《工程数学基础第2版》课件第8章.ppt
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- 工程数学基础第2版 工程 数学 基础 课件
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1、第第8章章 概率与数理统计初步概率与数理统计初步8.1 随机事件随机事件8.2 概率概率8.3 随机变量及其分布随机变量及其分布8.4 随机变量的数字特征随机变量的数字特征 8.5 统计量与统计特征数统计量与统计特征数8.6 参数估计参数估计8.7 假设检验假设检验8.8 一元线性回归分析与相关分析一元线性回归分析与相关分析8.1 随机事件随机事件8.1.1 随机现象随机现象8.1.2 随机事件的定义随机事件的定义8.1.3 事件的关系与运算事件的关系与运算1.事件的关系事件的关系2.事件的运算事件的运算1.确定性现象确定性现象:例如,向上抛一颗石子必然下落;例如,向上抛一颗石子必然下落;同性
2、电荷必定相互排斥;在一个大气压下同性电荷必定相互排斥;在一个大气压下60度的度的水必定不会沸腾,等水必定不会沸腾,等 等等.8.1.1 随机现象随机现象2.随机现象随机现象:例如,抛一枚硬币结果可能是正面朝上、例如,抛一枚硬币结果可能是正面朝上、也可能是反面朝上;用同一门炮向同一目标射击的弹也可能是反面朝上;用同一门炮向同一目标射击的弹着点不尽相同,等等着点不尽相同,等等.注注:这类现象有一个共同特点:即在个别试验中其:这类现象有一个共同特点:即在个别试验中其结果呈现出不确定性结果呈现出不确定性,而在大量重复试验中其结果又而在大量重复试验中其结果又具有某种规律性具有某种规律性统计规律性统计规律
3、性.3.概率论与数理统计具有广泛的应用概率论与数理统计具有广泛的应用.返回返回8.1.2 随机事件的定义随机事件的定义 随机试验随机试验(三个特征三个特征):(1)可以在相同的条件下重复地进行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,并且能事先明确所有可能每次试验的可能结果不止一个,并且能事先明确所有可能的结果的结果;(3)进行一次试验之前不能确定会出现哪个结果。进行一次试验之前不能确定会出现哪个结果。随机试验随机试验E的每一个可能出现的基本结果称为一个的每一个可能出现的基本结果称为一个样本点样本点,用用字母字母 表示表示.而试验而试验E所有可能的基本结果的集合称为试验所
4、有可能的基本结果的集合称为试验E的的样样本空间本空间,用字母,用字母 表示表示.换句话说换句话说,即样本空间就是样本点的全体即样本空间就是样本点的全体构成的集合构成的集合,样本空间的元素就是试验样本空间的元素就是试验E的每个可能的基本结果的每个可能的基本结果.在一次试验中可能发生也可能不发生的结果在一次试验中可能发生也可能不发生的结果,统称为统称为随机随机事件事件,通常用英文字母,通常用英文字母A,B,C或或A1,A2表示表示.随机事件例子随机事件例子例例1:已知一批产品供:已知一批产品供30件,内含正品件,内含正品26件,次品件,次品4件,进件,进行从中一次取出行从中一次取出5件的试验件的试
5、验.则则Ai=恰有恰有i件次品件次品,(i=0,1,2,3,4);B=最多有三件次品最多有三件次品;C=正品不超过正品不超过2件件等都是随机事件,它们在一次试验中可能发生也可能不发生等都是随机事件,它们在一次试验中可能发生也可能不发生.例例2:掷一粒骰子,观察它出现的点数。可能的结果:掷一粒骰子,观察它出现的点数。可能的结果1,2,3,4,5,6,从而样本空间为:,从而样本空间为:=1,2,3,4,5,6。在理论上在理论上,我们称试验我们称试验E所对应的样本空间的子集所对应的样本空间的子集为为E的的随机事件随机事件,简称事件,简称事件.在一次试验中在一次试验中,当这一子当这一子集中的一个样本点
6、出现时集中的一个样本点出现时,就称这一事件发生就称这一事件发生.样本空间的仅包含一个样本点的单点子集也是样本空间的仅包含一个样本点的单点子集也是一种随机事件一种随机事件,这种事件称为这种事件称为基本事件基本事件.由若干个基本由若干个基本事件复合而成的事件称为事件复合而成的事件称为复合事件复合事件.样本空间样本空间 包含所有的样本点包含所有的样本点,它是它是 自身的自身的子集子集,在每次试验中它总是发生在每次试验中它总是发生,称为称为必然事件必然事件,仍仍记为记为 .空集空集 不包含任何样本点不包含任何样本点,也是样本空也是样本空间间 的子集的子集,在每次试验中都不发生在每次试验中都不发生,称为
7、称为不可能不可能事件事件.返回返回8.1.3 事件的关系与运算事件的关系与运算1.事件的关系事件的关系(1)事件的包含与相等)事件的包含与相等 若事件若事件A发生必然导致事件发生必然导致事件B发生发生,则称事件则称事件B包含包含事件事件A,或称事件或称事件A包含在事件包含在事件B中中,记作记作 若若A B且且A B,即即A=B,则称则称A与与B相等相等.BABAAB或(2)事件的和(或并)事件的和(或并)AB(3)事件的积(或交)事件的积(或交)ABBA(4)事件的差)事件的差ABBA(5)互不相容事件)互不相容事件AB补充点补充点事件的并、交和互不相容事件可推广到事件的并、交和互不相容事件可
8、推广到n个事件间的关系个事件间的关系.现就互不相容事件叙述如下:在一次事件现就互不相容事件叙述如下:在一次事件中,如果中,如果n个事件个事件 两两互不相两两互不相容,则称容,则称 是互不相容的事件组是互不相容的事件组.如果互不相容的事件组如果互不相容的事件组 满足满足 ,则称事件组则称事件组 为为完备事件组完备事件组.nAAA,.,21nAAA,.,21nAAA,.,21121.nniiAAAA 或 记 作nAAA,.,21(6)对立事件)对立事件AA2.事件的运算事件的运算 设设A、B、C为事件,则为事件,则(1)交换律:)交换律:(2)结合律:)结合律:(3)分配律:)分配律:(4)对偶律
9、(德莫根)对偶律(德莫根(Demorgan)公式):公式):其中分配律和德莫根公式可以推广到有限多个其中分配律和德莫根公式可以推广到有限多个 事件的情形事件的情形.ABBAABBA,CBACBACBACBA)()(,)()()()()(),()()(CABACBACABACBABABABABA,例例一个货箱中装有一个货箱中装有12只同类型的产品,其中只同类型的产品,其中3只是一等品,只是一等品,9只是二等品,从其中随机地抽取只是二等品,从其中随机地抽取两次,每次任取一只,两次,每次任取一只,表示第次抽取的表示第次抽取的是一等品,试用是一等品,试用 表示下列事件:表示下列事件:B=两只都是一等品
10、两只都是一等品C=两只都是二等品两只都是二等品D=一只一等品,另一只是二等品一只一等品,另一只是二等品E=第二次抽取的是一等品第二次抽取的是一等品)2,1(iAi)2,1(iAi解解:由题意,:由题意,第第i次抽取的是一等品次抽取的是一等品,故故 第第i次抽取的是二等品次抽取的是二等品iAiA21AAB 12CAA 2121AAAAD)()(2121AAAAE从从1,2,3,4,5,6六个数字中任取一个六个数字中任取一个数,数,A=取得的数为取得的数为4的约数的约数,B=取得的数为取得的数为偶数偶数,C=取得的数不小于取得的数不小于5.试用集合表示下列事件试用集合表示下列事件:(1)(2)事件
11、事件“A发生,发生,C不发生不发生”;事件;事件“B,C至少至少有一有一个发生个发生”的逆事件的逆事件 BCABBA,例例2解解 设设i表示基本事件表示基本事件取得的数为取得的数为i所对应的样本所对应的样本点,则样本空间点,则样本空间(1)(2)6,5,4,3,2,14,2,1A6,4,2B6,5C6,4,2,16,4,24,2,1 BA64,2,16,4,2 AB55,3,16,5BCBCBC1,2,41,2,3,41,2,4AC 3,14,3,2,15,3,1CBCB返回返回8.2 概概 率率8.2.1 概率概述概率概述1.概率的统计定义概率的统计定义2.概率的古典定义概率的古典定义3.概
12、率的定义与简单计算概率的定义与简单计算8.2.2 概率的运算公式概率的运算公式1.加法公式加法公式2.条件概率与乘法公式条件概率与乘法公式3.全概率公式全概率公式8.2.3 事件的独立性事件的独立性8.2.1 概率概述概率概述1.概率的统计定义概率的统计定义在相同的条件下进行在相同的条件下进行n次重复试验,事件次重复试验,事件A发生的次数发生的次数m称为事件称为事件A发生的发生的频数频数;m与与n的比值称为事件的比值称为事件A发生的发生的频率频率,记作记作 nmAfAfnn)(),(即 一般地,当试验次数一般地,当试验次数n增大时,事件增大时,事件A发生的频率发生的频率 总是稳定在某个常数总是
13、稳定在某个常数p附近,附近,这时就把这时就把p称为事件称为事件A发生的概率,简称发生的概率,简称事事件件A的概率的概率,记作,记作 上述事件的概率是用统计事件发生的频率来确上述事件的概率是用统计事件发生的频率来确定的,故这个定义称为概率的定的,故这个定义称为概率的统计定义统计定义.根据这根据这个定义,通过大量的重复试验,用事件发生的个定义,通过大量的重复试验,用事件发生的频率近似地作为它的概率,这是求一个事件的频率近似地作为它的概率,这是求一个事件的概率的常用基本方法概率的常用基本方法.)(AfnpAP)(2.概率的古典定义概率的古典定义考虑下面两个随机试验:考虑下面两个随机试验:E1:投掷一
14、颗均匀的骰子,观察其出现的:投掷一颗均匀的骰子,观察其出现的点数,基本事件有点数,基本事件有6个,由骰子的个,由骰子的“均匀均匀性性”可知,每一个基本事件发生的可能可知,每一个基本事件发生的可能性相等性相等.E2:一批产品有:一批产品有N个,要随机抽取一个,个,要随机抽取一个,检测其等级,则检测其等级,则N个产品被抽取的机会个产品被抽取的机会是相同的,每一次检测的结果就是一个是相同的,每一次检测的结果就是一个基本事件,故基本事件,故N个基本事件出现的可能个基本事件出现的可能性相等性相等.这两个试验都具有以下特点:这两个试验都具有以下特点:(1)只有有限个基本事件只有有限个基本事件(2)每个基本
15、事件在一次试验中发生的可能性相同每个基本事件在一次试验中发生的可能性相同.这类随机试验称为这类随机试验称为等可能概型等可能概型,由于这种概型在概,由于这种概型在概率论发展初期是主要研究对象,所以也称为率论发展初期是主要研究对象,所以也称为古典概古典概型型.在古典概型中,若基本事件的总数为在古典概型中,若基本事件的总数为n,事件,事件包含的基本事件数为包含的基本事件数为m,则事件的概率定义,则事件的概率定义为为 ,这个定义称为概率的,这个定义称为概率的古典定义古典定义.nmAP)(3概率的定义与简单计算概率的定义与简单计算 与随机试验相联系的数量指标与随机试验相联系的数量指标 ,都具,都具有下列
16、共同的属性:有下列共同的属性:(1)(2)(3)为互不相容事件为互不相容事件,则则)(AP1)(0AP0)(,1)(PPnAAA,.,21niiiniAPAP11)(在数学上,刻划随机试验中事件在数学上,刻划随机试验中事件A的发生的可的发生的可能性大小的数值能性大小的数值 ,如果满足上述三条性质,就,如果满足上述三条性质,就称为事件的称为事件的概率概率.注:注:)(AP)(1)(APAP返回返回8.2.2 概率的运算公式概率的运算公式1.加法公式加法公式由概率的性质知道,若事件由概率的性质知道,若事件A和和B互不相互不相容,即容,即 ,则则 BA)()()(BPAPBAPAB事件事件 时,上式
17、就不成立了时,上式就不成立了.BAAB而有而有)()()()(BAPBPAPBAP该公式称为概率的该公式称为概率的加法公式加法公式加法公式可推广到有限个事件至少有一个加法公式可推广到有限个事件至少有一个发生的情形,如三个事件发生的情形,如三个事件 的并的加的并的加法公式为:法公式为:CBA,()()()()()()()()P ABCP AP BP CP ABP ACP BCP ABC返回返回2.条件概率与乘法公式条件概率与乘法公式(1)条件概率)条件概率 一般地,把一般地,把“在事件在事件B已发生的条件已发生的条件下,事件下,事件A发生的概率发生的概率”称为称为条件概率条件概率,记作记作 ,读
18、作,读作“在条件在条件B下,事件下,事件A的概率的概率”.)(BAP()()()0()PA BPA BP BP B同理同理()()()0()P ABP B AP AP AAB(2)乘法公式)乘法公式由条件概率的一般公式由条件概率的一般公式,得得()()()()0)()()()()0)P ABP B P A BP BP ABP A P B AP A 上述公式称为概率的上述公式称为概率的乘法公式乘法公式.概率的乘法公式可推广到有限个事件交概率的乘法公式可推广到有限个事件交的情形的情形:设有设有n个事件个事件 满足满足 ,则则 12,.,nA AA0),.,(21nAAAP).().()()().(
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