概率论(复习串讲笔记).pdf
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1、概率论与数理统计 公式(全)知识点总结 1 第第 1 章章 随机事件及其概率随机事件及其概率 (1)排列组合公式)!(!nmmPnm-=从 m个人中挑出 n 个人进行排列的可能数)!(!nmnmCnm-=从 m个人中挑出 n 个人进行组合的可能数(2)加法和乘法原理 加法原理(两种方法均能完成此事)加法原理(两种方法均能完成此事):m+n 某件事由两种方法来完成,第一种方法可由 m种方法完成,第二种方法可由 n 种方法来完成,则这件事可由 m+n 种方法来完成。乘法原理(两个步骤分别不能完成这件事)乘法原理(两个步骤分别不能完成这件事):m n 某件事由两个步骤来完成,第一个步骤可由 m种方法
2、完成,第二个步骤可由 n 种方法来完成,则这件事可由 m n 种方法来完成。(3)一些常见排列 重复排列和非重复排列(有序)对立事件(至少有一个)顺序问题(4)随机试验和随机事件 如果一个试验在相同条件下可以重复进行,而每次试验的可能结果不止一个,但在进行一次试验之前却不能断言它出现哪个结果,则称这种试验为随机试验。试验的可能结果称为随机事件。(5)基本事件、样本空间和事件 在一个试验下,不管事件有多少个,总可以从其中找出这样一组事件,它具有如下性质:每进行一次试验,必须发生且只能发生这一组中的一个事件;任何事件,都是由这一组中的部分事件组成的。这样一组事件中的每一个事件称为基本事件,用w来表
3、示。基本事件的全体,称为试验的样本空间,用W表示。一个事件就是由W中的部分点(基本事件w)组成的集合。通常用大写字母A,B,C,表示事件,它们是W的子集。W为必然事件,为不可能事件。不可能事件()的概率为零,而概率为零的事件不一定是不可能事件;同理,必然事件()的概率为1,而概率为1 的事件也不一定是必然事件。(6)事件的关系与运算 关系:如果事件 A的组成部分也是事件B的组成部分,(A发生必有事件B发生):BA 如果同时有BA,AB,则称事件A与事件B等价,或称A等于B:A=B。A、B中至少有一个发生的事件:AB,或者A+B。属于A而不属于B的部分所构成的事件,称为A与B的差,记为A-B,也
4、可表示为A-AB或者BA,它表示A发生而B不发生的事件。概率论与数理统计 公式(全)知识点总结 1 A、B同时发生:AB,或者AB。AB=,则表示A与 B不可能同时发生,称事件 A与事件 B 互不相容或者互斥。基本事件是互不相容的。W-A称为事件 A的逆事件,或称 A的对立事件,记为A。它表示A不发生的事件。互斥未必对立。运算:结合率:A(BC)=(AB)C A(BC)=(A B)C 分配率:(AB)C=(A C)(BC)(A B)C=(AC)(BC)德摩根率:=11iiiiAA BABA=,BABA=(7)概率的公理化定义 设W为样本空间,A为事件,对每一个事件A都有一个实数P(A),若满足
5、下列三个条件:1 0P(A)1,2 P()=1 3 对于两两互不相容的事件1A,2A,有 =11)(iiiiAPAP 常称为可列(完全)可加性。则称 P(A)为事件A的概率。(8)古典概型 1 nwww21,=W,2 nPPPn1)()()(21=www。设任一事件A,它是由mwww21,组成的,则有 P(A)=)()()(21mwww=)()()(21mPPPwww+nm=基本事件总数所包含的基本事件数A=(9)几何概型 若随机试验的结果为无限不可数并且每个结果出现的可能性均匀,同时样本空间中的每一个基本事件可以使用一个有界区域来描述,则称此随机试验为几何概型。对任一事件 A,)()()(W
6、=LALAP。其中 L为几何度量(长度、面积、体积)。(10)加法公式 P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB)当 P(AB)0 时,P(A+B)=P(A)+P(B)(11)减法公式 P(A-B)=P(A)-P(AB)当 BA时,P(A-B)=P(A)-P(B)概率论与数理统计 公式(全)知识点总结 1 当 A=时,P(B)=1-P(B)(12)条件概率 定义 设 A、B是两个事件,且 P(A)0,则称)()(APABP为事件 A发生条件下,事件 B发生的条件概率,记为=)/(ABP)()(APABP。条件概率是概率的一种,所有概率的性质都适合于条件概率。例如 P(/B)=1P(B/A)=
7、1-P(B/A)(13)乘法公式 乘法公式:)/()()(ABPAPABP=更一般地,对事件 A1,A2,An,若 P(A1A2 An-1)0,则有 21(AAP)nA)|()|()(213121AAAPAAPAP=21|(AAAPn)1-nA。(14)独立性 两个事件的独立性两个事件的独立性 设事件A、B满足)()()(BPAPABP=,则称事件A、B是相互独立的。若事件A、B相互独立,且0)(AP,则有)()()()()()()|(BPAPBPAPAPABPABP=若事件A、B相互独立,则可得到A与B、A与B、A与B也都相互独立。必然事件W和不可能事件 与任何事件都相互独立。与任何事件都互
8、斥。多个事件的独立性多个事件的独立性 设 ABC 是三个事件,如果满足两两独立的条件,P(AB)=P(A)P(B);P(BC)=P(B)P(C);P(CA)=P(C)P(A)并且同时满足 P(ABC)=P(A)P(B)P(C)那么 A、B、C相互独立。对于 n 个事件类似。(15)全概公式 设事件nBBB,21满足 1nBBB,21两两互不相容,),2,1(0)(niBPi=,2niiBA1=,(分类讨论的 则有)|()()|()()|()()(2211nnBAPBPBAPBPBAPBPAP+=。(16)贝叶斯公式 设事件1B,2B,nB及A满足 1 1B,2B,nB两两互不相容,)(BiP0
9、,=i1,2,n,2 niiBA1=,0)(AP,(已经知道结果 求原因 则 概率论与数理统计 公式(全)知识点总结 1=njjjiiiBAPBPBAPBPABP1)/()()/()()/(,i=1,2,n。此公式即为贝叶斯公式。)(iBP,(1=i,2,n),通常叫先验概率。)/(ABPi,(1=i,2,n),通常称为后验概率。贝叶斯公式反映了“因果”的概率规律,并作出了“由果朔因”的推断。(17)伯努利概型 我们作了n次试验,且满足 u 每次试验只有两种可能结果,A发生或A不发生;u n次试验是重复进行的,即A发生的概率每次均一样;u 每次试验是独立的,即每次试验A发生与否与其他次试验A发
10、生与否是互不影响的。这种试验称为伯努利概型,或称为n重伯努利试验。用p表示每次试验A发生的概率,则A发生的概率为qp=-1,用)(kPn表示n重伯努利试验中A出现)0(nkk次的概率,knkknnqpkPC-=)(,nk,2,1,0=。第二章第二章 随机变量及其分布随机变量及其分布 (1)离散 型 随机 变 量的 分 布律 设离散型随机变量X的可能取值为 Xk(k=1,2,)且取各个值的概率,即事件(X=Xk)的概率为 P(X=xk)=pk,k=1,2,,则称上式为离散型随机变量X的概率分布或分布律。有时也用分布列的形式给出:,|)(2121kkkpppxxxxXPX=。显然分布律应满足下列条
11、件:(1)0kp,,2,1=k,(2)=11kkp。(2)连续 型 随机 变 量的 分 布密度 设)(xF是随机变量X的分布函数,若存在非负函数)(xf,对任意实数x,有-=xdxxfxF)()(,则称X为连续型随机变量。)(xf称为X的概率密度函数或密度函数,简称概率密度。密度函数具有下面 4 个性质:1 0)(xf。2 +-=1)(dxxf。概率论与数理统计 公式(全)知识点总结 1(3)离散 与 连续 型 随机 变 量的关系 dxxfdxxXxPxXP)()()(+=积分元dxxf)(在连续型随机变量理论中所起的作用与kkpxXP=)(在离散型随机变量理论中所起的作用相类似。(4)分布函
12、数 设X为随机变量,x是任意实数,则函数)()(xXPxF=称为随机变量 X的分布函数,本质上是一个累积函数。)()()(aFbFbXaP-=可以得到 X落入区间,(ba的概率。分布函数)(xF表示随机变量落入区间(,x内的概率。分布函数具有如下性质:1 ,1)(0 xF +-x;2 )(xF是单调不减的函数,即21xx时,有)(1xF)(2xF;3 0)(lim)(=-xFFx,1)(lim)(=+xFFx;4 )()0(xFxF=+,即)(xF是右连续的;5 )0()()(-=xFxFxXP。对于离散型随机变量,=xxkkpxF)(;对于连续型随机变量,-=xdxxfxF)()(。(5)八
13、大分布 0-1 分布 P(X=1)=p,P(X=0)=q 概率论与数理统计 公式(全)知识点总结 1 二项分布 在n重贝努里试验中,设事件A发生的概率为p。事件A发生的次数是随机变量,设为X,则X可能取值为n,2,1,0。knkknnqpCkPkXP-=)()(,其中nkppq,2,1,0,10,1=l,2,1,0=k,则称随机变量X服从参数为l的泊松分布,记为)(lpX或者 P(l)。泊松分布为二项分布的极限分布(np=,n)。超 几 何 分布),min(,2,1,0,)(nMllkCCCkXPnNknMNkM=-随机变量 X 服从参数为 n,N,M 的超几何分布,记为H(n,N,M)。几何
14、分布 ,3,2,1,)(1=-kpqkXPk,其中 p 0,q=1-p。随机变量 X服从参数为 p 的几何分布,记为 G(p)。概率论与数理统计 公式(全)知识点总结 1 均匀分布 设随机变量X的值只落在a,b内,其密度函数)(xf在a,b上为常数ab-1,即 -=,0,1)(abxf 其他,则称随机变量X在a,b上服从均匀分布,记为 X U(a,b)。分布函数为 -=xdxxfxF)()(当 a x12 b 时,X落在区间(21,xx)内的概率为 abxxxXxP-=l,则称随机变量 X服从参数为l的指数分布。X的分布函数为 记住积分公式:!0ndxexxn=+-0,x,,abax-a x
15、b 1,xb。a x b=)(xf,xell-0 x,0,0 x,=)(xF,1xel-0 x,0 x0。概率论与数理统计 公式(全)知识点总结 1 正态分布 设随机变量X的密度函数为 222)(21)(smsp-=xexf,+s为常数,则称随机变量X服从参数为m、s的 正 态分 布或 高 斯(Gauss)分 布,记为),(2smNX。)(xf具有如下性质:1 )(xf的图形是关于m=x对称的;2 当m=x时,spm21)(=f为最大值;若),(2smNX,则X的分布函数为 dtexFxt-=222)(21)(smps。参数0=m、1=s时的正态分布称为标准正态分布,记为)1,0(NX,其密度
16、函数记为 2221)(xex-=pj,+-x,分布函数为-=Fxtdtex2221)(p。)(xF是不可求积函数,其函数值,已编制成表可供查用。(-x)1-(x)且 (0)21。如果X),(2smN,则sm-X)1,0(N。-F-F=XP。(7)函数分布 离散型 已知X的分布列为 ,)(2121nnipppxxxxXPX=,)(XgY=的分布列()(iixgy=互不相等)如下:,),(,),(),()(2121nnipppxgxgxgyYPY=,若有某些)(ixg相等,则应将对应的ip相加作为)(ixg的概率。概率论与数理统计 公式(全)知识点总结 1 连续型 先利用 X 的概率密度 fX(x
17、)写出 Y 的分布函数 FY(y)P(g(X)y),再利用变上下限积分的求导公式求出fY(y)。第三章 二维随机变量及其分布(1)联合分布 离散型 如果二维随机向量x(X,Y)的所有可能取值为至多可列个有序对(x,y),则称x为离散型随机量。设x=(X,Y)的所有可能取值为),2,1,)(,(=jiyxji,且事件x=),(jiyx的概率为pij,称),2,1,(),(),(=jipyxYXPijji 为x=(X,Y)的分布律或称为X和 Y的联合分布律。联合分布有时也用下面的概率分布表来表示:Y X y1 y2 yj x1 p11 p12 p1j x2 p21 p22 p2j xi pi1 i
18、jp 这里pij具有下面两个性质:(1)pij 0(i,j=1,2,);(2).1=ijijp 概率论与数理统计 公式(全)知识点总结 1 连续型 对 于 二 维 随 机 向 量),(YX=x,如 果 存 在 非 负 函 数),)(,(+-+-yxyxf,使对任意一个其邻边分别平行于坐标轴的矩形区域 D,即 D=(X,Y)|a有=DdxdyyxfDYXP,),(),(则称x为连续型随机向量;并称 f(x,y)为x=(X,Y)的分布密度或称为X和 Y的联合分布密度。分布密度f(x,y)具有下面两个性质:(1)f(x,y)0;(2)+-+-=.1),(dxdyyxf(2)二维随 机 变 量的本质)
19、(),(yYxXyYxX=xx(3)联合分布函数 设(X,Y)为二维随机变量,对于任意实数x,y,二元函数,),(yYxXPyxF=称为二维随机向量(X,Y)的分布函数,或称为随机变量X和 Y的联合分布函数。分 布 函 数 是 一 个 以 全 平 面 为 其 定 义 域,以 事 件)(,)(|),(2121yYxX-x1时,有F(x2,y)F(x1,y);当 y2y1时,有F(x,y2)F(x,y1);(3)F(x,y)分别对x 和 y是右连续的,即);0,(),(),0(),(+=+=yxFyxFyxFyxF(4).1),(,0),(),(),(=+=-=-=-FxFyFF(5)对于,212
20、1yyxx 0)()()()(11211222+-yxFyxFyxFyxF,.(4)离散型 与 连 续型的关系 dxdyyxfdyyYydxxXxPyYxXP)()()(,+=概率论与数理统计 公式(全)知识点总结 1(5)边缘分布 离散型 X的边缘分布为),2,1,()(=jipxXPPijjii;Y的边缘分布为),2,1,()(=jipyYPPijijj。连续型 X的边缘分布密度为+-=;dyyxfxfX),()(Y的边缘分布密度为.),()(+-=dxyxfyfY(6)条件分布 离散型 在已知X=xi的条件下,Y取值的条件分布为;=iijijppxXyYP)|(在已知Y=yj的条件下,X
21、取值的条件分布为,)|(jijjippyYxXP=连续型 在已知Y=y的条件下,X的条件分布密度为)(),()|(yfyxfyxfY=;在已知X=x的条件下,Y的条件分布密度为)(),()|(xfyxfxyfX=(7)独立性 一般型 F(X,Y)=FX(x)FY(y)离散型 jiijppp=有零不独立 连续型 f(x,y)=fX(x)fY(y)直接判断,充要条件:可分离变量 正概率密度区间为矩形 二维正态分布,121),(2222121211221)(2)1(212-+-=smssmmrsmrrspsyyxxeyxf r0 概率论与数理统计 公式(全)知识点总结 1 随机变量的函数 若X1,X
22、2,Xm,Xm+1,Xn相互独立,h,g 为连续函数,则:h(X1,X2,Xm)和g(Xm+1,Xn)相互独立。特例:若X与Y独立,则:h(X)和 g(Y)独立。例如:若X与Y独立,则:3X+1和 5Y-2独立。(8)二维均匀分布 设随机向量(X,Y)的分布密度函数为=其他,0),(1),(DyxSyxfD 其中 SD为区域D的面积,则称(X,Y)服从D上的均匀分布,记为(X,Y)U(D)。例如图 3.1、图 3.2 和图 3.3。y 1 D1 O 1 x 图 3.1 y 1 O 2 x 图 3.2 y d c O a b x 图 3.3 D2 1 D3 概率论与数理统计 公式(全)知识点总结
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