第2讲频率及概率概念、古典概率课件.ppt
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- 关 键 词:
- 频率 概率 概念 古典 课件
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1、一、频率一、频率 1. 1. 频率的定义频率的定义 定义定义1 1:在相同的条件下,进行了:在相同的条件下,进行了n 次试验,在这次试验,在这n 次次试验中,事件试验中,事件A发生的次数发生的次数 nA称为事件称为事件A发生的频数发生的频数. . 比比值值nA /n称为事件称为事件A发生的发生的频率频率,记为记为fn(A),即即 fn (A)= nA /n. 历史上曾有人做过试验,试图证明抛掷匀质硬币时,历史上曾有人做过试验,试图证明抛掷匀质硬币时,出现正反面的机会均等。出现正反面的机会均等。 实例实例1 1 Dewey G. 统计了约统计了约438023个英语单词中各字母个英语单词中各字母出
2、现的频率,出现的频率, 发现各字母出现的频率不同:发现各字母出现的频率不同:A: 0.0788 B: 0.0156 C: 0.0268 D: 0.0389E: 0.1268 F: 0.0256 G: 0.0187 H: 0.0573I: 0.0707 J: 0.0010 K: 0.0060 L: 0.0394M: 0.0244 N: 0.0706 O: 0.0776 P: 0.0186Q: 0.0009 R: 0.0594 S: 0.0634 T: 0.0987U: 0.0280 V: 0.0102 W: 0.0214 X: 0.0016Y: 0.0202 Z: 0.0006频率稳定性的实例频
3、率稳定性的实例 实例实例2 2 近百年世界重大地震近百年世界重大地震. .其中其中“重大重大”的标准:的标准: 震级震级7 7级左右;级左右;死亡死亡5000人以上人以上. . 时 间 地 点 级别 死亡1905.04.04 印度印度克什米尔地区克什米尔地区 8.0 8.0 8888万万1906.08.17 智利智利瓦尔帕莱索港地区瓦尔帕莱索港地区 8.4 8.4 2 2万万1917.01.20 印度印度尼西亚巴厘岛尼西亚巴厘岛 1.51.5万万1920.12.16 中国中国甘肃甘肃 8.6 8.6 1010万万1923.09.01 日本日本关东地区关东地区 7.9 7.9 14.214.2万
4、万1935.05.30 巴基斯坦巴基斯坦基达基达地区地区 7.5 7.5 5 5万万1948.06.28 日本日本福井地区福井地区 7.37.3 0.510.51万万1970.01.05 中国中国云南云南 7.7 7.7 1 1 万万1976.07.28 中国中国河北省唐山河北省唐山 7.87.8 24.224.2万万 时 间 地 点 级别 死亡1978.09.16 伊朗伊朗塔巴斯镇地区塔巴斯镇地区 7.9 1.5万万 1995.01.17 日本日本阪神工业区阪神工业区 7.2 0.6万万1999.08.17 土耳土耳其伊兹米特市其伊兹米特市 7.4 1.7万万2003.12.26 伊朗伊朗克
5、尔曼省克尔曼省 6.8 3万万2004.12.26 印尼印尼苏门答腊岛附近海域苏门答腊岛附近海域 9.0 15 万万2008.05.12 中国中国四川省文川四川省文川 8.0 7万万世界每年发生大地震频率约为世界每年发生大地震频率约为1414% % 实例实例2 2 近百年世界重大地震近百年世界重大地震. .其中其中“重大重大”的标准:的标准: 震级震级7 7级左右;级左右;死亡死亡50005000人以上人以上. .世界性大流感发生频率世界性大流感发生频率1/401/401/301/3019181918年年 西班牙型流感西班牙型流感 H1N1 H1N1 亚型亚型19571957年年 亚洲型流感亚
6、洲型流感 H2N2 H2N2 亚型亚型19681968年年 中国香港型流感中国香港型流感 H3N2 H3N2 亚型亚型19971997年年 中国香港型流感中国香港型流感 H5N1 H5N1 亚型亚型 实例实例3 3 近百年世界重大流感近百年世界重大流感4 4亿人感染亿人感染 50005000万人死亡万人死亡2020天传遍美国天传遍美国 半年席卷全球半年席卷全球 李宇春 周笔畅 张靓颖3528308票 3270840票1353906票 实例实例4 4 20052005年年8 8月月2626日日“超女超女”决赛决赛手机投票总数手机投票总数 8153054李宇春 得票频率得票频率 43.27%周笔畅
7、 得票频率得票频率 40.12%张靓颖 得票频率得票频率 16.61%得票频率可被视为获胜概率得票频率可被视为获胜概率0.40.61 2 3 4 5 6 7231 5 1 2 40.21.00.20.40.8250.502470.4940.440.422560.5020.4980.5120.5240.51622250.5021240.48180.36270.542512492510.502262258试验试验序号序号5 nHnHn50 nHn500 n()nfH()nfH()nfH 实例实例5 5 将一枚硬币抛掷将一枚硬币抛掷5 5次、次、5050次、次、500500次,各做次,各做7 7遍遍
8、观察正面出现的次数及频率观察正面出现的次数及频率. .波波动动最最小小随随n的增大,频率的增大,频率f 呈现出稳定性呈现出稳定性在在1/2处波动较大处波动较大在在1/2处波动较小处波动较小K.K.皮尔逊皮尔逊nHn实验者实验者德德. .摩根摩根蒲丰蒲丰K.K.皮尔逊皮尔逊204810610.5181404020480.50691200060190.501624000120120.5005fn(H)的增大的增大n21fn(H) 结论结论 (1 1)频率有随机波动性,即对于同样的)频率有随机波动性,即对于同样的n,所得的,所得的fn(H)不一定相同;不一定相同; (2 2)抛硬币次数)抛硬币次数n
9、较小时,频率较小时,频率fn(H) 的随机波动幅的随机波动幅度较大,但随度较大,但随n的增大,的增大, 频率频率fn(H)呈现出稳定性呈现出稳定性. .即当即当n逐渐增大时频率逐渐增大时频率fn(H) 总是在总是在0.50.5附近摆动,而逐渐稳定附近摆动,而逐渐稳定于于0.5.0.5.一、频率一、频率 1. 1. 频率的定义频率的定义 2. 2. 频率的性质频率的性质 (1) 非负型:非负型:0 fn(A) 1; (2) 规范性:规范性:fn(S)1; fn( )=0; (3) 可加性:若可加性:若AB ,则则 fn(A B) fn(A) fn(B).可推广到有限个两两互斥事件的和事件可推广到
10、有限个两两互斥事件的和事件()()()()nnnnnnf AAAf Af Af A1212 二、概率二、概率 定义定义 将随机试验将随机试验E重复作重复作n次,其中事件次,其中事件A出现出现nA次次, ,则事件则事件A发生的频率为发生的频率为 若当若当n较大时,频较大时,频率在某一个数率在某一个数p附近波动,则称附近波动,则称p数为事件数为事件A在试验在试验E下的下的统计概率统计概率. .记作记作P( (A)=)=p.( ),nAfAnn 1. 1.概率的统计定义概率的统计定义对本定义的评价对本定义的评价优点:直观优点:直观 易懂易懂缺点:粗糙缺点:粗糙 模糊模糊不便不便使用使用lim()()
11、PnnfAP A 说明说明 1) 1) 一般用频率作为概率的近似值,这个定义并一般用频率作为概率的近似值,这个定义并不要求所做的试验属于古典模型,因此便于在实际中应用,不要求所做的试验属于古典模型,因此便于在实际中应用,但要得到比较准确的概率近似值,需要做大量的重复但要得到比较准确的概率近似值,需要做大量的重复试验试验. . 2) 2) 频率当频率当n较小时波动幅度比较大,当较小时波动幅度比较大,当n逐渐增大时,逐渐增大时,频率趋于稳定值,这个从本质上反映事件在试验中出频率趋于稳定值,这个从本质上反映事件在试验中出现可能性大小的稳定值就是事件的统计概率现可能性大小的稳定值就是事件的统计概率.
12、.的增大的增大n21fn(H)稳定性稳定性某一定数某一定数频率的性质频率的性质 (1) 非负性:非负性:0 fn(A) 1; (2) 规范性:规范性:fn(S)1; fn( )=0; (3) 可加性:若可加性:若AB ,则则 fn(A B) fn(A) fn(B).可推广到有限个两两互斥事件的和事件可推广到有限个两两互斥事件的和事件()()()()nnnnnnf AAAf Af Af A1212 nfP (1) 非负性:非负性:0 P P(A) 1; (2) 规范性:规范性:P(S)1; P( )=0; (3) 可加性:若可加性:若AB ,则则 P(A B) P(A) P(B).可推广到有限个
13、两两互斥事件的和事件可推广到有限个两两互斥事件的和事件()()()()nnP AAAP AP AP A 1212概率的性质概率的性质如果事件如果事件 两两互不相容,则两两互不相容,则,nA AA12()()()()kkP AAAP AP AP A 1212可列可加性可列可加性()()kkkkPAP A 11二、概率的定义二、概率的定义 1. 1.概率的统计定义概率的统计定义 2. 2.概率的概率的公理化定义公理化定义其中 为两两互不相容的事件.,21AA 设设S是是随机试验随机试验E 的的样本空间,若能找样本空间,若能找到一个法则,使得对于到一个法则,使得对于E 的每一事件的每一事件 A 赋于
14、赋于一个实数,记为一个实数,记为P ( A ), 称之为事件称之为事件 A 的的概率,这种赋值满足下面的三条公理:概率,这种赋值满足下面的三条公理:(1) 非负性:非负性:,( )ASP A 0(2) 规范性规范性:( )P S 111)(iiiiAPAP(3) 可列可加性:可列可加性:.().P 10证证 设设(, ,),nAn 1 2 由概率的可列可加性得由概率的可列可加性得()nnPPA 1()nnP A 1()nP 1( )P 0().P 0,.nijnAA Aij 1,显然显然.().P 102. 有限可加性有限可加性: 设设 ,nA AA12两两互不相容,那么niiniiAPAP1
15、1)(证证 取取nnAA 12, ,.ijA Aiji j 1 2 由概率的可列可加性得由概率的可列可加性得 nAAAP21 kkAP1 1)(kkAP()()nkkkk nP AP A 11).()()(21nAPAPAP ()( )( ), ( )( ).P BAP BP A P AP B3. 设设A、B是两个随机事件,且是两个随机事件,且AB,则,则BA证证()ABBABA()BAA ( )( )()P BP AP BA()P BA 0( )( ).P AP B )()()(APBPABP .().P 102. 有限可加性有限可加性: 设设 ,nA AA12两两互不相容,那么niinii
16、APAP11)(证证1)()( SPAP( ).P A1SA 4. 对任意一个随机事件对任意一个随机事件A,则则( ).P A 1()( )( ), ( )( ).P BAP BP A P AP B3. 设设A、B是两个随机事件,且是两个随机事件,且AB,则,则.().P 102. 有限可加性有限可加性: 设设 ,nA AA12两两互不相容,那么niiniiAPAP11)(5. 对任意一个随机事件对任意一个随机事件A,则则( )( ).P AP A1证证,( )AAS AAP S 1).(1)(APAP ( )()P SP AA1)()(APAP ()( )( ), ( )( ).P BAP
17、BP A P AP B3. 设设A、B是两个随机事件,且是两个随机事件,且AB,则,则.().P 102. 有限可加性有限可加性: 设设 ,nA AA12两两互不相容,那么niiniiAPAP11)(4. 对任意一个随机事件对任意一个随机事件A,则则( ).P A 15. 对任意一个随机事件对任意一个随机事件A,则则( )( ).P AP A1()( )( ), ( )( ).P BAP BP A P AP B3. 设设A、B是两个随机事件,且是两个随机事件,且AB,则,则.().P 102. 有限可加性有限可加性: 设设 ,nA AA12两两互不相容,那么niiniiAPAP11)(4. 对
18、任意一个随机事件对任意一个随机事件A,则则( ).P A 16. .加法公式:对任意两个事件加法公式:对任意两个事件A, , B, , 有有 )()()()(ABPBPAPBAP)()()(BPAPBAP证证A AB B由图可得由图可得 ABBABA ABAB P ABP AP BAB又由性质又由性质3得得因此得因此得)()()(ABPBPABBP ).()()()(ABPBPAPBAP ()( )( ).P ABP AP B推广推广 三个事件和的情况三个事件和的情况n个事件和的情况个事件和的情况)(21nAAAP njijiniiAAPAP11)()().()1()(2111nnnkjikj
19、iAAAPAAAP ()( )( )( )()()()()P ABCP AP BP CP ABP ACP BCP ABC 右端共有右端共有 项项. .12 n 解解 设设A=小王小王能答出甲能答出甲类问题类问题, B=小王能答出小王能答出乙类乙类问题问题.(1)6 . 01 . 07 . 0)()()(ABPAPBAP(2)8 . 0)()()()(ABPBPAPBAP(3)()()().P ABP ABP AB10 2 例例1 1 小王参加小王参加“智力大冲浪智力大冲浪”游戏游戏, ,他能答出甲、乙他能答出甲、乙二类问题的概率分别为二类问题的概率分别为0.70.7和和0.2,0.2,两类问题
20、都能答出的两类问题都能答出的概率为概率为0.1.0.1.求求 (1)(1)小王答出甲类而答不出乙类问题的概小王答出甲类而答不出乙类问题的概率;率;(2)(2)小王小王至少有一类问题能答出的概率;至少有一类问题能答出的概率;(3)(3)两类两类小小王王问题都答不出的概率问题都答不出的概率. . ()ABA SBAAB 例例2 2 设设A , B满足满足P ( A ) = 0.6, P ( B ) = 0.7, ,在何条件下,在何条件下,P(AB) 取得最大取得最大( (小小) )值?最大值?最大( (小小) )值是多少?值是多少?解解)()()()(ABPBPAPBAP)()()()(BAPBP
21、APABP3 . 01)()(BPAP最小值在 时取得. 1)(BAP6 . 0)()(APABP 最小值 最大值最大值在 时取得. ()( )P ABP B ()().P ABP B 0 7 例例2 中回答当中回答当 时时, 取得取得最小值是否最小值是否正确?正确?ABS )(BAP这相当于问如下命题是否成立这相当于问如下命题是否成立答:不成立答:不成立 !ABS ()P AB 1 式是式是“羊肉包子打狗羊肉包子打狗 ” ”有去路有去路, ,没回路没回路为什么呢?学了几何概型便会明白为什么呢?学了几何概型便会明白. 定义定义 如果随机试验如果随机试验E E 具有下列特点:具有下列特点: (1
22、) (1) 样本空间包含的基本事件的总数是有限个;样本空间包含的基本事件的总数是有限个; (2) (2) 每个基本事件等可能的发生每个基本事件等可能的发生. .则称则称E 为为古典古典( (等可能等可能) )概型概型 设试验设试验E的样本空间由的样本空间由n个样本点构成,个样本点构成,A为为E的任的任意一个事件,且包含意一个事件,且包含m个样本点,则事件个样本点,则事件A出现的概率出现的概率记为记为: : 计算公式计算公式 .ASVmAP AnV所包含样本点的个数样本点总数 例例3 3 (无放回地摸球)无放回地摸球)设袋中有设袋中有4 4只白球和只白球和2 2只黑球,只黑球,现从袋中无放回地依
23、次摸出现从袋中无放回地依次摸出2 2只球,求这只球,求这2 2只球都是白球的只球都是白球的概率概率. .2A 摸得 只球都是白球样本空间包含的基本事件总数为样本空间包含的基本事件总数为26SVCA所包含基本事件的总数为所包含基本事件的总数为24AVC 2426ASVCP AVC故.52 解解,由已知条件,由已知条件 例例4 4(有放回地摸球)有放回地摸球)设袋中有设袋中有4 4只红球和只红球和6 6只黑球,现只黑球,现从袋中有放回地摸球从袋中有放回地摸球3 3次,求前次,求前2 2次摸到黑球、第次摸到黑球、第3 3 次摸到次摸到红球的概率红球的概率. . 解解 A=前前2 2次摸到黑球、第次摸
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