二、归纳总结
在本章中,有很多概率论中的基本概念,读者应重点理解这些概念和术语.
1. 随机事件及其运算
随机试验如下.
(1)在相同的条件下试验可以重复进行.
(2)每次试验的结果不止一种,但是试验之前必须明确试验的所有可能的结果.
(3)每次试验将会出现什么样的结果是事先无法预知的.
样本点:随机试验中每一个可能的结果都是一个样本点,记为ω.
样本空间:随机试验所有的样本点组成的集合,记为Ω.
随机事件:一个随机试验样本空间的子集.即随机事件是由部分样本点组成的集合.从直观来说,随机事件是可能发生也可能不发生的事件.
基本事件:仅含一个样本点的随机事件.
两个特殊事件如下.
(1)不可能事件Ø:由于Ø中不包含任何元素,所以Ø在每一次试验中一定不发生.
(2)必然事件Ω:由于Ω包含所有可能试验结果,所以Ω在每一次试验中一定发生.
随机事件的关系与运算如下.
(1)A⊂B:A发生必然导致B发生或称A与B互斥.
(2)A=B:A与B同时发生.
(3)AB=Ø:A与B不可能同时发生.
(4)A∪B:A与B至少有一个发生.
(5)A∩B(或AB):A与B都发生.
(6)A-B:A发生并且B不发生.
(7)不发生.
注 关于随机事件的关系与运算,借助集合的“Venn图”能更直观地帮助理解.
随机事件的运算性质如下.
(1)交换律:A∪B=B∪A,A∩B=B∩A.
(2)结合律:(A∪B)∪C=A∪(B∪C),(AB)C=A(BC).
(3)分配律:(A∪B)∩C=AC∪BC,(A∩B)∪C=(A∪C)∩(B∪C).
(4)对偶律:
2. 概率的定义及其性质
事件发生的频率:n次试验中事件A出现了nA次,则称比值为这n次试验中事件A出现的频率,记为.nA称为事件A发生的频数.
概率的公理化定义:设任一随机试验E,Ω为相应的样本空间,若对任意事件A,有唯一实数P(A)与之对应,且满足下面条件,则数P(A)称为事件A的概率:
(1)(非负性公理)对于任意事件A,总有P(A)≥0;
(2)(规范性公理)P(Ω)=1;
(3)(可列可加性公理)若A1,A2,…,An,…为两两互不相容的事件,则有
概率的性质如下.
(1)P(Ø)=0.
(2)(有限可加性)设A1,A2,…,An为两两互不相容的事件,则有
(3)对任意事件A,有
(4)若事件A⊂B,则
(5)(减法公式)设A,B为任意事件,则P(A-B)=P(A)-P(AB).
(6)(加法公式)设A,B为任意事件,则P(A∪B)=P(A)+P(B)-P(AB).
3. 等可能概型
古典概型:
(1)随机试验的样本空间只有有限个样本点;
(2)每个基本事件发生的可能性相等.事件A的概率为
几何概型:
(1)随机试验的样本空间Ω是某个区域(可以是一维区间、二维平面区域或三维空间区域);
(2)每个样本点发生的可能性相等.事件A的概率为
其中,m(·)在一维情况下表示长度,在二维情况下表示面积,在三维情况下表示体积.
4. 条件概率与事件的相互独立性
条件概率:为在事件A发生的条件下事件B发生的概率,称为条件概率,记为P(B|A).其中P(A)>0.
概率的乘法公式:设A,B为随机试验E上的两个事件,且P(A)>0,则有P(AB)=P(A)P(B|A).类似可得,P(AB)=P(B)P(A|B).
事件的相互独立性:无论A是否发生,都不影响事件B发生的概率.如A,B独立,有P(AB)=P(A)P(B).
事件A,B,C两两独立:设A,B,C是试验E的3个事件,满足等式
P(AB)=P(A)P(B),P(AC)=P(A)P(C),P(BC)=P(B)P(C).
事件A,B,C相互独立:设A,B,C是试验E的3个事件,满足等式:
P(AB)=P(A)P(B),P(AC)=P(A)P(C),
P(BC)=P(B)P(C),P(ABC)=P(A)P(B)P(C).
事件A1,A2,…,An两两独立:设A1,A2,…,An是试验E的n(n≥2)个事件,其中任意两个事件的积事件的概率等于各事件概率的积.
事件A1,A2,…,An相互独立:其中任意两个事件,任意3个事件,……,任意n个事件的积事件的概率等于各事件概率的积.
5. 全概率公式与贝叶斯公式
完备事件组:设E是随机试验,Ω是相应的样本空间,A1,A2,…,An为E的一组事件,若满足条件:
(1)Ai∩Aj=Ø(i≠j);
(2)A1∪A2∪…∪An=Ω.则称事件组A1,A2,…,An为样本空间的一个完备事件组.
全概率公式:设A1,A2,…,An为完备事件组,且P(Ai)>0(i=1,2,…,n),B为任一事件,则
贝叶斯公式:设A1,A2,…,An为完备事件组,P(Ai)>0(i=1,2,…,n),B为满足条件P(B)>0的任一事件,则