概率论(3)

2019-01-19 15:41

3)A,B,C对立事件是什么?

4 )A与B的和事件,积事件,差事件各是什么?

摸到球的号码为i?,i?1,2,3 解:设?i???1,?2,?3?; 1) 则E的样本空间为????1,?3?,C???3? ?1,?2?,B??2) A??A与B,B与C是相容的,A与C互不相容;

?3?,B???2?,C???1,?2?; 3) A???1?,A?B???2?。 4) A?B??,AB??四.事件域

事件是?的子集,如果事件的这些子集归在一起,则得到一个类, 称作事件域,记作F。即F??A:A??,A为事件?

? ?,?为事件

∴ ??F,??F

因为我们讨论了事件间的运算 “?” “?” 和 “-”, 如果A,B都是事件,即A, B?F ,自然要求A?B ,A?B,A-B 也是事件,因此,若 A?F, B ?F 就要求A?B ?F ,A?B ?F ,A-B?F 。

用集合论的语言来说,就是事件域 关于运算 “?” “?” 和 “-” 是封闭的,

事件域 应该满足如下要求: 是1)??F ;

2)若A?F, 则A?F ;

?Aii? 3)若 F,=1,2,3…….n. 则i?1nAi?F 。

在集合论中,满足上述三条件的集合类称为布尔代数(?代数)

所以事件域是一个布尔代数,对于样本空间 ?,如果F是?的一切子集的全体,那么显然F是一个布尔代数。

§1.2 概率与频率

一. 概率与频率的概念

对于随机试验中的随机事件,在一次试验中是否发生,虽然不能预先知道,但是它们在一次试验中发生的可能性是有大小之分的。比如掷一枚均匀的硬币,那么随机事件A(正面朝上)和随机事件B(正面朝下)发生的可能性是一样的(都为1/2)。又如袋中有8个白球,2个黑球,从中任取一球。当然取到白球的可能性要大于取道黑球的可能性。一般地,对于任何一个随机事件都可以找到一个数值与之对应,该数值作为发生的可能性大小的度量。

定义1.1:随机事件A发生的可能性大小的度量(数值),称为A发生的概率,记为P(A)。

对于一个随机试验来说,它发生可能性大小的度量是自身决定的,并且是客观存在的。概率是随机事件发生可能性大小的度量是自身的属性。一个根本问题是,对于一个给定的随机事件发生可能性大小的度量——概率,究竟有多大呢?

再来看,掷硬币的试验,做一次试验,事件A(正面朝上)是否发生是不确定的,然而这是问题的一个方面,当试验大量重复做的时候,事件A发生的次数,也称为频数,体现出一定的规律性,约占总试验次数的一半,也可写成

fn(A)=A发生的频率=频数/试验总次数 接近与1/2 一般的,设随机事件A在n次试验中出现nA次,比值

fn(A)= nA/n 称为事件A在这n次试验中出现的频率 历史上有人做过掷硬币的试验 实验者 蒲丰 n 4040 nA 2048 6019 12012 fn(A) 0.5070 0.5016 0.5005 K.皮尔逊 12000 K.皮尔逊 24000 从上表可以看,不管什么人去抛,当试验次数逐渐增多时,fn(A)总是在0.5附近摆动而逐渐稳定与0.5。从这个例子可以看出,一个随机试验的随机事件A,在n次试验中出现的频率fn(A),当试验的次数n逐渐增多时,它在一个常数附近摆动,而逐渐稳定与这个常数。这个常数是客观存在的,“频率稳定性”的性质,不断地为人类的实践活动所证实,它揭示了隐藏在随机现象中的规律性。

nlimA?P(A)n??n试判断“频率的极限就是概率”这句话是否正确?即吗

nlimA?P(A)不正确 由?-N定义,若n??n成立

nA?P(A)?????0,?N?0,?n?N?n则

nA?P(A)???n?N而频率具有随机性,,并不能保证n恒成立。 例如,当nA?n时,取??1?P?A?,上述不等式就不成立。

因此,在概率论与数理统计中不能沿用数学分析中的一般极限定义了。 二、频率的性质

nA由频率的定义 fn(A)=n,0?nA?n,很快可以得到频率的性质, 1、非负性: fn(A)?0;

2、规范性: 若?为必然事件,则fn(?)=1;

3、有限可加性: 若A,B互不相容即AB=?,则fn?A?B?=fn(A)+fn(B)。 n?nA?nB

由这三条基本性质,还可以推出频率的其它性质: 4、不可能事件的频率为0, fn(?)=0;

5、若A?B,则fn(A)?fn(B),由此还可以推得fn(A)?1;

AiAj??(1?i,j?m 6、对有限个两两互不相容的事件的频率具有可加性,即若nmf(?A)?f(A)i?j), 则ni?1i=i?1ni。

三、概率的性质

由于概率是频率的稳定值,因此频率具有的性质,概率也应有相应的性质: 1、非负性:P(A)?0; 2、规范性:P(?)?1。

注意:性质2反过来不一定成立。就是说概率为1的事件不一定为必然事件。同样,概率为0的事件不一定为不可能事件,这方面的例子在下一章再举。

?1,2,3,…,n,且AiAj??(i?j), 则 3、有限可加性:若Ai?F,innP(?)Ai??P(Ai)i?1i?1

即有限个互不相容的事件的和事件的概率等于这些事件的概率之和。 因A?A??,A?A??,从而有P(A)?P(A)=1。

由此可知,给定一个随机事件,也就确定了一个样本空间?、事件域F和概率P其中F是一个 布尔代数,P是定义在F上的一个非空、规范的有限可加集函数。

§1.3 古典概型

先讨论一类最简单的随机试验,它具有下述特征:

1)样本空间的元素(基本事件)只有有限个,不妨设为n个,记为?1,?2,…,

?n;

2)每个基本事件出现的可能性是相等的,即有P(?1)?P(?2)?…=P(?n)。

称这种数学模型为古典概型。

它在概率论中具有非常重要的地位,一方面它比较简单,既直观,又容易理解,另一方面它概括了许多实际内容,有很广泛的应用。

对上述古典概型,它的样本空间????1,?2,…,?n?,事件域F为?

n的所有子集的全体,这时连同?,?在内,F中含有2个事件,并且从概率论的有限可加性知1=P(?)?P(?1)?P(?2)?…?P(?n)

1于是 P(?1)?P(?2)?…=P(?n)=n

?A?F,若A是k个基本事件之和,即

A=?i1??i2?…??ik

kA包含的基本事件数A包含的有利场合数??P(A)基本事件总数基本事件总数。 则 =n所以在古典概型中,事件A的概率是一个分数,其分母是样本点(基本事件)总数n,而分子是事件A包含的基本事件数k。

例如:将一枚硬币连续掷两次就是这样的试验,也是古典概型,它有四个基本事件,(正、正), (正、反), (反、正),(反、反),每个基本事件出现的

1可能结果都是4。

但将两枚硬币一起掷,这时试验的可能结果为(正、反),(反、反),(正、

2正)但它们出现的可能性却是不相同的,(正、反)出现的可能性为4,而其它

1的两个事件的可能性为4。

它不是古典概型,对此历史上曾经有过争论,达朗贝尔曾误为这三种结果的出现是等可能的。

判别一个概率模型是否为古典概型,关键是看“等可能性”条件满不满足。而对此又通常根椐实际问题的某种对称性进行理论分析,而不是通过实验来判断。

由古典概型的计算公式可知,在古典概型中,若p(A)=1,则A=?。同样,若

P?A??0,则A??。


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