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大学应用数学:随机事件概率

时间:2023-10-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:我们知道,必然事件在一定条件下必定发生,因此其发生的可能性是100%;不可能事件在一定条件下必定不发生,因此其发生的可能性是0;一般地,随机事件发生的可能性有大有小.例如,在100件产品中,有90件正品,10件次品,则从中随机抽取一件,抽到正品的可能性较大(大约有90%的可能抽到正品),抽到次品的可能性较小(大约有10%的可能抽到次品).这种事件发生的可能性的大小,就是事件的概率.1.概率的统计定

大学应用数学:随机事件概率

我们知道,必然事件在一定条件下必定发生,因此其发生的可能性是100%;不可能事件在一定条件下必定不发生,因此其发生的可能性是0;一般地,随机事件发生的可能性有大有小.例如,在100件产品中,有90件正品,10件次品,则从中随机抽取一件,抽到正品的可能性较大(大约有90%的可能抽到正品),抽到次品的可能性较小(大约有10%的可能抽到次品).这种事件发生的可能性的大小,就是事件的概率.

1.概率的统计定义

概率反映了随机现象的统计规律性,在一定条件下对某种随机现象仅作一两次试验(观察),是无法得到这种规律性的.为了获得这种规律性,我们要在相同条件下,进行多次重复试验(观察).在每次试验中,我们感兴趣的事件,可能出现也可能不出现.设在n次试验中,事件A出现μ次,则比值

称为事件A的频率.

显然,频率具有下列性质:

(1)对任意事件A,0≤fn(A)≤1;

(2)fn(Ω)=1,fn(Φ)=0.

历史上,曾有许多人做过大量抛硬币的试验,观察“正面朝上”这一事件出现的规律,从表8.1的试验记录中可以发现:试验次数较少时,频率是不稳定的.当试验次数不断增大时,频率稳定在数值0.5附近.

表8.1

从表8.1可见,“正面朝上”这一随机事件的频率稳定地接近于一个定值0.5,这个定值反映出随机事件发生的可能性大小.因此可以把它定义为概率.

概率的统计定义 在相同条件多次试验的情况下,随机事件A发生的频率所稳定地接近的定值p,称为随机事件A的概率,记作p(A)=p.

在具体问题中,一般并不用无数次的相同试验来求随机事件A的概率p(A),因为这实际上是很困难的,有时甚至是不可能的.通常只是用足够多次的观察所得到的事件的频率来近似代替p(A)的值.

例8.5 某公司对齿轮磁力探伤,对2万个齿轮分5批进行检测,检测结果如表8.2所示.

表8.2

从表8.2可以看到,随着检测次数的增加,频率波动的幅度越来越少,并且稳定地接近于0.95,因此

P(“没有裂纹”)=0.95

由概率的统计定文可以推出以下性质:

(1)对任意事件A,0≤P(A)≤1.(www.xing528.com)

(2)P(Ω)=1,P(Φ)=0.

2.概率的古典定义

概率的统计定义给出了概率的一种近似计算方法,即通过做大量的重复试验,求得事件发生的频率,从而得到事件发生的概率的近似值.在特殊情况下,可根据问题本身的特殊性直接计算概率.

我们把具有下列两个特点的随机试验称为等可能概型:

(1)基本事件总数为有限个.

(2)每个基本事件出现的可能性相同.

等可能概型曾是概率论发展早期的主要研究对象,也称为古典概型.古典概型是最简单的概率模型,在产品质量抽样检验等方面有实际应用.

概率的古典定义 设在古典概型中,基本事件总数为n个,随机事件A包含其中的m个基本事件,则事件A的概率为:

计算古典概型中事件A的概率时,必须计算随机试验的基本事件总数及事件A包含的基本事件个数.对简单的情况可以把试验的基本事件一一列出.当n较大时,不可能一一列出,需运用排列、组合知识.

例8.6 设盒中有3个白球,2个红球,现从盒中任取2个球,求取到一红一白的概率.

解 这是一个古典概型问题.设A={取到一红一白},则

即取到一红一白的概率为.

一般地,设盒中有N个球,其中有M个白球,现从中任抽n个球,则这n个球中恰有k个白球的概率是

在实际生活中,产品的检验、疾病的抽查、农作物的选种等问题均可化为随机抽球问题.

3.主观概率

统计概率是依赖于在相同条件下的多次重复试验(或观察).但在商情预测与投资决策中,经济环境不断变化,试验(或调查)数据往往不足,这就不能单靠多次重复试验(或观察),而要凭主观做出判断.主观概率的观点认为,概率所度量的是某一个人相信某一特定命题是真理的程度.因此,它可以不依赖于任何过程的可重复性.例如,一个推销员估计他自己今年在公司的销售竞赛中获胜的概率是0.9,而管理人员估计这个销售员获胜的概率只有0.5.在真正概率尚不清楚的情形下,我们说这个销售员比管理人员更乐观.在此,特别强调的是,主观概率并不是人们主观臆测出来的.实际上,人们对某个问题做出判断时,常以客观的存在为依据,但由于各人的知识水平、认识能力和心理状态等存在差异,其判断结果也就会存在差异,故存在主观概率.这种概率的观点自20世纪50年代Savage(1954年)的研究成果发表之后,即受到相当的关注,在不少定性预测和决策分析中常用这种方法来确定状态的概率.可是,这种观点尚未被一些持传统观点的统计学家完全接受.

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