第一章01样本空间与概率.ppt

生活中的概率实例：病人家属和护士的对话1.1 序言第一章 样本空间与概率试验事件A事件B样本空间可能结果的集合AB事件概率律P(A)P(B)概率模型的根本构成1.2 概率模型概率模型的根本构成： 样本空间，这是一个实验的所有可能结果的集合 概率律，概率律为实验结果的集合A称之为事件确定 一 个非负数PA称为事件A的概率这个非负数 刻画了我们对事件A的认识或所产生的信念的程度概率 律必须满足某些性质1.2.1 试验、样本空间和事件每一个概率模型都关联着一个试验,(试验有三个根本特性)试验将产生一个试验结果，称为样本点，用表示;该试验的所有可能结果形成样本空间，用 表示;样本空间的子集，即某些试验结果的集合，称为事件， 用大写字母A，B，C等表示例： E1：抛掷一枚硬币，观察正面向上还是反面向上正面，反面E2：掷一枚骰子，观察出现的点数=1,2,3,4,5,6E3：在一批灯泡中任意抽取一个，测试它的寿命=0，+)无限多个结果注：在我们所讨论的概率模型的问题中，只涉及一个试验.例如:连续抛掷两次硬币的实验,只能作为一次试验,样本空间为=(正面,正面)，(正面,反面)，(反面,正面)，(反面,反面)假设事件A表示“第一次出现正面，那么A=(正面,正面)，(正面,反面)1.2.2 选择适当的样本空间1、在确定样本空间的时候，不同的实验结果必须互相排斥。

例如，掷骰子的试验中，我们可以把1,2,3定义为一个结果，记为1，把4,5,6定义为另一个结果，记为2，于是样本空间为 =1，2但是不能把1,2,3定义为一个结果，同时把1,4,5也定义为一个结果，因为假如这样定义，当出现“1时，就不知道得到什么结果了2、对同一个实验，根据我们的兴趣可以确定不同的模型 注：但在确定模型时，不能遗漏样本空间中的任何一个结果，也就是实验过程中总可以得到样本空间中的一个结果 另外，建立样本空间时，一方面要防止不必要的费事，同时清楚的刻画我们感兴趣的事件例:考虑两个不同的游戏，他们都涉及连续抛掷10次硬币 游戏1：每次抛掷硬币的时候，只要正面向上，我们就赢1元 游戏2：在抛掷硬币的时候，直到第一次出现正面朝上含正面朝上的那一次),以前的每次抛掷都赢1元假设10次都正面向下，赢10元假设第一次正面朝上以后还有时机抛掷硬币，那么以后每次赢2元，直到第二次出现正面向上每次抛掷得到正面向上的时候，以后每次抛掷硬币所赢的钱数比以前每次抛掷硬币所赢得的钱数加倍游戏1中，赢钱数只与10次抛掷中正面向上的次数有关，样本空间可由11个实验结果组成：=0，1，2，.，10游戏2中，赢钱数不仅与正面出现的次数有关，也与正面出现的顺序有关，样本空间由所有长度为10的正反序列组成。

注： 游戏2的样本空间是古典概型，有个样本点1.2.3 事件间的关系和运算集合(事件)称为A相对于的补集(对立事件),记为并集和事件交集积事件AB阴影部分是AB阴影部分是AB阴影部分是或AB阴影部分是此处ABCA，B，C互不相交ABCA，B，C形成的一个完备事件组分割1.2.5 特殊事件必然事件：每次试验中一定出现的事件不可能事件：每次试验中一定不出现的事件,用表示根本领件：只包含一个样本点的单点子集1.2.4 集合事件的代数运算摩根定律：一般情形： 例1 观察人的寿命：A=“活到七十岁,B=“活到六十岁，那么A,B的关系为：解：设x表示人的寿命，那么故 例2 甲乙二人向同一目的射击，事件A表示“甲至少中2发，乙最多中3发，那么A.甲最多中2发，乙最少中3发B.甲最多中2发或乙最少中3发C.甲最多中1发，乙最少中4发D.甲最多中1发或乙最少中4发表示 解：设x表示击中发数，y表示乙击中发数，那么所以故表示“甲最多中1发或乙最少中4发例3课本例4某射手连续3次向某一目的射击用“1表示击中，“0表示未击中，其样本空间可用树状图表示如下：根10110011110000 每一个实验结果可以用一个末端的树叶表示，或等价的用由树叶到根部的一个途径表示。

树状图的优点是可以表示实验的顺序特征第一次击中目的表示为：(1,1,1),(1,1,0),(1,0,1),(1,0,0)而(1,1,0),(1,0,0),0,1,0),(0,0,0)表示“第三次没有击中自学：课本例4例7练习1：假设A表示“甲产品是优质品，乙产品是合格品，那么A.甲产品是合格品，乙产品是优质品 B.甲产品不是优质品，乙产品不是合格品D.甲产品不是优质品或乙产品不是合格品表示 练习2：袋子中有一个黑球，两个白球，3个红球，无放回取两次，用树状图表示样本空间根红红红红白白白白黑黑黑1.2.6 概率律的定义假定我们已经确定了样本空间以及与之联络的实验，为了刻画每一个结果或结果的集合事件的似然程度，对每一个事件A,确定一个数P(A)与之对应，称为事件A的概率，假如满足下面几条公理：概率公理： 1非负性对一切事件A，满足 2可加性设A和B是两个互不相容的事件互不相交的集合，那么他们的并满足更一般的，假设是一个互不相容的事件序列，那么他们的并满足3归一化整个样本空间必然事件的概率为1 1、为了形象的理解概率的概念，可以把样本空间中的实验结果看成是质点每个质点有一个质量P(A)就是这个质点集合的总质量，而全空间的总质量为1.这样，可加性的公理理解为：不相交的事件序列的总质量等于各个事件的质量总和。

2、概率更详细的解释是频率例如P(A)=2/3表示：在大量重复试验中事件A出现的频率约为2/3.(p8投硬币实验 3、概率的很多性质没有包含在公理中，但可以从公理系统中推导出来例如，由可加性和归一性可得：由此可知空事件不可能事件的概率为0，即又如：1.2.7 离散概率模型与古典概型 例 考虑抛掷一枚硬币共两个结果：正面向上H和反面向上T，样本空间为=H,T,事件为 H,T，H， T，假设硬币均匀，那么两面出现时机一样，由可加性和归一性可知： P(H,T)=P(H)+P(T)=1由此可得概率律： P(H,T)=1，P(H)=0.5，P(T)=0.5，P()=0 考虑另一个试验：依次抛掷三枚硬币，样本空间为：=HHH,HHT,HTH,HTT,THH,THT,TTH,TTT. 假定上述8种结果可能性一样，每个结果出现的概率为1/8.现利用三条公理建立概率例如事件：A=两个正面向上，一个反面向上=HHT,HTH,THH利用可加性：P(HHT,HTH,THH)=P(HHT)+P(HTH+P(THH) =1/8+1/8+1/8=3/8相似的，任何事件的概率等于1/8乘以该事件包含的结果数离散概率律 设样本空间由有限个可能结果组成，那么事件的概率可由组成这个事件的实验结果样本点或根本领件的概率所决定。

即：假设每个实验结果是等概率的，利用归一化定理的得到：离散均匀概率律古典概型 设样本空间由n个等可能性的试验结果组成，那么 古典概型中必须清楚概率空间及这个事件包含的结果数根本领件数解:根本领件总数为 (1) A含有的根本领件总数为 (2)B含有的根本领件总数为 例1有10只晶体管,其中有2只次品,从中随机地抽取3只,求: (1)其中恰有1只次品的概率P(A); (2)其中至少有1只次品的概率P(B).所以 例2一部五卷的文集按任意顺序放到书架上,求以下事件的概率:(1)A=“各卷自左向右或自右向左的卷号恰为1,2,3,4,5;(2)B=“第一卷及第五卷分别在两端.解 根本领件总数为(1)事件A包含两个根本领件，所以(2)事件B包含个根本领件，所以例3 有三个打字员为四个科室效劳,假如四个科室各有一份文件要打字,且各科室对打字员的选择是随机的,试求:(1)四个科室把任务交给同一个打字员的概率;(2)每个打字员都有任务的概率.解:根本领件总数为1事件A包含的根本领件总数为所以2事件B包含的根本领件总数为所以例4 假设有100件产品,其中有60件一等品,30件二等品,10件三等品.(1) 从中随机一次抽取两件,求两件均为一等品的概率;(2) 从中每次随机抽取1件,连续两次,求抽到两件一等品的概率;解 (1)略 (2)分为两种情形:重复抽样(有放回抽样),根本领件总数1002,A所含根本领件个数为602,所以不重复抽样(无放回抽样)根本领件总数为10099,A所含的根本领件个数为6059,所以1.2.8连续模型 例1 赌场中有一种叫做幸运轮的赌具，在轮子上有均匀连续的刻度，范围为01,。

当转动的轮子停顿时，固定的指针会留在刻度上这样，产生的实验结果是0,1之间的一个数，是指针所指向的位置的刻度 因此样本空间为=0,1 假设轮子是均匀的，可以认为轮子上的每一个点在实验中都是等可能的但一个单点在试验中出现的可能性是多大呢？它不可能是正数否那么的话，假设单点出现的概率为正，看利用可加性，可导致某些事件的概率大于1的荒唐结论因此，单点所组成的事件的概率必定为0.对于连续模型，假设每一个结果在试验中的出现是等可能的，称为几何概型，并且有：例2 两人相约于8时至9时在某地会面,先到者等候另一人15分钟后即可分开,求两人可以会面的概率.(p13)解:依题意,两人在8时至9时的任意时刻到达,用x,y分别表示两人到达的时刻(单位:分),那么(x,y)分别在区间0,60上取值,于是,=(x,y)|0 x60, 0y60yx6015015 60 设A表示“两人可以会面,那么A发生等价于(x,y)落在G上, G=(x,y)| |x-y|15,故例7平面上画有彼此间距为2a的平行线,向平面任意投一长为2L(La)的针,试求针与平行线相交的概率.(p14)解:设x表示从针的中点到最近一条平行线的间隔 ,表示针与此线的夹角.x取值为0,a,取值为0,如图:=(x, )| 0 xa, 0 2ax设A表示“针与平行线相交,那么=(x,)| 0 xLsin0 ax1.2.9概率律的性质a假设A B，那么P(B-A)=P(B)-P(A) b)c)d)e)或ABABC 例1、某班有n个人n365)，求这n个人中至少两个人的生日是同一天的概率。

n=23，pA=0.507n=50，pA=0.970n=100，pA=0.9999967设A=“至少有两个人的生日在同一天那么“任何两人的生日不在同一天，含有解：根本领件的总数为个根本领件所以 例2 一部5卷文集任意排在书架上，求第一卷排在左端或第五卷排在右端的概率设A=“第一卷安排在左端，B=“第五卷排在右端解：根本领件总数为5！“第一卷排在左端或第五卷排在右端练习：随机掷两颗均匀的骰子，A表示“出现的点数之和为奇数，B表示“至少有一颗出现1点，那么例3 设某单位订有甲乙丙三种报纸,据估计,该单位职工中,有20%读甲报, 16%读乙报, 14%读丙报;其中8%兼读甲乙报, 5%兼读甲丙报,4%兼读乙丙报; 又有2%兼读三种报,求该单位职工至少读一种报纸的概率.解:设A1=“读甲报, A2=“读乙报, A3=“读丙报,那么 A1 A2=“兼读甲乙报, A1 A3=“兼读甲丙报, A2 A3=“兼读乙丙报, A1 A2 A3 =“兼读甲乙丙报,P(A1 +A2 +A3 )= P(A1 )+P(A2 )+P(A3 ) -P(A1 A2)- P(A1 A3 )-P(A2 A3 )+ P(A1 A2 A3 ) =0.2+0.16+0.14-0.08-0.05-0.04+0.0 =0.35例4 假设A发生的概率为0.6,A与B都发生的概率为0.1, A与B都不发 生的概率为0.15,求 (1)A发生但B不发生的概率. (2)B发生但A不发生的概率.(3) A与B至少有一个发生的概率.ABBA解:右图故得所以(1)(2)(3)。