概率论第一章ppt课件.ppt
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1、概率论与数理统计,概率论与数理统计是研究什么的?,概率论从数量上研究随机现象的统计规律性的科学。,数理统计从应用角度研究处理随机性数据,建立有效的统计方法,进行统计推理。,随机现象:不确定性与统计规律性,第一章 概率论的基本概念第二章 随机变量及其分布第三章 多维随机变量及其概率分布第四章 随机变量的数字特征第五章 大数定律和中心极限定理第六章 数理统计的基本概念第七章 参数估计第八章 假设检验,主要内容,第一章 概率论的基本概念,1.1 随机事件及其运算1.2 概率的定义及其性质1.3 古典概型与几何概型1.4 条件概率1.5 独立性,1.1 随机事件及其运算,如何研究随机现象呢?,1.1.
2、1 随机现象 自然界的现象按照发生的可能性(或者必然性)分为两类: 一类是确定性现象,特点是条件完全决定结果 一类是随机现象,特点是条件不能完全决定结果 在一定条件下,可能出现这样的结果,也可能出现那样的结果,我们预先无法断言,这类现象成为随机现象。,1.1.2 随机试验,例1-1:,上述试验具有如下特点:1.试验的可重复性在相同条件下可重复进行; 2.一次试验结果的随机性一次试验的可能结果不止一个,且试验之前无法确定具体是哪种结果出现;3.全部试验结果的可知性所有可能的结果是预先可知 的,且每次试验有且仅有一个结果出现。 在概率论中,将具有上述三个特点的试验成为随机试验,简称试验。随机试验常
3、用E表示。,样本空间: 试验的所有可能结果所组成的集合称为试验E的样本空间, 记为.,样本点: 试验的每一个可能出现的结果(样本空间中的元素)称为试验E的一个样本点, 记为.,1.1.3 随机事件与样本空间,分别写出例1-1各试验 所对应的样本空间,例1-2:,例如在试验E2中,令A表示“出现奇数点”,A就是一个随机事件。A还可以用样本点的集合形式表示,即A=1,3,5.它是样本空间的一个子集。,事件发生:例如,在试验E2中,无论掷得1点、3点还是5点,都称这一次试验中事件A发生了。,基本事件:随机事件仅包含一个样本点,单点子集。,如,在试验E1中H表示“正面朝上”,就是个基本事件。,随机事件
4、:样本空间的任意一个子集称为随机事件, 简称“事件”, 记作A、B、C等。,复合事件:包含两个或两个以上样本点的事件。,两个特殊的事件,必然事件:;,不可能事件:.,既然事件是一个集合,因此有关事件间的关系、运算及运算规则也就按集合间的关系、运算及运算规则来处理。,1. 包含关系与相等: “事件 A发生必有事件B发生” 记为AB。 AB AB且BA.,1.1.4 事件间的关系与运算,2. 和(并)事件: “事件A与事件B至少有一个发生”,记作AB或A+B。,推广:n个事件A1, A2, An至少有一个发生, 记作 或,3. 积(交)事件 : 事件A与事件B同时发生,记作 AB 或AB。,推广:
5、n个事件A1, A2, An同时发生,记作 A1A2An或 或,4. 差事件: AB称为A与B的差事件, 表示事件 A发生而事件B不发生,5. 互不相容事件(也称互斥的事件): 即事件A与事件B不能同时发生。AB 。,推广:n个事件A1, A2, An任意两个都互不相容,则称n个事件两两互不相容。若n个事件A1, A2, An 两两互不相容,且则称n个事件A1, A2, An 构成一个完备事件组。,6. 对立(逆)事件 AB , 且AB ,思考:事件A和事件B互不相容与事件A和事件B互为对立事件的区别.,对立事件一定是互不相容事件,互不相容事件不一定是对立事件,交换律:ABBA,ABBA。,结
6、合律:(AB)C=A(BC), (AB)CA(BC)。,分配律:(AB)C(AC)(BC), (AB)C(AC)(BC)。,对偶(De Morgan)律:,7.事件的运算性质,例1-3: 某射手向一目标射击3次,Ai表示“第i次射击命中目标”, i=1,2,3.Bj表示“三次射击恰命中目标j次”,j=0,1,2,3.试用 A1,A2,A3的运算表示Bj,j=0,1,2,3.,解,例1-4:甲、乙、丙三人各向目标射击一发子弹,以A、B、C分别表示甲、乙、丙命中目标,试用A、B、C的运算关系表示下列事件:,本节课主要讲授: 1.随机现象; 2.随机试验和样本空间; 3.随机事件的概念; 4.随机事
7、件的关系和运算(重点)。,小 结,1.2 概率的定义及其性质,1.2.1 概率的统计定义,频率的性质:,一口袋中有6个乒乓球,其中4个白的,2个红的有放回地进行重复抽球,观察抽出红色球的次数。,频率是概率的近似值,概率P(A)也应有类似特征:,定义2:在相同的条件下进行n次重复试验,当n趋于无穷大时,事件A发生的频率 稳定于某个确定的常数p,称此常数p为事件A发生的概率,记作 ,注1:概率的统计定义不仅提供了一种定义概率的方法,更重要的是给了一种估算概率的方法在实际问题中,事件发生的概率往往是未知的,由于频率具有稳定性,我们就用大量试验中得到的频率值作为概率的近似值,注2:但上述定义存在着明显
8、的不足,首先,人们无法把一个试验无限次的重复下去,因此要精确获得频率的稳定值是困难的其次,定义中对频率与概率关系的描述是定性的、非数学化的,从而容易造成误解,注3:定义2中的叙述易使人想到概率是频率的极限,概率是否为频率的极限,以什么方式趋于概率呢?,1.2.2 概率的公理化定义,定义3:若对随机试验E所对应的样本空间中的每一事件A,均赋予一实数P(A),集合函数P(A)满足条件:(1) 非负性公理:P(A) 0;(2) 规范性公理:P()1 ,P()0 ; (3) 可列可加性公理:设A1,A2,, 是一列两两互不相容的事件,即AiAj,(ij), i , j1, 2, , 有 P( A1 A
9、2 ) P(A1) P(A2)+. 则称P(A)为事件A的概率。,性质 1,概率的性质,性质 2(有限可加性),设A1,A2,, An是一列两两互不相容的事件,即AiAj,(ij), i , j1, 2, , n, 有 P( A1 A2 An ) P(A1) P(A2)+.P(An),性质 3 (互补性),性质4 P(A-B)=P(A)-P(AB).,性质 5(加法公式)对于任意事件A,B,有 P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB).,推广:,2) 设A1,A2,An 是 n 个随机事件, 则,例1-5 设A,B为两个随机事件, P(A)=0.5, P(AB)=0.8, P(AB)=0.
10、3, 求P(B).,解 由P(AB)=P(A)+P(B)-P(AB),得 P(B)=P(AB)-P(A)+P(AB)=0.8-0.5+0.3=0.6.,解 由性质6可知,,本节课主要讲授: 1.概率的统计定义; 2.概率的公理化定义; 3.概率的性质(重点)。,小 结,1.3 古典概型与几何概型,1.3.1 古典概型,2.等可能性:每个基本事件发生的可能性相同.,理论上,具有下面两个特点的随机试验的概率模型,称为古典概型(或等可能概型):,1.有限性:基本事件的总数是有限的, 换句话说样本空间仅含有有限个样本点;,设事件A中所含样本点个数为r , 样本空间中样本点总数为n,则有,古典概型的概率
11、计算公式:,例1-9 从1,2,9这9个数字中任意取一个数,取后放回,而后再取一数,试求取出的两个数字不同的概率.,解 基本事件总数n=92,因为第一次取数有9中可能取法,这时可重复排列问题. 设A表示“取出的两个数字不同”. A包含的基本事件数9*8因为第一次取数有9中可能取法,为保证两个数不同,第二次取数应从另外的8个数中选取,有8中可能取法,r=9*8, 故 P(A)=rn= 9*892=89,例1-10 袋中有5个白球3个黑球,从中任取两个,试求取到的两个球颜色相同的概率。,解 从8个球中任意取两个,共有 种取法,即基本事件总 数 . 记A表示“取到的两个球颜色相同”,A包含两种可能:
12、 全是白球或全是黑球. 全是白球有 种取法,全是黑球有 种取法,由加法原理 知, A的取法共 中, 即A包含的基本事件数 r =,故,解:(1),例1-11 将r个人随机地分配到n(r n)个房间里,设 A=“某指定的r个房间中各有一人”, B=“恰有r个房间中各有一人”, C=“某指定房间恰有k(k r)人”, 求A、B、C的概率.,(2),(3),说明:不管是放回抽样还是不放回抽样,也不管取球的先后顺序如何,每次取到白球的概率都是一样的 我们日常生活中的抓阄,就是不放回抽样,可见不管第几个去抽,每人抽中白球的机会相等,同抽签次序无关,把有限个样本点推广到无限个样本点的场合,人们引入了几何概
13、型. 由此形成了确定概率的另一方法 几何方法.,概率的古典定义具有可计算性的优点,但它也有明显的局限性.要求样本点有限,如果样本空间中的样本点有无限个, 概率的古典定义就不适用了.,1.3.2 几何概型,当随机试验的样本空间是某个区域,并且任意一点落在度量 (长度, 面积, 体积) 相同的子区域是等可能的,则事件 A 的概率可定义为,说明:当古典概型的试验结果为连续无穷多个时,就归结为几何概率.,例1-13(约会问题)甲乙两人约定在下午6点到7点之间在某处会面,并约定先到者应等候另一人20分钟,过时即可离去,求两人能会面的概率解:以x和y分别表示甲乙两人到达约会地点的时间(以分钟为单位),在平
14、面上建立xOy直角坐标系,见图1-1因为甲乙都是在0到60分钟内等可能到达,所以由等可能性知这是一个几何概型问题,会面问题,样本空间 = (x,y):0 x,y 60事件A =“甲乙将会面” = (x,y) :| x y | 20因此,本节课的重点:,小 结,(1)古典概型事件概率的计算; (2)几何概型事件概率的计算.,1.4.1 条件概率与乘法公式,例1-15 一家庭有两个孩子,考虑:(1)求两个都是男孩的概率;(2)已知其中一个是男孩,求另一个也是男孩的概率;(3)已知老大是男孩,求老二也是男孩的概率,1.4 条件概率,定义1 :已知事件A发生的条件下,事件B发生的概率称为A条件下B的条
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