学习笔记--概率与期望

时间:2020-12-27 14:59:07

  • 相关概念

  • 基本事件ω(也称样本点):

一次试验可能出现的每一个直接的
结果。也就是随机试验不能够再分解的结果。

如:E1有两个基本事件:E1 ={出现正面},

E2={出现反面}
  E2有六个基本事件: Ei ={出现 i 点},i=1,2,3,4,5,6

  • 样本空间Ω:全体基本事件的集合。如 E2的样本空间为 Ω={1,2,3,4,5,6}

  • 随机事件:试验的每一个可能结果。
    用大写字母A,B,C 等表示

随机事件也就是样本空间的子集,即若干基本事件组成的集合。

如:在E2中,“出现偶数点”的事件可表示为A= {2,4,6}

  • 事件发生:当事件A所包含的基本事件有一个出现,就说事件A发生了,否则就说事件A未发生

  • 必然事件:一定发生的事件,也就是样本空间Ω
    不可能事件:一定不发生的事件,记为Φ

  • 事件包含:如果事件A发生必然导致事件B发生.则称事件B包含事件A,记作 A⊂ B 或 B ⊃ A

  • 事件的和:事件A与事件B至少有一个发生,这样的一个事件称为事件A 与事件B的和或并,记为A U B 或 A + B

  • 事件的积:事件A与事件B同时发生,这样的事件称为事件A与事件B的积或交,记为A∩B 或 AB

    事件的和与积可以推广到多个事件

  • 事件的差:事件A 发生而事件B不发生,这样的事件称为事件A与事件B的差,记为A-B。如A={2,4,6},B={2,3},
    则A-B={4,6}。 A-B就是A的基本事件中去掉含在B中的,余下的基本事件组成的事件。

  • 互斥事件:若事件A与事件B不能同时发生(即AB=Φ),则称事件A与事件B为互不相容或互斥。若A与B互不相容,就是A与B不含有公共的基本事件

  • 对立事件(互逆):若事件A与事件B有且仅有一个发生,且AUB=Ω,A∩B=Φ,称事件A与事件B互为对立事件或互逆事件,其中事件B叫做事件A 的逆事件,记作学习笔记--概率与期望,事件A叫做事件B的逆事件,记作学习笔记--概率与期望

  • 概率的数学定义

  • 设Ω是随机试验E的样本空间,若能找到一个对应法
    则,使得对于E的每一事件A都对应一个实数,记为
    P(A),满足:

非负性: P(A)>=0;

正则性: P(Ω)=1;

可列可加性:若A1, A2, ……, An ……互不相容,则
学习笔记--概率与期望

  • 概率的性质和应用

  • P(Φ)=0
  • 概率有有限可加性:若AB=Φ,则P(AUB) = P(A)+P(B)
    可推广到 n 个互不相容事件
  • P(A)=1 - 学习笔记--概率与期望
  • 对任意两个事件A和B, 有P(B-A)=P(B)-P(AB)
  • 对任意两个事件A和B, 有P(AUB)=P(A)+P(B) - P(AB)
  • 例1:每次从 1,2,……,9中取一个数,连续取n次,求
    取出的n个数的乘积能被10整除的概率

    解:因为 “乘积能被10整除” 意味着:

    “取到过5”(记为A) 且 “取到过偶数” (记为B),因此所求概率为 P(AB)

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** 即两事件同时发生概率 = 1 - 互逆事件之一发生概率**

   =1-(8^n + 5^n - 4^n) / 9^n 
  • 条件概率

  • 定义 设E为一试验,A和B为E中两事件,且 P(A)>0,
    称P(AB)/P(A)为事件A发生的条件下事件B发生的条
    件概率,记作P(B|A),即P(B|A)= P(AB)/P(A)

  • 例2:袋中有5个球,2个黑球,3个白球,现依次取两
    球且不放回,

    (1)求第二次取到黑球的概率,

    (2)若已知第一次取到黑球的条件下,求第二次取到黑球的概率
  • 全概率公式----重点

  • 定义 设试验E的样本空间为Ω,事件A1,A2,……,An满足:

    • 1°两两互不相容
    • 2°ΣAi= Ω
    • 3° P(Ai)>0

    则称A1,A2,……,An 为 Ω 的一个划分(分割)

  • 定理 设 Ω为试验 E 的样本空间,A 为 E 的一个随机事件,

B1,B2,……,Bn 为Ω的一个划分,且有 P(Bi)>0,则

![](https://s1.ax1x.com/2018/02/20/9NutqH.jpg)

即:事件A发生概率为各个划分的概率乘以在各个划分概率的条件下发生A事件概率的的乘积之和。
  • 证明:

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  • 推论:设Ω为E的样本空间,A为E的事件,B1,B2,……,Bn互不
    相容,且P(Bi)>0,学习笔记--概率与期望事件A必然导致各个B事件发生),则
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  • 例3:袋中有5个球,2个黑球,3个白球,依次取两球,求第二
      次取到黑球的概率

    • 解:设B1表示“第一次取到黑球”的事件,B2表示“第一次取
      到白球”的事件,A 表示事件“第二次取黑球”由全概率公式

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  • 相关概念

  • 一个随机试验的可能结果(称为基本事件)的全体组成一个样本空间Ω。随机变量X是定义于Ω上的函数,即对每一基本事件ω∈Ω,有一数值X(ω)与之对应。以掷一颗骰子的随机试验为例,它的所有可能结果共有6个,分别记作ω1,ω2,ω3,ω4,ω5,ω6,这时,Ω={ω1,ω2,ω3,ω4,ω5,ω6},而出现的点数这个随机变量X,就是Ω上的函数X(ωk)=k,k=1,2,…,6

  • 要全面了解一个随机变量,不但要知道它取哪些值,而且要知 道它取这些值的规律,即要掌握它的概率分布。概率分布可以由分布函数刻画。若知道一个随机变量的分布函数,则它取任何值和它落入某个数值区间内的概率都可以求出。

  • 数学期望---重点

  • 数学期望(或均值,亦简称期望)是试验中每次可能结果的概率乘以其结果的总和,是最基本的数学特征之一。它反映随机变量的加权平均值的大小。此处加权即指该随机变量对应的概率
  • 设随机变量X的取值为X1,X2,…..,Xn, P(X1),P(X2),…,P(Xn) 为X对应取值的概率,则:E(X)=X1 P(X1) + X2 P(X2)+…+ Xn P(Xn) =ΣXkP(Xk)
  • 例4:扔掷一枚均匀的骰子,直到投出6为止,问平均需要扔掷几次?
  • 解:设Xk为事件:第k次扔掷才投出6,则P(Xk)=1/6(5/6)^(k-1),
    P(k+1)=5/6
    P(k)
    E(X)=1P(1)+2P(2)+……+kP(k)+……=6

    具体解释:E(X)=1×(1/6)+2×(5/6)×(1/6)+...+k×(5/6)^k-1×(1/6)+...=6

    对于第一次:得到6概率为1/6,随机变量为1

    对于第二次:第一次没得到6概率是5/6,第二次得到6概率是1/6,随机变量是2

    ...

    解得k=6