随机事件和概率讲稿.ppt
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1、上页上页 下页下页 返回返回关于随机事件和概率关于随机事件和概率第一页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回题型一题型一 随机事件的关系和运算随机事件的关系和运算1.随机试验:对随机现象所做的观测,随机试验:对随机现象所做的观测,特点:重复性;所有基本结果是明确的;结果的随机性。特点:重复性;所有基本结果是明确的;结果的随机性。2.样样本空本空间间:每个基本:每个基本结结果称果称为为一个一个样样本点,本点,记为记为所有样本点构成的集合称为样本空间,记为所有样本点构成的集合称为样本空间,记为3.事件:(事件:(1)试验结果所发生的现象)试验结果所发生的现象(2)样本空间的一个子集,即)样
2、本空间的一个子集,即分为分为第二页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回,不一定有不一定有 不一定有不一定有4.事件的关系和运算(事件的关系和运算(6个):个):互不相容(互斥)互不相容(互斥)注注:集合的所有运算律完全适用于事件,常用的有:集合的所有运算律完全适用于事件,常用的有:结合律,分配律,德结合律,分配律,德.摩根律等摩根律等第三页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回作用作用:如何把一个复杂事件分解,用一些简单事件来表示,:如何把一个复杂事件分解,用一些简单事件来表示,一定要会表示一定要会表示“恰好恰好”、“至少至少”、“最多最多”第四页,讲稿共七十八页哦上页上页
3、下页下页 返回返回例题例题1:掷一枚硬币掷一枚硬币3次,设事件次,设事件Di表示表示“第第i次出现正面次出现正面”,i=1,2,3,(1)Ai表示表示“恰好出现恰好出现i次正面次正面”,i=0,1,2,3(2)Bi表示表示“至少出现至少出现i次正面次正面”,i=0,1,2,3 第五页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回(3)Ci表示表示“最多出现最多出现i次正面次正面”,i=0,1,2,3第六页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回例例题题2:设设事件事件A与与B满满足足则则=.解解 (A)若)若A与与B互不相容,互不相容,B与与C互不相容,则互不相容,则A与与C互不相容互不
4、相容 例题例题3:设设A,B,C为随机事件,则下列结论正确的是(为随机事件,则下列结论正确的是()(B)若)若A与与B独立,若独立,若B与与C独立,则独立,则A与与C独立独立(C)若若A包含包含B,B包含包含C,则,则A包含包含C(D)若若A与与B对立,若对立,若B与与C对立,则对立,则A与与C对立对立解解(B)中令)中令;(D)中中答案答案:C第七页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回 例例题题4:(:(1)那么那么A,B相互独立相互独立吗吗?解解 不相互独立不相互独立 (3)那么那么A,B相互独立吗?相互独立吗?A,B互不相容吗?互不相容吗?,且设,且设A与与B互不相容,互不相容
5、,且且A,B相互独立相互独立那么那么A,B相不相容相不相容吗吗?A,B相容相容注注(1)条件下,互不相容和相互独立条件下,互不相容和相互独立之间没有任何联系。验证独立性相对要容易一些。之间没有任何联系。验证独立性相对要容易一些。第八页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回例例题题5:A,B为为任意两个不相容的事件,且任意两个不相容的事件,且,则则必有必有()(A)不相容不相容 (B)相容相容 (C)(D)A,B相互独立相互独立 解解(B)若)若答案答案:CA,B相互独立相互独立,但但A,B不一定互不相容不一定互不相容第九页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回题型二题型二 随机
6、事件的概率随机事件的概率1.概率的定义概率的定义:刻划事件:刻划事件A发生的可能性大小的数值,记为发生的可能性大小的数值,记为统计定义统计定义:大量试验中,频率总在一个常数:大量试验中,频率总在一个常数p附近来回摆动,附近来回摆动,把把p值称为概率值称为概率此定义说明了频率和概率之间的近似关系,此定义说明了频率和概率之间的近似关系,概率概率频率频率公理化定义公理化定义:,称为集合函数,且满足,称为集合函数,且满足(1)非负性:非负性:(2)规范性:规范性:第十页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回(3)可列可加性:设事件可列可加性:设事件,则有,则有 注注:面积:面积+规范性规范性=
7、概率,所以我们可以把概率形象地看成面积概率,所以我们可以把概率形象地看成面积2.性质:性质:(1)有界性:)有界性:(2)单调性:单调性:(3)有限可加性:设事件有限可加性:设事件,则有,则有特别地,特别地,第十一页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回3.条件概率条件概率:在:在B 发生的条件下,再考虑发生的条件下,再考虑A发生的概率,发生的概率,称为条件概率,记为称为条件概率,记为理解理解:已经知道试验结果的部分信息下,再求:已经知道试验结果的部分信息下,再求A的概率。的概率。因因为为不不发发生,只需要在生,只需要在B的范的范围围内考察内考察A,此时的此时的样本空间为样本空间为B,
8、显然样本空间缩小了。显然样本空间缩小了。转化为无条件概率:转化为无条件概率:也是一种概率,因也是一种概率,因为满为满足公理化定足公理化定义义的三个条件。的三个条件。第十二页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回4.古典概率古典概率:(:(1)有限集有限集 (2)等可能性)等可能性任何事件任何事件A,5.几何概率:几何概率:(1)是一个可度量有限区域(一维、二维、三维),是一个可度量有限区域(一维、二维、三维),为为的容积。的容积。第十三页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回 (2)等可能性:)等可能性:中任何一点都等可能地被取到中任何一点都等可能地被取到 事件事件为有限区域,
9、为有限区域,为为A的容积的容积,则有则有6.加法公式:加法公式:第十四页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回7.乘法公式:乘法公式:第十五页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回例例1:解:解:第十六页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回例题例题2:设设A,B是两个随机事件,且是两个随机事件,且则则解:解:第十七页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回例例题题3:(:(96考研考研题题)已知)已知且且 则下列选项成立的是(则下列选项成立的是()第十八页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回解:解:答案:答案:B第十九页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页
10、下页 返回返回例例题题4:设设A,B为为任意的两个事件,且任意的两个事件,且 则则一定有一定有()答案:答案:B第二十页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回例题例题5(96年考研题)考虑一元二次方程年考研题)考虑一元二次方程 其中其中B,C分别是将一枚骰子连续掷两次先后出现的点数。分别是将一枚骰子连续掷两次先后出现的点数。求该方程有实根的概率和有重根的概率。求该方程有实根的概率和有重根的概率。解:解:A1=“方程有实根方程有实根”A2=“方程有重根方程有重根”第二十一页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回第二十二页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回补充:补充:球
11、随机投入盒子球随机投入盒子例例4 n个小球随机的投入个小球随机的投入N个盒子,个盒子,假设假设每个盒子能容纳小球的个数不限,求下列事件每个盒子能容纳小球的个数不限,求下列事件的概率。的概率。123Nn小小球球盒子盒子(1)每个盒子至多有)每个盒子至多有1个球;个球;将这将这n 个小球一个一个往盒子里放(样本空间的角度)个小球一个一个往盒子里放(样本空间的角度)第二十三页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回(2)有有1个盒子个盒子有有2个球,其余的盒子至多个球,其余的盒子至多1个球;个球;23Nn-2小小球球N-1盒子盒子(3)三号盒子三号盒子有有2个球,其余的盒子至多个球,其余的盒子
12、至多1个球;个球;第二十四页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回例例6:设有设有n个人,每个人都被等可能地分配到个人,每个人都被等可能地分配到N(nN)个个房间中去住房间中去住,求下列事件的概率。,求下列事件的概率。(1)指定的)指定的n个房间,其中各住一人;个房间,其中各住一人;(2)恰有)恰有n个房间,其中各住一人;个房间,其中各住一人;(3)某指定的一个房间中恰有某指定的一个房间中恰有m个人住。个人住。第二十五页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回解:解:(1)A=“指定指定的的n个房间各有一个人住个房间各有一个人住”(2)A=“恰好恰好有有n个房间,其中各有一人住个
13、房间,其中各有一人住”(3)A=“某某指定的一个房间中恰有指定的一个房间中恰有m个人住个人住”第二十六页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回例题例题7:一条公交线路沿途一共有:一条公交线路沿途一共有10个下车站,已知个下车站,已知起始站上有起始站上有20个乘客上车,假设每位乘客在各下车站个乘客上车,假设每位乘客在各下车站下车是等可能的,则在第一站有下车是等可能的,则在第一站有4位乘客下车的概率位乘客下车的概率解解:A=“在第一站有在第一站有4位乘客下车位乘客下车”1231020小小球球盒子盒子第二十七页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回例题:例题:一架升降机开始时有一架升
14、降机开始时有6位乘客,并等可能地停于十层楼位乘客,并等可能地停于十层楼的每一层的每一层.试求下列事件的概率:试求下列事件的概率:(1)A=“某指定的一层有两位乘客离开某指定的一层有两位乘客离开”;(2)B=“没有两位及两位以上的乘客在同一层离开没有两位及两位以上的乘客在同一层离开”;(3)C=“恰有两位乘客在同一层离开恰有两位乘客在同一层离开”;(4)D=“至少有两位乘客在同一层离开至少有两位乘客在同一层离开”.123106小小球球盒子盒子解解(1)第二十八页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回(3)由于没有规定在哪一层离开,故可在十层中的任一由于没有规定在哪一层离开,故可在十层中的
15、任一层离开,有层离开,有 10 种可能结果,再从六人中选二人在该层离种可能结果,再从六人中选二人在该层离开,有开,有 种离开方式种离开方式.其余其余4人中不能再有两人同时离开人中不能再有两人同时离开的情况,因此可包含以下的情况,因此可包含以下三三种离开方式:种离开方式:4人中有人中有3个人个人在同一层离开,另一人在其余在同一层离开,另一人在其余8层中任一层离开,共有层中任一层离开,共有 种种可能结果;可能结果;4人同时离开,有人同时离开,有 9 种可能结果;种可能结果;4个人都个人都不在同一层离开,有不在同一层离开,有 种可能结果,故种可能结果,故第二十九页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页
16、 返回返回例题例题8:铁路一编组站随机地编组发往三个不同地区铁路一编组站随机地编组发往三个不同地区E1,E2和和E3的各的各2节、节、3节和节和4节车皮,求发往同一地节车皮,求发往同一地区的车皮恰好相邻的概率。区的车皮恰好相邻的概率。解:解:车皮的编号为车皮的编号为1,2,9,A=“发往同一地区的车皮恰发往同一地区的车皮恰好相邻好相邻”样本总数为样本总数为 9!,首先把车皮分为三组,有!,首先把车皮分为三组,有3!种!种各组再全排列,有各组再全排列,有2!3!4!第三十页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回例题例题9:巴拿赫(:巴拿赫(Banach)火柴盒问题:某数学家有甲、乙两盒火
17、柴,)火柴盒问题:某数学家有甲、乙两盒火柴,每盒有每盒有n根火柴,每次用火柴时他在两盒中任取一盒并从中任取一根根火柴,每次用火柴时他在两盒中任取一盒并从中任取一根.试求试求:(1)他首次发现一盒空时另一盒恰有他首次发现一盒空时另一盒恰有r根的概率是多少?根的概率是多少?(2)第一第一次用完一盒火柴时(不是发现空)而另一盒恰有次用完一盒火柴时(不是发现空)而另一盒恰有r根的概率又有多根的概率又有多少?少?解解 (1)不妨设甲盒空而乙盒有不妨设甲盒空而乙盒有r根火柴,每次取甲、乙盒的概率都是根火柴,每次取甲、乙盒的概率都是1/2,一共取一共取(2n-r+1)次次,其中,其中 前面的(前面的(2n-
18、r)次中有次中有n次从甲盒中取,次从甲盒中取,最后第(最后第(2n-r+1)次从甲盒取,否则不知其为空,其概率为次从甲盒取,否则不知其为空,其概率为同理,若甲盒有同理,若甲盒有r根而乙盒为空,其概率为根而乙盒为空,其概率为第三十一页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回所求的概率为所求的概率为另解另解:可以看成(:可以看成(2n-r+1)球随机放到球随机放到2个盒子里,前(个盒子里,前(2n-r)个球中有个球中有n个球放入一盒,剩下个球放入一盒,剩下r球全放入另一盒球全放入另一盒,最后一最后一个球放入装有个球放入装有n个球的盒子里。个球的盒子里。第三十二页,讲稿共七十八页哦上页上页 下
19、页下页 返回返回(2)不妨设甲盒空而乙盒有不妨设甲盒空而乙盒有r根火柴,每次取甲、乙盒的概率根火柴,每次取甲、乙盒的概率都是都是1/2,一共取一共取(2n-r)次次,其中,其中 前面的(前面的(2n-r-1)次中有(次中有(n-1)次从甲盒中取,最后第(次从甲盒中取,最后第(2n-r)次从甲盒取。其概率为次从甲盒取。其概率为同理,若甲盒有同理,若甲盒有r根而乙盒为空,其概率为根而乙盒为空,其概率为第三十三页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回例题例题10:包括包括 a 和和 b 二人在内共二人在内共 n 个人排队,问个人排队,问a,b 间恰有间恰有r 个个人的概率?人的概率?解解:事
20、件:事件A=“a,b 间恰有间恰有r 个人个人”,先考虑先考虑a,b的位置,若的位置,若 a在前面在前面b 在后面,则在后面,则a 有有n-(r+1)个站个站法,同理,若法,同理,若 b在前面在前面a在后面,则在后面,则b 有有n-(r+1)个站法,剩下个站法,剩下的位置有(的位置有(n-2)!站法站法总的样本点为总的样本点为n!第三十四页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回例题例题:n个朋友随机地围绕圆桌而坐,求下列事件的概率:个朋友随机地围绕圆桌而坐,求下列事件的概率:(1)甲、乙两人坐在一起,且乙坐在甲的左边的概率;甲、乙两人坐在一起,且乙坐在甲的左边的概率;(2)甲、乙、丙三
21、人坐在一起的概率;甲、乙、丙三人坐在一起的概率;(3)如果如果n个人并排坐在长桌的一边,求上述事件的概率个人并排坐在长桌的一边,求上述事件的概率.解解:(:(1)先不排乙,)先不排乙,n-1人人围绕圆桌而坐。围绕圆桌而坐。(2)圆环排列:)圆环排列:n个不同的元素圆环排列,共有个不同的元素圆环排列,共有(n-1)!不同排法不同排法第三十五页,讲稿共七十八页哦上页上页 下页下页 返回返回例题:例题:将一枚均匀硬币掷将一枚均匀硬币掷2n次,求出现正面次数多于反面次次,求出现正面次数多于反面次数的概率数的概率.解解 掷掷2n次硬币,可能出现:次硬币,可能出现:A=正面次数多于反面次数正面次数多于反面
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