統(tǒng)計(jì)學(xué)第5章概率與概率分布_第1頁
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NankaiUniversity1第五章概率與概率分布Contents概率及其運(yùn)算法則1隨機(jī)變量的概念2離散型隨機(jī)變量的概率分布3NankaiUniversity24連續(xù)型隨機(jī)變量的概率分布1.概率及其運(yùn)算法則NankaiUniversity3事件的概率概率的統(tǒng)計(jì)定義概率的運(yùn)算法則事件的概率任何試驗(yàn)中出現(xiàn)的事件都有三種情形:必然事件:在每次試驗(yàn)中一定出現(xiàn)的事件,記作Ω;不可能事件:在任何一次試驗(yàn)中都不出現(xiàn)的事件,記作Φ;隨機(jī)事件:在每次試驗(yàn)中既可能出現(xiàn)也可能不出現(xiàn)的事件。事件A在試驗(yàn)中出現(xiàn)可能性大小的數(shù)值度量,稱作事件A的概率,用P(A)表示。概率的性質(zhì):對(duì)任一隨機(jī)事件A,有0≤P(A)≤1.必然事件的概率為1,P(Ω)=1;不可能事件的概率為0,P(Φ)=0.若A與B互斥,則NankaiUniversity4概率的統(tǒng)計(jì)定義在相同條件下隨機(jī)試驗(yàn)n次,某事件A出現(xiàn)m次(m≤n),則比值m/n稱為事件A發(fā)生的頻率。隨著n的增大,該頻率圍繞某一常數(shù)p上下波動(dòng),且波動(dòng)的幅度逐漸減小,趨于穩(wěn)定,這個(gè)頻率的穩(wěn)定值即為該事件的概率,記為P(A)=m/n=pNankaiUniversity5概率的運(yùn)算法則加法原則法則1:兩個(gè)互斥事件之和的概率,等于兩個(gè)事件概率之和。設(shè)A和B是兩個(gè)互斥事件,則法則2:對(duì)于任意兩個(gè)隨機(jī)事件,它們和的概率為兩個(gè)事件分別的概率之和減去兩事件之交的概率,即NankaiUniversity6ABAB乘法法則對(duì)于任意兩個(gè)隨機(jī)事件,同時(shí)發(fā)生事件A和事件B的概率若A、B事件互相獨(dú)立,則同時(shí)發(fā)生事件A和事件B的概率

上式還可推廣到多個(gè)事件相互獨(dú)立的情形。NankaiUniversity7統(tǒng)計(jì)應(yīng)用如果要求一個(gè)打火機(jī)的可靠性達(dá)到90%,而它是由10個(gè)零件組成的,那么每個(gè)零件的可靠性應(yīng)該達(dá)到多少?一架波音737客機(jī)上有300多萬個(gè)零部件,如果用可靠性99.99%的零部件去組裝它,這樣的飛機(jī)你敢坐嗎?某生產(chǎn)線由三道工序組成,假定三道工序彼此獨(dú)立,已知三道工序的合格率分別為:98%,90%和95%,若三道工序后的檢驗(yàn)工序可以檢查出所有的缺陷,問整條線的合格率是多少?NankaiUniversity82.隨機(jī)變量的概念NankaiUniversity9隨機(jī)變量的定義隨機(jī)變量的分類

隨機(jī)變量的定義在同一組條件下,如果每次試驗(yàn)可能出現(xiàn)這樣或那樣的結(jié)果,并且把所有的結(jié)果都能列舉出來,即把X的所有可能值x1,x2,…,xn都能列舉出來,而且X的所有可能值具有確定概率P(x1),P(x2),…,P(xn),其中P(xi)=P(X=xi)稱為概率函數(shù),則X稱為P(X)的隨機(jī)變量,P(X)稱為X的概率函數(shù)。NankaiUniversity10隨機(jī)變量的分類按照隨機(jī)變量的特性,通??砂央S機(jī)變量分為兩類,即離散型(discrete)隨機(jī)變量和連續(xù)型(continuous)隨機(jī)變量。離散型隨機(jī)變量:如果隨機(jī)變量X的所有取值都可以逐個(gè)列舉出來,則稱X為離散型隨機(jī)變量。連續(xù)型隨機(jī)變量:如果隨機(jī)變量X的所有取值不可以逐個(gè)列舉出來,而是取數(shù)軸上一區(qū)間內(nèi)的任一點(diǎn),則稱該隨機(jī)變量為連續(xù)型隨機(jī)變量。NankaiUniversity113.離散型隨機(jī)變量的概率分布NankaiUniversity120—1分布二項(xiàng)分布超幾何分布泊松分布0—1分布設(shè)離散型隨機(jī)變量X只可能取0和1兩個(gè)值,它的概率分布為P(X=1)=p,P(X=0)=1-p=q,其中p,q>0為常量,p+q=1,則稱X服從0—1分布。0—1分布也可寫成下表形式0—1分布是經(jīng)常遇到的一種分布。如對(duì)新生嬰兒的性別登記,檢查產(chǎn)品質(zhì)量是否合格,某種實(shí)驗(yàn)是否成功,電力消耗是否超過負(fù)荷等,都可以用0—1分布的離散型隨機(jī)變量來描述。NankaiUniversity13X10P(x)pq二項(xiàng)分布問題:若供應(yīng)商提供一批產(chǎn)品,已知不良率為p,從中有放回的隨機(jī)抽取n次,問恰好有d個(gè)不良品的概率?NankaiUniversity14二項(xiàng)分布的條件:實(shí)驗(yàn)次數(shù)固定,包含了n個(gè)相同的實(shí)驗(yàn)每次實(shí)驗(yàn)相互獨(dú)立每次實(shí)驗(yàn)結(jié)果只有兩個(gè)(如好與壞,通過與不通過,正面與反面)每次實(shí)驗(yàn)概率保持不變15超幾何分布問題:若有一批產(chǎn)品,批量N=10000件,已知其中有不良品D=500件;若從中無放回的隨機(jī)抽取n=100件,問其中有d=3件不良品的概率是多少?NankaiUniversity16設(shè)一批產(chǎn)品共N件,其中D件次品,從中任取n件(n≤N),則此n件產(chǎn)品中的次品數(shù)x是一個(gè)離散型隨機(jī)變量,其分布律為期望和方差超幾何分布在抽樣檢驗(yàn)中具有重要作用。17泊松分布問題:若根據(jù)大量抽樣測得某產(chǎn)品的單位缺陷等于1,今從大量的該產(chǎn)品中抽取一件,問該產(chǎn)品沒有缺陷的概率為多少?NankaiUniversity18泊松分布是用來描述在一指定時(shí)間范圍內(nèi)或在指定的面積或體積之內(nèi)某一事件出現(xiàn)的次數(shù)的分布。下面是一些典型的服從泊松分布的隨機(jī)變量的例子:在某企業(yè)中每月發(fā)生的事故的次數(shù)單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)某一服務(wù)柜臺(tái)需要服務(wù)的顧客人數(shù)某種儀器每月出現(xiàn)故障的次數(shù)泊松分布的公式為泊松分布的期望為泊松分布的方差為NankaiUniversity194.連續(xù)型隨機(jī)變量的概率分布NankaiUniversity20均勻分布正態(tài)分布概率密度與分布函數(shù)當(dāng)用函數(shù)f(x)來表示連續(xù)型隨機(jī)變量時(shí),我們將f(x)稱為概率密度函數(shù)。概率密度函數(shù)滿足以下兩個(gè)條件:f(x)≥0

需要指出的是,f(x)并不是一個(gè)概率,即f(x)≠P(X=x),f(x)稱為概率密度函數(shù),而P(X=x)在連續(xù)分布的條件下為零。在連續(xù)分布的情況下以曲線下面的面積表示概率,如隨機(jī)變量X在a與b之間的概率可以寫成NankaiUniversity21連續(xù)性隨機(jī)變量的概率也可以用分布函數(shù)F(x)來表示,分布函數(shù)定義為因此P(a<X<b)也可以寫成NankaiUniversity22均勻分布若連續(xù)型隨機(jī)變量X在有限區(qū)間(a,b)內(nèi)取值,其概率密度為則稱連續(xù)型隨機(jī)變量X為均勻分布。NankaiUniversity23正態(tài)分布(Normaldistribution)如果隨機(jī)變量X的概率密度為

則稱X服從正態(tài)分布,記作

f(x)≥0,即整個(gè)概率密度曲線都在x軸的上方;曲線f(x)相對(duì)于x=μ對(duì)稱,并在x=μ處達(dá)到最大值曲線的陡峭程度由σ決定,σ越大,曲線越平緩;σ越小,曲線越陡峭;當(dāng)x趨于無窮時(shí),曲線以x軸為其漸近線。NankaiUniversity24特點(diǎn):鐘型對(duì)稱雙側(cè)尾部無限趨近于0具有兩個(gè)參數(shù):μ和σNankaiUniversity25標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布(StandardNormaldistribution)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的概率密度函數(shù)是

記作隨機(jī)變量X服從均值為0,標(biāo)準(zhǔn)差為1的正態(tài)分布標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的分布函數(shù)為NankaiUniversity26查標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表對(duì)于負(fù)的x值,可由得到。標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的重要性在于,任何一個(gè)一般的正態(tài)分布都可以通過線性變換轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。設(shè),則NankaiUni

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