数学魅力期末论文 -----从偶然到必然.doc

论文题目：从偶然到必然概率论的发展与起源及其应用班 级： 通信（8）班学 号： 2013010908002 学生姓名：杨江 2014年6月概率论的发展简介及其在生活中的若干应用摘要概率论是一门研究随机现象的数量规律的科学，已有300余年的历史数学的 生命力是旺盛的，数学的魅力乂是无穷的，它吸引着一批乂一批的数学爱好者们，潜 心研究，仔细专研数学对丁人的思维的启迪有着不可比拟的地位，关丁•这个就要说 到关于概率论的起源啦在早期的法国有两个大数学家，一个叫做巴斯卡尔这一天，认识他的两个赌徒 向他提出了…个问题，说他俩下赌金Z后，约定谁先赢满5局，谁就获得全部赌金 可是赌了好半天，赌徒甲赢了4局，赌徒乙赢了3局，一看天色不早了他们都没了赌 博的兴致，想耍把钱分分，回家去可是他俩不知道该如何分钱了，于是就来请教大 数学家巴斯卡尔是不是把钱分成7份，赢了4局的就拿4份，赢了3局的就拿3份呢？还是按照最早 说的是满5局，结果两人而谁也没达到，所以就一•人分一半呢？巴斯卡尔想了很久说：“这两种分法都不对正确的答案是：赢了4局的拿这个钱的 3/4,赢了3局的拿这个钱的1/4赌徒两人疑惑的问道：“为啥呢？ ”巴斯卡尔不慌不急的慢慢说道：“假定你俩再赌一局，或者赌徒甲赢，或者赌徙乙 赢。

若是赌徒甲赢满了5局，钱应该全归他；赌徒家如果输了，即甲、乙齐赢4局， 这个钱应该对半分现在，甲赢、输的可能性都是1 /2,所以，他拿的钱应该是1 /2X1 + 1 /2X1 /2=3/4,当然，乙就应该得1/4通过这个故事就可以学会一个数学学问——数学期望，那么何为数学期望呢，其 实它就是…个平均值，就是对将来不确定的钱今天应该怎么算，这就要用甲赢输的概 率1/2去乘丄他可能得到的钱，再把它们加起来数学概率论也由此衍生而来，逐 渐发展起来了解概率论的起源及其在实践中的发展很有必要，随着社会的发展，概率论的理 论方法已成为研究工农生产、国民经济、现代科学技术的不可缺少的工具概率论进 入其他科学领域的趋势在不断发展为此更有必要进一步分析概率论在生活中的应用， 重点探讨H常生活中如抽签，经济效益，相遇，如何追究责任及其正常运作的问题 充分体现了把概率论作为日常生活中问题解决的必备工具关键词概率论；概率论的理论基础；概率论的应用；抽签；经济效益；相遇问题17、18世纪，数学获得了巨大的进步数学家们冲破了古希腊的演绎框架，向口 然界和社会生活的多方面汲取灵感，数学领域出现了众多崭新的生长点，而后都发展 成完整的数学分支。

除了分析学这一大系统之外，概率论就是这一时期〃使欧几里得 几何相形见细〃的若干重大成就之一20世纪以来，由于物理学、生物学、工程技术、 农业技术和军事技术发展的推动，概率论飞速发展，理论课题不断扩大与深入，应用 范围大大拓宽在最近几十年中，概率论的方法被引入齐个工程技术学科和社会学科 为此，应用概率论来探讨生活中的应用有必然的重要性1.概率论发展简介1.1概率论论的起源概率是一门研究随机现象的数量规律的科学，它起源于博弈问题15T6世纪， 意大利数学家帕乔利(L. Pacioli, 1445-1517)、塔塔利亚(N. Tartaglia, 1499-1557) 和卡尔丹(G・cardano, 1501-1576)的著作中都曾讨论过俩人赌博的赌金分配等概率问 题17世纪中叶,荷兰数学家惠更斯(C. Huygens, 1629-1695)发表了《论赌博中的计 算》，这是最早的概率论著作这些数学家的著述中所出现的第-•批概率论概念与定 理，标志着概率论的诞生17、18世纪之交，有不少数学家从事概率的研究雅格布•伯努利(Jacob Bernoulli, 1654-1705)的巨著《猜度术》是一项重大的成就，“伯努利定理”著称的 极限定理是是“大数定律”的最早形式。

伯努利之后，徳莫瓦佛的《机会的学说》(Doct rine of Chances, 171&伦敦出版)包含“德莫佛一拉普拉斯定理”开辟了概率 论的新时期泊松则推广了大数定律，提出了著名的“泊松分布”19世纪后期，极限理论的发展称为概率论研究的中心课题，俄国数学家切比雪 夫对此做出了重大贡献他建立了关于独立随机变量序列的大数定律，推广了德莫弗 —拉普拉斯的极限定理19世纪末，一方面概率论在统计物理等领域的应用提出了 对概率论基本概念与原理进行解释的需要，另一方面，科学家们在这一吋期发现的一 些概率论悖论也揭示岀古典概率论中基本概念存在的矛盾与含糊之处1.2现代概率论在实践中曲折发展在概率问题早期的研究中，逐步建立了事件、概率和随机变量等重要概念以及它 们的基本性质后来由于许多社会问题和工程技术问题，如：人口统计、保险理论、 天文观测、误差理论、产甜检验和质量控制等这些问题的提法，均促进了概率论的 发展但是，随着概率论中各个领域获得大量成果，以及概率论在其他基础学科和工 程技术上的应用，由拉普拉斯给出的概率定义的局限性很快便暴露了出来，甚至无法 适用于一般的随机现彖由于19世纪的分析没有严格化，以其为研究工具的概率论的严格化就成了空 中楼阁。

虽后来分析的基础严密化了，但测度论尚未发明因此，20世纪前的概率 论明显缺乏数学的严格化和严密性,甚至连庞加莱(J. II. Po incare, 1854- 1912) 也不能把概率论演绎成逻辑上严密完美的学科诸如“贝特朗悖论”以及概率论在物理、生物等领域的应用都需要对概率论的概 念、原理做出解释正是这些问题促使人们思考概率论的基础问题及概率论所依赖的 数学技术问题-1900年，希尔伯特(D. H ilbert, 1862- 1943)在巴黎国际数学家 大会上所作报告中的第六个问题，就是呼吁把概率论公理化［10 ］很快该问题就成 为为时数学乃至整个自然科学界亟待解决的问题之一最早对概率论严格化进行尝试 的是俄罗斯数学家伯恩斯坦(C. II. Bern stein, 1880- 1968)和奥地利数学家米泽 斯(R. vonM ises, 1883- 1953)因此可以说，到20世纪初，概率论的一些基本概念，诸如概率等尚没有确切的 定义，概率论作为一个数学分支，缺乏严格的理论基础1917年伯恩斯坦发表了题为“论概率论的公理化基础”的论文，随后的几年里 他仍致力于研究概率论公理化1927年其《概率论》第一版问世，最后一个版本即 第四版出现于1946年。

伯恩斯坦在书中给出了一个详细的概率论公理体系1.3概率论的理论基础概率论的第一本专著是1713年问世的雅各•贝努利的《推测术》经过二十多 年的艰难研究，贝努利在该树利表述并证明了著名的〃大数定律〃所谓〃大数定律〃， 简单地说就是，半实验次数很大时，事件出现的频率与概率有较大偏差的可能性很小 这一定理第一次在单一的概率值与众多现象的统计度量之间建立了演绎关系，构成了 从概率论通向更广泛应用领域的桥梁因此，伯努利被称为概率论的奠基人定义随机事件、概率等概念后，伯恩斯坦引进了三个公理基于这三个公理构造 出整个概率论大厦，但其理论体系并不令人满意正如柯尔莫哥洛夫所言，第一个系 统的概率论公理化体系是伯恩斯坦所给，其建立的基础是依据随机事件的概率对事 件做定性比较的思想在定性比较思想中概率的数值似乎是推导血来，血不是基本概 念米泽斯的主要工作是概率论的频率定义和统计定义的公理化在《概率，统计和 真理》(1928) 一书中，他建立了频率的极限理论，强调概率概念只有在大量现象存 在吋才有意义虽然频率定义在直观上易于理解，易为实际工作者和物理学家所接受, 便于在实际工作中应用，但像某个事件在一独立重复试验序列中出现无穷多次这一 事件的概率，米泽斯理论是无法定义的。

为概率论确定严密的理论基础的是数学家柯尔莫哥洛夫1933年，他发表了著 名的《概率论基础》，这是概率论的一部经典性著作其中，科尔莫戈罗夫给出了公 理化概率论的一系列基本概念，提出了六条公理，整个概率论大厦可以从这六条公理 出发建筑起来科尔莫戈罗夫的公理体系逐渐得到数学家们的普遍认可由于公理化, 概率论成为一门严格的演绎科学，并通过集合论与其它数学分支密切地联系者用公 理化结构，这个结构明确定义了概率论发展史上的一个里程碑，为他以后的概率论的 迅速发展奠定了基础1.4概率论的进一步的发展在公理化基础上，现代概率论取得了一系列理论突破公理化概率论首先使随机 过程的研究获得了新的起点1931年，科尔莫戈罗夫用分析的方法奠定了一•类普通 的随机过程所谓随机过程：如果固定某一观测吋刻t,事物在吋刻t出现的状态是 随机的，即毎次所得到的结果是不相同的一个过程随机过程论是起源于马尔柯夫关 于“成连续锁的试验”的研究这一类普通的随机过程是马尔柯夫的理论基础科尔莫戈罗夫之后，对随机过程的研究做出重大贡献而影响着整个现代概率论的 重要代表人物有莱维(P. Levy, 1886-1971).辛钦、杜布(J. L. Dob)和伊藤清等o 1934 年，辛钦提出平稳过程的相关理论。

1948年莱维出版的著作《随机过程与布朗运动》 提出了独立增量过程的一般理论，并以此为基础极犬地推进了作为-啖特殊马尔可夫 过程的布朗运动的研究o 1939年，维尔(J. Vi lie)引进“鞅”的概念，1950年起，杜 布对鞅概念进行了系统的研究而使鞅论成为一门独立的分支从1942年开始，日本 数学家伊藤清引进了随机积分与随机微分方程，不仅开辟了随机过程研究的新道路， 而且为随机分析这门数学新分支的创立和发展奠定了基础概率论的发展史说明了理 论与实际之间的密切关系许多研究方向的提出，归根到底是有其实际背景的反过 来，半这些方向被深入研究后，又可指导实践，进一步扩大和深化应用范围2.概率论在生活中的应用概率论进入其他科学领域的趋势在不断发展下面简略介绍一下概率论本身在现 代的应用情况物理方面，放射性衰变，粒子计数器，原子核照相乳胶中的径迹理论和原子核反 应堆中的问题等的研究，都要用到泊松过程和更新理论化学反应动力学中，研究化学反应的时变率及影响这些时变率的因素问题，自动 催化反应，单分子反应，双分子反应及一些连锁反应的动力学模型等，都要以生灭过 程(马尔柯夫)来描述许多服务系统，如通信，船舶装卸，机器损修，病人候诊，红绿灯交换，存 货控制，水库调度，购货排队，等等，都可用-•类概率模型来描述。

在社会科学领域, 特别是经济学中研究最优决策和经济的稳定增长等问题，也大量采用概率论方法同吋它对各种应用数学如统计学、运筹学、生物学、经济学和心理学的数学化起 着中心作用概率论己获得当今社会的广泛应用，正如拉普拉斯所说：“生活中最重姜的问题, 其中绝大多数在实质上只是概率的问题概率已成为口常生活的普通常识的今天， 对现实生活中的概率问题进行研究就更显得十分重要，下面举一些实例加以说明2.1抽签先后是否公平（古典概型）【例1]生活中，我们有时要用抽签的方法来决定一件事情我们就来研究一下,从概率的方面来说明抽签次序是否影响抽签结果？分析：这是古典概率的一个典型问题解法1：不一般性，第一，不妨考察5个签中有一个彩签的情况，对第1个抽签者来 说，他从5个签中任抽一个，得到彩签的概率P}=~,为了求得第2个抽签者抽到彩 签的概率，把前2人抽签的情况作一•整体分析，从5个签中先后抽出2个，可以看成 从5个元素中抽出2个进行排列,它的种数是崔，而其中第2人抽到彩签的情况有, 因此第1人未抽到彩签，而第2人抽到彩签的概率为厶=* = g ,■A $ 1通过类似的分析，可知第3个抽签的概率为^=-4 = 7，A5 5A? 1 A4 1第4个、第5个分别为4= +。