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文檔簡介
1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上自考高數(shù)經(jīng)管類概率論與數(shù)理統(tǒng)計課堂筆記前言概率論與數(shù)理統(tǒng)計是經(jīng)管類各專業(yè)的基礎課,概率論研究隨機現(xiàn)象的統(tǒng)計規(guī)律性,它是本課程的理論基礎,數(shù)理統(tǒng)計則從應用角度研究如何處理隨機數(shù)據(jù),建立有效的統(tǒng)計方法,進行統(tǒng)計推斷。概率論包括隨機事件及其概率、隨機變量及其概率分布、多維隨機變量及其概率分布、隨機變量的數(shù)字特征及大數(shù)定律和中心極限定理。共五章,重點第一、二章,數(shù)理統(tǒng)計包括樣本與統(tǒng)計量,參數(shù)估計和假設檢驗、回歸分析。重點是參數(shù)估計。預備知識(一)加法原則引例一,從北京到上海的方法有兩類:第一類坐火車,若北京到上海有早、中、晚三班火車分別記作火1、火2、火3,則坐火車的方法有3
2、種;第二類坐飛機,若北京到上海的飛機有早、晚二班飛機,分別記作飛1、飛2。問北京到上海的交通方法共有多少種。解:從北京到上海的交通方法共有火1、火2、火3、飛1、飛2共5種。它是由第一類的3種方法與第二類的2種方法相加而成。一般地有下面的加法原則:辦一件事,有m類辦法,其中:第一類辦法中有n1種方法;第二類辦法中有n2種方法;第m類辦法中有nm種方法;則辦這件事共有種方法。(二)乘法原則引例二,從北京經(jīng)天津到上海,需分兩步到達。第一步從北京到天津的汽車有早、中、晚三班,記作汽1、汽2、汽3第二步從天津到上海的飛機有早、晚二班,記作飛1、飛2問從北京經(jīng)天津到上海的交通方法有多少種?解:從北京經(jīng)天
3、津到上海的交通方法共有:汽1飛1,汽1飛2,汽2飛1,汽2飛2,汽3飛1,汽3飛2。共6種,它是由第一步由北京到天津的3種方法與第二步由天津到上海的2種方法相乘3×2=6生成。一般地有下面的乘法原則:辦一件事,需分m個步驟進行,其中:第一步驟的方法有n1種;第二步驟的方法有n2種;第m步驟的方法有nm種;則辦這件事共有種方法。 (三)排列(數(shù)):從n個不同的元素中,任取其中m個排成與順序有關的一排的方法數(shù)叫排列數(shù),記作或。 排列數(shù)的計算公式為:例如:(四)組合(數(shù)):從n個不同的元素中任取m個組成與順序無關的一組的方法數(shù)叫組合數(shù),記作或。組合數(shù)的計算公式為例如:=45組合數(shù)有性質 (
4、1),(2) ,(3)例如:例一,袋中有8個球,從中任取3個球,求取法有多少種?解:任取出三個球與所取3個球順序無關,故方法數(shù)為組合數(shù)(種)例二,袋中五件不同正品,三件不同次品(×××)從中任取3件,求所取3件中有2件正品1件次品的取法有多少種?解:第一步在5件正品中取2件,取法有(種)第二步在3件次品中取1件,取法有(種)由乘法原則,取法共有10×3=30(種)第一章 隨機事件與隨機事件的概率§1.1隨機事件引例一,擲兩次硬幣,其可能結果有:上上;上下;下上;下下則出現(xiàn)兩次面向相同的事件A與兩次面向不同的事件B都是可能出現(xiàn),也可能不出現(xiàn)的。引
5、例二,擲一次骰子,其可能結果的點數(shù)有:1,2,3,4,5,6則出現(xiàn)偶數(shù)點的事件A,點數(shù)4的事件B都是可能出現(xiàn),也可能不出現(xiàn)的事件。從引例一與引例二可見,有些事件在一次試驗中,有可能出現(xiàn),也可能不出現(xiàn),即它沒有確定性結果,這樣的事件,我們叫隨機事件。(一)隨機事件:在一次試驗中,有可能出現(xiàn),也可能不出現(xiàn)的事件,叫隨機事件,習慣用A、B、C表示隨機事件。由于本課程只討論隨機事件,因此今后我們將隨機事件簡稱事件。雖然我們不研究在一次試驗中,一定會出現(xiàn)的事件或者一定不出現(xiàn)的事件,但是有時在演示過程中要利用它,所以我們也介紹這兩種事件。必然事件:在一次試驗中,一定出現(xiàn)的事件,叫必然事件,習慣用表示必然事
6、件。例如,擲一次骰子,點數(shù)6的事件一定出現(xiàn),它是必然事件。不可能事件:在一次試驗中,一定不出現(xiàn)的事件叫不可能事件,而習慣用表示不可能事件。例如,擲一次骰子,點數(shù)>6的事件一定不出現(xiàn),它是不可能事件。(二)基本(隨機)事件隨機試驗的每一個可能出現(xiàn)的結果,叫基本隨機事件,簡稱基本事件,也叫樣本點,習慣用表示基本事件。例如,擲一次骰子,點數(shù)1,2,3,4,5,6分別是基本事件,或叫樣本點。全部基本事件叫基本事件組或叫樣本空間,記作,當然是必然事件。(三)隨機事件的關系(1)事件的包含:若事件A發(fā)生則必然導致事件B發(fā)生,就說事件B包含事件A,記作。例如,擲一次骰子,A表示擲出的點數(shù)2,B表示擲出
7、的點數(shù)3。A=1,2,B=1,2,3。所以A發(fā)生則必然導致B發(fā)生。顯然有(2)事件的相等:若,且就記A=B,即A與B相等,事件A等于事件B,表示A與B實際上是同一事件。(四)事件的運算 (1)和事件:事件A與事件B中至少有一個發(fā)生的事件叫事件A與事件B的和事件,記作:或A+B例如,擲一次骰子,A=1,3,5;B=1,2,3則和事件A+B=1,2,3,5顯然有性質若,則有A+B=BA+A=A(2)積事件:事件A與事件B都發(fā)生的事件叫事件A與事件B的積事件,記作:AB或AB 例如,擲一次骰子,A=1,3,5;B=1,2,3,則AB=1,3顯然有性質:若,則有AB=AAA=A(3)差事件:事件A發(fā)生
8、而且事件B不發(fā)生的事件叫事件A與事件B的差事件,記作(A-B)例如,擲一次骰子,A=1,3,5;B=1,2,3,則A-B=5顯然有性質:若,則有A-B=A-B=A-AB(4)互不相容事件:若事件A與事件B不能都發(fā)生,就說事件A與事件B互不相容(或互斥)即AB=例如,擲一次骰子,A=1,3,5;B=2,4AB= (5)對立事件:事件A不發(fā)生的事件叫事件A的對立事件。記作例如,擲一次骰子,A=1,3,5,則顯然,對立事件有性質:注意:A與B對立,則A與B互不相容,反之不一定成立。例如在考試中A表示考試成績?yōu)閮?yōu),B表示考試不及格。A與B互不相容,但不對立。下面圖1.1至圖1.6用圖形直觀
9、的表示事件的關系和運算,其中正方形表示必然事件或樣本空間。圖1.1表示事件事件A圖1.2陰影部分表示A+B圖1.3陰影部分表示AB圖1.4陰影部分表示A-B圖1.5表示A與B互不相容圖1.6陰影部分表示事件的運算有下面的規(guī)律: (1)A+B=B+A,AB=BA叫交換律(2)(A+B)+C=A+(B+C)叫結合律 (AB)C=A(BC)(3)A(B+C)=AB+AC(A+B)(A+C)=A+BC叫分配律(4)叫對偶律例1,A,B,C表示三事件,用A,B,C的運算表示以下事件。(1)A,B,C三事件中,僅事件A發(fā)生(2)A,B,C三事件都發(fā)生(3)A,B,C三事件都不發(fā)生(4)A,B,
10、C三事件不全發(fā)生(5)A,B,C三事件只有一個發(fā)生(6)A,B,C三事件中至少有一個發(fā)生解:(1)(2)ABC(3)(4)(5)(6)A+B+C例2.某射手射擊目標三次:A1表示第1次射中,A2表示第2次射中,A3表示第3次射中。B0表示三次中射中0次,B1表示三次中射中1次,B2表示三次中射中2次,B3表示三次中射中3次,請用A1、A2、A3的運算來表示B0、B1、B2、B3解:(1)(2)(3)(4)例3 ,A,B,C表示三事件,用A,B,C的運算表示下列事件。(1)A,B都發(fā)生且C不發(fā)生(2)A與B至少有一個發(fā)生而且C不發(fā)生(3)A,B,C都發(fā)生或A,B,C都不發(fā)生(4)A,B,C中最多
11、有一個發(fā)生(5)A,B,C中恰有兩個發(fā)生(6)A,B,C中至少有兩個發(fā)生(7)A,B,C中最多有兩個發(fā)生解:(1)(2)(3)(4)(5)(6)簡記AB+AC+BC(7)簡記例4,若=1,2,3,4,5,6;A=1,3,5;B=1,2,3求(1)A+B;(2)AB;(3) ;(4);(5);(6);(7),(8) 。解:(1)A+B=1,2,3,5;(2)AB=1,3;(3)=2,4,6;(4)=4,5,6;(5)=4,6;(6)=2,4,5,6;(7)=2,4,5,6;(8)=4,6由本例可驗算對偶律,=,=正確例5,(1)化簡;(2)說明AB與是否互斥解:(1)(2)例6.A,B,C為三事
12、件,說明下列表示式的意義。(1)ABC;(2);(3)AB;(4)解:(1)ABC表示事件A,B,C都發(fā)生的事件(2) 表示A,B都發(fā)生且C不發(fā)生的事件(3)AB表示事件A與B都發(fā)生的事件,對C沒有規(guī)定,說明C可發(fā)生,也可不發(fā)生。AB表示至少A與B都發(fā)生的事件(4)所以也可以記AB表示,ABC與 中至少有一個發(fā)生的事件。例7.A,B,C為三事件,說明(AB+BC+AC)與是否相同。解:(1)表示至少A,B發(fā)生它表示A,B,C三事件中至少發(fā)生二個的事件。(2)表示A,B,C三事件中,僅僅事件A與事件B發(fā)生的事件表示A,B,C三事件中僅有二個事件發(fā)生的事件。因而它們不相同。§1.2隨機事
13、件的概率(一)頻率:(1)在相同條件下,進行了n次試驗,在這n次試驗中,事件A發(fā)生了nA次,則事件A發(fā)生的次數(shù)nA叫事件A發(fā)生的頻數(shù)。(2)比值nA/n稱為事件A發(fā)生的頻率,記作fn(A),即歷史上有不少人做過拋硬幣試驗,其結果見下表,用A表示出現(xiàn)正面的事件: 試驗人nnAfn(A)摩根204810610.5181蒲豐404020480.5069皮爾遜1200060190.5016從上表可見,當試驗次數(shù)n大量增加時,事件A發(fā)生的頻率fn(A)會穩(wěn)定某一常數(shù),我們稱這一常數(shù)為頻率的穩(wěn)定值。例如從上表可見拋硬幣試驗,正面出現(xiàn)的事件A的頻率fn(A)的穩(wěn)定值大約是0.5。(二)概率:事件A出現(xiàn)的頻率
14、的穩(wěn)定值叫事件A發(fā)生的概率,記作P(A)實際上,用上述定義去求事件A發(fā)生的概率是很困難的,因為求A發(fā)生的頻率fn(A)的穩(wěn)定值要做大量試驗,它的優(yōu)點是經(jīng)過多次的試驗后,給人們提供猜想事件A發(fā)生的概率的近似值。粗略地說,我們可以認為事件A發(fā)生的概率P(A)就是事件A發(fā)生的可能性的大小,這種說法不準確,但人們?nèi)菀桌斫夂徒邮埽阌趹?。下面我們不加證明地介紹事件A的概率P(A)有下列性質:(1)0P(A) 1(2)P()=1,P()=0(3)若A與B互斥,即AB=,則有P(A+B)=P(A)+P(B)若A1,A2,An互斥,則有(三)古典概型:若我們所進行的隨機試驗有下面兩個特點:(1)試驗只有有限
15、個不同的結果;(2)每一個結果出現(xiàn)的可能性相等,則這種試驗模型叫古典概型。例如,擲一次骰子,它的可能結果只有6個,假設骰子是均勻的,則每一種結果出現(xiàn)的可能性都是1/6,所以相等,這種試驗是古典概型。下面介紹古典概型事件的概率的計算公式:設是古典概型的樣本空間,其中樣本點總數(shù)為n,A為隨機事件,其中所含的樣本點數(shù)為r則有公式:例1,擲一次骰子,求點數(shù)為奇數(shù)點的事件A的概率。解:樣本空間為=1,2,3,4,5,6;A=1,3,5n=6,r=3 例2.擲三次硬幣,設A表示恰有一次出現(xiàn)正面,B表示三次都出現(xiàn)正面,C表示至少出現(xiàn)一次正面,求:(1)P(A);(2)P(B);(3)P(C)解:樣本空間=正
16、正正,正正反,正反正,正反反,反正正,反正反,反反正,反反反;(1) (2)(3) 由于在古典概型中,事件A的概率P(A)的計算公式只需知道樣本空間中的樣本點的總數(shù)n和事件A包含的樣本點的個數(shù)r就足夠,而不必一一列舉樣本空間的樣本點,因此,當樣本空間的樣本點總數(shù)比較多或難于一一列舉的時候,也可以用分析的方法求出n與r的數(shù)值即可。例3,從0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 這10個數(shù)碼中,取出三個不同的數(shù)碼,求所取3個數(shù)碼不含0和5的事件A的概率。解:從10個不同數(shù)碼中,任取3個的結果與順序無關,所以基本事件總數(shù) A事件中不能有0和5,所以只能從其余8個數(shù)碼中任取3個,所以A中的基本事件 例
17、4,從1,2,3,4,5,6,7,8,9這9個數(shù)字中任取一個,放回后再取一個,求所取兩個數(shù)字不同的事件A的概率。解:(1)第一次取一個數(shù)字的方法有9種;第二次取一個數(shù)字的方法與第一次相同也是9種;由乘法原則,知兩次所取的數(shù)字方法有9×9=92(種)每一種取法是一個基本事件,所以n=92(2)所取兩個數(shù)字不同時,相當于從中任取兩個數(shù),其結果與順序有關,所取取法有:也可按(1)的乘法原則求r,第一次的取法有9種,第二次的數(shù)字與第1次不同,所以只有8種,所以取法共有9×8(種)r=9×8例5,袋中有5個白球,3個紅球,從中任取2個球,求(1)所取2個球的顏色不同的事件A
18、的概率;(2)所取2個球都是白球的事件B的概率;(3)所取2個球都是紅球的事件C的概率;(4)所取2個球是顏色相同的事件的概率。解:袋中共的8個球,從中任取2個球結果與順序無關,所以取法共有種,每一種取法的結果是一個基本事件,所以基本事件總數(shù)為(1)分兩步取。第一步,在5個白球中任取一個,方法數(shù)為5;第二步在3個紅球中取一個,方法數(shù)為3,根據(jù)乘法原則,共有5×3種方法,即有5×3種結果。(2)從5個白球中任取2個,結果與順序無關取法共有(種)B包含的基本事件共有r2=10 (3)從3個紅球中任取2個的方法為(種)C包含的基本事件數(shù)r3=3 (4)所取2個球顏色相同的有兩類:
19、第一類:2個球都是白球的方法有(種) 第二類:2個球都是紅球的方法有(種)根據(jù)加法原則,所取2個球是顏色相同的方法共有10+3=13種。2個球顏色相同的事件D包含r4=13種基本事件。例6,袋中有10件產(chǎn)品,其中有7件正品,3件次品,從中每次取一件,共取兩次,×××求:(1)不放回抽樣,第一次取后不放回,第二次再取一件,而且第一次取到正品,第二次取到次品的事件A的概率。(2)放回抽樣,第一次取一件產(chǎn)品,放回后第二次再取一件,求第一次取到正品,第二次取到次品的事件B的概率解(1)第一次取一件產(chǎn)品的方法有10種不放回,第二次取一件產(chǎn)品的方法有9種由乘法原則知,取兩次的
20、方法共有10×9種也可以用排列數(shù)計算,因為結果與順序有關,所以取法有(種)基本事件總數(shù)n=10×9第一次取到正品,第二次取到次品的方法有7×3種,所以事件A包含的基本事件有:(2)放回抽樣。由于有放回,所以第一次、第二次取一件產(chǎn)品的方法都是10種,由乘法原則知抽取方法共有10×10=100種,所以基本事件總數(shù)n=10×10=100第一次取正品方法有7種,第二次取次品的方法有3種,由乘法原則,事件B包含的基本事件共有 例7,將一套有1,2,3,4,5分冊的5本書隨機放在書架的一排上,求1,2分冊放在一起的事件A的概率。解:(1)基本事件總數(shù)n=5
21、×4×3×2×1(種)或者為(2)A包含的基本事件有(種)例8,擲兩次骰子,求點數(shù)和為7的事件A的概率。解:(1)基本事件總數(shù)n=6×6=36(種)(2)A=;A包含的基本事件數(shù)r=6 例9,從1,2,3,4,5,6,7這七個數(shù)碼中任取3個,排成三位數(shù),求(1)所排成的三位數(shù)是偶數(shù)的事件A的概率。(2)所排成的三位數(shù)是奇數(shù)的事件B的概率。解:基本事件總數(shù)(個)(1)所排成的三位數(shù)是偶數(shù)的取法需分兩步:第一步,取一個偶數(shù)放在個位碼位置,取法有3種;第二步,將其余6個數(shù)中任取兩個排成一排,分別處于十位數(shù)和百位數(shù)碼位置,共有種方法。根據(jù)乘法原則,事件
22、A包含的基本事件數(shù)(2)所排成的三位數(shù)的取法也需分兩步進行;第一步,取一個奇數(shù)放在個位碼位置,有4種方法。第二步,將其余6個數(shù)中任取兩個放在十位碼和百位碼,方法有種。根據(jù)乘法原則,事件B包含的基本事件數(shù)例10,袋中有9個球,分別標有號碼1,2,3,4,5,6,7,8,9從中任取3個球,求(1)所取3個球的最小號碼為4的事件A的概率;(2)所取3個球的最大號碼為4的事件B的概率;解:基本事件總數(shù)(個)(1)最小號碼為4的取法分兩步進行第一步,取出4號球,方法只有1種第二步,在5,6,7,8,9這5個球中任取2個,方法數(shù)為A包含的基本事件(2)最大碼為4的取法為:第一步,取出4號球方法只有1種第二
23、步,在1,2,3號球中任取2個,方法數(shù)為B包含的基本事件例11,將兩封信投入4個信箱中,求兩封信在同一信箱的事件A的概率。解:(1)先將第一封信投入信箱,有4種方法再將第二封信投入信箱,也有4種方法根據(jù)乘法原則共有4×4種方法基本事件總數(shù)n=4×4(2)將兩封信同時投入一個信箱,方法有4種A包含的基本事件數(shù)r=4例12,袋中有10個球,其中有6個白球,4個紅球,從中任取3個,求:(1)所取的三個球都是白球的事件A的概率(2)所取三個球中恰有2個白球一個紅球的事件B的概率(3)所取3個球中最多有一個白球的事件C的概率(4)所取3個球顏色相同的事件D的概率解:基本事件總數(shù)(1)
24、A包含的基本事件數(shù)(2)B包含的基本事件數(shù)(3)C的基本事件包含兩類:第一類,一個白球,二個紅球的取法有第二類,0個白球,三個紅球取法有種事件C包含的基本事件數(shù)(4)事件D包含的基本事件有兩類:第一類,三個球都是白球的取法有種第二類,三個球都是紅球的取法有種事件D包含的基本事件數(shù)(種)(四)概率的加法公式請先看下面引例:擲一次骰子,A=1,3,5,B=1,2,3請求:(1)P(A);(2)P(B);(3)P(A+B);(4)P(AB)解:(1) (2)(3) (4) 由本例看出,P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB),本例的結果具有普遍性,下面我們不加證明地介紹下面公式:特別情形:
25、60; (1)如果A與B互斥,即AB=則P(AB)=0這時(2)因為A與有性質所以 當上面等式中左邊的概率P(A)不易求得,而且A的對立事件的概率則較易計算時,便可以通過容易計算的求難計算的概率P(A)。例1若P(A)=0.5,P(A+B)=0.8,P(AB)=0.3,求P(B)解:因為P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB)P(B)=P(A+B)+P(AB)-P(A)=0.8+0.3-0.5=0.6例2,袋中有10件產(chǎn)品,其中有6件正品,4件次品,從只任取3件,求所取3件中有次品的事件A的概率。解:A表示有次品,它包含有1件次品,有2件次品,有3件次品三類事件,計算比較復雜。而對立事件
26、則表示沒有次品,即都是正品的事件,比較簡單。因為基本事件總數(shù)事件 包含的基本事件加法公式可推廣如下:例3,P(A)=0.4,P(B)=0.5,P(C)=0.4,P(AB)=0.2,P(AC)=0.24,P(BC)=0,求P(A+B+C)。解: (五)概率的減法公式 因為,而,而BA與明顯不相容。特別地,若,則有AB=A所以當例1 ,已知P(B)=0.8,P(AB)=0.5,求 解:例2,若A與B互不相容,P(A)=0.5,P(B)=0.3,求解:(1)P(A+B)=P(A)+P(B)=0.8根據(jù)對偶公式所以 §1.3條件概率(一)條件概率和乘法公式 符號叫在事件B已經(jīng)發(fā)生
27、的條件下,事件A發(fā)生的概率,叫條件概率,需要指出的是條件概率仍是事件A的概率,但是它有條件,條件是以B已經(jīng)發(fā)生為前提,或者是以B已經(jīng)發(fā)生為條件。 例1,某廠有200名職工,男、女各占一半,男職工中有10人是優(yōu)秀職工,女職工中有20人是優(yōu)秀職工,從中任選一名職工。用A表示所選職工優(yōu)秀,B表示所選職工是男職工。求(1)P(A);(2)P(B);(3)P(AB);(4);解:(1)(2)(3)AB表示所選職工既是優(yōu)秀職工又是男職工 (4)表示已知所選職工是男職工。在已知所選職工是男職工的條件下,該職工是優(yōu)秀職工,這時n=100,r=10 由本例可以看出事件A與事件不是同一事件
28、,所以它們的概率不同,即 由本例還可看出,事件AB與事件也不相同,事件AB表示所選職工既是男職工又是優(yōu)秀職工,這時基本事件總數(shù)n1=200,r=10。而事件 則表示已知所選職工是男職工,所以基本事件總數(shù)n2=100,r=10,所以雖然P(AB)與不相同,但它們有關系,由本例可以看出本例的結果具有普遍性。下面我們不加證明地給出下面的乘法公式:顯然有:若P(A)>0則有將上面的結果改寫為整式有 公式叫概率的乘法公式。 例2,在10件產(chǎn)品中,有7件正品,3件次品,從中每次取出一件(不放回),A表示第一次取出正品,B表示第二次取出正品,求:(1)P(A);(2);(3)P(AB)解(
29、1)(2)(3) = 例3,若P(AB)=0.3,P(B)=0.5,求解: 例4,若P(A)=0.8,P(B)=0.4,求。解:(1)(2)例5,某人壽命為70歲的概率為0.8,壽命為80歲的概率為0.7,若該人現(xiàn)已70歲時,問他能活到80歲的概率是多少?解:用A表示某人壽命為70歲,B表示某人壽命為80歲。已知P(A)=0.8,P(B)=0.7由于因為所以,已經(jīng)活到70歲的人能活到80歲的概率為0.875乘法公式可以推廣為:例6,袋中有三件正品,二件次品(××)從中每次取出1件(不放回)共取3次,求第3次才取到次品的事件B的概率。解:用A1表示第一次取到正品A2表示第二次
30、取到正品A3表示第三次取到正品則用古典概型計算P(A1),這時n1=5,r1=3再用古典概型計算,這時n2=4,r2=2再用古典概型計算,這時n3=3,r3=2(二)全概公式 定義:若事件組滿足條件(1)互不相容(2)在一次試驗中,事件組中至少發(fā)生一個,即 就說事件組是樣本空間的一個劃分。例如事件組A與有所以事件組是樣本空間的一個劃分。例如某產(chǎn)品由甲、乙、丙三廠分別生產(chǎn),A1表示該產(chǎn)品由甲廠生產(chǎn),A2表示該產(chǎn)品由乙廠生產(chǎn),A3表示該產(chǎn)品由丙廠生產(chǎn),則事件組A1,A2,A3滿足:(1)(2)所以事件組A1,A2,A3是樣本空間的一個劃分。下面介紹全概公式 設是樣本空間的一
31、個劃分,B是一個事件,則有:證: 又B=B互不相容也互不相容用乘法公式上式可改寫為特別地(1)若是的一個劃分,則有(2)是的一個劃分,所以全概公式的優(yōu)點是當P(B)不易求而且條件概率容易計算時,可用全概公式求P(B)例1,袋中有5個球,其中有3個紅球,2個白球,從中每次取出一個球(不放回)用A表示第一次取到紅球,B表示第二次取到紅球,求(1)P(A);(2)P(B)解:(1)用古典概型n=5,r=3(2)直接求P(B)很困難,因為B發(fā)生的概率與事件A發(fā)生與之有關,用古典概型容易求得:所以可用全概公式計算可見第一次,第二次取到紅球的概率相同。例2,已知男人中有5%是色盲,女人中有1%是色盲,若人
32、群中男女各半。當在人群中任取一人,問該人是色盲的概率是多少?解:用B表示該人是色盲者,A表示該人是男人.直接求P(B)比較困難,原因在于該人是色盲的概率與該人的性別有關,但已知例3,甲乙兩臺車床加工同一產(chǎn)品,甲車床的次品率為0.03,乙車床的次品率為0.02,又知甲車床的產(chǎn)量是乙車床產(chǎn)量的兩倍,現(xiàn)將兩臺車床的產(chǎn)品放在一起,從中任取一件,求該產(chǎn)品是次品的概率。解:用B表示該產(chǎn)品是次品,A表示該產(chǎn)品由甲車床生產(chǎn)已知 例4,二門導彈射擊敵機,敵機未被擊中的概率為0.25,被擊中一彈的概率為0.5,被擊中二彈的概率為0.25,若敵機中一彈時被擊落的概率為0.7,敵機中二彈時,被擊落的概率為0.9。求敵
33、機被擊落的概率。解:用AK表示敵機的被擊中K彈,K=0,1,2;B表示敵機被擊落已知顯然有其中A0,A1,A2是的一個劃分(三)逆概公式(貝葉斯公式)由 可得公式叫逆概公式(貝葉斯公式)當P(A),P(B),已知時,可反過來求。例5,某地七月份下暴雨的概率為0.7,當下暴雨時,有水量的概率為0.2;當不下暴雨時,有水量的概率為0.05,求:(1)該地七月份有水災的概率.(2)當該地七月份已發(fā)生水災時,下暴雨的概率.解:用B表示該地七月有水災;A表示該地七月下暴雨已知(1)(2)例6,某種產(chǎn)品分別由甲、乙、丙三廠生產(chǎn),甲廠產(chǎn)量占50%,次品率為0.01,乙廠產(chǎn)量占30%,次品率為0.02,丙廠產(chǎn)
34、量占20%,次品率為0.05,求:(1)該產(chǎn)品的次品率(2)若任取一件,該件是次品,求這件次品分別是甲廠、乙廠、丙廠的產(chǎn)品的概率。解:用B表示產(chǎn)品是次品,A1表示甲廠的產(chǎn)品,A2表示乙廠的產(chǎn)品,A3表示丙廠的產(chǎn)品。所以表示已知產(chǎn)品甲廠產(chǎn)品時,該產(chǎn)品是次品表示已知產(chǎn)品是乙廠產(chǎn)品時,該產(chǎn)品是次品。表示已知該產(chǎn)品是丙廠產(chǎn)品時,該產(chǎn)品是次品。則表示已知產(chǎn)品是次品時,它是甲廠產(chǎn)品;則表示已知產(chǎn)品是次品時,它是乙廠產(chǎn)品;則表示已知產(chǎn)品是次品時,它是丙廠產(chǎn)品;(1)(2)可見,若該產(chǎn)品是次品,則此次品是丙廠產(chǎn)品的可能性最大。例7,甲袋中有3個白球,2個紅球,乙袋中有2個白球,3個紅球,先從甲袋中取一個球放入
35、乙袋,再從乙袋中取一個球,求:(1)從乙袋中取出的球是白球的概率;(2)如果從乙袋中取出的球是白球,則這時從甲袋中取出白球的概率是多少?從甲袋中取出紅球的概率是多少?解:用B表示從乙袋中取出白球;A表示從甲袋中取出白球,所以表示從甲袋中取出紅球。已知 (1)(2) 可見從甲袋中取出白球的可能性大。例8,已知,求(1)P(AB);(2)解:(1)(2)例9,若;求(1)P(B);(2)P(A+B)解:(1)(2)(3) 例10,已知;求解:(1)(2)(3) §1.4事件的獨立性(一)事件的獨立性(1)定義:若P(AB)=P(A)P(B),就說事件A與事件B相互獨立。(2)A與B獨立的
36、性質性質一,若A與B獨立,則 而若A與B獨立,則證:A與B獨立,P(AB)=P(A)P(B)(1)當P(A)>0時,(2)當P(B)>0時,性質一說明A與B相互獨立時,A發(fā)生與否,對B發(fā)生的概率沒有影響,而且,B發(fā)生與否也對A發(fā)生的概率沒有影響。 性質二,若A與B獨立,則有(1)與獨立(2)與B獨立(3)A與獨立 證:用獨立性定義:(1)A與B獨立,P(AB)=P(A)P(B)由對偶公式與獨立(2) 與B相互獨立(3)A與相互獨立由A與B獨立這一定義可推廣有下列結果:若A,B,C相互獨立,則有P(ABC)=P(A)P(B)P(C)若相互獨立,則有 例1.種子的發(fā)芽率為0.98,求三
37、粒種子中至少有一粒發(fā)芽的概率。(解一)用B表示三粒種子中至少有一粒發(fā)芽A1表示第一粒種子發(fā)芽A2表示第二粒種子發(fā)芽A3表示第三粒種子發(fā)芽很明顯,A1,A2,A3相互獨立(解二)用對偶公式例2.甲、乙、丙三人獨立破譯敵碼。甲能破譯的概率為;乙能破譯的概率為;丙能破譯的概率為 .求密碼被破譯的概率。解:用B表示敵碼被破譯B=甲+乙+丙例3.某產(chǎn)品由三道工序獨立加工而成。第一工序的正品率為0.98;第二工序的正品率為0.99;第三工序的正品率為0.98。求該種產(chǎn)品的正品率和次品率。解:用B表示產(chǎn)品是正品A1表示第一工序是正品A2表示第二工序是正品A3表示第三工序是正品B=A1A2A3(1)(2)(二
38、)重復獨立試驗概型先請看引例:某人射擊目標的命中率為P,他向目標射擊三槍,求這三槍中恰中二槍的概率。解:用B表示射擊三槍,恰中二槍的事件A1表示第一槍擊中目標A2表示第二槍擊中目標A3表示第三槍擊中目標其中A1,A2,A3獨立由本例可見與,大小相同都是P2(1-P),總共有三類,相當于從1,2,3這三個數(shù)中,任取二個的方法數(shù) 由本例可以推廣為:某人射擊目標的命中率為P(即每次命中率都是P),他向目標射擊n槍,則這n槍中恰中k槍的概率為:P(射擊n槍,恰中k槍)=一般地,有下面普遍結果:如果在每一次試驗中,事件A發(fā)生的概率不變都是P(A)=p,則在這樣的n次重復相同的試驗中,事件A發(fā)生k次的概率
39、的計算公式為:P(在n次重復試驗中,A發(fā)生k次)= 其中P表示在每一次試驗時,A的概率,記為p=P(A),習慣用符號Pn(k)表示在n次重復試驗中,事件A發(fā)生k次的概率。 例1.一射手對目標獨立射擊4次,每次射擊的命中率P=0.8,求(1)恰好命中兩次的概率;(2)至少命中一次的概率。解:(1)(2)用B表示至少命中1次的事件則表示最多命中0次的事件,故 表示恰好命中0次的事件例2.五臺同類型的機床同時獨立工作,每臺車床在一天內(nèi)出現(xiàn)故障的概率P=0.1,求在一天內(nèi):(1)沒有機床出現(xiàn)故障的概率;(2)最多有一臺機床出現(xiàn)故障的概率。解:(1)所求概率為:(2)所求概率為:例3.在一次試驗中,事件
40、A發(fā)生的概率為P(A)=0.7,問至少做多少次試驗,才能使事件A至少出現(xiàn)1次的概率超過0.99。解:設所需試驗次數(shù)為n,它的對立事件為Pn(0)答:試驗次數(shù)至少4次例4,某射手射擊目標4次,且知道至少擊中一次的概率為,求該射手射擊1次的命中率P。解:P(至少射中1次)=1-P(射中0次)本章考核內(nèi)容小結(一)了解隨機事件的概率的概念,會用古典概型的計算公式計算簡單的古典概型的概率(二)知道事件的四種關系(1)包含:表示事件A發(fā)生則事件B必發(fā)生(2)相等:(3)互斥:與B互斥(4)對立:A與B對立AB=,且A+B=(三)知道事件的四種運算(1)事件的和(并)A+B表示A與B中至少有一個發(fā)生性質:
41、(1)若,則A+B=A(2)且 (2)事件積(交)AB表示A與B都發(fā)生性質:(1)若,則AB=BB=B且(2)(3)事件的差:A-B表示A發(fā)生且B不發(fā)生,且A-B=A-AB(4)表示A不發(fā)生性質(四)運算關系的規(guī)律(1)A+B=B+A,AB=BA叫交換律(2)(A+B)+C=A+(B+C)叫結合律(AB)C=A(BC)(3)A(B+C)=AB+AC叫分配律(A+B)(A+C)=A+BC(4)叫對偶律(五)掌握概率的計算公式(1)P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB)特別情形A與B互斥時:P(A+B)=P(A)+P(B)A與B獨立時:P(A+B)=P(A)+P(B)-P(A)P(B)推廣P
42、(A+B+C)=P(A)+P(B)+P(C)-P(AB)-P(AC)-P(BC)+P(ABC)(2)推廣:當事件獨立時,P(AB)=P(A)P(B)P(ABC)=P(A)P(B)P(C)P(ABCD)=P(A)P(B)P(C)P(D)性質若A與B獨立與B,A與,與均獨立(六)熟記全概率公式的條件和結論若A1,A2,A3是的劃分,則有簡單情形熟記貝葉斯公式若已知,則(七)熟記貝努利重復試驗概型的計算公式本章作業(yè)教材6-7頁,習題1.11.(1)(2),2.(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7),4,5.(1)(2),6.(1)(2),712-13頁,習題1.21,2,3,4,5,6,7,8.
43、(1)(2)(3)(4),9,10.(1)(2)(3)(4)(5),11,12,13.(1)(2)17-18頁,習題1.32,3,4,5,6,7.(1)(2),8,9,10,11,12,13,1422-23頁,習題1.41.(1)(2)(3),2,3,4,5,6,7,8,9.(1)(2),10.(1)(2)(3)(4),11,1224頁自測題全部 第二章 隨機變量及其變量分布§2.1離散型隨機變量(一)隨機變量引例一:擲骰子。可能結果為=1,2,3,4,5,6.我們可以引入變量X,使X=1,表示點數(shù)為1;x=2表示點數(shù)為2;,X=6,表示點數(shù)為6。引例二,擲硬幣,可能結果為=正,反.
44、我們可以引入變量X,使X=0,表示正面,X=1表示反面。引例三,在燈泡使用壽命的試驗中,我們引入變量X,使a<X<b,表示燈泡使用壽命在a(小時)與b(小時)之間。例如,1000X2000表示燈泡壽命在1000小時與2000小時之間。 0<X<4000表示燈泡壽命在4000小時以內(nèi)的事件。定義1:若變量X取某些值表示隨機事件。就說變量X是隨機變量。習慣用英文大寫字母X,Y,Z表示隨機變量。例如,引例一、二、三中的X都是隨機變量。(二)離散型隨機變量及其分布律定義2若隨機變量X只取有限多個值或可列的無限多個(分散的)值,就說X是離散型隨機變量。例如,本節(jié)中的引例一、引例二
45、的X是離散型隨機變量。定義3若隨機變量X可能取值為且有(k=1,2,n,)或有 其中,第一行表示X的取值,第二行表示X取相應值的概率。就說公式(k=1,2,n,)或表格是離散型隨機變量x的(概率)分布律,記作分布律有下列性質(1);(2)由于事件互不相容。而且是X全部可能取值。所以反之,若一數(shù)列具有以上兩條性質,則它必可以作為某隨機變量的分布律。例1設離散型隨機變量X的分布律為求常數(shù)c。解由分布律的性質知1=0.2+c+0.5,解得c=0.3.例2擲一枚質地均勻的骰子,記X為出現(xiàn)的點數(shù),求X的分布律。解X的全部可能取值為1,2,3,4,5,6,且則X的分布律為在求離散型隨機變量的分布律時,首先
46、要找出其所有可能的取值,然后再求出每個值相應的概率。例3袋子中有5個同樣大小的球,編號為1,2.,3,4,5。從中同時取出3個球,記X為取出的球的最大編號,求X的分布率。解X的取值為3,4,5,由古典概型的概率計算方法,得(三個球的編號為1,2,3)(有一球編號為4,從1,2,3中任取2個的組合與數(shù)字4搭配成3個)(有一球編號為5,另兩個球的編號小于5)則X的分布律為例4已知一批零件共10個,其中有3個不合格,今任取一個使用,若取到不合格零件,則丟棄掉,再重新抽取一個,如此下去,試求取到合格零件之前取出的不合格零件個數(shù)X的分布率。解X的取值為0,1,2,3,設表示“第i次取出的零件是不合格的”
47、,利用概率乘法公式可計算,得故X的分布率為在實際應用中,有時還要求“X滿足某一條件”這樣的事件的概率,比如等,求法就是把滿足條件的所對應的概率相加可得,如在例2中,求擲得奇數(shù)點的概率,即為PX=1,或3,或5 =PX=1+ PX=3+ PX=5=在例4中,PX1= PX=0+ PX=1=,PX>1= PX=2+ PX=3=,P1X<2.5= PX=1+ PX=2=,例5若X的分布律為 求(1)P(X<2),(2)P(X2),(3)P(X3),(4)P(X>4)解(1)P(X<2)=P(X=0)+P(X=1)=0.1+.02=0.3(2) P(X2)= P(X=0)
48、+P(X=1) +P(X=2)=0.1+0.2+0.2=0.5(3) P(X3)= P(X=3)+P(X=4) =0.3+0.2=0.5(4)x>4=Px>4=0(三)0-1分布與二項分布下面,介紹三種重要的常用離散型隨機變量,它們是0-1分布、二項分布與泊松分布。定義4若隨機變量X只取兩個可能值:0,1,且PX=1=p, PX=0=q其中0<p<1,q=1-p,則稱X服從0-1分布。X的分布律為在n重貝努利試驗中,每次試驗只觀察A是否發(fā)生,定義隨機變量X如下:因為,所以X服從0-1分布。0-1分布是最簡單的分布類,任何只有兩種結果的隨機現(xiàn)象,比如新生兒是男是女,明天是
49、否下雨,抽查一產(chǎn)品是正品還是次品等,都可用它來描述。例6一批產(chǎn)品有1000件,其中有50件次品,從中任取1件,用X=0表示取到次品,X=1表示取到正品,請寫出X的分布律。解定義5若隨機變量X的可能取值為0,1,n,而X的分布律為;其中,則稱X服從參數(shù)為n,p的二項分布,簡記為XB(n,p)。顯然,當n=1時,X服從0-1分布,即0-1分布實際上是二項分布的特例。在n重貝努利試驗中,令X為A發(fā)生的次數(shù),則;即X服從參數(shù)為n,p的二項分布。二項分布是一種常用分布,如一批產(chǎn)品的不合格率為p,檢查n件產(chǎn)品,n件產(chǎn)品中不合格品數(shù)X服從二項分布;調(diào)查n個人,n個人中的色盲人數(shù)Y服從參數(shù)為n,p的二項分布,其中p為色盲率;n部機器獨立運轉,每臺機器出故障的概率為p,則n部機器中出故障的機器數(shù)Z服從二項分布,在射擊問題中,射擊n次,每次命中率為p,則命中槍數(shù)X服從二項分布。例7某特效藥的臨床有效率為0.95,今有10人服用,問至少有8人治愈的概率是多少?解設X為10人中被治愈的人數(shù),則XB(10,095),而所求概率為例8設XB(2,p),YB(3,p)。設,試求PY1.解,知,即由此得.再由可得例9考卷中有10道單項選擇題,每道題中有4個答案,求某人猜中6題以上的概率。解
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