概率论教案

发布 2022-10-11 11:32:28 阅读 9040

第一章随机事件与概率。

一、教学要求。

1.理解随机事件的概念,了解随机试验、样本空间的概念,掌握事件之间的关系与运算.

2.了解概率的各种定义,掌握概率的基本性质并能运用这些性质进行概率计算.

3.理解条件概率的概念,掌握概率的乘法公式、全概率公式、贝叶斯公式,并能运用这些公式进行概率计算.

4.理解事件的独立性概念,掌握运用事件独立性进行概率计算.

5.掌握贝努里概型及其计算,能够将实际问题归结为贝努里概型,然后用二项概率计算有关事件的概率.

本章重点:随机事件的概率计算.

二、知识要点。

1.随机试验与样本空间。

具有下列三个特性的试验称为随机试验:

(1) 试验可以在相同的条件下重复地进行; ·

(2) 每次试验的可能结果不止一个,但事先知道每次试验所有可能的结果;

(3) 每次试验前不能确定哪一个结果会出现.

试验的所有可能结果所组成的集合为样本空间,用表示,其中的每一个结果用表示,称为样本空间中的样本点,记作.

2.随机事件。

在随机试验中,把一次试验中可能发生也可能不发生、而在大量重复试验中却呈现某种规律性的事情称为随机事件(简称事件).通常把必然事件(记作)与不可能事件(记作)

看作特殊的随机事件.

3.事件的关系及运算。

(1) 包含:若事件发生,一定导致事件发生,那么,称事件包含事件,记作(或).

(2) 相等:若两事件与相互包含,即且,那么,称事件与相等,记作.

(3) 和事件:“事件a与事件b中至少有一个发生”这一事件称为a与b的和事件,记作;“n个事件中至少有一事件发生”这一事件称为的和,记作(简记为).

(4) 积事件:“事件a与事件b同时发生”这一事件称为a与b的积事件,记作(简记为);“n个事件同时发生”这一事件称为的积事件,记作(简记为或).

(5) 互不相容:若事件a和b不能同时发生,即,那么称事件a与b互不相容(或互斥),若n个事件中任意两个事件不能同时发生,即(1≤i (6) 对立事件:若事件a和b互不相容、且它们中必有一事件发生,即且,那么,称a与b是对立的.事件a的对立事件(或逆事件)记作.

(7) 差事件:若事件a发生且事件b不发生,那么,称这个事件为事件a与b的差事件,记作(或) .

(8) 交换律:对任意两个事件a和b有。

(9) 结合律:对任意事件a,b,c有。

(10) 分配律:对任意事件a,b,c有。

(11) 德摩根(de morgan)法则:对任意事件a和b有。

4.频率与概率的定义。

(1) 频率的定义。

设随机事件a在n次重复试验中发生了次,则比值/n称为随机事件a发生的频率,记作,即 .

(2) 概率的统计定义。

在进行大量重复试验中,随机事件a发生的频率具有稳定性,即当试验次数n很大时,频率在一个稳定的值(0<<1)附近摆动,规定事件a发生的频率的稳定值为概率,即.

(3) 古典概率的定义。

具有下列两个特征的随机试验的数学模型称为古典概型:

(i) 试验的样本空间是个有限集,不妨记作;

(ii) 在每次试验中,每个样本点()出现的概率相同,即。

在古典概型中,规定事件a的概率为。

(4) 几何概率的定义。

如果随机试验的样本空间是一个区域(可以是直线上的区间、平面或空间中的区域),且样本空间中每个试验结果的出现具有等可能性,那么规定事件a的概率为。

(5) 概率的公理化定义。

设随机试验的样本空间为,随机事件a是的子集,是实值函数,若满足下列三条公理:

公理1 (非负性) 对于任一随机事件a,有≥0;

公理2 (规范性) 对于必然事件,有;

公理3 (可列可加性) 对于两两互不相容的事件,有。

则称为随机事件a的概率.

5.概率的性质。

由概率的三条公理可导出下面概率的一些重要性质。

(2) (有限可加性) 设n个事件两两互不相容,则有。

(3) 对于任意一个事件a:

(4) 若事件a,b满足,则有。

(5) 对于任意一个事件a,有.

(6) (加法公式) 对于任意两个事件a,b,有。

对于任意n个事件,有。

6.条件概率与乘法公式。

设a与b是两个事件.在事件b发生的条件下事件a发生的概率称为条件概率,记作.当,规定。

在同一条件下,条件概率具有概率的一切性质.

乘法公式:对于任意两个事件a与b,当,时,有。

7.随机事件的相互独立性。

如果事件a与b满足。

那么,称事件a与b相互独立.

关于事件a,月的独立性有下列两条性质:

(1) 如果,那么,事件a与b相互独立的充分必要条件是;如果,那么,事件a与b相互独立的充分必要条件是.

这条性质的直观意义是“事件a与b发生与否互不影响”.

(2) 下列四个命题是等价的:

(i) 事件a与b相互独立;

(ii) 事件a与相互独立;

(iii) 事件与b相互独立;

(iv) 事件与相互独立.

对于任意n个事件相互独立性定义如下:对任意一个,任意的,若事件总满足。

则称事件相互独立.这里实际上包含了个等式.

8.贝努里概型与二项概率。

设在每次试验中,随机事件a发生的概率,则在n次重复独立试验中.,事件a恰发生次的概率为。

称这组概率为二项概率.

9.全概率公式与贝叶斯公式。

全概率公式:如果事件两两互不相容,且,,,则。

三、思考题。

1.一个人在口袋里放2盒火柴,每盒支,每次抽烟时从口袋中随机拿出一盒(即每次每盒有同等机会被拿到)并用掉一支,到某次他迟早会发现:取出的那一盒已空了.问:“这时另一盒中恰好有支火柴”的概率是多少?

2.设一个居民区有个人,设有一个邮局,开个窗口,设每个窗口都办理所有业务.太小,经常排长队;太大又不经济.现设在每一指定时刻,这个人中每一个是否在邮局是独立的,每个人在邮局的概率是.设计要求:“在每一时刻每窗口排队人数(包括正在被服务的那个人)不超过”这个事件的概率要不小于(例如,),问至少须设多少窗口?

3.设机器正常时,生产合格品的概率为95%当机器有故障时,生产合格品的概率为50%而机器无故障的概率为95%某天上班时,工人生产的第一件产品是合格品,问能以多大的把握判断该机器是正常的?

第二章离散型随机变量及其分布。

一、教学要求。

1.理解离散型随机变量及其概率函数的概念并掌握其性质,掌握0-1分布、二项分布、泊松(poisson)分布、均匀分布、几何分布及其应用.

2.理解二维离散型随机变量联合概率函数的概念及性质;会利用二维概率分布计算有关事件的概率.

3.理解二维离散型随机变量的边缘分布,了解二维随机变量的条件分布.

4.掌握离散型随机变量独立的条件.

5. 会求离散型随机变量及简单随机变量函数的概率分布.

本章重点:离散型随机变量的分布及其概率计算.

二、知识要点。

1.一维随机变量。

若对于随机试验的样本空间中的每个试验结果,变量都有一个确定的实数值与相对应,即,则称是一个一维随机变量.

概率论主要研究随机变量的统计规律,也称这个统计规律为随机变量的分布.

2.离散型随机变量及其概率函数。

如果随机变量仅可能取有限个或可列无限多个值,则称为离散型随机变量.

设离散型随机变量的可能取值为,若,则称离散型随机变量的概率函数,概率函数也可用下列**形式表示:

3.概率函数的性质。

由已知的概率函数可以算得概率。

其中,是实数轴上的一个集合.

4.常用离散型随机变量的分布。

(1) 0—1分布,它的概率函数为。

其中,或1,.

(2) 二项分布,它的概率函数为。

其中,,.(3)超几何分布,设为正整数,且,又设随机变量的概率函数为。

则称随机变量服从参数为的超几何分布.

(4)泊松分布,它的概率函数为。

其中,,.(5)均匀分布,它的概率函数为,其中,.

(6)几何分布,它的概率函数为,其中,,.

5.二维随机变量。

若对于试验的样本空间中的每个试验结果,有序变量都有确定的一对实数值与e相对应,即, ,则称为二维随机变量或二维随机向量.

6.二维离散型随机变量及联合概率函数。

如果二维随机变量仅可能取有限个或可列无限个值,那么,称为二维离散型随机变量.

二维离散型随机变量的分布可用下列联合概率函数来表示:

其中,.7.二维离散型随机变量的边缘概率函数。

设为二维离散型随机变量,为其联合概率函数(),称概率为随机变量的边缘概率函数,记为并有。

称概率为随机变量y的边缘概率函数,记为,并有。

8.随机变量的相互独立性 .

设为二维离散型随机变量,与相互独立的充分必要条件为。

多维随机变量的相互独立性可类似定义.即多维离散型随机变量的独立性有与二维相应的结论.

9.二维离散型随机变量的条件概率函数。

设为二维离散型随机变量,为其联合概率函数 ,在给定下的条件概率函数为。

在给定下的条件概率函数为。

10.随机变量函数的分布。

设是一个随机变量,是一个已知函数,是随机变量的函数,它也是一个随机变量.对离散型随机变量,下面来求这个新的随机变量的分布.

设离散型随机变量的概率函数为。

则随机变量函数的概率函数可由下表求得。

但要注意,若的值中有相等的,则应把那些相等的值分别合并,同时把对应的概率相加.

11.二维离散型随机变量函数的分布。

如果二维离散型随机变量的联合概率函数为。

则随机变量函数的概率函数为。

但要注意,取相同值对应的那些概率应合并相加.

特别有下面的结论:

(j) 设,且与相互独立,则;

(ii) 设,且与相互独立,则.

三、思考题。

1.某地有250人参加人寿保险,每人在年初向保险公司交付把费12元,若在这一年内死亡,则由其家属从保险公司领取200元.设该地人口死亡率为1.5求保险公司获利不少于100元的概率.

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第一章随机事件与概率。第一节随机事件。教学目的 了解概率的主要任务及其研究对象 掌握随机试验 随机事件等基本概念 掌握随机事件间的关系与运算,了解其运算规律。教学重点 随机试验,随机事件,事件间的关系与运算。教学难点 事件 关系 运算 与集合的对应,用运算表示复杂事件。教学内容 1 随机现象与概率统...

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