同济大学概率论与数理统计第一、第二章课件.ppt
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- 同济大学 概率论 数理统计 第一 第二 课件
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1、概率论简明教程概率论简明教程什么是概率?什么是概率?例例1.盒中装有盒中装有20件产品,其中有件产品,其中有5件次品,件次品,不放回地一件一件抽取,问:第十次取出不放回地一件一件抽取,问:第十次取出最后一个次品的概率是多少?最后一个次品的概率是多少?例例2,在半圆区域,在半圆区域0y 内随机地投内随机地投入一点,求该点与原点的连线与入一点,求该点与原点的连线与x轴的夹角轴的夹角不超过不超过 的可能性。的可能性。22axx/4 概率的思想在日常生活中的体现日常用语“可能、大概、也许”有两层意思:不确定性和把握的程度。形象化说:用形象化说:用0,1内的一个数值来表达对某种结内的一个数值来表达对某种
2、结果出现的可能性大小的定量描述果出现的可能性大小的定量描述。概率的思想在日常生活中的体现概率的思想在日常生活中的体现日常用语“可能、大概、也许”有两层意思:不确定性和把握的程度。第一章第一章 随机事件随机事件1.1 1.1 随机事件随机事件1随机试验随机试验2样本空间样本空间3随机事件随机事件4随机事件之间的关系和运算随机事件之间的关系和运算一一 随机试验随机试验 概率论是一门研究随机现象及其统计规律概率论是一门研究随机现象及其统计规律性的学科性的学科 随机现象随机现象在个别试验中呈现不确定的在个别试验中呈现不确定的结果,而在大量重复试验中结果呈现某种结果,而在大量重复试验中结果呈现某种 规律
3、性的现象。规律性的现象。这种规律性称为统计规律性。这种规律性称为统计规律性。例例3,掷一颗骰子,对比两种结果:,掷一颗骰子,对比两种结果:骰子下落;出现骰子下落;出现6点点又如:又如:抛一枚均匀硬币抛一枚均匀硬币100次,出现正面向上的次次,出现正面向上的次数恰为数恰为35次。次。男婴女婴的出生率男婴女婴的出生率 在闹市区的某个街口,在一个给定时间段在闹市区的某个街口,在一个给定时间段内观察交通堵塞现象内观察交通堵塞现象为了研究随机现象的统计规律性,为了研究随机现象的统计规律性,就要对客观事物进行观察,这个就要对客观事物进行观察,这个过程叫试验。过程叫试验。概率论所讨论的试验称为随机试验,它具
4、概率论所讨论的试验称为随机试验,它具有以下三个特点:有以下三个特点:在相同的条件下试验可以重复进行;在相同的条件下试验可以重复进行;每次试验的结果具有多重可能性,但是试每次试验的结果具有多重可能性,但是试验之前可以明确试验的所有可能结果;验之前可以明确试验的所有可能结果;在试验前不能准确地预言该次试验将出现在试验前不能准确地预言该次试验将出现哪种结果。哪种结果。例例4()抛一枚均匀硬币三次,观察正面向上()抛一枚均匀硬币三次,观察正面向上的次数;的次数;()观察某交通道口在一个小时内的汽车()观察某交通道口在一个小时内的汽车流量;流量;()从某厂生产的相同型号的灯泡中抽取()从某厂生产的相同型
5、号的灯泡中抽取一个,测试它的寿命一个,测试它的寿命()向一个直径为()向一个直径为cm的靶子射击,观的靶子射击,观察弹着点的位置察弹着点的位置二二 样本空间样本空间将随机试验的结果与集合对应起来:将随机试验的结果与集合对应起来:一个随机试验,每一个可能出现的结一个随机试验,每一个可能出现的结果称为样本点,记为果称为样本点,记为;全体样本点组成的集合称为样本空间,全体样本点组成的集合称为样本空间,记记。也即样本空间是试验的所有可能结果。也即样本空间是试验的所有可能结果组成的集合,集合中的元素就是样本点。组成的集合,集合中的元素就是样本点。12,n 即:样本空间可以是有限集,可数集,一个区样本空间
6、可以是有限集,可数集,一个区间间在例在例4中中,()向一个直径为()向一个直径为cm的靶子射击,观的靶子射击,观察弹着点的位置察弹着点的位置 (x,y)|x2+y225三 随机事件 从两个角度来定义:概率论的角度;集合从两个角度来定义:概率论的角度;集合的角度。的角度。在概率论中,把试验的结果称为事件;每次在概率论中,把试验的结果称为事件;每次试验中可能发生也可能不发生、而在大量试试验中可能发生也可能不发生、而在大量试验中具有某种规律性的事件称为随机事件;验中具有某种规律性的事件称为随机事件;从集合的角度,一个随机试验所对应样本空从集合的角度,一个随机试验所对应样本空间的子集称为随机事件间的子
7、集称为随机事件 用大写字母用大写字母A、B、C等表示随机事件。等表示随机事件。比如掷一颗骰子,观察其出现的点数,比如掷一颗骰子,观察其出现的点数,=1,2,3,4,5,6,令令B=出现奇数点出现奇数点=,.我们看到我们看到B是是的子集的子集 称某事件发生,当且仅当该集合所包含的某一称某事件发生,当且仅当该集合所包含的某一个样本点在试验中出现。个样本点在试验中出现。例如例如 抛一枚均匀硬币三次,观察正面向上的次数,抛一枚均匀硬币三次,观察正面向上的次数,正正正、正正反、正反正、正反反、正正正、正正反、正反正、正反反、反正正、反正反、反反正、反反反反正正、反正反、反反正、反反反=出现一次正面出现一
8、次正面正反反、反正反、反反正,正反反、反正反、反反正,A是该是该随机试验的一个结果也是样本空间的子集。随机试验的一个结果也是样本空间的子集。当第一次正面,第二、三次反面这一样本点在试验中出现当第一次正面,第二、三次反面这一样本点在试验中出现时,表示事件发生了,其余类似。时,表示事件发生了,其余类似。在随机事件中,有的可以看成是由某在随机事件中,有的可以看成是由某些事件复合而成的,而有些事件则不能分些事件复合而成的,而有些事件则不能分解为其它事件的组合,这种不能分解成其解为其它事件的组合,这种不能分解成其它事件组合的最简单的随机事件称为基本它事件组合的最简单的随机事件称为基本事件。事件。一般地说
9、,只含一个样本点的随机事一般地说,只含一个样本点的随机事件称为基本事件件称为基本事件例例5掷一颗骰子,观察其出现的点数,掷一颗骰子,观察其出现的点数,令令Ai=出现出现i点点,B=出现奇数点出现奇数点.则则 Aii 为基本事件,为基本事件,i=1,2,6;,为随机(复合)事,为随机(复合)事 件。件。其中其中=1,2,3,4,5,6 又:又:C=点数小于点数小于7;D=点数大于点数大于7 每次试验每次试验C为必然会发生的事件;为不可为必然会发生的事件;为不可能发生的事件;能发生的事件;每次试验中一定发生的事件称为必然事件每次试验中一定发生的事件称为必然事件.包含所有样本点,因此每次试验中必定有
10、包含所有样本点,因此每次试验中必定有中的中的一个样本点出现,故一个样本点出现,故是必然事件;而另一方面是必然事件;而另一方面是是的子集;的子集;每次试验中一定不发生的事件称为不可能事件每次试验中一定不发生的事件称为不可能事件.中不包含任何样本点,因此是不可能事件;中不包含任何样本点,因此是不可能事件;也是也是的子集。的子集。为讨论问题方便,将上述两个事件也当作随机事为讨论问题方便,将上述两个事件也当作随机事件,作为两个极端情况。件,作为两个极端情况。与与有着紧密的联系,如果每次试验有着紧密的联系,如果每次试验中某一结果必然发生,那么其反面就一定中某一结果必然发生,那么其反面就一定不发生;不发生
11、;随机事件都是相对于一定的试验条件随机事件都是相对于一定的试验条件而言,条件变了,事件的性质也会变。而言,条件变了,事件的性质也会变。例例6(续)比较(续)比较“掷一粒骰子掷一粒骰子”、“掷掷两粒骰子两粒骰子”和和“掷十粒骰子掷十粒骰子”,事件事件A=点数(之和)小于点数(之和)小于7四、事件之间的关系与运算(1)事件的包含:若事件)事件的包含:若事件A发生必然导致发生必然导致事件事件B发生,则称事件发生,则称事件B包含事件包含事件A。(2)事件的相等:若事件)事件的相等:若事件A包含事件包含事件B,事件事件B也包含事件也包含事件A,则称事件,则称事件A与事件与事件B相等。记相等。记A=B.(
12、3)和(并)事件:当且仅当事件)和(并)事件:当且仅当事件A与事与事件件B中至少有一个发生时,称中至少有一个发生时,称A与与B的和事的和事件发生,记件发生,记AB。可推广至有限或可列和。可推广至有限或可列和。可推广至有限或可列和:可推广至有限或可列和:至少有一发生,记至少有一发生,记 至少有一发生,记至少有一发生,记121nniiAAAA12,nAAA12,nAAA121niiAAAA (4)积(交)事件:当且仅当事件)积(交)事件:当且仅当事件A与事与事件件B同时发生时,称事件同时发生时,称事件A与与B的交事件发的交事件发生,记生,记AB。可推广至有限交或可列交。可推广至有限交或可列交AB
13、可推广至有限交或可列交可推广至有限交或可列交 同时发生,记同时发生,记 同时发生,记同时发生,记n12121niniAAAAA AA12,nAAA12,nAAA12121niniAAAAA AA (5)差事件:当且仅当事件)差事件:当且仅当事件A发生而事件发生而事件B不发生时,称事件不发生时,称事件A与与B的差事件发生,的差事件发生,记记 A-B。(6)互不相容事件:如果)互不相容事件:如果AB=,则称,则称事件事件A与事件与事件B互不相容(互斥)互不相容(互斥)A-B 例例7 抛二枚均匀硬币,抛二枚均匀硬币,=正正,正反,反正,正正,正反,反正,反反反反。A=第一次出现正面第一次出现正面=正
14、正,正反正正,正反,B=第二次出现正面第二次出现正面=正正,反正正正,反正。A与与B的和事件的和事件 第一次或第二次出现正面,表第一次或第二次出现正面,表 示为示为 AB=正正,正反,反正正正,正反,反正。A与与B的积事件的积事件 第一次且第二次都出现正面,第一次且第二次都出现正面,表示为表示为 AB=正正正正。A与与B的差事件的差事件A-B 第一次正面第第一次正面第二二次出现反面,次出现反面,表示为表示为 A-B=正反正反.如果一组事件中任意两个事件都互不相容,那么如果一组事件中任意两个事件都互不相容,那么称这组事件两两互不相容。(任意一组基本事件称这组事件两两互不相容。(任意一组基本事件总
15、是两两互不相容)总是两两互不相容)(7)对立事件:事件)对立事件:事件-A称为事件称为事件A的对立事件的对立事件(逆、余),记(逆、余),记.(B-A=B)A =A=(8)运算定律:交换律、结合律、分配律、对)运算定律:交换律、结合律、分配律、对偶律。(复习偶律。(复习p5)A例:化简下列各式;ABAB(1)A BBAA ABAB(2)ABABAABBAABB ABAB(3)ABABABABAABB 例例8设设Ai=第第i个电子元件正常工作个电子元件正常工作,i=1,2,n.用事件之间的关系表示用事件之间的关系表示 n个电子元件串联或并联系统正常工作这个电子元件串联或并联系统正常工作这 一事件
16、。一事件。串联系统:串联系统:A1A2An123n 并联系统:并联系统:A A1 1A2An12n1234例例9,设,设Ai=第第i个电子元件正常工作个电子元件正常工作,用事,用事件之间的关系表示下列电子线路正常工作件之间的关系表示下列电子线路正常工作这一事件。这一事件。1234EAAAA例例10,设,设A、B、C为三个随机事件,用为三个随机事件,用A、B、C的运算关的运算关系表示下列事件:系表示下列事件:(1)A发生,发生,B与与C不发生;不发生;(2)A、B、C中至少有一个发生;中至少有一个发生;(3)A、B、C中不多于一个发生;中不多于一个发生;(4)A、B、C中至少有两个发生;中至少有
17、两个发生;ABCABCABCABCABCABCABCABCABCABC 例例11某城市的供水系统由甲,乙两个水源与三部分某城市的供水系统由甲,乙两个水源与三部分管道,组成,每个水源都足以供应城市用水,用管道,组成,每个水源都足以供应城市用水,用i(i=1,2,3)表示)表示“第第i号管道正常工作号管道正常工作”这一事件。这一事件。求求“城市正常供水城市正常供水”和和“城市断水城市断水”两个事件用两个事件用i表表示的表示式示的表示式.123 BAAA甲水厂甲水厂乙水厂乙水厂城市城市123123CAAAA AA第二章 等可能概型一 古典概率二 几何概率三 频率与概率四 概率的公理化定义一.古典概率
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