一概率论的基本概念课件.ppt
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- 概率论 基本概念 课件
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1、第一章第一章 随机事件与概率随机事件与概率第一节第一节 随机试验与随机事件随机试验与随机事件第二节第二节 随机事件的概率随机事件的概率第三节第三节 古典概型古典概型第四节第四节 条件概率及事件的独立性条件概率及事件的独立性第一节第一节 随机试验与随机事件随机试验与随机事件自然界有一类现象在一定条件下必然发生,称自然界有一类现象在一定条件下必然发生,称为确定性现象;而在一定条件下,通过试验或为确定性现象;而在一定条件下,通过试验或观察会发生多种可能的结果,但事先又不能预观察会发生多种可能的结果,但事先又不能预测是哪一种结果的现象称测是哪一种结果的现象称随机现象随机现象。1、随机试验、随机试验概率
2、论与数理统计概率论与数理统计是研究和揭示随机现象统计是研究和揭示随机现象统计规律性的一门基础学科。规律性的一门基础学科。上一页上一页下一页下一页返返 回回则把这一试验称为则把这一试验称为随机试验随机试验,常用,常用E表示。表示。对随机现象进行的观察或实验称为对随机现象进行的观察或实验称为试验试验。(2)每次试验的可能结果不止一个,并且事)每次试验的可能结果不止一个,并且事先可以知道试验的所有可能结果。先可以知道试验的所有可能结果。(3)进行一次试验之前,不能确定会出现)进行一次试验之前,不能确定会出现哪一个结果。哪一个结果。若一个试验具有下列三个特点:若一个试验具有下列三个特点:(1)在相同条
3、件下可重复进行。)在相同条件下可重复进行。上一页上一页下一页下一页返返 回回下面举一些随机试验的例子下面举一些随机试验的例子.E1:一个盒子中有十个完全相同的球,分别标号:一个盒子中有十个完全相同的球,分别标号1,2.,10.从中任取一球。从中任取一球。E2:将一枚硬币抛掷三次,观察正面出现的次数。:将一枚硬币抛掷三次,观察正面出现的次数。E3:记录某电话交换台在单位时间内收到的呼唤次数:记录某电话交换台在单位时间内收到的呼唤次数.E4:记录某一地区一昼夜的最高温度和最低温度记录某一地区一昼夜的最高温度和最低温度. 上一页上一页下一页下一页返返 回回2、样本空间与随机事件、样本空间与随机事件样
4、本空间:样本空间: 随机试验随机试验E所有结果的集合称为样本空间,所有结果的集合称为样本空间, 记为记为S,随机试验的每一个可能结果称为,随机试验的每一个可能结果称为 样本点。样本点。注:样本空间的元素是由试验目的确定的,注:样本空间的元素是由试验目的确定的,一般试验目的不同,其样本空间也不一样。一般试验目的不同,其样本空间也不一样。随机事件:一般的,随机试验的样本空间的子集为随机事件:一般的,随机试验的样本空间的子集为随机事件,简称事件。用大写字母随机事件,简称事件。用大写字母A,B,C.表示。表示。在每次试验中当且仅当该子集中的一个样本点出现,在每次试验中当且仅当该子集中的一个样本点出现,
5、称这一事件发生。称这一事件发生。随机事件中有两个随机事件中有两个极端情况极端情况:每次试验中都必然发生的事件,称为每次试验中都必然发生的事件,称为必然事件必然事件S。每次试验中都不发生的事件,称为每次试验中都不发生的事件,称为不可能事件不可能事件 。基本事件基本事件是只包含一个样本点的事件。是只包含一个样本点的事件。必然事件必然事件包含所有样本点,它就是样本空间包含所有样本点,它就是样本空间S。不可能事件不可能事件不含任何样本点,它就是空集不含任何样本点,它就是空集 。上一页上一页下一页下一页返返 回回 表示事件表示事件A包含于事件包含于事件B或称事件或称事件B包含事件包含事件A,指指事件事件
6、A发生必然导致事件发生必然导致事件B发生发生.BA 013、事件之间的关系及其运算、事件之间的关系及其运算.,相等相等与事件与事件称事件称事件即即且且若若BABAABBA ,.AAS 对于任意事件都有事件事件A1,A2,An 的和记为的和记为 ,或或A1 A2 An iniA1 表示事件表示事件A与事件与事件B中至少有一个事件发生中至少有一个事件发生,称此事称此事件为事件件为事件A与事件与事件B的和(并)事件的和(并)事件,或记为或记为A+B.BA02上一页上一页下一页下一页返返 回回表示事件表示事件A与事件与事件B同时发生同时发生, 称为事件称为事件A与事件与事件B的的积(交)事件,记为积(
7、交)事件,记为AB。积事件。积事件AB是由是由A与与B的公共的公共样本点所构成的集合。样本点所构成的集合。可列个事件可列个事件A1 , A2 , , An 的积记为的积记为A1 A2 An 或或A1A2 An ,也可简记为,也可简记为 。niiA1 1iiA在可列无穷的场合,用在可列无穷的场合,用 表示事件表示事件“A1、A2 、 诸诸事件同时发生。事件同时发生。”BA03上一页上一页下一页下一页返返 回回事件事件A发生且事件发生且事件B不发生不发生,称为事件称为事件A与事件与事件B的差的差事件。事件。显然有:显然有:,AAAA AS BA 04 BA05则称则称A和和B是互不相容的或互斥的是
8、互不相容的或互斥的,指事件指事件A与与B不不可能同时发生。可能同时发生。基本事件是两两互斥的基本事件是两两互斥的。上一页上一页下一页下一页返返 回回,AA A AAAS SSABABAAB ASA 则称则称A和和B互为对立事件,或称互为对立事件,或称A与与B互为逆事件。互为逆事件。事件事件A的逆事件记为的逆事件记为 , 表示表示“A不发生不发生”这一事件。这一事件。A06ABSAB且对于任意的事件对于任意的事件A,B只有如下分解:只有如下分解:)()(,BABABABABAABA上一页上一页下一页下一页返返 回回ABBAA BBAAB BABA BABABA BASAASSSSSS上一页上一页
9、下一页下一页返返 回回事件的运算律事件的运算律(1)交换律:)交换律:AB=AB,AB=BA(2)结合律)结合律(AB)C=A(BC)(3)分配律:)分配律:A (BC)= (AB)( A C )(AB)C=A(BC)A(B C)=(AB)(AC)(4)德)德摩根律(摩根律(De Morgan):):.,11111111iiiiiiiiiniiniiniiniAAAAAAAA上一页上一页下一页下一页返返 回回上一页上一页下一页下一页返返 回回例例1 设设A,B,C为为3个事件,用个事件,用A,B,C的运算式表示下列事件:的运算式表示下列事件:(1) A发生而发生而B与与C都不发生:都不发生:(
10、2) A,B都发生而都发生而C不发生:不发生:(3) A,B,C至少有一个事件发生:至少有一个事件发生:(4) A,B,C至少有两个事件发生:至少有两个事件发生:(5) A,B,C恰好有两个事件发生:恰好有两个事件发生:(6) A,B,C恰好有一个事件发生:恰好有一个事件发生:(7) A,B至少有一个发生而至少有一个发生而C不发生:不发生:(8) A,B,C都不发生:都不发生:().ABCABCABC或或.ABCABC或.ABC()()().ABACBC()()().ABCACBBCA()()().ABCBACCAB() .AB C.ABCABC或第二节第二节 随机事件的概率随机事件的概率1、
11、频率、频率nkAfn )(定义定义1: 在相同条件下,进行了在相同条件下,进行了n次试验次试验.若随机事件若随机事件A在在这这n次试验中发生了次试验中发生了k次,则比值次,则比值k/n 称为事件称为事件A在在n次试次试验中发生的频率,记为验中发生的频率,记为频率具有下列频率具有下列性质性质:(1)对于任一事件对于任一事件A,有,有 1)(0 Afn(2)( )1nfS 上一页上一页下一页下一页返返 回回1211(3), ()()(), ()()nnnmmmniniiiA BfABfAfBAAAfAfA若事件互不相容 则一般,若互不相容 则上一页上一页下一页下一页返返 回回 历史上著名的统计学家
12、蒲丰(历史上著名的统计学家蒲丰(Buffon)和皮尔逊)和皮尔逊(Pearson)曾进行过大量抛硬币的试验,其结果如表)曾进行过大量抛硬币的试验,其结果如表所示所示.实验者实验者nkf德德摩根摩根204810610.5181蒲丰蒲丰404020480.5069K皮尔逊皮尔逊1200060190.5016K皮尔逊皮尔逊24000120120.5006可见出现正面的频率总在可见出现正面的频率总在0.5附近摆动附近摆动.随着试验次数随着试验次数的增加的增加,它会逐渐稳定于它会逐渐稳定于0.5.上一页上一页下一页下一页返返 回回nk上一页上一页下一页下一页返返 回回大量试验证明当重复试验的次数大量试验
13、证明当重复试验的次数 n很大时很大时,频率频率 逐渐逐渐稳定于某某个常数,这种稳定于某某个常数,这种“频率稳定性频率稳定性”就是通常所说就是通常所说的统计规律性。的统计规律性。1211 ( )(1)( )0(2)( )1(3),()()( ).nnnnSAAP AP AP SA APAP AP AA设 为样本空间, 为事件,对于每一个事件 赋予一个实数,且满足以下公理:非负性:规范性:可列可加性:对于两两互不相容的可列无穷多个事件有则称实数为事件 的概率定义定义22、概率的公理化定义、概率的公理化定义上一页上一页下一页下一页返返 回回 nkknkknAPAPAAA1121)()(,2则则有有为
14、为两两两两互互不不相相容容事事件件,:若若性性质质概率的性质:概率的性质:0)(1 P:性性质质3,()( )()( )( ).A BABP BAP BP ABP AP B性质 :设是两个事件,若,则有;(可减性)(单调性). 1)(4 APA,:对对任任一一事事件件性性质质上一页上一页下一页下一页返返 回回).(1)( 5APAPA ,有有:对对任任一一事事件件性性质质)()()()( ,6ABPBPAPBAPBA ,有,有:对于任意两个事件:对于任意两个事件性质性质上一页上一页下一页下一页返返 回回练习1、比较下列四个数的大小,用不等号连接( ), (), (), ( )( )P A P
15、AB P AB P AP B244( ), ( ), (),(), (), ()5515P AP BP ABP AB P AB P AB求3、一飞机投弹炸地面目标,已知飞机投一弹命中地 面第1,2,3号目标的概率分别为0.01,0.02,0.03.求该飞机投一弹没有命中目标的概率。2、第三节 古典概型E1:掷一枚硬币,观察正面反面出现的情况E2:从编号为1,2,3n的n个小球中任取一球, 观察取出的球号共有的特点:1、试验的样本空间只包含有限个元素2、试验中每个基本事件发生的可能性相同 将具有以上两个特点的随机试验称为等可能概型(古典概型).定义定义1: 设随机试验设随机试验E满足如下满足如下
16、条件条件:(1)试验的样本空间只有有限个样本点,即试验的样本空间只有有限个样本点,即(2) 每个样本点的发生是等可能的,即每个样本点的发生是等可能的,即则称试验为则称试验为古典概型古典概型,也称为,也称为等可能概型等可能概型。12,nSe ee12( )()()nPePePe古典概型中事件古典概型中事件A的概率计算公式为的概率计算公式为( )kAP An所包含的样本点数S中样本点总数上一页上一页下一页下一页返返 回回例例1 将一枚硬币抛掷三次,求:将一枚硬币抛掷三次,求: (1) 恰有一次出现正面的概率;恰有一次出现正面的概率; (2) 至少有一次出现正面的概率至少有一次出现正面的概率.上一页
17、上一页下一页下一页返返 回回解解 将一枚硬币抛掷三次的样本空间将一枚硬币抛掷三次的样本空间S=HHH,HHT,HTH,THH,HTT,THT,TTH,TTTS中包含有限个元素,且由对称性知每个基本事件发生的中包含有限个元素,且由对称性知每个基本事件发生的可能性相同可能性相同.(1) 设设A表示表示“恰有一次出现正面恰有一次出现正面”,则则 A=HTT,THT,TTH,故有故有 P(A)=3/8.上一页上一页下一页下一页返返 回回(2) 设设B表示表示“至少有一次出现正面至少有一次出现正面”,由,由 =TTT, 得得B171( )1.88P BP B ( )例例2 12名新生中有名新生中有3名优
18、秀生,将他们随机地平均分名优秀生,将他们随机地平均分配到三个班中去,试求:配到三个班中去,试求:(1) 每班各分配到一名优秀生的概率;每班各分配到一名优秀生的概率;(2) 3名优秀生分配到同一个班的概率名优秀生分配到同一个班的概率.上一页上一页下一页下一页返返 回回解解 12名新生平均分配到三个班的可能分法总数为名新生平均分配到三个班的可能分法总数为 4441284312!C C C(4!)(1) 设设A表示表示“每班各分配到一名优秀生每班各分配到一名优秀生”329!9!3!.(3!)(3!)239!12!16( )/.(3!)(4!)55P A 上一页上一页下一页下一页返返 回回(2) 设设
19、B表示表示“3名优秀生分到同一班名优秀生分到同一班”,故,故3名优秀生名优秀生分到同一班共有分到同一班共有3种分法,其他种分法,其他9名学生分法总数名学生分法总数为为 ,故由乘法原理,故由乘法原理,B包含样本总数为包含样本总数为 1449849!C C C1!4!4!9!3.1!4!4!233 9!12!3( )/.554!4!P B 4、几何概型、几何概型若试验具有如下特征若试验具有如下特征:).(),() 1 (m的度量记作,并把面积、体积等如长度度量区域大小可以是一个几何区域,这个样本空间)()()( mAmAP .也也称称为为几几何何概概率率.)(,)2(的位置和形状无关与成正比的度量
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