第一章概率论基础2.ppt
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1、1.2基本概念基本概念 1.2.1关于概率的基本概念关于概率的基本概念概率的统计定义概率的统计定义概率的古典定义概率的古典定义几何概率的定义几何概率的定义一、一、概率的统计定义概率的统计定义1 1、频率的定义频率的定义:设在设在 n 次试验中,事件次试验中,事件 A 发生了发生了m 次,则称次,则称 为为 事件事件A发生的频率。发生的频率。2 2、频率的性质频率的性质 非负性非负性 规范性规范性 可加性事件可加性事件 A,B互斥,则互斥,则 (注:可加性可推广到有限个两两互斥事件的和事件)(注:可加性可推广到有限个两两互斥事件的和事件)频率稳定性的实例:频率稳定性的实例:例:例:Dewey G
2、.Dewey G.统计了约统计了约438023438023个英语单词中各字母出现的频率个英语单词中各字母出现的频率,发现各字母出现的频率不同:发现各字母出现的频率不同:A:0.0788 B:0.0156 C:0.0268 D:0.0389 E:0.1268 F:0.0256 G:0.0187 H:0.0573 I:0.0707 J:0.0010 K:0.0060 L:0.0394 M:0.0244 N:0.0706 O:0.0776 P:0.0186 Q:0.0009 R:0.0594 S:0.0634 T:0.0987 U:0.0280 V:0.0102 W:0.0214 X:0.0016
3、Y:0.0202 Z:0.0006试验试验序号序号1 2 3 4 5 6 7231 5 1 2 4222521252418272512492562472512622580.40.60.21.00.20.40.80.440.500.420.480.360.540.5020.4980.5120.4940.5240.5160.500.502实例实例 将一枚硬币抛掷将一枚硬币抛掷 5 次、次、50 次、次、500 次次,各做各做 7 遍遍,观察正面出现的次数及频率观察正面出现的次数及频率.波动最小波动最小随随n的增大的增大,频率频率 f 呈现出稳定性呈现出稳定性从从上述数据可得上述数据可得(2)抛硬币
4、次数抛硬币次数 n 较小时较小时,频率频率 f 的随机波动幅的随机波动幅度较大度较大,但但随随 n 的增大的增大,频率频率 f 呈现出稳定性呈现出稳定性.即当即当 n 逐渐增大时频率逐渐增大时频率 f 总是在总是在 0.5 附近摆动附近摆动,且逐渐稳定于且逐渐稳定于 0.5.(1)频率有频率有随机波动性随机波动性,即对于同样的即对于同样的 n,所得的所得的 f 不一定相同不一定相同;实验者实验者德德 摩根摩根蒲蒲 丰丰204810610.5181404020480.50691200060190.501624000120120.5005我们再来看一个验证频率稳定性的著名实验我们再来看一个验证频率
5、稳定性的著名实验高尔顿高尔顿(Galton)板试验板试验.试验模型如下所示试验模型如下所示:自上端放入一小球自上端放入一小球,任其自任其自由下落由下落,在下落过程中当小球碰在下落过程中当小球碰到钉子时到钉子时,从左边落下与从右边从左边落下与从右边落下的机会相等落下的机会相等.碰到下一排钉碰到下一排钉子时又是如此子时又是如此.最后落入底板中最后落入底板中的某一格子的某一格子.因此因此,任意放入一球任意放入一球,则此球落入哪一个格子则此球落入哪一个格子,预先难以确定预先难以确定.但是如果但是如果放入大量小球放入大量小球,则其最后所呈现的曲线则其最后所呈现的曲线,几乎总是几乎总是一样的一样的.重要结
6、论重要结论频率当频率当 n 较小时波动幅度比较大,当较小时波动幅度比较大,当 n 逐渐增逐渐增大时大时,频率趋于稳定值,这个稳定值从本质上反映频率趋于稳定值,这个稳定值从本质上反映了事件在试验中出现可能性的大小它就是事件的了事件在试验中出现可能性的大小它就是事件的概率概率 医医生生在在检检查查完完病病人人的的时时候候摇摇摇摇头头:“你你的的病病很很重重,在在十十个个得得这这种种病病的的人人中中只只有有一一个个能能救救活活.”当当病病人人被被这这个个消消息息吓吓得得够够呛呛时时,医医生生继继续续说说:“但但你你是是幸幸运运的的因因为为你你找找到到了了我我,我我已已经经看看过过九个病人了,他们都死
7、于此病九个病人了,他们都死于此病.”医生的说法对吗医生的说法对吗?请请同学们思考同学们思考.1933年年,苏联数学家柯尔莫哥洛夫提出了概率论的,苏联数学家柯尔莫哥洛夫提出了概率论的公理化结构公理化结构,给出了概率的严格定义,给出了概率的严格定义,使概率论有了迅,使概率论有了迅速的发展速的发展.3 3、概率的定义与性质、概率的定义与性质柯尔莫哥洛夫资料柯尔莫哥洛夫资料Born:25 Apr.1903 in Tambov,Tambov province,RussiaDied:20 Oct.1987 in Moscow,RussiaAndrey NikolaevichKolmogorov 以以上上结
8、结果果表表明明:在在相相同同条条件件下下作作重重复复实实验验时时,对对某某一一实实验验结结果果(事件事件A)具有如下特征:具有如下特征:其是否发生是随机的,事先无法确定;其是否发生是随机的,事先无法确定;其发生的频率又稳定的,稳定在一个常数附近;其发生的频率又稳定的,稳定在一个常数附近;一一般般讲讲,对对实实验验的的某某一一结结果果(事事件件A)出出现现的的频频率率偏偏离离这这个个常常数数很很大大的的可可能能性性虽虽存存在在,但但实实验验次次数数越越大大,频频率率偏偏离离这这个个常常数数的的可可能能性越小。我们就称这个常数为这一结果性越小。我们就称这个常数为这一结果(事件事件A)发生的发生的概
9、率概率。例如例如:我们称我们称1/21/2这个常数是这个常数是“投掷硬币,正面朝上投掷硬币,正面朝上”这一事件的概率;这一事件的概率;从从上上个个世世纪纪以以来来,各各国国婴婴儿儿性性别别的的统统计计资资料料表表明明,女女婴婴的的频频率率“稳稳定定”在在21/4321/43附近。我们称附近。我们称21/4321/43这个常数是这个常数是“出生婴儿为女婴出生婴儿为女婴”这一事件的概率。这一事件的概率。证明证明由概率的可列可加性得由概率的可列可加性得 性质性质概率的有限可加性概率的有限可加性证明证明由概率的可列可加性得由概率的可列可加性得证明证明证明证明证明证明证明证明 由图可得由图可得又由又由性
10、质性质 3 得得因此得因此得推广推广 三个事件和的情况三个事件和的情况n 个事件和的情况个事件和的情况解解SABAB1)频率频率(波动波动)概率概率(稳定稳定).2)概率的主要性质概率的主要性质4、小结、小结1.定义定义(一)等可能概型(一)等可能概型(古典概型古典概型)二、概率的古典定义二、概率的古典定义 设试验设试验 E 的样本空间由的样本空间由n 个样本点构成个样本点构成,A 为为 E 的任意一个事件的任意一个事件,且包含且包含 m 个样本点个样本点,则事则事件件 A 出现的概率记为出现的概率记为:2.古典概型中事件概率的计算公式古典概型中事件概率的计算公式称此为概率的古典定义称此为概率
11、的古典定义.3.古典概型的基本模型古典概型的基本模型:摸球模型摸球模型(1)无放回地摸无放回地摸球球问题问题1 设袋中有设袋中有4 只白球和只白球和 2只黑球只黑球,现从袋中无现从袋中无放回地依次摸出放回地依次摸出2只球只球,求这求这2只球都是白球的概率只球都是白球的概率.解解基本事件总数为基本事件总数为A 所包含所包含基本事件的个数为基本事件的个数为(2)有放回地摸有放回地摸球球问题问题2 设袋中有设袋中有4只红球和只红球和6只黑球只黑球,现从袋中有放现从袋中有放回地摸球回地摸球3次次,求前求前2次摸到次摸到黑球黑球、第第3次摸到红球次摸到红球的概率的概率.解解第第1 1次摸球次摸球10种种
12、第第2次摸球次摸球10种种第第3次摸球次摸球10种种6种种第第1 1次摸到黑球次摸到黑球 6种种第第2次摸到黑球次摸到黑球4种种第第3次摸到红球次摸到红球基本事件总数为基本事件总数为A 所包含所包含基本事件的个数为基本事件的个数为课堂练习课堂练习1o 电话号码问题电话号码问题 在在7位数的电话号码中位数的电话号码中,第一位第一位不能为不能为0,求数字,求数字0出现出现3次的概率次的概率.2o 骰子问题骰子问题 掷掷3颗均匀骰子颗均匀骰子,求点数之和为求点数之和为4的的概率概率.4.古典概型的基本模型古典概型的基本模型:球放入杯子模型球放入杯子模型(1)杯子容量无限杯子容量无限问题问题1 把把
13、4 个球放到个球放到 3个杯子中去个杯子中去,求第求第1 1、2个个杯子中各有两个球的概率杯子中各有两个球的概率,其中假设每个杯子可其中假设每个杯子可放任意多个球放任意多个球.4个球放到个球放到3个杯子的所有放法个杯子的所有放法因此第因此第1、2个杯子中各有两个球的概率为个杯子中各有两个球的概率为(2)每个杯子只能放一个球每个杯子只能放一个球问题问题2 把把4个球放到个球放到10个杯子中去个杯子中去,每个杯子只能每个杯子只能放一个球放一个球,求第求第1 至第至第4个杯子各放一个球的概率个杯子各放一个球的概率.解解第第1至第至第4个杯子各放一个球的概率为个杯子各放一个球的概率为2o 生日问题生日
14、问题 某班有某班有20个学生都个学生都是同一年出生的是同一年出生的,求有求有10个学生生个学生生日是日是1 1月月1 1日日,另外另外10个学生生日是个学生生日是12月月31日的概率日的概率.课堂练习课堂练习1o 分房问题分房问题 将张三、李四、王五将张三、李四、王五3人等可能地人等可能地分配到分配到3 间房中去间房中去,试求每个房间恰有试求每个房间恰有1人的概率人的概率.小概率事件小概率事件 若若P(A)0.001 则称则称A为小概率事件为小概率事件小概率原理小概率原理一次试验中小概率事件一般是不会发生一次试验中小概率事件一般是不会发生的的.若在一次试验中居然发生了若在一次试验中居然发生了,
15、则可怀疑则可怀疑该事件并非小概率事件该事件并非小概率事件.例例1 将一枚将一枚 均匀的硬币连掷均匀的硬币连掷 2 次次,求掷出求掷出1 次正面的概率次正面的概率解解():此样本空间为:此样本空间为基本事件总数基本事件总数n=3,事件事件A“掷出掷出 1 次正面次正面”有有1个样本点个样本点,即即m=1,故故解解():此样本空间为:此样本空间为:基本事件总数基本事件总数:n=4.事件事件A“掷出掷出 1 次正面次正面”由由 2 个样本点个样本点(正正,反反),(反反,正正)组成,即组成,即 ,故,故 其中的数字表示掷出正面的次数其中的数字表示掷出正面的次数(二)典型例题(二)典型例题结果的讨论:
16、结果的讨论:解解()是错误的!是错误的!因为这里的样本点因为这里的样本点1 1、2 2、3 3已不已不是等可能出现的是等可能出现的解解在在 N 件产品中抽取件产品中抽取n件件,其中恰有其中恰有k 件次品的取法件次品的取法共有共有于是所求的概率为于是所求的概率为解解在在N件产品中抽取件产品中抽取n件的所有可能取法共有件的所有可能取法共有例例4 在在12000的整数中随机地取一个数的整数中随机地取一个数,问取到问取到的整数既不能被的整数既不能被6整除整除,又不能被又不能被8整除的概率是整除的概率是多少多少?设设 A 为事件为事件“取到的数能被取到的数能被6整除整除”,B为事件为事件“取到的数能被取
17、到的数能被8整除整除”,则所求概率为,则所求概率为解解于是所于是所求求概率为概率为例例5 将将 15 名新生随机地平均分配到三个班级中名新生随机地平均分配到三个班级中去去,这这15名新生中有名新生中有3名是优秀生名是优秀生.问问 (1)每一个班每一个班级各分配到一名优秀生的概率是多少级各分配到一名优秀生的概率是多少?(2)3 名优名优秀生分配在同一个班级的概率是多少秀生分配在同一个班级的概率是多少?解解 15名新生平均分配到三个班级中的分法总数名新生平均分配到三个班级中的分法总数:(1)每一个班级各分配到一名优秀生的分法共有每一个班级各分配到一名优秀生的分法共有因此所求概率为因此所求概率为(2
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