上一章中通過幾個示例對概率進行了初步介紹,從本章開始,將系統地介紹概率的相關知識。
基本概念
概率研究的是隨機現象背后的客觀規律——我們對隨機沒有興趣,感興趣的是通過大量隨機試驗總結出的數學模型。
隨機試驗
顧名思義,這個概念正如其名字一樣。假設n個試驗E= {E1,E2,……En} 是隨機試驗,那么對於每個實驗:
- 同條件下可重復;
- 結果可知但並不唯一;
- 實驗前不知道那個結果會發生。
以擲骰子為例,每個骰子有6個面,共投擲了n次(n個試驗),可以反復投擲,並不會只投擲一次骰子就壞掉(同條件下可重復性);每次的結果都是1到6(結果可知但並不唯一);在骰子落地前不知道結果(實驗前不知道那個結果會發生)。
事件
試驗的可能結果的集合稱為事件,通常用大寫字母A、B等表示。很多對人以為事件是一次試驗或一次試驗的結果,實際上事件是一個集合。
一次隨機試驗的結果稱為一個隨機事件,雖然只有一次試驗只有一個結果,但它仍是集合。
每次投骰子有6中可能結果,它的事件 A = {1,2,3,4,5,6}。
樣本空間
所有可能結果的全集叫做樣本空間,也叫必然事件,通常有Ω表示。每次投擲骰子,它的樣本空間都是Ω = {1,2,3,4,5,6}。
事件是樣本空間的子集。
不可能產生的結果稱為不可能事件,通常用φ表示。
事件的簡單運算
由於事件是集合,所以事件的運算等同於集合的運算。集合的運算較多,遇到時在詳細討論,這里僅舉一例:
其中第二個式子的讀法是:A發生或B發生的對立事件 = A不發生且B不發生的事件。如果有人告訴你一定要會讀,別信他的,不必深究讀法,看懂意思即可。
古典概型
概型就是概率模型;古典是說某些概率模型在概率成為一門學科前就被總結出來了。所以古典概型從字面上理解就是古代人總結出來的概率模型,也就是最簡單的概率模型,它說的是:隨機事件的樣本空間中包含了有限個等可能樣本點,求這些樣本點出現的概率P(A)。由此得到公式:
上面強調了“有限”和“等可能”,“有限”很容易理解,“等可能”是指客觀上當你無法確定哪個事件更易發生的時候,只好認為是等可能。當投擲骰子時,並不知道那個點數更容易出現,所以認為所有點數出現的概率相等。一個乘客登上公交車,在隨后10個站下車的可能性相等,正因為你不知道他想要從哪里下,所以才只好認為可能性相等。
典型問題
將n個球隨意放入N個盒子中(n ≤ N),每個盒子可以放任意多個球,求恰有n個盒子中各有一個球的概率。
概率的經典示例就是擲骰子和放球,這個示例又是典型的古典概型。
先看公式:
首先計算樣本空間。把一個球放入N個盒子,共有N種放法;由於每個盒子可以放任意多個球,所以第二個球同樣有N種放法,根據乘法結合律,樣本空間的樣本點個數:
恰有n個盒子中各有一個球。先使問題簡單化,假設n個盒子正好是前n個,那么當第一個球放入盒子時共有n中放法;由於第一個球已經占據了一個盒子,所以第二個球共有n – 1種放法;第三個球有n – 2中放法……這實際上是n的全排列:
現在是從N個盒子中取任意n個,取法是:
將上面兩個結果結合:
綜上:
上面的結論可以看作是類似問題的公式。
不同的馬甲
只是計算從盒子里面摸小球的話未免太過無趣,實際上這類問題有很多不同的馬甲,下面就是一個類似的。
10個人去參加某公司的面試,這10個人恰好生日都不相同的概率是多少?假設10人都是非閏年出生。
現在來和小球問題比一下:
10個人去參加某公司的面試,(一年365天,生日可能相同)這10個人恰好生日都不相同的概率是多少?
將n個球隨意放入N個盒子中(n ≤ N),每個盒子可以放任意多個球,求恰有n個盒子中各有一個球的概率。
上面用不同顏色對兩個問題加以對比,剝去馬甲——把人看作小球,生日看成盒子——就會發現,二者完全一致:
作者:我是8位的
出處:http://www.cnblogs.com/bigmonkey
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