《概率与概率分布》PPT课件.ppt
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1、5-1统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院第第 5 章章 概率与概率分布概率与概率分布作者:中国人民大学统计学院作者:中国人民大学统计学院贾俊平贾俊平统计学5-2统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院第第 5 章章 概率与概率分布概率与概率分布5.1 随机事件及其概率随机事件及其概率5.2 概率的性质与运算法则概率的性质与运算法则5.3 离散型随机变量及其分布离散型随机变量及其分布5.4 连续型随机变量的概率分布连续型随机变量的概率分布5-4统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院5.1 随机事件及其概率随机事件及其概率5
2、.1.1 随机事件的几个基本概念随机事件的几个基本概念5.1.2 事件的概率事件的概率5.1.3 概率计算的几个例子概率计算的几个例子5-5统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院随机事件的几个基本概念随机事件的几个基本概念5-6统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院试试 验验(experiment)1.在相同条件下,对事物或现象所进行的观察n n例如:掷一枚骰子,观察其出现的点数例如:掷一枚骰子,观察其出现的点数2.试验的特点n n可以在相同的条件下重复进行可以在相同的条件下重复进行n n每次试验的可能结果可能不止一个,但试验的所每次试验的可能结
3、果可能不止一个,但试验的所有可能结果在试验之前是确切知道的有可能结果在试验之前是确切知道的n n在试验结束之前,不能确定该次试验的确切结果在试验结束之前,不能确定该次试验的确切结果5-7统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院事件的概念事件的概念1.1.事事事事件件件件(event)(event):随随机机试试验验的的每每一一个个可可能能结结果果(任任何何样样本本点点集合集合)n n例如:掷一枚骰子出现的点数为例如:掷一枚骰子出现的点数为3 32.2.随随随随机机机机事事事事件件件件(random random eventevent):每每次次试试验验可可能能出出现现也也
4、可可能能不不出现的事件出现的事件n n例如:掷一枚骰子可能出现的点数例如:掷一枚骰子可能出现的点数3.3.必必必必然然然然事事事事件件件件(certain certain eventevent):每每次次试试验验一一定定出出现现的的事事件件,用用表示表示n n例如:掷一枚骰子出现的点数小于例如:掷一枚骰子出现的点数小于7 74.4.不不不不可可可可能能能能事事事事件件件件(impossible impossible eventevent):每每次次试试验验一一定定不不出出现现的事件,用的事件,用表示表示n n例如:掷一枚骰子出现的点数大于例如:掷一枚骰子出现的点数大于6 65-8统计学统计学(
5、第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院事件与样本空间事件与样本空间1.基本事件基本事件(elementary event)n n一个不可能再分的随机事件一个不可能再分的随机事件n n例如:掷一枚骰子出现的点数例如:掷一枚骰子出现的点数2.样本空间样本空间(sample space)n n一个试验中所有基本事件的集合,用一个试验中所有基本事件的集合,用表示表示n n例如:在例如:在掷枚骰子的试验中,掷枚骰子的试验中,1,2,3,4,5,61,2,3,4,5,6 n n在投掷硬币的试验中,在投掷硬币的试验中,正面,反面正面,反面 5-9统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大
6、学统计学院事件的概率事件的概率5-10统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院事件的概率事件的概率(probability)1.事件A的概率是对事件A在试验中出现的可能性大小的一种度量2.表示事件A出现可能性大小的数值3.事件A的概率表示为P(A)4.概率的定义有:古典定义、统计定义和主观概率定义5-11统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院事件的概率事件的概率例如,投掷一枚硬币,出现正面和反面的频率,例如,投掷一枚硬币,出现正面和反面的频率,随着投掷次数随着投掷次数 n n 的增大,出现正面和反面的频率的增大,出现正面和反面的频率稳定在稳定在1/
7、21/2左右左右试验的次数试验的次数正面正面 /试验次数试验次数1.001.000.000.000.250.250.500.500.750.750 02525505075751001001251255-13统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院概率的古典定义概率的古典定义 如果某一随机试验的结果有限,而且各个结果在每次试验中出现的可能性相同,则事件A发生的概率为该事件所包含的基本事件个数 m 与样本空间中所包含的基本事件个数 n 的比值,记为5-14统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院概率的古典定义概率的古典定义(例题分析例题分析)【例例例例】
8、某钢铁公司所属三个工厂的职工人数如下表。从某钢铁公司所属三个工厂的职工人数如下表。从 该公司中随机抽取该公司中随机抽取1 1人,问:人,问:(1)(1)该职工为男性的概率该职工为男性的概率 (2)(2)该职工为炼钢厂职工的概率该职工为炼钢厂职工的概率某钢铁公司所属企业职工人数某钢铁公司所属企业职工人数某钢铁公司所属企业职工人数某钢铁公司所属企业职工人数工厂工厂工厂工厂男职工男职工男职工男职工女职工女职工女职工女职工合计合计合计合计炼钢厂炼钢厂炼钢厂炼钢厂炼铁厂炼铁厂炼铁厂炼铁厂轧钢厂轧钢厂轧钢厂轧钢厂44004400320032009009001800180016001600600600620
9、062004800480015001500合计合计合计合计850085004000400012500125005-15统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院概率的古典定义概率的古典定义(例题分析例题分析)解解解解:(1)(1)用用A A 表表示示“抽抽中中的的职职工工为为男男性性”这这一一事事件件;A A为为全全公公司司男男职职工工的的集集合合;基基本本空空间间为为全全公公司司职职工工的的集集合合。则。则 (2)(2)用用B B 表表示示“抽抽中中的的职职工工为为炼炼钢钢厂厂职职工工”;B B为为炼炼钢钢厂厂 全体职工的集合;基本空间为全体职工的集合。则全体职工的集合;
10、基本空间为全体职工的集合。则5-16统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院概率的统计定义概率的统计定义 在相同条件下进行n次随机试验,事件A出现 m 次,则比值 m/n 称为事件A发生的频率。随着n的增大,该频率围绕某一常数P上下摆动,且波动的幅度逐渐减小,取向于稳定,这个频率的稳定值即为事件A的概率,记为5-17统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院概率的统计定义概率的统计定义(例题分析例题分析)【例例例例】:某工厂为节约用电,规定每天的用电量指标某工厂为节约用电,规定每天的用电量指标为为10001000度。按照上个月的用电记录,度。按照上个月
11、的用电记录,3030天中有天中有1212天的天的用电量超过规定指标,若第二个月仍没有具体的节电用电量超过规定指标,若第二个月仍没有具体的节电措施,试问该厂第一天用电量超过指标的概率。措施,试问该厂第一天用电量超过指标的概率。解:解:解:解:上个月上个月3030天的记录可以看作是重复进行了天的记录可以看作是重复进行了3030次次试验,试验试验,试验A A表示用电超过指标出现了表示用电超过指标出现了1212次。根据概次。根据概率的统计定义有率的统计定义有5-35统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院5.3 离散型随机变量及其分布离散型随机变量及其分布5.3.1 随机变量的概
12、念随机变量的概念5.3.2 离散型随机变量的概率分布离散型随机变量的概率分布5.3.3 条件概率与独立事件条件概率与独立事件5-36统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院随机变量的概念随机变量的概念5-37统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院随机变量随机变量(random variables)1.一次试验的结果的数值性描述2.一般用 X、Y、Z 来表示3.例如:投掷两枚硬币出现正面的数量4.根据取值情况的不同分为离散型随机变量和连续型随机变量5-38统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院离散型随机变量离散型随机变量(di
13、screte random variables)1.随机变量 X 取有限个值或所有取值都可以逐个列举出来 X1,X2,2.以确定的概率取这些不同的值3.离散型随机变量的一些例子试验试验试验试验随机变量随机变量随机变量随机变量可能的取值可能的取值可能的取值可能的取值抽抽抽抽查查查查100100个个个个产品产品产品产品一家餐馆营业一天一家餐馆营业一天一家餐馆营业一天一家餐馆营业一天电脑公司一个月的销售电脑公司一个月的销售电脑公司一个月的销售电脑公司一个月的销售销售一辆汽车销售一辆汽车销售一辆汽车销售一辆汽车取到次品的个数取到次品的个数取到次品的个数取到次品的个数顾顾顾顾客数客数客数客数销销销销售量
14、售量售量售量顾顾顾顾客性客性客性客性别别别别0,1,2,1000,1,2,1000,1,2,0,1,2,0,1,2,0,1,2,男性男性男性男性为为为为0,0,女性女性女性女性为为为为1 15-39统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院连续型随机变量连续型随机变量(continuous random variables)1.随机变量 X 取无限个值2.所有可能取值不可以逐个列举出来,而是取数轴上某一区间内的任意点3.连续型随机变量的一些例子试验试验试验试验随机变量随机变量随机变量随机变量可能的取值可能的取值可能的取值可能的取值抽抽抽抽查查查查一批一批一批一批电电电电子元
15、件子元件子元件子元件新建一座住宅楼新建一座住宅楼新建一座住宅楼新建一座住宅楼测量一个产品的测量一个产品的测量一个产品的测量一个产品的长长长长度度度度使用寿命使用寿命使用寿命使用寿命(小小小小时时时时)半年后工程完成的百分比半年后工程完成的百分比半年后工程完成的百分比半年后工程完成的百分比测测测测量量量量误误误误差差差差(cm)(cm)X X 0 00 0 X X 100100X X 0 05-40统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院离散型随机变量的概率分布离散型随机变量的概率分布5-41统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院离散型随机变量的概率
16、分布离散型随机变量的概率分布1.列出离散型随机变量X的所有可能取值2.列出随机变量取这些值的概率3.通常用下面的表格来表示X=xix1,x2,xnP(X=xi)=pip1,p2,pn4.P P(X X=x xi i)=)=p pi i称为离散型随机变量的概率函数称为离散型随机变量的概率函数p pi i 0 05-42统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院离散型随机变量的概率分布离散型随机变量的概率分布(例题分析例题分析)【例例】如规定打靶中域得3分,中域得2分,中域得1分,中域外得0分。今某射手每100次射击,平均有30次中域,55次中域,10次中,5次中域外。则考察每
17、次射击得分为0,1,2,3这一离散型随机变量,其概率分布为X=xi0 1 2 3P(X=xi)pi0.05 0.10 0.55 0.305-43统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院离散型随机变量的概率分布离散型随机变量的概率分布(01分布分布)1.一个离散型随机变量X只取两个可能的值n n例如,男性用 1表示,女性用0表示;合格品用 1 表示,不合格品用0表示2.列出随机变量取这两个值的概率5-44统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院离散型随机变量的概率分布离散型随机变量的概率分布(01分布分布)【例例】已知一批产品的次品率为p,合格率为q=
18、1-p。并指定废品用1表示,合格品用0表示。则任取一件为废品或合格品这一离散型随机变量,其概率分布为X=xi1 0P(X=xi)=pi0.05 0.950.50.50 01 11 1x xP P(x x)5-45统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院离散型随机变量的概率分布离散型随机变量的概率分布(均匀分布均匀分布)1.一个离散型随机变量取各个值的概率相同2.列出随机变量取值及其取值的概率3.例如,投掷一枚骰子,出现的点数及其出现各点的概率5-46统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院离散型随机变量的概率分布离散型随机变量的概率分布(均匀分布均匀
19、分布)【例例】投掷一枚骰子,出现的点数是个离散型随机变量,其概率分布为X=xi1 2 3 4 5 6P(X=xi)=pi1/6 1/6 1/6 1/6 1/6 1/60 01/61/6P P(x x)1 1x x2 23 34 45 56 65-47统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院离散型随机变量的数学期望和方差离散型随机变量的数学期望和方差5-48统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院离散型随机变量的数学期望离散型随机变量的数学期望(expected value)1.在离散型随机变量X的一切可能取值的完备组中,各可能取值xi与其取相对应的概
20、率pi乘积之和2.描述离散型随机变量取值的集中程度3.计算公式为5-49统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院离散型随机变量的方差离散型随机变量的方差(variance)1.随随机机变变量量X X的的每每一一个个取取值值与与期期望望值值的的离离差差平平方方和的数学和的数学期望,记为期望,记为D D(X X)2.描述离散型随机变量取值的分散程度描述离散型随机变量取值的分散程度3.计算公式为计算公式为5-50统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院离散型随机变量的方差离散型随机变量的方差(例题分析例题分析)【例例例例】投投掷掷一一枚枚骰骰子子,出出现现
21、的的点点数数是是个个离离散散型型随随机机变量,其概率分布为如下。计算数学期望和方差变量,其概率分布为如下。计算数学期望和方差X=xi1 2 3 4 5 6P(X=xi)=pi1/6 1/6 1/6 1/6 1/6 1/6解:解:解:解:数学期望为数学期望为:方差为:方差为:5-51统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院几种常见的离散型概率分布几种常见的离散型概率分布5-52统计学统计学(第四版第四版)作者:贾俊平,中国人民大学统计学院二项试验二项试验(贝努里试验贝努里试验)1.二项分布与贝努里试验有关2.贝努里试验具有如下属性n n试验包含了试验包含了n n 个相同的试
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