第一章概率论的基本概论确定现象:在一定条件下必然发生的现象,如向上抛一石子必然下落,等随机现象:称某一现象是“随机的”,如果该现象(事件或试验)的结果是不能确切地预测的。
由此产生的概念有:随机现象,随机事件,随机试验。
例:有一位科学家,他通晓现有的所有学科,如果对一项试验(比如:掷硬币),该万能科学家也无法确切地预测该实验的结果(是正面朝上还是反面朝上),这一实验就是随机实验,其结果是“随机的”----为一随机事件。
例:明天下午三点钟”深圳市区下雨”这一现象是随机的,其结果为随机事件。
随机现象的结果(随机事件)的随机度如何解释或如何量化呢?这就要引入”概率”的概念。
概率的描述性定义:对于一随机事件A,用一个数P(A)来表示该事件发生的可能性大小,这个数P(A)就称为随机事件A发生的概率。
§1.1随机试验以上试验的共同特点是:1.试验可以在相同的条件下重复进行;2.试验的全部可能结果不止一个,并且在试验之前能明确知道所有的可能结果;3.每次试验必发生全部可能结果中的一个且仅发生一个,但某一次试验究竟发生哪一个可能结果在试验之前不能预言。
我们把对随机现象进行一次观察和实验统称为随机试验,它一定满足以上三个条件。
我们把满足上述三个条件的试验叫随机试验,简称试验,记E 。
§1.2样本空间与随机事件(一) 样本空间与基本事件E 的一个可能结果称为E 的一个基本事件,记为ω,e 等。
E 的基本事件全体构成的集,称为E 的样本空间,记为S 或Ω, 即:S={ω|ω为E 的基本事件},Ω={e}. 注意:ω的完备性,互斥性特点。
例:§1.1中试验 E 1--- E 7E 1:S 1={H,T}E 2:S 2={ HHH,HHT,HTH,THH,HTT,THT,TTH,TTT }E 3:S 3={0,1,2,3} E 4:S 4={1,2,3,4,5,6} E 5: S 5={0,1,2,3,…} E 6:S 5={t 0≥t }E 7:S 7={()y x ,10T y x T ≤≤≤}(二) 随机事件我们把试验 E 的全部可能结果中某一确定的部分称为随机事件。
记为D C B A ,,,事件是由基本事件组成的,事件是样本空间的子集。
在一次试验中,事件A 发生的含义是,当且仅当A 中的某一个基本事件发生。
事件A 发生也称为事件A 出现。
必然事件:S 不可能事件:φ例1.(P4) 在E 2中事件A 1:”第一次出现是的H ”, 即:(三) 事件的关系与运算设E 的S ,A ,B ,AA A n,,,211.B A ⊂2.A B B A B A ⊂⊂⇔=且3.""都发生与B A B A AB =⋂=4.""""发生发生或至少发生一个与B A B A B A ==⋃5.""不发生发生而B A B A =-"""", .6互不相容与互斥或与称为不能同时发生与即若B A B A B A AB φ= 7.对立与称且若B A S B A AB ,=⋃=φ。
记AA S A AB B A -≠-===1,或。
(常用的关系) 补充 1.()B B A B A AB A B A -⋃==-=-2.AB B A B A B A B B A A B A ⋃⋃=⋃=⋃=⋃3.B A AB A ⋃=吸收律 若B A ⊂,则A AB B B A ==⋃,特别注意:φφ=====A A AS A AA S S A A A A ,,,,德·莫根律(对偶公式)B A AB B A B A ==,推广: ni in i iA A 11===, ni in i iA A 11===。
例2:P6,在例1中…. 其它例子: 例3:3E :设=A {甲中},=B {乙中},问AB 与B A 各表示什么事件?是否是相等事件? 留为练习例4:一射手向目标射击3发子弹,iA 表示第i 次射击打中目标)3,2,1(=i 。
试用21,A A 及3A 其运算表示下列事件:(1)“三发子弹都打中目标”; (2)“三发子弹都未打中目标”; (3)“三发子弹至少有一发打中目标”; (4)“三发子弹恰好有一发打中目标”; (5)“三发子弹至多有一发打中目标”. 留为练习§1.3 概率与频率 (一)事件的频率及其稳定性设某试验E 的样本空间为S ,A 为E 的一个事件。
把试验E 重复进行了n 次,在这n 次试验中,A 发生的次数A n 称为A 的频数。
称nn A为事件A 在n 次试验中发生的频率,记作:n n A f An =)(。
频率的基本性质 (1) 对任意事件A ,有1)(0≤≤A f n ;(2)1)(=S f n ,0)(=φn f ;(3) 若n A A A ,,,21 是互不相容的,则)()(11∑===nk k nn k knA fA f ,推论:对任一事件A ,有)(1)(A f A f n n -=。
实践证明:当试验次数n 很大时,事件A 的频率)(*A p 几乎稳定地接近一个常数p 。
频率的这种性质称为频率的稳定性,它是事件本身所固有的。
书上p8—9页例1,2.概率的频率定义定义1.1 在一组不变的条件下,重复作n 次试验,记m 是n 次试验中事件A 发生的次数。
当试验次数n 很大时,如果频率nm稳定地在某数值p 附近摆动,而且一般地说,随着试验次数的增加,这种摆动的幅度越来越小,则称数值p 为事件A 在这一组不变的条件下发生的概率,记作=)(A P p 。
补充:概率的几种度量方法事件A 的概率,记为P(A),表示该事件发生的可能性大小,是事件的一个非负实值函数,满足某种概率进行代数运算的公理。
对概率P(A)有几种不同的度量方法:前面给出了用频率度量概率的方法,也称为古典概率度量。
还是二种度量方法。
1. 几何概率度量的测度的测度Ω=g g A P )(g A 表示”在区域Ω中随机取一点,而该点落在区域g 中”这一事件。
例:这时, 可以是整个园:测度为面积;也可以是整个园周:测度为长度。
2.主观概率度量对事件A的信念度称为这一事件的概率P(A).主观概率(信念度)是通过相对似然的概念来运算的。
例如:见朱手稿。
现通过例子说明此方法:例1:事件A”明天下午3点深圳市区有雨”,求P(A): 即求A的主观概率;现有一大转盘,标有红色区域,事件B:”指针落在红色区域”。
让你选择A发生还是B发生的可能性大,为了迫使你选择,有这样的将励机制,。
选择对的话,将10万元。
如果开始时,红色区域充满整个园,你当然要选B发生的可能性大,逐步调节红色区域的大小,渐渐缩小,。
等到选A或B都一样时停止,这时,可以由B的几何概率作为A的主观概率。
当你对选A或B谁发生的可能性大没有偏好时,。
例2. 假如你面临以下两种选择:1.如果事件A发生,你将得到少量的报酬R;否则没有报酬。
2.参加抽奖,你赢得一份小报酬R的概率为P,但是你输或者说你得不到报酬的概率为1-P。
如果你对1,2两种选择没有偏好,那么你判断事件A发生的概率为P.(主观)(二) 概率的公理化定义概率的公理化定义定义1.2 设试验E 的样本空间为S ,如果对每一个事件A 都有一个实数)(A P 与之对应,且满足下面三条公理:公理1(非负性):对任一事件A ,有0)(≥A P ;公理2(规范性):对必然事件S ,有1)(=S P ;公理3(完全可加性)若可列无穷多个事件,,,,21iA A A 互不相容,则∑∞=∞==11)()(k kk kA P A P ,那么称)(A P 为事件A 的概率。
概率的性质 (1)0)(=φP ;(2)有限可加性: 若nA A A ,,,21 互不相容,则∑===nk k n k k A P A P 11)()( ;(3)对事件A,都有)(1)(A P A P -=;(4) 若B A ⊂,则 ①)()()(A P B P A B P -=-;②)()(B P A P ≤;特别的,对任何事件A ,都有1)(≤A P ;(5) 对任何两个事件A,B ,都有)()()()(AB P B P A P B A P -+=⋃;(6) 对任何n 个事件n A A A ,,,21 ,都有)()1()()1()()()(11111111212211nk kn nk k k k k m k nk k k nk knk kA P A A A P A A P A P A P m m=-≤≤≤≤-≤<≤==-+-++-=∑∑∑例10---12为第一版上的例子。
例10: A,B 是E 中二个事件,已知3.0)(=B P ,6.0)(=B A P ,求?)(=B A P解:)()()()(AB P A P AB A P B A P -=-=6.0)()()()(=-+=AB P B P A P B A P例11:在某城市的居民中订购报纸的情况是:订购A 报的占45%,订购B 报的占35%;订购C 报的占30%,同时订购A,B 的占10%,同时订购A,C 的占8%,同时订购B,C 的占5%,同时订购A,B,C 的占3%。
求下列事件的概率(百分率) (1){只订购A 报纸的};(2){至少订一种报纸的}。
例12:在所有的两位数(即从10至99)中, 任取一个数,求这个数能被2或者3整除的概率。
§1.4 等可能概型(古典概型)一、古典概率1.古典概型与计算公式 E 满足:① S 中基本事件ω个数是有限的n ; ② 每个基本事件发生是等可能的. 称E 为古典概型。
E 中事件A 包含k 个基本事件,则A 发生的概率为nk记P(A).2.古典概率的基本性质 设E 是古典概型,其样本空间为{}ωωωn S ,,,21 =,A ,A 1,A 2,…,A n 是E 中事件:①.0≤P (A )≤1 ②.P (S )=1,P (φ)=0③.若A 1,A 2,…,A n 是互不相容的事件,则有P ∑===ni in i iA P A 11)()( ;推论: P (A )=1- P (A )。
例1. P13,将一枚硬币掷三次,。
P14---17 例2—7.照书上讲。
以下例4---9为第一版上的例子:例4:E 1中求任取一球的号码为偶数的概率。
解:设A={所取的球的号码为偶数}={ ω2,ω4,ω6 }即A 中基本事件数k=3,于是P (A )=2163=.例5:(1.10)在一袋中有10 个相同的球,分别标有号码10,,2,1 。
每次任取一个球,记录其号码后放回袋中,再任取下一个。
这种取法叫做“有放回抽取”。