象的特征 条件完全决定结果条件完全决定结果上一页
4、上一页下一页下一页返返 回回结果有可能为结果有可能为:1, 2, 3, 4, 5 或或 6. 实例实例3 抛掷一枚骰子抛掷一枚骰子,观观 察出现的点数察出现的点数. 实例实例2 用同一门炮向同用同一门炮向同 一目标发射同一种炮弹多一目标发射同一种炮弹多 发发 , 观察弹落点的情况观察弹落点的情况.结果结果: 弹落点会各不相同弹落点会各不相同.上一页上一页下一页下一页返返 回回 1. 可以在相同的条件下重复地进行可以在相同的条件下重复地进行; 2. 每次试验的可能结果不止一个每次试验的可能结果不止一个,并且能事并且能事先明确试验的所有可能结果先明确试验的所有可能结果; 3. 进行一次试验之前不能
5、确定哪一个结果进行一次试验之前不能确定哪一个结果会出现会出现. 在概率论中在概率论中,把具有以下三个特征的试验称把具有以下三个特征的试验称为为随机试验随机试验.定义定义上一页上一页下一页下一页返返 回回第一章第一章 概率论的基本概念概率论的基本概念第一节第一节 样本空间、随机事件样本空间、随机事件第二节第二节 概率、古典概型概率、古典概型第三节第三节 条件概率、全概率公式条件概率、全概率公式第四节第四节 独立性独立性第一节第一节 样本空间样本空间 随机事件随机事件在一定条件下,试验有多种可能的结果,但事在一定条件下,试验有多种可能的结果,但事先又不能预测是哪一种结果的现象称先又不能预测是哪一种
6、结果的现象称随机现象随机现象。1、随机试验、随机试验概率论与数理统计概率论与数理统计是研究和揭示随机现象统计是研究和揭示随机现象统计规律性的一门基础学科。规律性的一门基础学科。上一页上一页下一页下一页返返 回回则把这一试验称为则把这一试验称为随机试验随机试验,常用,常用E表示。表示。对随机现象进行的观察或实验称为对随机现象进行的观察或实验称为试验试验。(2)每次试验的可能结果不止一个,并且事)每次试验的可能结果不止一个,并且事先可以知道试验的所有可能结果。先可以知道试验的所有可能结果。(3)进行一次试验之前,不能确定会出现)进行一次试验之前,不能确定会出现哪一个结果。哪一个结果。若一个试验具有
7、下列三个特点:若一个试验具有下列三个特点:(1)在相同条件下可重复进行。)在相同条件下可重复进行。上一页上一页下一页下一页返返 回回例例1 : 从一批产品中任取从一批产品中任取8件,观察其中的正品件数,件,观察其中的正品件数,则这一试验的样本空间为:则这一试验的样本空间为: =0,1,2,3,4,5,6,7,8引入下列随机事件引入下列随机事件:A=正品件数不超过正品件数不超过3=0,1,2,3B=取到取到2件至件至3件正品件正品=2,3C=取到取到2件至件至5件正品件正品=2,3,4,5D=取到的正品数不少于取到的正品数不少于2且不多于且不多于5=2,3,4,5E=取到的正品数至少为取到的正品
8、数至少为4=4,5,6,7,8F=取到的正品数多于取到的正品数多于4=5,6,7,8上一页上一页下一页下一页返返 回回2、样本空间与随机事件、样本空间与随机事件随机事件(随机事件(简称简称事件):事件):在随机试验中,可能发生也可能不发生的结果。在随机试验中,可能发生也可能不发生的结果。通常用大写字母通常用大写字母A、B,表示。表示。基本结果:基本结果:(1)每次试验必然出现且只能出现其中一个基本)每次试验必然出现且只能出现其中一个基本结果。结果。(2)任何结果,都是由其中一些基本结果组成,)任何结果,都是由其中一些基本结果组成,每个基本结果称样本点。每个基本结果称样本点。上一页上一页下一页下
9、一页返返 回回随机事件中有两个随机事件中有两个极端情况极端情况:每次试验中都必然发生的事件,称为每次试验中都必然发生的事件,称为必然事件必然事件 。每次试验中都不发生的事件,称为每次试验中都不发生的事件,称为不可能事件不可能事件 。基本事件基本事件是样本空间的单点集。是样本空间的单点集。复合事件复合事件是由多个样本点组成的集合。是由多个样本点组成的集合。必然事件必然事件包含一切样本点,它就是样本空间包含一切样本点,它就是样本空间 。不可能事件不可能事件不含任何样本点,它就是空集不含任何样本点,它就是空集 。样本空间:样本空间:随机试验随机试验E的全体基本事件组成的集合。记为的全体基本事件组成的
10、集合。记为 。上一页上一页下一页下一页返返 回回表示事件表示事件A包含于事件包含于事件B或称事件或称事件B包含事件包含事件A,指指事件事件A发生必然导致事件发生必然导致事件B发生发生.BA 013、事件间的关系及其运算、事件间的关系及其运算.,相等相等与事件与事件称事件称事件即即且且若若BABAABBA .,AA 都有对于任意事件事件事件A1,A2,An 的和记为的和记为 ,或或A1 A2 An iniA1 表示事件表示事件A与事件与事件B中至少有一个事件发生中至少有一个事件发生,称此事称此事件为事件件为事件A与事件与事件B的和(并)事件的和(并)事件,或记为或记为A+B.BA02上一页上一页
11、下一页下一页返返 回回表示事件表示事件A与事件与事件B同时发生同时发生, 称为事件称为事件A与事件与事件B的的积(交)事件,记为积(交)事件,记为AB。积事件。积事件AB是由是由A与与B的公共的公共样本点所构成的集合。样本点所构成的集合。可列个事件可列个事件A1 , A2 , , An 的积记为的积记为A1 A2 An 或或A1A2 An ,也可简记为,也可简记为 。niiA1 1iiA在可列无穷的场合,用在可列无穷的场合,用 表示事件表示事件“A1、A2 、 诸诸事件同时发生。事件同时发生。”BA03上一页上一页下一页下一页返返 回回事件事件A发生但事件发生但事件B不发生不发生,称为事件称为
12、事件A与事件与事件B的差的差事件。事件。显然有:显然有:AAAAA,BA 04 BA05则称则称A和和B是互不相容的或互斥的是互不相容的或互斥的,指事件指事件A与与B不不可能同时发生。可能同时发生。基本事件是两两互不相容的基本事件是两两互不相容的。上一页上一页下一页下一页返返 回回AAABABABAAAAAAA,则称则称A和和B互为对立事件,或称互为对立事件,或称A与与B互为逆事件。互为逆事件。事件事件A的逆事件记为的逆事件记为 , 表示表示“A不发生不发生”这一事件。这一事件。ABABA且06对于任意的事件对于任意的事件A,B只有如下分解:只有如下分解:)()(,BABABABABAABA上
13、一页上一页下一页下一页返返 回回ABBAA BBAAB BABA BABABA BA AA 上一页上一页下一页下一页返返 回回事件的运算律事件的运算律 (1)交换律:)交换律:AB=AB,AB=BA(2)结合律)结合律(AB)C=A(BC) (3)分配律:)分配律:A (BC)= (AB)( A C )(AB)C=A(BC)A(B C)=(AB)(AC) (4).,11111111iiiiiiiiiniiniiniiniAAAAAAAA上一页上一页下一页下一页返返 回回ABABABA(5)例例2: 设设A,B,C为三个事件,试用为三个事件,试用A,B,C表表示下列事件:示下列事件:(1)A发生
14、且发生且B与与C至少有一个发生;至少有一个发生;(2)A与与B都发生而都发生而C不发生;不发生;(3)A,B,C恰有一个发生;恰有一个发生;(4)A,B,C中不多于一个发生;中不多于一个发生;(5)A,B,C不都发生;不都发生;(6)A,B,C中至少有两个发生。中至少有两个发生。上一页上一页下一页下一页返返 回回.)6(ABCBCACBACABBCACAB 或或);()1(:CBA 解解;)2(CABCAB 或或;)3(CBACBACBA ;)4(BCACABCBACBACBACBA 或或;)5(CBAABC 或或上一页上一页下一页下一页返返 回回第二节第二节 概率、古典概率概率、古典概率1、
15、概率、概率nkAfn )(定义定义1.1: 在相同条件下,进行了在相同条件下,进行了n次试验次试验.若随机事件若随机事件A在这在这n次试验中发生了次试验中发生了k次,则比值次,则比值 称为事件称为事件A在在n次实验中发生的频率,记为次实验中发生的频率,记为nk频率具有下列频率具有下列性质性质:(1)对于任一事件对于任一事件A,有,有 1)(0 Afn(2)1)( nf上一页上一页下一页下一页返返 回回)()( ,)()()( ,)3(1121imtnmtinmnnnAfAfAAABfAfBAfBA 则则互互不不相相容容一一般般,若若则则互互不不相相容容若若事事件件上一页上一页下一页下一页返返
16、回回 历史上著名的统计学家德历史上著名的统计学家德摩根摩根(De Morgan)蒲丰蒲丰(Buffon)和皮尔逊()和皮尔逊(Pearson)曾进行过大量抛硬币)曾进行过大量抛硬币的试验,其结果如表的试验,其结果如表1-1所示所示.表表1-1实验者实验者nkf德德摩根摩根204810610.5181蒲丰蒲丰404020480.5069K皮尔逊皮尔逊1200060190.5016K皮尔逊皮尔逊24000120120.5006可见出现正面的频率总在可见出现正面的频率总在0.5附近摆动附近摆动.随着试验次数随着试验次数的增加的增加,它会逐渐稳定于它会逐渐稳定于0.5.上一页上一页下一页下一页返返 回
17、回定义定义1.2: 设事件设事件A在在n次重复试验中发生了次重复试验中发生了k次次, n很大时很大时,频率频率 稳定在某一数值稳定在某一数值p的附近波动的附近波动,而随着试验次数而随着试验次数n的增加,波动的幅度越来越小,则称的增加,波动的幅度越来越小,则称p为事件为事件A发生的发生的概率,记为概率,记为pAP )(nk上一页上一页下一页下一页返返 回回.)()()(,)3(1)()2(0)()1()( 1121的的概概率率为为事事件件则则称称实实数数有有多多个个事事件件互互不不相相容容的的可可列列无无穷穷可可列列可可加加性性:对对于于两两两两规规范范性性:非非负负性性:,且且满满足足以以下下
18、公公理理:赋赋予予一一个个实实数数事事件件为为事事件件,对对于于每每一一个个为为样样本本空空间间,设设AAPAPAPAAPAPAPAAnnnn 定义定义1.1.3:2、概率的公理化定义、概率的公理化定义上一页上一页下一页下一页返返 回回 nkknkknAPAPAAA1121)()(,2则则有有为为两两两两互互不不相相容容事事件件,:若若性性质质概率的性质:概率的性质:0)(1 P:性性质质(单单调调性性);(可可减减性性),则则有有是是两两个个事事件件,若若:设设性性质质).()()()()(,3BPAPAPBPABPBABA . 1)(4 APA,:对对任任一一事事件件性性质质上一页上一页下
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