线性代数第一讲幻灯片.ppt

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1、线性代数第一讲1 1第1页，共32页，编辑于2022年，星期一 在我们所生活的世界上，扔硬币、扔硬币、婴儿诞生婴儿诞生无时无刻不面临着不确定性无时无刻不面临着不确定性 每时每刻都有各种现象发生.随机现象随机现象 确定性现象确定性现象有一类现象在一定条件下一定发生有一类现象在一定条件下一定发生掷骰子、掷骰子、玩扑克、玩扑克、2第2页，共32页，编辑于2022年，星期一 在个别试验或观察中其结果呈现出在个别试验或观察中其结果呈现出不确定性；不确定性；随机现象：随机现象：大量重复试验后会呈现其固有规律性大量重复试验后会呈现其固有规律性统计规律性统计规律性 在大量重复试验或观察中其结果在大量重复试验或

2、观察中其结果又具有统计规律性又具有统计规律性.3第3页，共32页，编辑于2022年，星期一A.太阳从东方升起；太阳从东方升起；B.明天的最高温度；明天的最高温度；C.上抛物体一定下落；上抛物体一定下落；D.新生婴儿的体重新生婴儿的体重.我们的生活和随机现象结下了不解我们的生活和随机现象结下了不解之缘之缘 下面的现象哪些是随机现象？下面的现象哪些是随机现象？随机现象例随机现象例4第4页，共32页，编辑于2022年，星期一随机试验：随机试验：如果（如果（1）试验能在相同条件下重复进）试验能在相同条件下重复进行；行；抛硬币；抛硬币；H 例如例如,掷硬币试验掷硬币试验掷一枚硬币，观察出正还是反掷一枚硬

3、币，观察出正还是反.T掷骰子试验掷骰子试验掷一颗骰子，观察出现的点数掷一颗骰子，观察出现的点数 寿命试验寿命试验 测试在同一工艺条件下生产测试在同一工艺条件下生产出的灯泡的寿命出的灯泡的寿命.一、随机试验一、随机试验 （2）每次试验的可能结果不止一个，事先明确）每次试验的可能结果不止一个，事先明确试验的所有可能结果；试验的所有可能结果；（3）试验之前又不能确）试验之前又不能确定会出现哪一个结果定会出现哪一个结果.抛骰子；抛骰子；测寿命；测寿命；记温度等记温度等.5第5页，共32页，编辑于2022年，星期一 我们把随机试验的每个基本结果称为我们把随机试验的每个基本结果称为样样本点本点，记作，记作

4、e 或或.二、样本空间二、样本空间 全体样本点的集合称为全体样本点的集合称为样本空间样本空间.样本空样本空间用间用S或或表示表示.如果试验是将一枚硬币抛掷两次，则该试如果试验是将一枚硬币抛掷两次，则该试验样本空间由如下验样本空间由如下 个样本点组成：个样本点组成：S=(H,H),(H,T),(T,H),(T,T)四四？6第6页，共32页，编辑于2022年，星期一 如果试验是如果试验是测试某灯泡的寿命测试某灯泡的寿命，则该试，则该试验样本空间如何描述？验样本空间如何描述？S=t：t 0 如果试验是如果试验是将一枚硬币抛掷三次，观察正面出将一枚硬币抛掷三次，观察正面出现的次数现的次数，则该试验样本

5、空间如何组成？，则该试验样本空间如何组成？如果试验是如果试验是记录某地的最高和最低温度记录某地的最高和最低温度，则，则该试验样本空间如何描述？该试验样本空间如何描述？如果试验是如果试验是将一枚硬币抛掷三次，观察正反将一枚硬币抛掷三次，观察正反面出现的情况面出现的情况，则该试验样本空间如何组成？，则该试验样本空间如何组成？7第7页，共32页，编辑于2022年，星期一或：称试验或：称试验E的的样本空间样本空间S的子集的子集为为E的随机事的随机事件，简称事件件，简称事件.随机事件用随机事件用A,B,C等表示等表示.例如，掷一颗骰子，观察出现的点数例如，掷一颗骰子，观察出现的点数S=i：i=1,2,3

6、,4,5,6样本空间：样本空间：事件事件B就是就是S的一个子集的一个子集B=1,3,5 在随机试验中，我们往往会关心某个在随机试验中，我们往往会关心某个或某些结果是否会出现或某些结果是否会出现.三、随机事件三、随机事件 在一次试验中可能发生也可能不发生的在一次试验中可能发生也可能不发生的事件称为随机事件，简称事件事件称为随机事件，简称事件.8第8页，共32页，编辑于2022年，星期一事件事件基本事件基本事件复合事件复合事件（相对于观察目的相对于观察目的不可再分解的事件）不可再分解的事件）（两个或多个基本事件合并在一（两个或多个基本事件合并在一起，就起，就 构成一个复合事件）构成一个复合事件）事

7、件事件 B=掷出奇数点掷出奇数点如在掷骰子试验中，观如在掷骰子试验中，观察掷出的点数察掷出的点数.事件事件 Ai=掷出掷出i点点 i=1,2,3,4,5,69第9页，共32页，编辑于2022年，星期一例如，在掷骰子试验中，例如，在掷骰子试验中，在每次试验中必定发生，在每次试验中必定发生，空集空集，而而“掷出点数掷出点数8”则是不可能事件则是不可能事件.两个特殊事件两个特殊事件样本空间样本空间S，必件然事不件可事能“掷出点数小于掷出点数小于7”是必然事件是必然事件;在每次试验中都不可能发生，在每次试验中都不可能发生，10第10页，共32页，编辑于2022年，星期一四、事件间的关系与事件的运算四、

8、事件间的关系与事件的运算1.1.事件间的关系事件间的关系11第11页，共32页，编辑于2022年，星期一12第12页，共32页，编辑于2022年，星期一2.2.事件运算定律事件运算定律（1 1）交换律交换律（2 2）结合律结合律（3 3）分配律分配律（4 4）德德.摩根律摩根律 互斥与互逆的区别？互斥与互逆的区别？13第13页，共32页，编辑于2022年，星期一 是是A的对立事件，的对立事件，=两件产品不都是合格品两件产品不都是合格品在概率论中，常常叙述为：在概率论中，常常叙述为：=两件产品中至少有一个是不合格品两件产品中至少有一个是不合格品A=两件产品都是合格品两件产品都是合格品，例如，从一

9、批产品中任取两件，观察合例如，从一批产品中任取两件，观察合格品的情况格品的情况.记记问：问：=两件产品中恰有一个是不合格品两件产品中恰有一个是不合格品 两件产品中都是不合格品两件产品中都是不合格品14第14页，共32页，编辑于2022年，星期一 若记若记 Bi=取出的第取出的第 i 件是合格品件是合格品，i=1,2=两件产品中至少有一个是不合格品两件产品中至少有一个是不合格品 A=B1B2 问如何用问如何用 Bi 表示表示A和和？A=两件产品都是合格品两件产品都是合格品，例如，从一批产品中任取两件，观察合例如，从一批产品中任取两件，观察合格品的情况格品的情况.记记15第15页，共32页，编辑于

10、2022年，星期一1.A发生发生,B与与C不发生不发生练习：设练习：设A、B、C为三个事件，用为三个事件，用A、B、C的运算关系表示下列各事件的运算关系表示下列各事件.或或2.A与与B都发生都发生,而而C不发生不发生或或16第16页，共32页，编辑于2022年，星期一3.A、B、C中至少有一个发生中至少有一个发生4.A、B、C都发生都发生或或ABC恰有1个发生恰有2个发生ABC3个都发生17第17页，共32页，编辑于2022年，星期一5.A、B、C中至少有两个发生中至少有两个发生或或 6.A、B、C都不发生都不发生恰有恰有2个发生个发生3个都发生个都发生或或18第18页，共32页，编辑于202

11、2年，星期一 了解事件发生的可能性即概率的大小，了解事件发生的可能性即概率的大小，对人们的生活有什么意义呢？对人们的生活有什么意义呢？了解发生意外人身事故的可能性大小了解发生意外人身事故的可能性大小,确确定保险金额定保险金额.了解来商场购物的顾客人数的各种可能了解来商场购物的顾客人数的各种可能性大小，合理配置服务人员性大小，合理配置服务人员.了解每年最大洪水超警戒线可能性大小，合了解每年最大洪水超警戒线可能性大小，合理确定堤坝高度理确定堤坝高度.19第19页，共32页，编辑于2022年，星期一1.0 Rn(A)1 在相同的条件下，进行了在相同的条件下，进行了n次试验，在这次试验，在这n次试次试

12、验中，事件验中，事件A发生的次数发生的次数fA 称为事件称为事件A发生的频数发生的频数.五、事件的频率五、事件的频率2.Rn(S)=1 3.设设A,B 是互不相容的事件，则是互不相容的事件，则性质性质fA/n 称为事件称为事件A发生的频率发生的频率.记为记为R n(A).20第20页，共32页，编辑于2022年，星期一 在充分多次试验中，事件的频率总在一个定值附近在充分多次试验中，事件的频率总在一个定值附近摆动；摆动；试验次数越多，试验次数越多，一般来说一般来说摆动越小摆动越小.高尔顿钉板试验高尔顿钉板试验 频频 率率 稳稳 定定 性性随机事件一个极其重要的特征：随机事件一个极其重要的特征：频

13、率在一定程度上反映了事件发生的可能性大小频率在一定程度上反映了事件发生的可能性大小.尽管每进行一连串（尽管每进行一连串（n次）试验，所得到的频率次）试验，所得到的频率可以各不相同，但只要可以各不相同，但只要 n相当大相当大，频率与概率是会非，频率与概率是会非常接近的常接近的.21第21页，共32页，编辑于2022年，星期一 这种稳定性为用统计方法求概率的数值开这种稳定性为用统计方法求概率的数值开拓了道路拓了道路.这种确定概率的方法称为这种确定概率的方法称为频率方法频率方法.在实际中，当概率不易求出时，人们常取实在实际中，当概率不易求出时，人们常取实验次数很大时事件的频率作为概率的估计值，验次数

14、很大时事件的频率作为概率的估计值，统统计计概概率率称此概率为称此概率为 概率是可以概率是可以通过频率来通过频率来“测量测量”的的,频率频率是概率的一个近似是概率的一个近似.22第22页，共32页，编辑于2022年，星期一例例如如，若若我我们们希希望望知知道道某某射射手手中中靶靶的的概概率率，应应对对这这个个射射手手在在同同样样条条件件下下大大量量射射击击情况进行观察记录情况进行观察记录.若他射击若他射击n发，中发，中靶靶m发，当发，当n很大时，很大时，可用可用频率频率m/n作为他中作为他中靶概率的估计靶概率的估计.23第23页，共32页，编辑于2022年，星期一 即即通过规定概率应具备的基通过

15、规定概率应具备的基本性质来定义概率本性质来定义概率.1933年，前苏联数学家柯尔年，前苏联数学家柯尔莫哥洛夫给出了概率的莫哥洛夫给出了概率的公理化定义公理化定义.柯尔莫哥洛夫提出的公理为数很少且极为柯尔莫哥洛夫提出的公理为数很少且极为简单，简单，但在此基础上建立起了概率论的宏伟大但在此基础上建立起了概率论的宏伟大厦厦.六、概率的公理化定义六、概率的公理化定义“公理公理”就是一些不加证明而公认的前提就是一些不加证明而公认的前提.24第24页，共32页，编辑于2022年，星期一概率的公理化定义概率的公理化定义2 规范性规范性 对于必然事件对于必然事件S，有，有P(S)=1 (2)3 可列可加性可列

16、可加性 设设A1,A2,是两两互不相容是两两互不相容的事件，则有的事件，则有 (3)1 非负性非负性 对每个事件对每个事件A，有，有P(A)0 (1)设设E是随机试验，是随机试验，S是它的样本空间，对是它的样本空间，对于于E的每一个事件的每一个事件A赋予一个实数，记为赋予一个实数，记为P(A)，称为事件，称为事件A的概率，如果集合函数的概率，如果集合函数 P()满满足下述三条公理足下述三条公理:25第25页，共32页，编辑于2022年，星期一文氏图文氏图设边长为设边长为1个个单位的正方形的单位的正方形的面积表示样本空间面积表示样本空间S 其其 中中 封封 闭闭 曲曲 线线 围围成成的的一一切切

17、点点的的集集合合表表示示事事件件 A把图形的面积把图形的面积理解为相应事理解为相应事件的概率件的概率26第26页，共32页，编辑于2022年，星期一 性质性质1在概率的计算上很有用，如果正在概率的计算上很有用，如果正面计算事件面计算事件A的概率不容易，而计算其的概率不容易，而计算其对对立事件立事件 的概率较易时，可以先计算的概率较易时，可以先计算 ，再计算，再计算P(A).性质性质1对任一事件对任一事件A，有，有 27第27页，共32页，编辑于2022年，星期一 性质性质2即不可能事件的概率为即不可能事件的概率为0.利用公理利用公理3即得即得.28第28页，共32页，编辑于2022年，星期一移

18、项得前式移项得前式.便得证后式便得证后式.再由再由由可加性由可加性 性质性质3 设设、B是两个事件，若是两个事件，若 ,则则 有有 29第29页，共32页，编辑于2022年，星期一 又因又因再由性质再由性质 3便得便得.性质性质4对任意两个事件对任意两个事件A、B，有，有 30第30页，共32页，编辑于2022年，星期一性质性质5（有限可加性）设（有限可加性）设A1,A2,An是两两是两两 互不相容的事件，则有互不相容的事件，则有 (3)性质性质6对任一事件对任一事件A，有，有31第31页，共32页，编辑于2022年，星期一 1657年，惠更斯出版的专著论掷骰子游戏中的计算被认为是概率论中最早

19、的论著。1906 年，俄国数学家马尔科夫提出了所谓“马尔科夫链”的数学模型。1934年，前苏联数学家辛钦又提出一种在时间中均匀进行着的平稳过程理论。20世纪初完成的勒贝格测度与积分理论及随后发展的抽象测度和积分理论，为概率公理体系的建立奠定了基础。在这种背景下柯尔莫哥洛夫 1933 年在他的概率论基础一书中首次给出了概率的测度论式定义和一套严密的公理体系。他的公理化方法成为现代概率论的基础，使概率论成为严谨的数学分支。现在，概率论与以它作为基础的数理统计学科一起，在自然科学，社会科学，工程技术，军事科学及工农业生产等诸多领域中都起着不可或缺的作用。32第32页，共32页，编辑于2022年，星期一