概率论学习笔记 01

随机事件与概率

一、样本点&样本空间

1. 样本点:随机试验的每一个可能结果称为样本点,用ω表示。

2. 样本空间:随机试验的所有样本点的全体称为样本空间,通常用Ω表示。

样本空间实际上是所有样本点构成的集合,相应的每一样本点是该集合中的元素。

例如:扔掷一枚硬币的实验中,有两个样本点ω1=“正面”,ω2=“反面”,样本空间为 Ω = { 正面,反面 } = { ω1,ω2 }。

二、事件间的关系与运算

1. 事件的包含:如果事件A发生必然导致B发生,即属于A的每一个样本点一定也属于B,则称事件B包含事件A,或称事件A包含于事件B,或称A是B的子事件,记作 B⊃A 或 A⊂B。

2. 事件的相等:如果事件A包含事件B,事件B也包含事件A,则称事件A与B相等,记作A=B。

3. 事件的并(或和):“事件A与B至少有一个发生”这一事件称为事件A与B的并(或和),记作A∪B或A+B。

例如:在投掷一枚骰子的试验中,记A=“点数为奇数”(1,3,5),B=“点数小于五”(1,2,3,4),则A∪B = { 1,2,3,4,5 }。

4. 事件的交(或积):“事件A和B都发生”这一事件称为事件A与B的交(或积),记作A∩B(或AB)。

例如:在上例中,A∩B = { 1,3 }。

5. 事件的差:“事件A发生而B不发生”这一事件称为事件A与B的差,记作A-B。

例如:在上例中,A-B = { 5 }。

6. 互不相容事件:若事件A与B不可能同时发生,也就是说,AB是不可能事件,即AB=∅,则称事件A与B是互不相容事件。

例如:在扔掷一枚骰子的试验中,“点数小于3”和“点数大于4”这两个事件是互不相容事件。

7. 对立事件:“事件A不发生”,这一事件称为事件A的对立事件,记作非A。非A = Ω - A

例如:在扔掷一枚骰子的试验中,记A为事件“点数为偶数”,则非A为事件“点数为奇数”。

8. 随机事件的运算律:

A∪B = B∪A

(A∪B)∪C = A∪(B∪C) = A∪B∪C

A∩B = B∩A

(A∩B)∩C = A∩(B∩C) = A∩B∩C

A∩(B∪C) = (A∩B)∪(A∩C)

A∪(B∩C) = (A∪B)∩(A∪C)

三、概率的公理化定义

1. 定义:设Ω是一个样本空间,定义在Ω的事件域F上的一个实值函数P(·)称为Ω上的一个概率测度,如果它满足下列三条公里:

    公里1  P(Ω) = 1;

    公里2  对任意事件A,有P(A) >= 0;

    公里3 对任意可数个两两不相容的事件A1,A2,…,An,…, 有P(无限个Ai事件相交) = i个P(Ai)的和,

 其中,对任意给定的具体事件A,函数值P(A)称为事件A的概率。此外,一个具有概率测度P(·)的样本空间Ω称为一个概率空间,记作(Ω,P)。

2. 性质:性质1  P(∅) = 0;

    性质2  A1,A2,…,An是两两不相容的,则有P(n个Ai相∪) = n个P(Ai)的和

    性质3  P(非A) = 1 - P(A)

    性质4  P(A-B) = P(A) - P(AB)   若A包含B,则P(A-B) = P(A) - P(B);P(A)>=P(B)

    性质5  0<=P(A)<=1

    性质6  P(A∪B) = P(A) + P(B) - P(AB)

四、古典概型

1. 古典概型满足的两个假设条件:

 (1)随机试验只有有限个可能结果(即样本空间有限);(2)每一个可能结果发生的可能性相同(每一个基本事件的概率相同

2. 概率测度可表示为 P(A) = A中元素个数 / Ω中元素个数 = 使A发生的基本事件数 / 基本事件总数

 

五、几何概型

样本空间为一线段、平面区域或空间立体等的等可能随机试验的概率模型。

例子:两艘轮船都要停靠同一泊位,他们可能在一昼夜的任意时间到达,设两船停靠泊位的时间分别需要1小时与2小时,求一艘船停靠泊位时,需要等待空出码头的概率。

六、条件概率

1. 定义:给定概率空间(Ω,P),A,B是其中的两个事件,且P(A) > 0,则称 P(B|A) = P(AB) / P(A) 为在已知事件A发生的条件下,事件B发生的条件概率。

2. 乘法公式:P(AB) = P(A)P(B|A), P(A) > 0. 对称地,如果P(B) > 0, P(AB) = P(B)P(A|B), P(B)>0.

3. 全概率公式:设{Ai}是一列有限或无穷个两两不相容的非零概率事件,且Ai的并集等于Ω,则对任意事件B有 P(B) = P(Ai)P(B|Ai)的和。

例:当i = 2,P(B) = P(AB)+P(非AB) = P(A)P(B|A) + P(非A)P(B|非A).

4. 贝叶斯公式:设{Ai}是有限或可数无穷个两两不相容的非零概率事件,且无穷个Ai的并集等于Ω,则对任意事件B,P(B) > 0,

       有P(Ai|B) = P(AiB) / P(B) = P(Ai)P(B|Ai) / P(Aj)P(B|Aj)连加。

5. P(AB)与P(B|A)的区别:P(AB)是AB同时发生的概率,是以全体事件为100%来计算其中AB同时发生的概率。P(B|A)是在已经发生了A事件的前提下,再发生B事件的概率。是以所有发生A事件为100%来计算AB同时发生的概率。

七、事件的独立性

1. 设(Ω,P)是一个概率空间,A,B是其中的两个事件,如果 P(AB) = P(A)P(B),则称A与B相互独立,简称A与B独立。

 例:扔掷一枚骰子,事件A“点数小于5” 与 B“点数为奇数” : P(AB) = P(A)P(B) = 1/3,则A与B独立。

2. 如果n(n>=2)个事件:A1,A2,…,An中任意两个事件均相互独立,即对任意 1<= i < j <=n,均有 P(AiAj) = P(Ai)P(Aj),则称n个事件A1,A2,...,An两两独立

3. 设A1,A2,...,An为n(n>=2)个事件,如果对其中任何k(2<=k<=n)个事件Ai1,Ai2,...,Aik(1<=i1<i2<...<ik<=n),均有 P(Ai1Ai2...Aik) = P(Ai1)P(Ai2)...P(Aik),则称A1,A2,...,An相互独立

4. 相互独立的性质:

5. 伯努利概型:

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