《概率论与数理统计（第二版）》第一章随机事件与概率

概率论与数理统计

一个人自称能以90%的准确性来辨别两种不同的酒,并以此提出应推销哪一种酒的合理建议.为了检验他的辨酒能力并决定是否录用,公司对这个人进行了下面的测试.让他品尝两种酒9次,每次品尝间隔3分钟,并给出辨别的结果.若这个人在9次辨别中至少6次正确,则录用他.随机事件与概率他能否被聘为品酒师？

掷骰子抽牌抛掷硬币下一年国民经济增长率随机事件与概率概率问题

随机事件与概率概率问题天气预报

1.1随机事件与概率确定性现象随机现象问题1

：随机现象是杂乱无章的现象吗？随机事件与概率

1.1.1随机事件随机试验,简称试验,通常用字母E表示.例如:E1:抛掷一枚均匀的硬币,观察它正、反面出现的情况;E2:对某一目标进行连续射击,直到击中目标为止,记录射击次数;E3:某车站每隔5分钟有一辆汽车到站,乘客对汽车到站的时间不知道,观察乘客候车时间.随机事件与概率

试验结果的情况可能不一样,但它们都具有以下三个特点:(1)在相同的条件下可以重复进行;(2)有多种可能的结果,但是试验前不能确定会出现哪种结果;(3)事先知道试验可能出现的所有结果.问题2：把硬币放在桌子上，是不是随机试验？随机事件与概率

每一个可能发生的不能再分解的事件称为该试验的基本事件或样本点,用ω表示;而由全体基本事件组成的集合称为样本空间,通常用U表示.

一般地,我们把试验E的样本空间U的子集称为E的随机事件,简称为事件.通常用英文大写字母A,B,C,…随机事件与概率

必然事件：样本空间U不可能事件：在一定条件下必定不会发生的事件称为,用⌀表示.

例如,上述试验E2中,{没有射击就击中目标}的事件显然是不可能发生的.随机事件与概率

随机事件具有以下特点:在一次试验中是否发生是不确定的,即随机性;在相同的条件下重复试验时,发生可能性的大小是确定的,即统计规律性.随机事件与概率

例1设试验E为投掷一颗骰子,观察其出现的点数.例2设10件同一种产品中有8件正品,2件次品,现任意抽取3件,记录抽取结果.例3盒子中有红、白、黄三个球,现随机取出2个,记录取出的结果.随机事件与概率

1.1.2事件间的关系和运算的性质一、事件间的关系1.事件的包含与相等

设事件A={点落在小圆内},事件B={点落在大圆内},如图所示。显然,若所投掷的点落在小圆内,则该点必落在大圆内,也就是说,若A发生,则B一定发生.

图1—1事件的包含随机事件与概率

如果事件A发生,必然导致事件B发生,则说B包含A,或者说A包含于B,记作A⊂B.如果A⊂B和B⊂A同时成立,则称事件A与B相等,记作A=B.随机事件与概率

例4一批产品中有合格品与不合格品,合格品中有一、二、三等品,从中随机抽取一件,是合格品记作A,是一等品记作B,

图1—2事件的和显然B发生时A一定发生,因此B⊂A.随机事件与概率

2.事件的和

设事件A={点落在小圆内},事件B={点落在大圆内},大圆和小圆的位置关系如图1—2所示.考虑事件{点落在阴影部分内}.显然,只要点落在小圆或大圆之内,点就落在阴影部分内.

两个事件A与B至少有一个发生的事件,称为事件A与B的和,记作A+B.问题3：A+A=2A吗？随机事件与概率

例5在10件产品中,有8件正品,2件次品,从中任意取出2件,记A1={恰有1件次品},A2={恰有2件次品},B={至少有1件次品},则{至少有1件次品}的含义就是所取出的2件产品中,或者是{恰有1件次品},或者是{恰有2件次品},二者必有其一发生,因此

B=A1+A2.问题4：若A+B=A，则事件A，B满足什么条件？随机事件与概率

随机事件与概率

3.事件的积

设事件A={点落在小圆内},事件B={点落在大圆内},如图1—3所示.考虑事件{点落在两圆的公共部分内}.显然,只有点落在小圆内而且点也落在大圆内,才有点落在两圆的公共部分内.

两个事件A与B同时发生也是一个事件,称为事件A与B的积,记作AB.

图1—3事件的积随机事件与概率

随机事件与概率

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4.事件的差

如图1—4所示,设事件A={点落在小圆内},事件B={点落在大圆内},考虑事件{点落在阴影部分内}.显然,只有点落在小圆内而且点不落在大圆内,才有点落在阴影部分内.

图1—4

事件的差随机事件与概率

事件A发生而事件B不发生,这一事件称为事件A与事件B的差,记作A-B。例7已知条件同例6,设事件D={甲厂生产的次品},则D就是{甲厂生产的产品}与{合格品}这两个事件的差,即D=A-B随机事件与概率

5.互不相容事件

如图1—5所示,设事件A={点落在小圆内},事件B={点落在大圆内},显然,点不能同时落在两个圆内.

事件A与B不能同时发生,即AB=⌀,称事件A与B互不相容,或者称A与B是互斥的.

图1—5互不相容事件

随机事件与概率

如果对任意的i≠j(i,j=1,2,…,n)都有AiAj=⌀,则称n个事件A1,A2,…,An两两互不相容.如果事件A1,A2,…,An是两两互不相容的,则称这n个事件是互不相容的.同一试验中的各个基本事件是两两互不相容的.随机事件与概率

例8观察某电话台5分钟内被呼叫的次数,记A={5分钟内被呼叫10次},B={5分钟内被呼叫18次}.因为,在确定的时间内,呼叫次数是唯一的,即当5分钟内被呼叫10次,就不可能是18次.同理,事件B出现,A就不可能出现.所以事件A,B是互不相容的,即AB=⌀.随机事件与概率

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（概率的统计定义）定义1.1在一组相同的条件下重复n次试验,如果事件A发生的频率fn(A)在某个常数p附近摆动,而且随着试验次数n的增大,摆动的幅度将减小,则称常数p为事件A的概率,记作

P(A)=p问题9：若P(A)=0，则有A=⌀吗？随机事件与概率

表1—1给出了“投掷硬币”试验的几个著名的记录0.5作为投掷硬币“出现正面”的概率.

随机事件与概率表1—1“投掷硬币”试验的几个著名的记录试验者投掷次数n出现“正面向上”的频数m频率fn(A)摩根204810610.5180蒲丰404020480.5069皮尔逊1200060190.5016皮尔逊24000120120.5005维尼30000149940.4998

随机事件与概率

例13表1—2和表1—3是甲、乙两人在相同条件下重复投篮的次数与投中的次数.随机事件与概率表1—2甲投篮情况的统计投篮次数n1520253035405060投中次数m1013162023263340频率m/n0.6670.6500.6400.6670.6570.6500.6600.667表1—3乙投篮情况的统计投篮次数n203035404550投中次数m152226313338频率m/n0.7500.7330.7430.7750.7330.760

可以看出,虽然不能确切地预测球员每一次是否能够投中,但是可以近似地得到甲、乙两人的投篮命中率

p甲≈0.667,p乙≈0.749从命中率看出乙的投篮水平比甲的高.随机事件与概率

1.1.4古典概型

观察“投掷硬币”、“投掷骰子”等试验,发现它们具有下列特点:(1)试验结果的个数是有限的,即基本事件的个数是有限的;(2)每个试验结果出现的可能性相同,即每个基本事件发生的可能性是相同的;(3)在任一试验中,只能出现一个结果,也就是有限个基本事件是两两互不相容的.随机事件与概率

随机事件与概率

随机事件与概率

随机事件与概率

例16设盒中有8个球,其中红球3个,白球5个.(1)若从中随机取出1球,记A={取出的是红球},B={取出的是白球},求P(A),P(B);(2)若从中随机取出2球,设C={2个都是白球},D={1红球1白球},求P(C),P(D);(3)若从中随机取出5球,设E={取到的5个球中恰有2个白球},求P(E).随机事件与概率

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*1.1.5排列与组合1.加法法则

如果完成一件事情共有m类办法,其中任何一类办法均可以完成这件事情.假设第i类办法中有ni种不同方法(i=1,2,…,m),那么,完成这件事情共有

m=n1+n2+…+nm种不同方法.随机事件与概率

例17从甲地到乙地,有轮船、汽车和火车三种交通工具可供使用.如果一天内,轮船有3班,汽车有5班,火车有4班,问从甲地到乙地一天中共有多少种走法?解从甲地到乙地一天中共有3+4+5=12种走法.随机事件与概率

2.乘法法则

如果完成一件事情要经过m个不同步骤,其中第i步有ni种方法(i=1,2,…,m),那么,完成这件事情共有

m=n1×n2×…×nm种方法.例18在某城市的选举中,有4位市长候选人,3位副市长候选人,6位市长办公室主任候选人和2位秘书候选人.问可能有多少种方法使这4个公职得到补缺?随机事件与概率

解对应4位可能当选市长中的每一候选人,都有3位副市长候选人,这两个公职可以用4×3=12种不同的方法补缺.对应这12种可能的方法中的每一种方法,都有6种不同市长办公室主任的选择方法,那么,共有12×6=72种不同的方法.最后,对应这72种不同的方法中的每一种方法,有2种秘书候选人的选择方法.所以,这4个公职可以用

4×3×6×2=144种不同的方法来补缺.随机事件与概率

例19有3个盒子,分别装有4个红球,3个黄球,2个白球,从3个盒子中各取一个球,问共有多少种方法?解从3个盒子中各取一球,要经过三个步骤:首先从第一个盒子里的4个红球中取出1个红球,其次从第二个盒子里的3个黄球中取出1个黄球,最后从第三个盒子里的2个白球中取出1个白球.实现第一步有4种方法,实现第二步有3种方法,实现第三步有2种方法.根据乘法原理可知:从3个盒子里各取一球的方法共有

4×3×2=24(种)随机事件与概率

随机事件与概率

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4.重复排列

从n个不同的元素中,每次取出m个元素,每个元素可以重复出现,按照一定的顺序排成一列.在这种情况下,第一,第二……第m位上选取元素的方法都有n种,所以,从n个不同的元素中,每次取出m个元素的重复排列的种数是

n×n×…×n=nm这种允许元素重复出现的排列叫做重复排列.随机事件与概率

例21某单位用0,1,2,3这4个数字组成单位内部电话的分机号码.(1)问共可组成多少个电话分机号码?(2)若规定0不能作为号码的首位,问共可组成多少个电话分机号码?解(1)这是由0,1,2,3这4个数字组成的重复排列问题,即n=m=4,因此,由重复排列公式可知,共可组成

44=256个电话分机号码.随机事件与概率

(2)0作为号码首位的排列数,实际上就是后三位数的重复排列问题,即由0,1,2,3这4个数字中选取3个的重复排列数,这里n=4,m=3,故共有

43=64个0作为号码首位的排列数.因此,0不能作为号码首位的电话分机号码个数应是

256-64=192随机事件与概率

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例23投票悖论假设有三位投票者,对三项计划(或三位候选人)A,B,C进行投票,而且预先将他们偏爱顺序全部列出,那么,有六种可能的顺序:

ABC,ACB,BAC,BCA,CAB,CBA问三位投票者有多少种不同的方法选择他们的顺序?解为了回答这个问题,我们考虑三种可能的情况:(1)三位投票者选择同样的顺序;随机事件与概率

(2)两位投票者选择同样的顺序,而另一位投票者选择了剩下五个顺序中的一个;(3)三位投票者每人选择一个不同样的顺序.对于(1),三位投票者选择同一顺序,显然只有6种方法.对于(2),若指定两位投票者选择同一顺序,有6种方法;第三位投票者只有5种选法,故有6×5=30种选择方法.然而,从三个人中指定两人选择同一顺序,有3种可能的配对.这样,两位投票者选择同样的顺序,另一位选择其他一个顺序的选择方法就可能有3×6×5=90(种)随机事件与概率

对于(3),如果三位投票者必须选择一个不同样的顺序,那么,对第一个投票者有6种顺序可以选择,第二个投票者只有5种顺序可以选择,第三个投票者只有4种选择.所以,有

6×5×4=120种不同的选择方法.随机事件与概率

如果(1)或(2)是投票结果,这90+6=96(种)可能清楚地说明了多数的意见是喜欢某个顺序.在(3)的120种可能的方法中,至少有12种①因似是而非而无结果.例如,投票的结果是

ABC,BCA,CAB或ABC,CAB,BCA六种可能的顺序每个都至少对应类似列举的两种结果.

注意,两位投票者认为A比B好,两位投票者认为B比C好,两位投票者认为C比A好,这就叫做“投票悖论”.因此由这个结果不能定案.随机事件与概率

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随机事件与概率

表1—5列出了r取某些值时两人以上同一天生日的概率值.由表中数据可知,本节开始提出的{50人的一个班级中,至少两人同一天生日}的概率是0.97.注意,人数超过22的任何一组,它的概率都大于50%.

推论2设A,B是两个随机事件,且B⊂A,则

P(A-B)=P(A)-P(B)随机事件与概率

定理1.2(广义加法公式)对任意两个事件A,B,有

P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB)问题10：两个加法公式可以统一吗？问题11：当A⊂B时，P(A+B)=？随机事件与概率

例3某设备由甲、乙两个部件组成,当超载负荷时,各自出故障的概率分别为0.82和0.74,同时出故障的概率是0.63,求超载负荷时至少有一个部件出故障的概率.解设事件A={甲部件出故障},B={乙部件出故障},则

P(A)=0.82,P(B)=0.74,P(AB)=0.63于是

P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB)=0.82+0.74-0.63=0.93即超载负荷时至少有一个部件出故障的概率是0.93.随机事件与概率

例4已知一、二、三班男、女生的人数如表1—6所示.从中随机抽取一人,求该学生是一班学生或是男生的概率.随机事件与概率表1—6各班男、女生的人数情况班级性别一班二班三班总计男23222469女25242271总计484646140

随机事件与概率

三个随机事件的加法公式:

P(A+B+C)=P(A)+P(B)+P(C)-P(AB)-P(BC)-P(AC)+P(ABC)随机事件与概率

1.2.2条件概率和乘法公式例5甲、乙两车间生产同一种产品100件,各车间的产量、合格品数、次品数的情况如表1—7所示.随机事件与概率表1—7甲、乙两车间产品的抽查情况

合格品数次品数总计甲车间55560乙车间38240总计937100

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问题12：当A⊂B时，P(A|B)=？例6

人寿保险问题

一年期的人寿保险规定,若受保人在一年内因意外事故死亡,保险公司赔偿5万元,而因非意外事故死亡,则保险公司赔偿2.5万元.假设某受保人群1年内因意外事故死亡和非意外事故死亡的概率分别是0.0005和0.002,求一年内该人群的死亡率以及保险公司赔偿5万元和2.5万元的概率.随机事件与概率

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随机事件与概率

定理1.3(乘法公式)设P(A)≠0,P(B)≠0,则事件A与B之积AB的概率等于其中任一事件的概率乘以在该事件发生的条件下另一事件发生的概率,即

P(AB)=P(A)P(B|A)

P(AB)=P(B)P(A|B)随机事件与概率

你随机事件与概率

例10已知100件产品中有4件次品,无放回地从中抽取2次,每次抽取1件.求下列事件的概率:(1)第一次取到次品,第二次取到正品;(2)两次都取到正品;(3)两次抽取中恰有一次取到正品.随机事件与概率

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三个随机事件的乘法公式:

P(ABC)=P(A)P(B|A)P(C|AB)(1.20)例11据以往资料表明,某三口之家患某种传染病的概率有以下规律:孩子得病的概率为0.6,在孩子得病的情况下母亲得病的概率是0.5,在母亲及孩子得病的情况下父亲得病的概率是0.4.求母亲及孩子得病,但父亲未得病的概率随机事件与概率

随机事件与概率

例12有趣的蒙特莫特问题

新年同学聚会,要求每人带1件小礼物,混放在一起,用抽签的方式决定每人带回1件礼物作纪念.问每人都得到别人的礼物的概率是多少?解可能有人马上会说,这与参加聚会同学人数的多少有关.人数越多,每人都得到别人的礼物的概率越大.这个结论对吗?到底每人都得到别人的礼物的概率是多少?

假设有n个人参加聚会,所以有n个小礼物.为了计算这个概率,我们将礼物随机编号:从1~n(n≥2).随机事件与概率

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列表计算如表1—8所示.随机事件与概率表1—8蒙特莫特问题的概率值表n2345678…p0.5000.3330.3750.3670.3680.36790.3679…

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例14如果将例13中的10个球改为2个红球,5个白球,3个黑球,取法不变,求第二个人取得红球的概率.解设事件A1={第1个人取得红球},A2={第1个人取得白球},A3={第1个人取得黑球},显然A1,A2,A3构成一个完备事件组,且有

A=(A1+A2+A3)A=A1A+A2A+A3A随机事件与概率

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例15

超级女声选拔问题

据了解,在某赛区的超级女声预选赛中,有80%的人是通过资格审查的初次参赛者,20%的人是往届淘汰掉的选手.为把超级女声节目办得更好,主办方认真总结经验和分析不足,修改了比赛程序和评判标准,估计这样会使初次参赛者30%通过,而往届选手90%通过.求该赛区参加超级女声预选赛的人能通过初选的概率随机事件与概率

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随机事件与概率

例16已知某批产品100件为一包,抽样检查时,从其中的一包中任取10件检查,如果发现其中有次品,则认为这批产品不合格.假定已知每包产品的次品数不超过4个,并且次品数为0,1,2,3,4的概率分别为0.1,0.2,0.4,0.2,0.1,求这批产品通过检查的概率.解设B表示{这批产品通过检查},Ai分别表示{一包产品中有i个次品}(i=0,1,2,3,4),则

P(A0)=0.1,P(A1)=0.2,P(A2)=0.4

P(A3)=0.2,P(A4)=0.1随机事件与概率

随机事件与概率

例17某汽车修理厂的经理根据以往经验知道,当汽车不能启动,车主报修时,各种故障(假设不会有两个故障同时发生)的概率如下:

水箱漏水的概率是0.3,电池导线松动的概率是0.2,接触不良的概率是0.1,无油的概率是0.3,其他故障的概率是0.1.经理还知道,如果在上述故障情况下去踩离合器,试图在30秒钟内启动汽车,将车开出去的概率分别是0.9,0,0.2,0,0.2.随机事件与概率

随机事件与概率

1..3事件的独立性与贝努里概型1.3.1事件的独立性例1设袋中有5个球,2个为白球,3个为红球,现从中有放回地抽取两球.设事件A表示第一次抽得白球,事件B表示第二次抽得红球.由于第一次抽取以后,把球放回再抽第二次,因此第一次抽取的结果,对第二次抽取丝毫没有影响,也即P(B|A)=P(B),这时我们可以认为事件A与事件B之间具有某种独立性.随机事件与概率

定义1.4如果两个事件A,B中任一事件的发生不影响另一事件的概率,即

P(A|B)=P(A)或P(B|A)=P(B)则称事件A与事件B是独立的.定理1.5两个事件A,B相互独立的充分必要条件是

P(AB)=P(A)P(B)随机事件与概率

随机事件与概率

例3甲、乙两人考大学,甲考上的概率是0.7,乙考上的概率是0.8.假定两人考上大学与否是独立的,问: