概率论与数理统计课件(中国矿业大学)第一章.ppt
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1、概率论与数理统计概率论的起源概率论的起源之一是博奕问题。1516世纪意大利数学家帕乔利(Pacioli)、塔尔塔利亚(Tartaglia)和卡尔达诺的著述中曾讨论过“如果两人赌博提如果两人赌博提前结束,该如何分配赌金前结束,该如何分配赌金”等概率问题。1654年左右,爱好赌博的法国人梅雷(AGCde Mere)向帕斯卡提出了类似的合理分配赌金问题,引发了帕斯卡与费马之间探讨概率论问题的多封通信,他们用不同的组合方法给出了这类问题的正确答案。荷兰数学家惠更斯(CHuygens,16291695)访问巴黎时了解到帕斯卡与费马的通信研究,对这类问题产生兴趣并著论赌博中的计算 (1657)探讨概率问题
2、的原理。这些数学家主要以代数方法计算概率,他们的著述中出现了第一批概率论专门概念(如数学期望)与定理(如概率加法、乘法定理),标志着概率论作为一门科学的诞生。内容与学时内容与学时第一章第一章 第五章第五章第六章第六章 第九章第九章参考学习书目:参考学习书目:概率论与数理统计概率论与数理统计,同济大学,同济大学概率论与数理统计学习辅导与习题解答概率论与数理统计学习辅导与习题解答概率论概率论数理统计数理统计如何学习概率统计如何学习概率统计?1.认识其重要性,培养浓厚的学习兴趣2.学数学最好的方式是做数学读、听、作 在科学上没有平坦的大道,只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人,才有希望到达光辉的顶点.马
3、克思马克思3.学习要求:预习听课(记笔记)复习、巩固自然界和社会中有两类现象:自然界和社会中有两类现象:确定性现象确定性现象:在一定条件下必然发生的现象:在一定条件下必然发生的现象例例 抛一石子必然落下;抛一石子必然落下;(结果可以事先预言的)(结果可以事先预言的)随机现象:随机现象:在个别试验中其结果呈现出不确定性在个别试验中其结果呈现出不确定性在大量的重复观察中又具有某种在大量的重复观察中又具有某种统计统计规律性规律性的现象。的现象。(结果不可事先预言结果不可事先预言)例例 抛一枚硬币,落下时正面朝上或反面朝上;抛一枚硬币,落下时正面朝上或反面朝上;绪绪 言言 同性电荷互斥同性电荷互斥 第
4、一章 第1节随机事件及其运算一、随机试验一、随机试验二、样本空间与随机事件二、样本空间与随机事件三、事件间的关系及其运算三、事件间的关系及其运算(重点)(重点)一、随机试验一、随机试验对随机现象进行观察的试验对随机现象进行观察的试验1、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;2、试验的可能结果不止一个,并且在试验前能、试验的可能结果不止一个,并且在试验前能 预先知道全部可能结果;预先知道全部可能结果;3、在每次试验前不能预先知道哪个结果会出现。、在每次试验前不能预先知道哪个结果会出现。E1:抛一枚硬币,观察出现正反面情况。抛一枚硬币,观察出现正反面情况。例:例:E2:将一枚硬
5、币连抛三次,观察出现正反面的情况。将一枚硬币连抛三次,观察出现正反面的情况。E4:在一批灯泡中任取一只在一批灯泡中任取一只,测试它的寿命测试它的寿命。E3:记录电话交换台一分钟内接到的呼唤次数记录电话交换台一分钟内接到的呼唤次数。E(experimentation),具有以下特点:,具有以下特点:二、样本空间与随机事件二、样本空间与随机事件定义定义1 随机试验E的所有可能结果组成的集合称为E的样本空间样本空间,记为S,样本空间的元素,即E的每个结果,称为样本点样本点,记为记为e。例如上页引例中:=H,T=HHT,HHH,HTH,HTT,THH,THT,TTH,TTT有限个样本点可列无穷个=0,
6、1,2,3=t|t0连续、不可列.样本空间样本空间S1 1 S2 2 S3 3 S4 4 例:例:将一枚硬币连抛三次1)观察正反面出现的情况,2)观察正面出现的次数,.随机事件随机事件定义定义2 样本空间中的子集称为随机事件随机事件,简称事件事件,一般记为 A,B,C等。A 点数之和为7,例:例:抛两个骰子,骰子可分辨,观察其出现的点数,注意:注意:样本空间的元素是由 试验目的试验目的所决定的。=HHH,HHTS1=0,1,2,3S2 2 S=11,12,13,61,66 A=16,25,34,43,52,61特殊随机事件:特殊随机事件:3.基本事件:基本事件:一个样本点组成的单点集一个样本点
7、组成的单点集(试验试验E的每个的每个可能结果)可能结果)例:例:有两个基本事件有两个基本事件 H 和和 T 1.必然事件:必然事件:每次试验中必然发生的事件每次试验中必然发生的事件,记为记为S。2.不可能事件:不可能事件:每次试验一定不发生的事件每次试验一定不发生的事件,记记事件事件A发生发生A中的某一个样本点在试验中出现中的某一个样本点在试验中出现 包含、相等关系包含、相等关系A发生必然导致B发生1.1.事件的关系事件的关系三、事件间的关系及其运算三、事件间的关系及其运算(重点)(重点)事件B包含事件AA与B相等,记为 A=B。事件的和A和B的和事件表示A与B中至少有一个发生,即:A与B中至
8、少有一个发生时,发生。事件的积表示事件A和B同时发生,即:且A与B的积事件当且仅当A与B同时发生时,通常简记为AB。发生。事件的差A-B 表示事件A发生但事件B不发生但互斥事件(互不相容),则称A,B为互不相容事件即:A、B不能同时发生。对立事件(逆事件)基本事件都互不相容。A与B的差事件且,则称事件A与B互为逆事件或互为对立事件。A的对立事件记为,=S-A。2.事件的运算法则事件的运算法则交换律交换律;结合律结合律分配律分配律德德摩根律:摩根律:;推广:推广:;,则,设注:事件的一些关系式注:事件的一些关系式 例例1.设A,B,C 表示三个事件,试表示下列事件(1)A 发生,B 与C 不发生
9、(2)A 与B 发生,C 不发生(3)A,B 与C 都发生(4)A,B 与C 至少有一个发生(5)A,B 与C 全不发生(6)A,B 与C 至少有两个发生例例2 以A表示“甲种产品畅销,乙种产品滞销”,则 为(A)甲滞销,乙畅销 (B)甲乙两种产品均畅销(C)甲种产品畅销 (D)甲滞销或乙畅销 解解 设B=“甲产品畅销”,C=“乙产品畅销”则,故选(D)例例3 关系()成立,则事件A与B为对立事件。(a)(b)(c)(d)与为对立事件(c)显然成立,(d)也成立。解释解释(d):例例4.在掷子的试验中,样本空间事件A 出现偶数点,事件B 出现奇数点 事件C 出现点数大于4,事件D 点数大于5
10、求:解解:A=2,4,6 ,B=1,3,5 ,C=5,6 D=6A与B为对立事件二、概率的统计定义二、概率的统计定义 一一、频率、频率 第第2节节 频率与概频率与概 率率三、概率的公理化定义三、概率的公理化定义 重点掌握利用关系式计算概率重点掌握利用关系式计算概率一个事件在某次试验中的出现具有偶然性,但在大量重复试验中随机事件的出现呈现出一定的数量规律,频率这一概念近似反映了这个数量规律。1.定义定义 1 设 E,S,A为E中某一事件,在相同条件下进行n次独立重复试验,事件A发生的次数记为称为A的频率频率。(frequency)2.性质:性质:01一、频率一、频率则比值若两两互不相容结论:结论
11、:当n较小时,频率呈偶然性,波动性很大;随着n的增加,波动幅度减小,最后集中在某一个数附近。历史上著名的统计学家蒲丰和皮尔逊曾进行过大量掷硬币的试验,所得结果如下:试验者蒲丰皮尔逊皮尔逊次数正面的次数正面的频率404020480.50691200060190.501624000120120.5005这种现象称为这种现象称为频率稳定性频率稳定性,也就是通常所说的统计规律,也就是通常所说的统计规律性,性,频率稳定值频率稳定值注:注:试验次数越多,并不说明越精确,只能说明波动试验次数越多,并不说明越精确,只能说明波动 范围越小。范围越小。即即概率的统计定义概率的统计定义。二、概率(概率的公理化定义)
12、二、概率(概率的公理化定义)1.定义定义 设设 E,S,对于对于E的每一事件的每一事件A,赋予一个实数,赋予一个实数,记为记为P(A),称为事件称为事件A的的概率概率,如果如果P()满足以下三个公理:满足以下三个公理:非负性非负性:规范性规范性:可列可加性可列可加性:2.性质:性质:故由可列可加性又因为0,有限可加性其中两两互不相容。,则证明证明 取所以如果则证明证明 且 A 和 BA互不相容得式成立;,01证明证明推广:推广:(加法公式)BA提示:可用归纳法证明例例1.已知证明:例例2、解:例例3 某人外出旅游两天,据天气预报知:第一天下雨的概率为0.6,第二天下雨的概率为0.3,两天都下雨
13、的概率为0.1,试求下列事件的概率:(2)第一天不下雨,第二天下雨(4)两天都不下雨;(1)第一天下雨,第二天不下雨(3)至少有一天下雨解:解:设A第一天下雨,B第二天下雨则(5)至少有一天不下雨(1)(2)(3)(4)(5)例例4 (订报问题)在某城市中,共发行三种报纸A,B,C,订购A,B,C的用户占用分别为45%,35%,30%,同时订购A,B的占10%,同时订购A,C的占8%,同时订购B,C的占5%,同时订购A,B,C的占3%,试求下列事件的概率:(1)只订购A的(2)只订购A,B的(3)只订购一种报纸的(4)只订购两种报纸的(5)至少订购一种报纸的(6)不订购任何报纸的解解 设A,B
14、,C分别表示“用户订购A,B,C 报纸”(1)(2)(3)两两互不相容的(4)两两互不相容(5)(6)例例5 已知求 A,B,C 中至少有一个发生解解的概率。例例6 证明证证例例7,求解解 第一章 第3节等可能概型(古典概型)一、等可能概型的定义一、等可能概型的定义二、计算公式二、计算公式三、计算方法三、计算方法1.定义定义:具有以下两个条件的随机试验称为等可能概型,有限性 试验的样本空间中的元素只有有限个;等可能性 每个基本事件的发生的可能性相同。例例:E1抛硬币,观察哪面朝上2.计算公式:计算公式:等可能概型也称为古典概型。E2投一颗骰子,观察出现的点数=H,T S1 1=1,2,3,4,
15、5,6S2 2 若事件A包含k个基本事件,即其中(表示中的k个不同的数)则有例例1 投两枚骰子,事件A“点数之和为3”,求解解 法一:出现点数之和的可能数值11 12 21 不是等可能的法二:36个 要注意对于用的时候要两个条件都满足。例例2 投两枚骰子,点数之和为奇数的概率。解解 令A点数之和为奇数法一,36个18个法二,所有可能结果(奇,奇),(奇,偶),(偶,奇),(偶,偶)A=(奇,偶),(偶,奇)说明样本空间的选取可以不同,但必须保证等可能。说明样本空间的选取可以不同,但必须保证等可能。3.方法:方法:构造A和S的样本点(当样本空间S的元素较少时,先一一列出S和A中的元素,直接利用求
16、解)用排列组合方法求A和S的样本点个数预备知识预备知识.加法原理:加法原理:完成一项工作m类方法,第i类方法有种,(i=1,2,m),则完成这项工作共有:种方法。.乘法原理:乘法原理:完成一项工作有m个步骤,第i步有,则完成该项工作一共有:种方法。种方法(i=1,2,m).排列:排列:从n个元素中取出r个元素,按一定顺序排成一列,称为从n个元素里取出r个元素的排列。(n,r均为整数)进行排列,共有(无放回选取)从n个不同元素中无放回的取出m个(mn)种方法。(有放回选取)从n个不同元素中有放回地抽取r个,依次排成一列,称为可重复排列,一共有.组合组合从n个元素中无放回取出r个元素,不考虑其顺序
17、,组合数为或,例:例:袋中有三个球,标号1,2,3,任取两次 无放回,考虑顺序12,13,21,23,31,32 无放回,不考虑顺序 12,13,23 有放回,考虑顺序11,12,13,21,22,23,31,32,33例例3 6只不同球(4白2红),从袋中依次取两球,观察其颜色。分别做 a.有放回抽样 b.不放回抽样,(1)“取到的两只球都是白球”(2)“取到的两只球颜色相同”(3)“取到的两只球中至少有一个是白球”解解 a.(1)(2)(乘法原理)S:66=36求下列事件的概率:(3)表示“两只都是红球”,若直接考虑:(1)(2)(3)b.无放回(考虑先后顺序)思考:如果不考虑顺序呢?思考
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- 概率论 数理统计 课件 中国 矿业大学 第一章
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