概率论的基本概念
一、随机试验
具备以下三个特点的试验称为随机试验:
1、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,并且能事先明确试验的所有可能结果;
3、进行一次试验之前不能确定哪一个结果会出现。
二、样本空间
将随机试验E的所有可能结果组成的集合称为E的样本空间,记为S。样本空间的元素,即E的每个结果,称为样本点。
如抛一颗骰子,观察出现的点数。集合{1,2,3,4,5,6}就是这一随机试验的样本空间,样本点位其中的元素。
三、随机事件
试验E的样本空间S的子集为E的随机事件,简称事件。由一个样本点组成的单点集,称为基本事件。在每次试验中,当且仅当这一子集中的一个样本点出现时,称这一事件发生。全集S称为必然事件,空集 称为不可能事件。
四、事件间的关系与事件的运算
事件是一个集合。
1.若A
B,则称事件B包含事件A,事件A发生必然导致事件B发生。
若A
B且B
A,即A=B。
2.事件A B={x|x A或x B}称为事件A、B的和事件。当且仅当A,B中至少有一个发生时,事件A B发生。
3.事件A B={x|x A且x B}称为事件A、B的积事件。当且仅当A,B同时发生时,事件A B发生。A B也记作AB。
4.事件A-B={x|x A且x B}称为事件A、B的差事件。当且仅当A发生,B不发生时,事件A-B发生。
5.若A B= 则称事件A与B互不相容,或互斥。事件A与事件B不能同时发生。(基本事件是两两互斥的)
6.若A B=S(样本空间),且A B= ,则称事件A、B互为逆事件,或互为对立事件。即每次试验,A、B中必有一个发生且仅有一个发生。
注意: 对立一定互斥,但互斥不一定对立。
五、概率的一些性质
1.非负性:对于每一事件A,有P(A)
0
2.规范性:对于必然事件S,有P(S)=1
3.可列可加性:设A1,A2,…是两两互不相容的事件,有P(A1
A2
…)=P(A1)+P(A2)+…
其他的一些性质:
1.P(
)=0
2.若A1,A2,…,An是两两互不相容的事件,则有P(A1
A2
…
An)=P(A1)+P(A2)+…+P(An)
3.若A
B,则有P(B-A)=P(B)-P(A); P(B)
P(A)
4.P(A)
1
5.P(
)=1-P(A)
6.对于任意两个事件A,B,有P(A
B)=P(A)+P(B)-P(AB)
概率很小的事件在一次试验中实际上几乎是不发生的
六、条件概率
定义: 设事件A,B是两个事件,且P(A)>0,称P(B|A)=
为在事件A发生的条件下事件B发生的条件概率。
性质:
1.非负性:对于每一事件B,有P(B|A)
0
2.规范性:对于必然事件S,有P(S|A)=1
3.可列可加性:设B1,B2,…,是两两互不相容的事件,则有
P(
Bi|A)=
P(Bi|A)
其他的一些性质同上概率的一些性质。如
P(B1
B2|A)=P(B1|A)+P(B2|A)-P(B1B2|A)
乘法定理: 设P(A)>0,则有P(AB)=P(B|A)P(A)
对于多个事件,如A,B,C为事件,且P(AB)>0,则有
P(ABC)=P(C|AB)P(B|A)P(A)。(由假设P(AB)>0可推得P(A)
P(AB)>0)
更一般的,设A1,A2,…,An为n个事件,n
2,且P(A1A2…An)>0,则有
P(A1A2…An)=P(An|A1A2…An-1)P(An-1|A1A2…An-2)…P(A2|A1)P(A1)
全概率公式和贝叶斯公式:
1.样本空间的划分: 设S为试验E的样本空间,B1,B2,…,Bn为E的一组事件。若(i)BiBj=
,i
j ,i,j=1,2…n;(ii)B1
B2
…
Bn=S。称B1,B2,…,Bn为样本空间S的一个划分。
2.全概率公式:设试验E的样本空间为S,A为E的事件,B1,B2,…,Bn为S的一个划分,且P(Bi)>0(i=1,2,…,n),则
P(A)=P(A|B1)P(B1)+P(A|B2)P(B2)+…+P(A|Bn)P(Bn)=
P(A|Bi)P(Bi)。(把每一部分的A加起来就是整个A)
3.贝叶斯公式:设试验E的样本空间为S,A为E的事件,B1,B2,…,Bn为S的一个划分,且P(A)>0,P(Bi)>0(i=1,2,…,n),则P(Bi|A)=
其中P(Bi)一般称为先验概率;P(Bi|A)一般称为后验概率(在得到A信息后,对Bi的概率加以修正)。
七、独立性
定义: 设A,B是两事件,如果满足等式P(AB)=P(A)P(B),则称事件A,B相互独立。
若P(A)>0,P(B)>0,则A,B相互独立与A,B互不相容(P(AB)=0)不能同时成立。
定理1: 设A,B是两事件,且P(A)>0. 若A,B相互独立,则P(B|A)=P(B). 反之亦然。
定理2: 若事件A与B相互独立,则A与
,
与B,
与
也相互独立。
定义: 设A,B,C是三个事件,如果满足等式:P(AB)=P(A)P(B),P(BC)=P(B)P(C ),P(AC)=P(A)P(C ),P(ABC)=P(A)P(B)P(C ),则称事件A,B,C相互独立。
一般,设A1,A2,…,An为n(n
2)个事件,如果对于其中任意2个,任意3个,…,任意n个事件的积事件的概率,都等于各事件概率之积,则称A1,A2,…,An相互独立。
推论:
1.若事件A1,A2,…,An(n
2)相互独立,则其中任意k(n
k
2)个事件也是相互独立的。
2.若n个事件A1,A2,…,An(n
2)相互独立,则将A1,A2,…,An中任意多个事件换成它们各自的对立事件,所得的n个事件仍相互独立。
两个事件相互独立的含义是它们中一个已发生,不影响另一个发生的概率。