1.随机事件

1.1 随机事件的几个概念

:::info

  1. 随机事件:在同一组条件下,每次实验可能出现也可能不出现的事件
  2. 必然事件:在同一组条件下,每次实验一定出现的事件
  3. 不可能事件:在同一组条件下,每次实验一定不会出现的事件 ::: :::info

  4. 基本事件:如果一个事件不能分解为两个或多个事件,那么称这个事件为基本事件

  5. 样本空间:一个试验中所有的简单事件全体称为样本空间,如掷硬币的样本空间Ω={正、反} :::

    1.2 事件概率

  6. 事件A发生的概率P(A),记为第3章:概率与概率分布 - 图1(注意古典概型定义和概率统计定义的区别)

    1. 古典概型定义:事件A所包含的基本事件个数/样本空间包含的基本事件个数
    2. 概率的统计定义:相同条件下进行n次试验,某事件A出现m次

      2.概率的性质与运算法则

      2.1 概率的基本性质

  7. 第3章:概率与概率分布 - 图2

  8. 第3章:概率与概率分布 - 图3
  9. 第3章:概率与概率分布 - 图4
  10. 若事件A和事件B互斥,有:

    1. 第3章:概率与概率分布 - 图5
    2. 第3章:概率与概率分布 - 图6

      2.2 概率的加法法则

      法则1是法则2的特例情况

  11. 若AB为互斥事件,有

第3章:概率与概率分布 - 图7

  1. 若AB为任意两个随机事件,有

第3章:概率与概率分布 - 图8 eg 设某地有甲、乙两种报纸。该地成年人中有20%读甲报纸,16%读乙报纸,8%两种报纸都读。成年人中有百分之之几至少读一种报纸?解:设 A={只读甲报纸} B={只读乙报纸} C={至少读一种报纸}
第3章:概率与概率分布 - 图9
第3章:概率与概率分布 - 图10

2.3 条件概率与独立事件

  1. 当某事件B事件已经发生的条件下,A事件发生的概率

第3章:概率与概率分布 - 图11,一般情况下第3章:概率与概率分布 - 图12

  1. 乘法公式

第3章:概率与概率分布 - 图13
第3章:概率与概率分布 - 图14

  1. 当两个事件相互独立时,乘法公式可简化为

第3章:概率与概率分布 - 图15

2.4 全概率公式及贝叶斯公式

全概率公式

第3章:概率与概率分布 - 图16 eg:某车间用甲、乙、丙三台机床进行生产,各台机床的次品率分别为5%、4%、2%,它们各自的产品分别占总产量的25%、35%、40%,将它们的产品混在一起,求任取一个产品是次品的概率。解:令 A1表示产品来自甲机床,A2表示产品来自乙机床,A3表示产品来自丙机床,B 表示取到次品,则有
第3章:概率与概率分布 - 图17
由于:第3章:概率与概率分布 - 图18 ,有
第3章:概率与概率分布 - 图19

贝叶斯公式(逆概率公式)

贝叶斯公式是解决条件概率已知的基础上,寻找事件发生的原因
第3章:概率与概率分布 - 图20

  1. 第3章:概率与概率分布 - 图21原因第3章:概率与概率分布 - 图22的验前概率
  2. 第3章:概率与概率分布 - 图23原因第3章:概率与概率分布 - 图24的验后概率。后验概率本质是一个条件概率。 eg:某车间用甲、乙、丙三台机床进行生产,各台机床的次品率分别为5%、4%、2%,它们各自的产品分别占总产量的25%、35%、40%,如果取到一个产品是次品,求出这个次品是由甲、乙、丙机器生产的概率。解:令 A1表示产品来自甲机床,A2表示产品来自乙机床,A3表示产品来自丙机床,B 表示取到次品,则由贝叶斯定理
    第3章:概率与概率分布 - 图25 ,有
    第3章:概率与概率分布 - 图26
    第3章:概率与概率分布 - 图27
    第3章:概率与概率分布 - 图28

    3.离散型随机变量及分布

  3. 同一组条件下,如果每次实验出现的结果都可能不一致,把所有的结果都列举出来第3章:概率与概率分布 - 图29称为概率函数。其中X为P(X)的随机变量,P(X)称为随机变量X的概率函数。

  4. 随机变量的分类:离散型随机变量连续型随机变量

    3.1 离散型随机变量的概率分布

  5. 离散型随机变量的概率分布一般使用概率分布表 | 第3章:概率与概率分布 - 图30 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | | —- | —- | —- | —- | —- | —- | —- | | 第3章:概率与概率分布 - 图31 | 1/6 | 1/6 | 1/6 | 1/6 | 1/6 | 1/6 |

  6. 常见的离散型概率分布为:0-1分布均匀分布、二项分布和泊松分布等

  7. 离散型随机分布的期望值第3章:概率与概率分布 - 图32
  8. 离散型随机变量的方差与标准差
    1. 第3章:概率与概率分布 - 图33
    2. 第3章:概率与概率分布 - 图34
    3. 第3章:概率与概率分布 - 图35
  9. 离散系数:离散系数主要用来比较不同期望值之间的离散情况

第3章:概率与概率分布 - 图36

3.2 离散型随机变量概率分布的种类

0-1分布

在0-1分布中,离散型随机变量只能取0和1两个值

第3章:概率与概率分布 - 图37 1 0
第3章:概率与概率分布 - 图38 p q
  1. 第3章:概率与概率分布 - 图39
  2. 第3章:概率与概率分布 - 图40

    二项分布(伯努利试验)

    | 第3章:概率与概率分布 - 图41 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | | —- | —- | —- | —- | —- | —- | —- | | 第3章:概率与概率分布 - 图42 | 1/6 | 1/6 | 1/6 | 1/6 | 1/6 | 1/6 |

  3. 最具有特点的二项分布就是多次掷硬币分布,其特点如下:

    1. 包含了n个相同的试验
    2. 每次试验只有两种结果0或1
    3. 每次试验出现0或1的概率是相同的,但1次实验中出现0或1的概率可以不同,且p+q=1
    4. 试验是相互独立的
    5. 试验的0或1是可以计数的
  4. 第3章:概率与概率分布 - 图43
  5. 第3章:概率与概率分布 - 图44
  6. 第3章:概率与概率分布 - 图45

    泊松分布

    泊松分布是用来描述在一指定时间范围内,或在指定的面积体积范围内某事件出现的次数分布。

  7. 符合泊松分布的情形

    1. 某企业中每月发生事故的次数
    2. 单位时间内到达某一地点(如服务站)需要服务的人数
    3. 保险公司每天收到的死亡声明个数
    4. 某种仪器每月故障次数
  8. 泊松分布公式

第3章:概率与概率分布 - 图46,其中λ为给定间隔时间内事件发生的平均数

  1. 泊松分布中,第3章:概率与概率分布 - 图47 eg:假设企业员工每周一请事假的平均人数为2.5人,请问在给定的某个周一,5人请事假的概率?解:由于符合泊松分布,有第3章:概率与概率分布 - 图48
    其中λ=2.5,x=5,有第3章:概率与概率分布 - 图49

  2. 在n重伯努利试验中,当p→0,且n较大时,泊松分布近似二项分布。故在实际应用中,当p≤0.25,n≥20,np≤5时,泊松分布近似二项分布。

    4.连续型随机变量的概率分布

  3. 连续型随机变量的概率分布不能像离散型一样用表格或柱状图列出,故需要一个连续的函数f(x)来表示变量时,f(x)叫做概率密度函数

    1. 第3章:概率与概率分布 - 图50
    2. 第3章:概率与概率分布 - 图51 :::info
  4. 特别注意:f(x)曲线并不代表发生的概率,而是概率密度。即第3章:概率与概率分布 - 图52。但曲线下的面积代表发生的概率,有第3章:概率与概率分布 - 图53 :::

  5. 连续型随机变量概率也可以用分布函数F(x)表示

    1. 第3章:概率与概率分布 - 图54
    2. 第3章:概率与概率分布 - 图55
    3. 连续型随机变量的概率密度函数是其分布函数的导数,分布函数是密度函数的积分第3章:概率与概率分布 - 图56
    4. 一般说的分布都是概率密度函数f(x)

      均匀分布

      均匀分布为随机变量的概率密度函数为一条水平的直线 eg:连续随机变量X在有限区间(a,b)内取值,其概率密度如下:第3章:概率与概率分布 - 图57,求期望值与方差?
      解:第3章:概率与概率分布 - 图58
      第3章:概率与概率分布 - 图59

      指数分布

      指数分布在产品质量管理及可靠性研究中常用
      指数分布一般形式:第3章:概率与概率分布 - 图60
      指数分布有如下特点
  6. 第3章:概率与概率分布 - 图61第3章:概率与概率分布 - 图62

    正态分布

  7. 正态分布是所有分分布中最重要的一种,正态分布的概率密度函数为:第3章:概率与概率分布 - 图63,以上成为X服从正态分布,记作:X~N(μ,σ2)

  8. 以上正态分布在μ=0,σ=1时,成为标准正态分布:第3章:概率与概率分布 - 图64,记为N(0,1)
  9. 标准正态分布的概率密度函数和分布函数如下

23e22ac67a7996b130faf5cbc7fe299.jpg

  1. 任何一个正态分布,都可以线性转化为标准正态分布,第3章:概率与概率分布 - 图66
  2. 一般正态分布函数中 X~N(μ,σ2)

第3章:概率与概率分布 - 图67

  1. 标准正态分布函数中 X~N(0,1)
    1. 第3章:概率与概率分布 - 图68
    2. 第3章:概率与概率分布 - 图69
    3. 第3章:概率与概率分布 - 图70

      Demoivre-Laplace定理

      定理大致描述:变量X~B(n,p)中当 n 很大,而0< p <1且是一个定值时,第3章:概率与概率分布 - 图71近似服从N(0,1)分布。换句话说,当 n 很大时,X~B(n,p)近似服从N(np,np(1-p))的正态分布。