(精品)概率论与数理统计ch1基本概念.ppt
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1、数学是科学的大门和钥匙数学是科学的大门和钥匙.培根培根2023/1/9概率论概率论在生活当中,经常会接触到在生活当中,经常会接触到一一些些现象现象:确定性现象:确定性现象:在大量重复实验中其结果又具有在大量重复实验中其结果又具有统计规律性统计规律性的现象。的现象。随机现象:随机现象: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。在个别实验中其结果呈现出在个别实验中其结果呈现出不确定性不确定性;概率论与数理统计概率论与数理统计 在在经济、科技、教育、管理和经济、科技、教育、管理和军事等方面已得到广泛应用。军事等方面已得到广泛应用。2023/1/9概率论概率论一一 随随 机机 试试 验验
2、二二 事件间的关系与运算事件间的关系与运算三三 频频 率率 与与 概概 率率 1 随随 机机 事事 件件 的的 概率概率2023/1/9概率论概率论 这里试验的含义十分广泛,它包括各种各样这里试验的含义十分广泛,它包括各种各样的科学实验,也包括对事物的某一特征的观察。的科学实验,也包括对事物的某一特征的观察。其典型的例子有:其典型的例子有:1)随机试验随机试验E3:观察某一时间段通过某一路口的车辆数。观察某一时间段通过某一路口的车辆数。E2:抛一颗骰子,观察出现的点数。抛一颗骰子,观察出现的点数。2023/1/9概率论概率论进行一次试验之前不能确定哪一个结果会出现;进行一次试验之前不能确定哪一
3、个结果会出现;每次试验的可能结果不止一个,并且能事先明确试每次试验的可能结果不止一个,并且能事先明确试验的所有可能结果。验的所有可能结果。E4:观察某一电子元件的寿命。观察某一电子元件的寿命。E5:观察某地区一昼夜的最低温度和最高温度。观察某地区一昼夜的最低温度和最高温度。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;称称具备上面三个特点的试验为随机试验。具备上面三个特点的试验为随机试验。2023/1/9概率论概率论S1:H,T S2:1,2,3,4,5,6 S3:0,1,2,3S4:t|t 0 S5:(x,y)|T 0 x,y T1 要求:会写出随机试验的要求:会写出随机试验的 样
4、本空间。样本空间。2023/1/9概率论概率论我们称一个我们称一个随机事件发生随机事件发生当且仅当当且仅当它所包它所包含的一个样本点含的一个样本点在试验中在试验中出现。出现。2023/1/9概率论概率论事件事件 A=2,4,6 表示表示“出现偶数点出现偶数点”;事件事件 B=1,2,3,4 表示表示“出现的点数不超过出现的点数不超过4”.2023/1/9概率论概率论1)包含关系包含关系 二二、事件间的关系与运算事件间的关系与运算SAB如果如果A发生必导致发生必导致B发生,则发生,则2)相等关系)相等关系 2023/1/9概率论概率论SAB3)和(并)事件和(并)事件 事件事件 发生当且仅当发生
5、当且仅当 A,B 至少发生一个至少发生一个.4)积(交)事件积(交)事件SAB事件事件 发生当且仅当发生当且仅当 A,B 同时发生同时发生.2023/1/9概率论概率论 5)差事件差事件SABASAB 发生当且仅当发生当且仅当 A 发生发生 B 不发生不发生.2023/1/9概率论概率论SASBA请请注意互不相容与对立事件的区别!注意互不相容与对立事件的区别!2023/1/9概率论概率论例如,例如,在在S4 中中事件事件 A=t|t 1000 表示表示“产品是次品产品是次品”事件事件 B=t|t 1000 表示表示“产品是合格品产品是合格品”事件事件 C=t|t 1500 表示表示“产品是一级
6、品产品是一级品”则则表示表示“产品是合格品但不是一级品产品是合格品但不是一级品”;表示表示“产品是是一级品产品是是一级品”;表示表示“产品是合格品产品是合格品”.2023/1/9概率论概率论8)随机事件的运算规律随机事件的运算规律幂等律幂等律:交换律交换律:结合律结合律:分配律分配律:De MorganDe Morgan(德(德摩根)定律摩根)定律:2023/1/9概率论概率论练习:练习:设设 A,B,C 为三个随机事件,用为三个随机事件,用A,B,C 的运的运 算关系表示下列各事件算关系表示下列各事件.(1)A 发生发生.(2)A 发生,发生,B 与与 C 都不发生都不发生.(3)A,B,C
7、 都发生都发生.(4)A,B,C 至少有一个发生至少有一个发生.2023/1/9概率论概率论(5)A,B,C 都不发生都不发生.(6)A,B,C 不多于一个发生不多于一个发生.(7)A,B,C 不多于两个发生不多于两个发生.(8)A,B,C 至少有两个发生至少有两个发生.2023/1/9概率论概率论三三、频频 率率 与与 概概 率率1)频率的定义和性质频率的定义和性质 定义定义:在相同的条件下,进行了在相同的条件下,进行了n 次试验,次试验,在这在这 n 次试验中,事件次试验中,事件 A 发生的次数发生的次数 nA 称为称为 事件事件 A 发生的频数。比值发生的频数。比值 n A /n 称为事
8、件称为事件 A 发生的频率,并记成发生的频率,并记成 fn(A)。2023/1/9概率论概率论 它具有下述性质它具有下述性质:2023/1/9概率论概率论2)频率的稳定性频率的稳定性 实实 验验 者者 德德摩根摩根 蒲蒲 丰丰K 皮尔逊皮尔逊K 皮尔逊皮尔逊 n nH fn(H)2048 40401200024000 1061 2048 6019120120.51810.50960.50160.50052023/1/9概率论概率论3)概率的定义概率的定义定义定义 设设 E 是随机试验,是随机试验,S 是它的样本空间,对于是它的样本空间,对于 E 的每一个事件的每一个事件 A 赋予一个实数,记为
9、赋予一个实数,记为 P(A),称为事件称为事件 A 的概率,要求集合函数的概率,要求集合函数 P(.)满足满足下列条件下列条件:2023/1/9概率论概率论4)概率的性质与推广概率的性质与推广SAB2023/1/9概率论概率论SABSA2023/1/9概率论概率论SBA2023/1/9概率论概率论性质性质 9要求:熟练掌握概率的性质。要求:熟练掌握概率的性质。2023/1/9概率论概率论1)加法原理:)加法原理:完成某件事有两类方法,第一类有完成某件事有两类方法,第一类有n种,第二类有种,第二类有m种,则完成这件事共有种,则完成这件事共有n+m种方法。种方法。3)排列:排列:(1)可重复排列可
10、重复排列:在有放回选取中,从在有放回选取中,从n个不同元素中个不同元素中取取r个元素进行排列,称为有重复排列,其总数为个元素进行排列,称为有重复排列,其总数为 。四、排列组合公式四、排列组合公式2)乘法原理:)乘法原理:完成某件事有两个步骤,第一步有完成某件事有两个步骤,第一步有n种方法,第二步有种方法,第二步有m种方法,则完成这件事共有种方法,则完成这件事共有nm种方法。种方法。2023/1/9概率论概率论 4)组合:)组合:(1)从)从 n 个不同元素中取个不同元素中取 r 个元素组成一组,不考个元素组成一组,不考虑其顺序,称为组合,其总数为虑其顺序,称为组合,其总数为(2)选排列:在无放
11、回选取中,从)选排列:在无放回选取中,从 n 个不同元素中个不同元素中取取 r 个元素进行排列,称为选排列,其总数为个元素进行排列,称为选排列,其总数为 说明说明:如果把如果把 n 个不同元素分成两组,一组个不同元素分成两组,一组r个,个,另一组另一组n-r个,组内元素不考虑顺序,那么不同分个,组内元素不考虑顺序,那么不同分法有法有 种。种。2023/1/9概率论概率论(2)常用组合公式:)常用组合公式:说明:说明:熟练运用排列组合公式对求概率问题是很重要的熟练运用排列组合公式对求概率问题是很重要的2023/1/9概率论概率论 等可能概型(古典概型)2 等可能概型等可能概型2023/1/9概率
12、论概率论 生活中有这样一类试验,它们的共同特点是:生活中有这样一类试验,它们的共同特点是:样本空间的元素只有有限个;样本空间的元素只有有限个;每个基本事件发生的可能性相同。每个基本事件发生的可能性相同。一、一、等可能概型(古典概型)等可能概型(古典概型)我们把这类实验称为我们把这类实验称为等可能概型等可能概型,又叫做,又叫做古典概型古典概型。退 出前一页后一页目 录2023/1/9概率论概率论设设 S=e1,e2,en,由古典概型的等可能性,得由古典概型的等可能性,得.21ne=PePePL=又由于基本事件两两互不相容;所以又由于基本事件两两互不相容;所以若事件若事件 A 包含包含 k 个基本
13、事件,即个基本事件,即 A=e1,e2,ek,则有则有:2023/1/9概率论概率论 例例 1 把一套把一套4卷本的书随机地摆放在书架上,问:卷本的书随机地摆放在书架上,问:恰好排成序(从左至右或从右至左)的概率是多少?恰好排成序(从左至右或从右至左)的概率是多少?解:解:将书随机地摆放在书架上,每一种放法就是一将书随机地摆放在书架上,每一种放法就是一个基本事件,共有放法个基本事件,共有放法4!种。!种。把书恰好排成序有两种放法。把书恰好排成序有两种放法。所以,所求概率为所以,所求概率为2023/1/9概率论概率论 例例 2 将将 n 只球随机的放入只球随机的放入 N(N n)个盒子中去,个盒
14、子中去,求每个盒子至多有一只球的概率求每个盒子至多有一只球的概率(设盒子的容量不限)。设盒子的容量不限)。解:解:将将 n 只球放入只球放入 N 个盒子中去个盒子中去,共有共有而每个盒子中至多放一只球而每个盒子中至多放一只球,共有共有思考:思考:某指定的某指定的n 个个盒子中各有一球的概率。盒子中各有一球的概率。退 出前一页后一页目 录2023/1/9概率论概率论解:解:例例3 同时掷同时掷 5 颗骰子,试求下列事件的概率:颗骰子,试求下列事件的概率:A=5 颗骰子不同点颗骰子不同点;B=5 颗骰子恰有颗骰子恰有 2 颗同点颗同点;C=5 颗骰子中有颗骰子中有 2 颗同点,另外颗同点,另外 3
15、 颗颗 同是另一个点数同是另一个点数2023/1/9概率论概率论退 出前一页后一页目 录2023/1/9概率论概率论 例例4 设有设有 N 件产品,其中有件产品,其中有 M 件次品,今从中任件次品,今从中任取取 n 件,问其中恰有件,问其中恰有 k (k D)件次品件次品的概率是多少的概率是多少?又又 在在 M 件次品中取件次品中取 k 件,所有可能的取法有件,所有可能的取法有 在在 N-M 件正品中取件正品中取 n-k 件件,所有可能的取法有所有可能的取法有 解:解:在在 N 件产品中抽取件产品中抽取 n 件,取法共有件,取法共有不放回抽样不放回抽样1)2023/1/9概率论概率论于是所求的
16、概率为:于是所求的概率为:此式即为此式即为超几何分布超几何分布的概率公式。的概率公式。由乘法原理知:在由乘法原理知:在 N 件产品件产品 中取中取 n 件,其中恰有件,其中恰有 k件次品的取法共有件次品的取法共有 2023/1/9概率论概率论2)有放回抽样有放回抽样而在而在 N 件产品件产品 中取中取 n 件,其中恰有件,其中恰有 k 件次品的件次品的取法共有取法共有 于是所求的概率为:于是所求的概率为:从从 N 件产品中有放回地抽取件产品中有放回地抽取n 件产品进行排列,件产品进行排列,可能的排列数为可能的排列数为 个,将每一排列看作基本事个,将每一排列看作基本事件,总数为件,总数为 。此式
17、即为此式即为二项分布二项分布的概率公式。的概率公式。2023/1/9概率论概率论 例例 5 某厂家称一批数量为某厂家称一批数量为1000件的产品的次品率件的产品的次品率为为5%。现从该批产品中有放回地抽取了。现从该批产品中有放回地抽取了30件,经件,经检验发现有次品检验发现有次品5件,问该厂家是否谎报了次品率件,问该厂家是否谎报了次品率?解:解:假设这批产品的次品率为假设这批产品的次品率为5%,那么,那么1000件产品件产品中有次品为中有次品为50件。这时有放回地抽取件。这时有放回地抽取30件,次品有件,次品有5件的概率为件的概率为2023/1/9概率论概率论人们在长期的实践中总结得到人们在长
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