第一章概率论的基本概念。
第一节随机试验。
一、随机试验e
1.试验可以在相同的条件下重复进行;
2.试验的可能结果不止一个,并且能事先。
明确试验的所有可能结果;
3.进行试验之前不能确定哪一个结果会出现。
说明:随机试验简称为试验,随机试验通常用e来表示。
实例:“抛掷一枚硬币,观察字面,花面出现的情况”.
分析:1) 试验可以在相同的条件下重复地进行;
2) 试验的所有可能结果:正面、反面;
3) 进行一次试验之前不能确定哪个结果会出现。
故为随机试验。
同理可知下列试验都为随机试验:掷骰子观察点数;一批产品任选三件其**与次品数;某地平均气温等。
第二节随样本空间、随机事件。
一、 样本空间。
样本空间ω随机试验的所有可能结果组成的集合.
样本空间ω 中的元素,即e 的每个结果,称为样本点.
样本点一般用ω表示,可记为ω =例:说明。
1. 同一试验, 若试验目的不同,则对应的样。
本空间也不同。
例如对于同一试验: “将一枚硬币抛掷2次”.
若观察正面h、反面t 出现的情况,则样本空间为。
s = 若观察正面出现的次数, 则样本空间为s=
2. 建立样本空间,事实上就是建立随机现象的数学模型。 因此, 一个样本空间可以概括许多内容大不相同的实际问题。
例如只包含两个样本点的样本空间s = 它既可以作为抛掷硬币出现正面或出现反面的模型, 也可以作为产品检验中合格与不合格的模型, 又能用于排队现象中有人排队与无人排队的模型等。
例:1. 同时掷三颗骰子,记录三颗骰子之和。 s =
2. 生产产品直到得到10件**,记录生产产品。
的总件数s =
二、 随机事件。
随机试验e的样本空间ω的子集称为e的随机事件,简称事件。
例如,随机试验“抛骰子观察点数”的样本空间是s=
对于“骰子的点数是偶数点”,它是一个事件,即,显然,它是样本空间的一个子集。
基本事件:由一个样本点组成的单点集。
样本空间的两个特殊子集。
它包含了试验的所有可能的结果,所以在每次试验中它总是发生,称为必然事件。
它不包含任何样本点,因此在每次试验中都不发生,称之为不可能事件。
当且仅当子集a中某个样本点出现时,称事件a发生。
事件间的关系与运算:
子事件:a b 事件a是事件b的子事件(含义:事件a发生必然导致事件b发生)
和事件:积事件:
差事件:ab=
事件ab称为事件a与事件b的差事件。
事件ab发生事件a发生而事件b不发生。
互斥:a∩b=则称事件a与事件b是互不相容的,或互斥的。
a∩b =事件a和事件b不能同时发生。
任一个随机试验e的基本事件都是两两互不相容的。
对立事件:运算规律:
注:这些规律可以推广到任意多个事件上去。
例:第三节频率与概率。
概率的公理化定义。
设e是随机试验,ω是它的样本空间,对e的每一个事件a,将其对应于一个实数,记为p(a ),称为事件a的概率,如果集合函数p()满足下列条件:
概率的性质:
例:第四节等可能概型(古典概型)概念:例:
注意:当样本空间中的元素较多时,一般不再将元素一一列出,只需分别求出样本空间和事件中元素的个数,再用计算公式即可求得相应的概率。
加法原理:做一件事共有n类方法,第一类有m1种方法,第二类有m2种方法……第n类有mn种方法,完成事件方法总数为n=m1+m2+……mn
乘法原理:做一件事有n步,第一步有m1种方法,第二步有m2种方法……第n步有mn种方法,完成事件方法总数为n=m1m2……mn
排列组合的几个简单公式。
摸球问题:超几何分布概率公式:
分房问题:第五节条件概率。
一、 条件概率。
对a, b两个事件,p(a)>0在事件a发生的条件下事件b发生的概率称为条件概率,记作p(b|a)
例:二.乘法公式。
例:三.全概率公式与贝叶斯公式。
例:贝叶斯公式:
第六节独立性。
一. 独立性。例:例:
n重伯努利试验:
第二章一维随机变量及其分布。
第一节随机变量。
定义设x=x (ω是定义在样本空间ω上的实值单值函数,称x=x (ω为随机变量。
随机变量通常用大写字母x,y,z,w,..等表示。
例:掷一颗骰子,出现的点数x是一个随机变量。
电视机的寿命t是一个随机变量。
例:随机变量的分类:
1) 离散型随机变量所取的可能值是有限多个或无限可列个,叫做离散型随机变量。
2) 连续型随机变量所取的可能值可以连续地充满某个区间,叫做连续型随机变量。
第二节离散型随机变量及其分布律。
定义如果随机变量的全部可能取的值只有有限个或可列无限多个,则称这种随机变量为离散型随机变量。
离散型随机变量表示方法。
还可用图形表示分布律,如:概率直方图,线条图等。
例:一)(0-1)分布。
二)伯努利试验与二项分布。
例:三)泊松分布。
例:第三节随机变量的分布函数。
定义设x是一个随机变量,x是任意实数,函数f(x)=p,称为x的分布函数。分布函数是一个普通的函数,其定义域是整个实数轴.在几何上,它表示随机变量x的取值落在实数x左边的概率。
分布函数具有如下性质:
例:第四节连续型随机变量及其概率密度。
定义:概率密度具有以下两个性质:
注意连续型随机变量取任意值a的概率等于零。即p=0
例:均匀分布:
例:设随机变量x在[2,5]上服从均匀分布,对x的取值进行观测,试求观测值大于3的概率。
指数分布:设连续性随机变量x概率密度为。
其中λ>0为常数,则称x服从参数为λ的指数分布。
框内部分满足连续型随机变量两个基本性质)
指数分布的重要性质:“无记忆性”对于任意s,t > 0,有p=p
例:某种电子元件的寿命(以小时计)x服从指数分布,其概率密度为。
求元件寿命至少为1000小时的概率。
正态分布(高斯分布)
概率密度几何特征:
1) 曲线关于x = 对称。
2) 概率密度曲线以x轴为渐近线。
5) 当固定,改变的大小时,f(x)图形的形状不变,只是沿着x轴作平行移动。
特征1~4的图。
特征5的图。
特征6的图。
正态分布的分布函数。
标准正态分布:
例:已知x ~n(0,1),求p解:p
例设x ~n(0,1),求p(| x |≤0.34)
解:查标准正态分布表。p=p
例:第五节随机变量函数的分布。
定理:若f (x)在有限区间[a,b]以外等于零,则只需假设在[a,b]上恒有g’(x)> 0(或恒有g’(x)<0),此时α=min,β=max
例:第三章。
第一节二维随机变量。
定义:设x,y是定义在样本空间ω上的两个随机变量,则(x,y)称为二维随机向量或二维随机变量。
分布函数的定义:
分布函数的基本性质:
二维离散型随机变量。
一、定义:若二维随机变量( x, y ) 所有可能取到的不相同的数对(xi , y j ),i, j=1,2,..是有限对或无限可列对时,则称( x, y ) 为二维离散型随机变量。
二、 分布律:
三、分布函数:
例:二维连续型随机变量。
定义:性质:
例:两个常见二维随机变量分布。
第二节边缘分布。例:例:
设有两个随机变量x,y,在给定y取某个或某些值的条件下,求x的概率分布,这个分布就是条件分布。
第三节条件分布。例:例:
第四节相互独立的随机变量。定义:例:
第五节两个随机变量的函数的分布。
一)z = x + y的分布。例:例:
二)m = max(x,y )及n = min(x,y )的分布。
第四章随机变量的数字特征。
第一节数学期望。
一、 离散型随机变量的数学期望。
定义1:例:
二、 连续型随机变量的数学期望。
定义2:例:
三、 二维随机变量的数学期望。
例:四、 随机变量函数的数学期望。
定理1:定理2:
例:数学期望的性质。
1.设c是常数,则有e(c) =c
2.设x是一个随机变量,c是常数,则有e(cx) =ce(x )
3.设x ,y是两个随机变量,则e(x + y ) e(x ) e(y )
4.设x ,y是相互独立的随机变量,则e(xy)= e(x )e(y )
例:第二节方差。
一、 方差的定义。
定义:离散型变量:
连续型变量:
计算方差一个重要公式:
例;二、 方差的性质。
例:三、 切比雪夫不等式。
定理:第三节协方差与相关系数。
一、 协方差。
定义1e称为随机变量x与y的协方差记为cov(x,y)
即cov(x ,y )=e
对于任意两个随机变量x和y
d(x±y)=d(x)+d(y)±2cov(x,y)
协方差的性质:
二、 相关系数。
定义2:相关系数性质:
例:第四节矩协方差矩阵。
定义。第五章大数定律和中心极限定理。
第一节大数定律。
定义1:定理1:
定理2:定理3(辛钦大数定律):
第二节中心极限定理。
定理1:定理2(棣莫弗拉普拉斯中心极限定理)
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