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1、概率及概率分布本讲稿第一页,共三十一页第一章要点提示第一章要点提示 本章择要讲授概率论的基本常识和随机变量最典型的三种概本章择要讲授概率论的基本常识和随机变量最典型的三种概率分布。学习时率分布。学习时应了解随机事件相互关系并熟悉概率运算的基应了解随机事件相互关系并熟悉概率运算的基本法则;本法则;掌握两种间断性变量的概率分布类型,即古典概型和掌握两种间断性变量的概率分布类型,即古典概型和贝努利概型;贝努利概型;牢固树立研究牢固树立研究误差误差的思想,重点掌握误差作为连的思想,重点掌握误差作为连续性变量的概率分布规律续性变量的概率分布规律正态分布,熟练地运用正态分布,熟练地运用在某些取值区间在某些
2、取值区间如左尾、右尾、双侧或中间概率的计算方法。如左尾、右尾、双侧或中间概率的计算方法。为下一章学习一类特殊的连为下一章学习一类特殊的连续性变量续性变量抽样误差的概率分布作准备。抽样误差的概率分布作准备。涉及教材内容:第一章第二、三节,第四章第一四节。涉及教材内容:第一章第二、三节,第四章第一四节。作业布置:作业布置:教材第二、三章内容(教材第二、三章内容(P12 P12 P33P33)自习)自习。本讲稿第二页,共三十一页第一节第一节 事件及其相互关系事件及其相互关系一、随机现象一、随机现象 在一定条件下,有多种可能的结果发生,但事先并不能在一定条件下,有多种可能的结果发生,但事先并不能100
3、%地肯定发生哪一种结果的现象。地肯定发生哪一种结果的现象。随机事件:泛指随机现象的任一种可能发生的结果,简称随机事件:泛指随机现象的任一种可能发生的结果,简称“事件事件”。用大写字母用大写字母 A、B、C或或A1、A2、A3表示。表示。随机现象有多少种可能发生的结果,就有多少个随机事件。随机现象有多少种可能发生的结果,就有多少个随机事件。基本事件:指不能再分割的随机事件,否则就是复合事件。基本事件:指不能再分割的随机事件,否则就是复合事件。概率论:研究随机现象统计规律性的学科。属于应用数学范围。概率论:研究随机现象统计规律性的学科。属于应用数学范围。本讲稿第三页,共三十一页 第一节第一节 事件
4、及其相互关系事件及其相互关系二、概率的三种定义二、概率的三种定义随机试验:对某随机现象进行的一次观察同时具备三条:随机试验:对某随机现象进行的一次观察同时具备三条:事先可以明确几种可能出现的结果;事先可以明确几种可能出现的结果;不能断言将出现哪一种结果;不能断言将出现哪一种结果;在相同条件下可以重复进行。在相同条件下可以重复进行。统计定义:统计定义:假定在相同或相似条件下,重复进行同一个假定在相同或相似条件下,重复进行同一个 试验(或观试验(或观察),某一事件察),某一事件A发生的次数发生的次数a与总与总 观察观察 次次 数数n之比值之比值 a/n 当当n时稳定接近的值时稳定接近的值 p 就叫
5、就叫A的统计概率。记为的统计概率。记为P(A)=p 或简述为或简述为“频率的极限值频率的极限值”、“频率的稳定值频率的稳定值”。此外还有概率的古典定义和几何定义。此外还有概率的古典定义和几何定义。本讲稿第四页,共三十一页第一节第一节 事件及其相互关系事件及其相互关系三、古典概型三、古典概型 即古典概率分布类型,是针对有以下两个特征的试验而言:即古典概率分布类型,是针对有以下两个特征的试验而言:只只有有限个不同的基本事件;有有限个不同的基本事件;各基本事件发生的概率均等。各基本事件发生的概率均等。例例1.1、从随机数字表中任一位点抽得一位数字是、从随机数字表中任一位点抽得一位数字是0、1、2、或
6、或9的概率是均等的,都为的概率是均等的,都为0.1。即。即 n=10个基本事件发生的可能个基本事件发生的可能性相等,若事件性相等,若事件A由其中的由其中的 m 个基本事件组成,则个基本事件组成,则 P(A)=m/n,这就是概率的古典定义。如定义这就是概率的古典定义。如定义A为为2y8,则,则P(A)=7/10=0.7。弄清楚古典概率能帮助我们正确使用随机数字表。如将弄清楚古典概率能帮助我们正确使用随机数字表。如将4个编号个编号进行随机排序时,按照取除以进行随机排序时,按照取除以4以后的余数规则,遇到以后的余数规则,遇到9、0就不要读;就不要读;再如将再如将12个编号进行随机排序时,按照取除以个
7、编号进行随机排序时,按照取除以12以后的余数规则,遇以后的余数规则,遇到到97、98、99、00也不要读。也不要读。本讲稿第五页,共三十一页 第一节第一节 事件及其相互关系事件及其相互关系四、统计概型四、统计概型 实际应用中,仅研究基本事件是实际应用中,仅研究基本事件是不够的,还要了解复合事件及其相互不够的,还要了解复合事件及其相互关系。关系。事件间的相互关系有包含关系、事件间的相互关系有包含关系、和与积的关系、互斥及对立关系等。和与积的关系、互斥及对立关系等。这些关系可以用一个最简单的随这些关系可以用一个最简单的随机试验模型予以说明。如右边文本所机试验模型予以说明。如右边文本所示。示。观察甲
8、、乙两粒种子发芽情况,观察甲、乙两粒种子发芽情况,发芽记为发芽记为“1”,没有发芽记为,没有发芽记为“0”甲甲 乙乙1 1 1 A=A1A2 2 1 0 B A1A23 0 1 B A1A24 0 0 C=A1A2注:注:甲发芽记为甲发芽记为“A1”、不发芽记、不发芽记“A1”;乙发芽记为乙发芽记为“A2”、不发芽记、不发芽记“A2”。本讲稿第六页,共三十一页第二节第二节 概率计算法则概率计算法则一、加法定理一、加法定理P(A+B)=P(A)+P(B)P(AB)例例1.2 考察甲乙两人分别使用手考察甲乙两人分别使用手枪和步枪朝同一靶标射击的结果。定枪和步枪朝同一靶标射击的结果。定义义A为为“甲
9、击中甲击中”,B为为“乙击中乙击中”。假。假定统计次数定统计次数 n=100 得得P(A)=0.6,P(B)=0.8,P(AB)=0.48,求:,求:P(A+B)。)。解解 “A+B”意为意为“靶标至少被一人击中靶标至少被一人击中”P(A+B)=0.6+0.8 0.48=0.92 结果表明:结果表明:100次观察中只有次观察中只有8次次没有被击中,进一步分析如右。没有被击中,进一步分析如右。靶标被击中靶标被击中92次又分三种情况:次又分三种情况:两人同时击中:两人同时击中:nP(AB)=48 甲击中且乙未击中:甲击中且乙未击中:nP(A)nP(AB)=12乙击中且甲未击中:乙击中且甲未击中:n
10、P(B)nP(AB)=32 将将、的三个等式左右两的三个等式左右两边分别累加,得到公式:边分别累加,得到公式:nP(A)+nP(B)nP(AB)=92将该公式两边除以将该公式两边除以 n 就是加法法则。就是加法法则。本讲稿第七页,共三十一页第二节第二节 概率计算法则概率计算法则二、乘法定理二、乘法定理 P(AB)=P(A)P(B/A)=P(B)P(A/B)例例1.3 将将0.5 kg 辛夷花籽经水辛夷花籽经水 选分级,上浮部分选分级,上浮部分1000 粒,播种粒,播种 后发芽率仍有后发芽率仍有10%,下沉部分,下沉部分2500 粒,播种后的发芽率也只有粒,播种后的发芽率也只有80%,两两 向分
11、组小计如右。向分组小计如右。解解 定义从定义从3500粒种籽中随机抽取粒种籽中随机抽取的一粒是的一粒是“下沉籽下沉籽”为事件为事件A发生,发生,是是“发芽籽发芽籽”为事件为事件B发生,则有:发生,则有:P(AB)=5/70.8=0.620/21P(A)=25003500=5/7P(B)=21003500=0.6P(AB)=20003500=4/7P(B/A)=20002500=0.8P(A/B)=20002100=20/21水选分级水选分级发芽数发芽数未发芽数未发芽数上浮部分上浮部分 100 9001000下沉部分下沉部分 2000 5002500 2100 14003500本讲稿第八页,共三
12、十一页第二节第二节 概率计算法则概率计算法则三、加法定理推论三、加法定理推论 互斥事件的加法法则:互斥事件的加法法则:P(A+B+C+N)=P(A)+P(B)+P(C)+P(N)对立事件的减法法则:对立事件的减法法则:P(A)=P()P(A)=1 P(A)四、乘法定理推论四、乘法定理推论 事件独立的充分必要条件是:事件独立的充分必要条件是:P(A1A2A3An)=P(A1)P(A2)P(A3)P(An)在试验统计中用得多的往往在试验统计中用得多的往往 不是加法定理或乘法定理本身,不是加法定理或乘法定理本身,而是其推论。而是其推论。本讲稿第九页,共三十一页第二节第二节 概率的计算法则概率的计算法
13、则 例例1.4 已知一批饲用小麦种出已知一批饲用小麦种出苗率为苗率为0.8,现随机观察其中的两粒,现随机观察其中的两粒,问:两粒出苗(问:两粒出苗(A)、仅一粒出苗)、仅一粒出苗(B)和两粒都不出苗()和两粒都不出苗(C)的概)的概率各为多少?率各为多少?解解 设籽甲出苗为设籽甲出苗为A1,不出苗为,不出苗为A1 籽乙出苗为籽乙出苗为A2,不出苗为,不出苗为A2 依题意,依题意,A1、A2相互独立,即:相互独立,即:P(A1)=0.8,P(A1)=0.2 P(A2)=0.8,P(A2)=0.2 P(A)=P(A1A2)=0.64 =P(A1)P(A2)P(B)=P(A1A2+A1A2)=P(A
14、1A2)+P(A1A2)=P(A1)P(A2)+P(A1)P(A2)=0.80.2+0.20.8=0.32P(C)=P(A1A2)=0.04 =P(A1)P(A2)“至少一粒出苗的概率至少一粒出苗的概率”有两种算法:有两种算法:P(A+B)=1 P(C)=0.96本讲稿第十页,共三十一页第三节第三节 贝努利概型贝努利概型一、一、随机变量及其性质随机变量及其性质 将随机事件数量化,建立起一一将随机事件数量化,建立起一一对应的实数值对应的实数值Yi,则称之为随机变量,则称之为随机变量,简称简称“变量变量”。用符号。用符号 y 表示。表示。再将随机变量再将随机变量 y 的任意一个取值的任意一个取值Y
15、i 称为称为“观察值观察值”。如例。如例1.4中的中的012 将随机变量将随机变量 y 取任意一个实数值取任意一个实数值Yi的概率称为概率函数。记号的概率称为概率函数。记号f()。)。再将随机变量再将随机变量 y 取值小于或等于取值小于或等于某一个实数值某一个实数值Yi的概率称为累积概率的概率称为累积概率函数。记号函数。记号 F()。)。如表述例如表述例1.4中中“A”指指“两粒籽发芽两粒籽发芽”的概率时就有三种方式:的概率时就有三种方式:P(A)=p 或或 P(A)=0.64 P(y=Yi)=p,P(y=2)=0.64 f(Yi)=p 或或 f(2)=0.64 再表述例再表述例1.4中中“少
16、于一粒籽发芽少于一粒籽发芽”的概率时也可有两种方式:的概率时也可有两种方式:P(yYi)=P(y1)=10.64F(Yi)=F(1)=f(0)+f(1)=0.36 按所取观察值变化特点的不同,按所取观察值变化特点的不同,变量分间断性变量和连续性变量变量分间断性变量和连续性变量本讲稿第十一页,共三十一页第第三三节节 贝贝努努利利概概型型二二、贝贝努努利利概概型型 贝贝努努利利试试验验(序序列列)是是独独立立试试验验序序列列中中最最简简单单的的类类型型。观观察察一一次次贝贝努努利利试试验验时时(仅仅有有两两种种可可能能的的结结果果),事事件件A发发生生的的概概率率与与其其对对立立事事件件发发生生的
17、的概概率率所所表表现现出出来来的的两两点点分分布布类类型型,叫叫做做贝贝努努利利分分布布。其其概概率率值值的的分分割割比比例例实实际际由由概概率率的的(统统计计)定定义义给给出出。多多次次贝贝努努利利试试验验中中事事件件A在在其其中中若若干干次次发发生生的的概概率率所所表表现现出出来来的的多多点点分分布布类类型型,叫叫做做二二项项分分布布。其其概概率率函函数数f(y)由由牛牛顿顿二二项项式式定定理理给给出出。本讲稿第十二页,共三十一页第四节第四节 数据整理数据整理一、误差的概念一、误差的概念 总体指研究对象全体,即具有相同总体指研究对象全体,即具有相同性质和特征的个体(可供抽样观察的基性质和特
18、征的个体(可供抽样观察的基本单位)所组成的集团。本单位)所组成的集团。总体拥有的个体数目叫总体容量总体拥有的个体数目叫总体容量(N),统计学中的个体与生物个体不是,统计学中的个体与生物个体不是一个概念。一个概念。有时候总体有时候总体“由一切可能的观测结果由一切可能的观测结果组成组成”,此时的总体与个体只存在于特定,此时的总体与个体只存在于特定的时空,可以想象,但既的时空,可以想象,但既“看不见,又摸看不见,又摸不着不着”,如多次称量同一物体的质量。,如多次称量同一物体的质量。样本:随机从总体中抽出来用于研究样本:随机从总体中抽出来用于研究总体的那一部分个体(抽样单位)。总体的那一部分个体(抽样
19、单位)。样本拥有的个体数叫样本容量样本拥有的个体数叫样本容量(n)。误差的本义是指随机变量的任意误差的本义是指随机变量的任意一个观察值与其真值的差异,即一个观察值与其真值的差异,即Yi-。但统计学不是把误差当作常量来但统计学不是把误差当作常量来研究(因为实际工作中真值往往是未研究(因为实际工作中真值往往是未知数或无法计算其具体数值),而是知数或无法计算其具体数值),而是把它放在一定条件下作为随机变量来把它放在一定条件下作为随机变量来对待,即利用概率分布理论来描述误对待,即利用概率分布理论来描述误差在任一范围取值的可能性大小,所差在任一范围取值的可能性大小,所以误差实际被表述为以误差实际被表述为
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