第1章概率论的基本概念加粗优秀PPT.ppt
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1、第1章概率论的基本概念加粗现在学习的是第1页,共87页2.随机现象随机现象1.1.1 1.1.1 随机现象:随机现象:自然界中的有两类现象自然界中的有两类现象1.确定性现象确定性现象o 每天早晨太阳从东方升起每天早晨太阳从东方升起;o 同性电荷相互排斥同性电荷相互排斥;o 掷一枚硬币,正面朝上?反面朝上?掷一枚硬币,正面朝上?反面朝上?o 一天内进入某超市的顾客数一天内进入某超市的顾客数;o 射击同一个目标,各次的弹着点(得分)射击同一个目标,各次的弹着点(得分);1.1 随机试验随机试验现在学习的是第2页,共87页1.1.1 随机现象随机现象随机现象随机现象:在一定的条件下,并不总出现相在一
2、定的条件下,并不总出现相 同结果的现象称为随机现象同结果的现象称为随机现象.特点特点:1.结果不止一个结果不止一个;2.事先不知道最终出现哪一个结果;事先不知道最终出现哪一个结果;3.事先明确所有可能的结果事先明确所有可能的结果.随机试验:随机试验:对随机现象进行的实验与观察对随机现象进行的实验与观察.随机现象的统计规律性随机现象的统计规律性:随机现象的各种结果随机现象的各种结果 会表现出一定的规律性,这种规律性称之为会表现出一定的规律性,这种规律性称之为 统计规律性统计规律性.现在学习的是第3页,共87页1.随机试验随机试验 (E)它具有三个特点:它具有三个特点:随机性、多样性、可确定性随机
3、性、多样性、可确定性.2.样本点样本点 随机试验的每一个可能结果随机试验的每一个可能结果.3.样本空间样本空间()随机试验的随机试验的所有样本点所有样本点构成的集合构成的集合.4.两类样本空间:两类样本空间:离散样本空间离散样本空间 样本点的个数为样本点的个数为有限个有限个或或可列可列个个.连续样本空间连续样本空间 样本点的个数为样本点的个数为无限不可列个无限不可列个.1.2 样本空间、随机事件样本空间、随机事件现在学习的是第4页,共87页1.随机事件随机事件 某些样本点组成的集合某些样本点组成的集合,的子集,常用的子集,常用A、B、C表示表示.3.必然事件必然事件 ()4.不可能事件不可能事
4、件 ()空集空集.5.随机变量随机变量 表示随机现象结果的变量表示随机现象结果的变量.常用大写字母常用大写字母 X、Y、Z 表示表示.2.基本事件基本事件 的单点集的单点集.1.2.1 随机事件随机事件现在学习的是第5页,共87页事件是一个集合事件是一个集合,其关系与运算可按照集合,其关系与运算可按照集合论中集合的关系和运算来处理;论中集合的关系和运算来处理;事件的关系事件的关系包含关系包含关系:A B,A 发生必然导致发生必然导致 B 发生发生.相等关系相等关系:A=B A B 而且而且 B A.互不相容互不相容:A 和和 B不可能同时发生,或互斥的不可能同时发生,或互斥的.1.2.2 事件
5、间的关系与运算事件间的关系与运算现在学习的是第6页,共87页1.2.2 事件间的关系与运算(续)事件间的关系与运算(续)事件的关系事件的关系和事件和事件:A B,A 与与 B 至少有一发生至少有一发生.积事件积事件:A B AB,A 与与 B 同时发生同时发生差事件差事件:A B,A发生但发生但 B不发生不发生 对立事件:对立事件:A,A 不发生不发生现在学习的是第7页,共87页解:解:1)显然,显然,B 发生必然导致发生必然导致A发生,所以发生,所以 B A;.2)又因为又因为A发生必然导致发生必然导致B发生,所以发生,所以 A B,由此得由此得 A=B.例例1.2.1 口袋中有口袋中有a
6、个白球、个白球、b 个黑球,从中一个一个不返个黑球,从中一个一个不返 回地取球。回地取球。A=“取到最后一个是白球取到最后一个是白球”,B=“取到最后一段是白球取到最后一段是白球”。问。问 A 与与 B 的关系?的关系?现在学习的是第8页,共87页事件运算的图示法事件运算的图示法 A B A B A B 现在学习的是第9页,共87页德摩根公式德摩根公式现在学习的是第10页,共87页 记号记号 概率论概率论 集合论集合论 样本空间样本空间,必然事件必然事件 空间空间 不可能事件不可能事件 空集空集 样本点样本点 元素元素 A B A发生必然导致发生必然导致B发生发生 A是是B的子集的子集 AB=
7、A与与B互不相容互不相容 A与与B无相同元素无相同元素 A B A与与B至少有一发生至少有一发生 A与与B的并集的并集 AB A与与B同时发生同时发生 A与与B的交集的交集 A B A发生且发生且B不发生不发生 A与与B的差集的差集 A不发生、对立事件不发生、对立事件 A的余集的余集现在学习的是第11页,共87页 基本事件互不相容,基本事件之并基本事件互不相容,基本事件之并=注意点注意点(1)现在学习的是第12页,共87页注意点注意点(2)现在学习的是第13页,共87页 若若 A1,A2,An 有有 1.Ai互不相容;互不相容;2.A1 A2 An=则称则称 A1,A2,An 为为的的一组分割
8、一组分割.样本空间的分割样本空间的分割现在学习的是第14页,共87页 设设为样本空间,为样本空间,FF 是由是由的子集组成的集合的子集组成的集合 类,若类,若F F 满足以下三点满足以下三点,则称则称 F F 为为事件域事件域1.2.3 事件域事件域1.F F;2.若若 A FF ,则,则 F F;3.若若An FF ,n=1,2,则则 F F.现在学习的是第15页,共87页直观定义直观定义 事件事件A 出现的可能性大小出现的可能性大小.统计定义统计定义 事件事件A 在大量重复试验下在大量重复试验下 出现频率的出现频率的稳定值稳定值称为该事件的概率称为该事件的概率.古典古典定义定义;几何定义几
9、何定义.1.3 频率与概率频率与概率现在学习的是第16页,共87页随机试验可大量重复进行随机试验可大量重复进行.1.3.1 确定概率的频率方法确定概率的频率方法o进行进行n次重复试验,记次重复试验,记 n(A)为事件为事件A的的频数频数,称,称 为事件为事件A的的频率频率.o频率频率fn(A)会稳定于某一常数会稳定于某一常数(稳定值稳定值).).o用频率的稳定值作为该事件的概率用频率的稳定值作为该事件的概率.现在学习的是第17页,共87页从从 n 个元素中任取个元素中任取 r 个,求取法数个,求取法数.排列讲次序,组合不讲次序排列讲次序,组合不讲次序.全排列全排列:Pn=n!0!=1.重复排列
10、重复排列:nr选排列选排列:1.3.2 排列与组合公式排列与组合公式现在学习的是第18页,共87页组组 合合组合组合:o重复组合重复组合:现在学习的是第19页,共87页 求排列、组合时,要掌握和注意:求排列、组合时,要掌握和注意:加法原则加法原则、乘法原则乘法原则.注注 意意现在学习的是第20页,共87页加法原理加法原理 完成某件事情有完成某件事情有 n 类途径,在第一类途径中有类途径,在第一类途径中有m1种方法,种方法,在第二类途径中有在第二类途径中有m2种方法,依次类推,在第种方法,依次类推,在第 n 类途径中有类途径中有mn种方法,则完成这件事共有种方法,则完成这件事共有 m1+m2+m
11、n种不同的方法种不同的方法.乘法原理乘法原理 完成某件事情需先后分成完成某件事情需先后分成 n 个步骤,做第一步有个步骤,做第一步有m1种方法,种方法,第二步有第二步有 m2 种方法,依次类推,第种方法,依次类推,第 n 步有步有mn种方法,则完成这种方法,则完成这件事共有件事共有 m1m2mn种不同的方法种不同的方法.现在学习的是第21页,共87页设设E E是随机试验,对于是随机试验,对于E E中的每一事件中的每一事件A A赋予一个实数,记为赋予一个实数,记为P(A)P(A),称为事件,称为事件A A的的概率概率,其满足下列条件:,其满足下列条件:非负性公理非负性公理:P(A)0;正则性公理
12、正则性公理:P()=1;可列可加性公理可列可加性公理:若若A1,A2,An 互不相容,则互不相容,则1.3.3 概率的定义概率的定义现在学习的是第22页,共87页 性质性质1.3.1 P()=0.注意注意:逆不一定成立逆不一定成立.1.3.4 概率的性质概率的性质现在学习的是第23页,共87页性质性质1.3.2(有限可加性有限可加性)若若AB=,则,则P(A B)=P(A)+P(B).可推广到可推广到 n 个互不相容事件个互不相容事件.性质性质1.3.3(对立事件公式对立事件公式)P()=1 P(A).1.3.4.1 概率的可加性概率的可加性现在学习的是第24页,共87页性质性质1.3.4 若
13、若A B,则,则 P(A B)=P(A)P(B);若若A B,则,则 P(A)P(B).性质性质1.3.5 P(A B)=P(A)P(AB).1.3.4.2 概率的单调性概率的单调性现在学习的是第25页,共87页 P(A B)=P(A)+P(B)P(AB)P(A B C)=P(A)+P(B)+P(C)P(AB)P(AC)P(BC)+P(ABC)1.3.4.3 概率的加法公式概率的加法公式现在学习的是第26页,共87页 AB=,P(A)=0.6,P(A B)=0.8,求求 B 的对立事件的概率。的对立事件的概率。解解:由由 P(A B)=P(A)+P(B)P(AB)=P(A)+P(B)例例1.3
14、.1 得得 P(B)=P(A B)P(A)=0.8 0.6=0.2,所以所以 P()=1 0.2=0.8.现在学习的是第27页,共87页例例1.3.2解:解:因为因为 P(A B)=P(A)P(AB),所以先求,所以先求 P(AB)由加法公式得由加法公式得 P(AB)=P(A)+P(B)P(A B)=0.4+0.3 0.6=0.1 所以所以 P(A B)=P(A)P(AB)=0.3 P(A)=0.4,P(B)=0.3,P(A B)=0.6,求求 P(A B).现在学习的是第28页,共87页例例1.3.3解:解:因为因为A、B、C 都不出现的概率为都不出现的概率为=1 P(A)P(B)P(C)+
15、P(AB)+P(AC)+P(BC)P(ABC)=1 1/4 1/4 1/4+0+1/6+1/6 0=1 5/12=7/12 P(A)=P(B)=P(C)=1/4,P(AB)=0,P(AC)=P(BC)=1/6,求求 A、B、C 都不出现的概率都不出现的概率.现在学习的是第29页,共87页口袋中有口袋中有n 1个黑球、个黑球、1个白球,每次从个白球,每次从口袋中随机地摸出一球,并换入一只黑球口袋中随机地摸出一球,并换入一只黑球.求第求第k 次取到黑球的概率次取到黑球的概率.利用对立事件利用对立事件解:解:记记A为为“第第k 次取到黑球次取到黑球”,则,则A的对立事件为的对立事件为“第第k 次取到
16、白球次取到白球”.而而“第第k 次取到白球次取到白球”意味着:意味着:“第第1次次第第k 1次取到黑球,而第次取到黑球,而第k 次取到白球次取到白球”现在学习的是第30页,共87页思思 考考 题题 口袋中有口袋中有2个白球,每次从口袋中随个白球,每次从口袋中随 机地摸出一球,并换入一只黑球机地摸出一球,并换入一只黑球.求第求第k 2 次取到黑球的概率次取到黑球的概率.提示提示:采用对立事件方法:采用对立事件方法,然后讨论第然后讨论第k k次前,次前,有有1个白球与个白球与2个个白球的情况白球的情况.现在学习的是第31页,共87页例例1.3.4解:解:用对立事件进行计算用对立事件进行计算,记记
17、A=“至少出现一次至少出现一次6点点”,则则所求概率为所求概率为 一颗骰子掷一颗骰子掷4次,求至少出现一次次,求至少出现一次6点的概率点的概率.现在学习的是第32页,共87页例例1.3.5解:解:记记 B=“至少出现一次双至少出现一次双6点点”,则则所求概率为所求概率为 两颗骰子掷两颗骰子掷 24 次,次,求求至少出现一次至少出现一次 双双6点点 的概率的概率.现在学习的是第33页,共87页从从 1,2,9中返回取中返回取n次,次,求取出的求取出的n个数的乘积能被个数的乘积能被10整除的概率整除的概率.利用对立事件和加法公式利用对立事件和加法公式解:解:因为因为“乘积能被乘积能被10整除整除”
18、意味着:意味着:“取到过取到过5”(记为记为A)且且 “取到过偶数取到过偶数”(记为记为B)。因此所求概率为因此所求概率为 P(AB).利用利用对立事件公式、德莫根公式和加法公式对立事件公式、德莫根公式和加法公式现在学习的是第34页,共87页甲掷硬币甲掷硬币n+1次,乙掷次,乙掷n次次.求甲掷出的正面数比乙掷出的正面数多的概率求甲掷出的正面数比乙掷出的正面数多的概率.利用对称性利用对称性解:解:记甲记甲正正=甲掷出的正面数,乙甲掷出的正面数,乙正正=乙掷出的正面数乙掷出的正面数.甲甲反反=甲掷出的反面数,乙甲掷出的反面数,乙反反=乙掷出的反面数乙掷出的反面数.因为因为 P(甲甲正正 乙乙正正)
19、=P(n+1-(n+1-甲甲反反 n-n-乙乙反反)=P(甲甲反反-1-1 乙乙正正)(对称性对称性)所以所以 2P(甲甲正正 乙乙正正)=1,1,由此得由此得 P(甲甲正正 乙乙正正)=1/2现在学习的是第35页,共87页若一个随机试验若一个随机试验(,F,P)具有以下两个特征:具有以下两个特征:(1)有限性有限性:样本空间的元素:样本空间的元素(基本事件基本事件)只有有限个,只有有限个,即即=1,2,n;(2)等可能性等可能性:每个基本事件发生的可能性是相:每个基本事件发生的可能性是相等的,即等的,即 P(1)=P(2)=P(n)。则称这类随机试验的数学模型为则称这类随机试验的数学模型为等
20、可能概型,或古典等可能概型,或古典概型概型。则事件。则事件A的概率为的概率为:P(A)=A中样本点的个数中样本点的个数/样本点总数样本点总数 1.4 等可能概型(古典概型)等可能概型(古典概型)现在学习的是第36页,共87页抛一枚硬币三次抛一枚硬币三次 抛三枚硬币一次抛三枚硬币一次 1=(正正正正正正),(反正正反正正),(正反正正反正),(正正反正正反),(正反反正反反),(反正反反正反),(反反正反反正),(反反反反反反)此样本空间中的样本点此样本空间中的样本点等可能等可能.2=(三正三正),(二正一反二正一反),(二反一正二反一正),(三反三反)此样本空间中的样本点此样本空间中的样本点不
21、等可能不等可能.注注 意意现在学习的是第37页,共87页n 个人围一圆桌坐,个人围一圆桌坐,求甲、乙两人相邻而坐的概率求甲、乙两人相邻而坐的概率.解:解:考虑甲先坐好,则乙有考虑甲先坐好,则乙有n-1-1个位置可坐,个位置可坐,而而“甲乙相邻甲乙相邻”只有两种情况,所以只有两种情况,所以P(A)=2/(n-1-1)。例例1.4.1现在学习的是第38页,共87页n个人坐成个人坐成一排一排,求甲、乙两人相邻而坐的概率求甲、乙两人相邻而坐的概率.(注意:请与上一题作比较注意:请与上一题作比较)解:解:1)先考虑样本空间的样本点数:先考虑样本空间的样本点数:甲先坐、乙后坐,则共有甲先坐、乙后坐,则共有
22、n(n 1)种可能种可能.2)甲在两端,则乙与甲相邻共有甲在两端,则乙与甲相邻共有2种可能种可能.3)甲在中间甲在中间(n 2)个位置上,则乙左右都可坐,个位置上,则乙左右都可坐,所以共有所以共有2(n 2)种可能。由此得所求概率为种可能。由此得所求概率为:例例1.4.2现在学习的是第39页,共87页N 个产品,其中个产品,其中M个不合格品、个不合格品、N M个合格品个合格品.(口袋中有口袋中有M 个白球,个白球,N M 个黑球个黑球)常见模型常见模型(1)不返回抽样不返回抽样o从中不返回任取从中不返回任取n 个个,则此则此 n 个中有个中有 m 个不合格品的概个不合格品的概率为:率为:o此模
23、型又称此模型又称 超几何模型超几何模型.n N,m M,n m N M.现在学习的是第40页,共87页口袋中有口袋中有5 个白球、个白球、7个黑球、个黑球、4个红球个红球.从中不返回任取从中不返回任取3 个个.求取出的求取出的 3 个球为不同颜色的球的概率个球为不同颜色的球的概率.思思 考考 题题现在学习的是第41页,共87页购买购买:从从01,35 中选中选7个号码个号码.开奖开奖:7个基本号码,个基本号码,1个特殊号码个特殊号码.彩票问题彩票问题幸运幸运35选选7现在学习的是第42页,共87页中奖规则中奖规则 1)7个基本号码个基本号码 2)6个基本号码个基本号码 +1个特殊号码个特殊号码
24、 3)6个基本号码个基本号码 4)5个基本号码个基本号码 +1个特殊号码个特殊号码 5)5个基本号码个基本号码 6)4个基本号码个基本号码 +1个特殊号码个特殊号码 7)4个基本号码,或个基本号码,或 3个基本号码个基本号码 +1个特殊号码个特殊号码 现在学习的是第43页,共87页中奖概率中奖概率 中所含样本点个数:中所含样本点个数:o将将35个号分成三类:个号分成三类:7个基本号码个基本号码、1个特殊号码个特殊号码、27个无用号码个无用号码o记记 pi 为中为中i 等奖的概率。利用抽样模型得:等奖的概率。利用抽样模型得:现在学习的是第44页,共87页中奖概率如下中奖概率如下:o不中奖的概率为
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