概率論與數理統計——第一章總結筆記


  1. 思維導圖:

             

 


2.基本概念

事件:

  • 基本事件:試驗中最小單位的結果。幾何意義:樣本中的一個點
    • 例如:投一次骰子,記出現的點數,基本事件為{1},{2},{3},{4},{5},{6}。
    • 符號表示:w
  • 隨機事件:一次試驗的可能結果。  幾何意義:幾個樣本點
    • 例如:投一次骰子,出現1或2.隨機事件為{1,2}
    • 符號表示:大寫字母如 A、B
  • 必然事件:一次實驗中必然發生的事件。幾何意義:樣本空間
    • 符號表示:Ω
  • 不可能事件:一定不發生的事件。幾何意義:空集
    •   符號表示:ø

事件關系:

  • 包含  :AコB ,B發生,A一定發生
  • 互不相容:  AB=ø
  • 對立 :B=¬A(A的逆)

事件運算:

  • 並:AㄩB(A+B)   A或B發生、A,B至少發生一個
  • 交:AB(A*B)A,B同時發生
  • 差:A-B=A-AB=A(¬B)

3.概率

  • 定義:事件發生的可能性
  • 性質:
    • 非負性:P(A)>=0
    • 規范性:P(Ω)=1
    • 可列可加性:A1,A2.....An互不相容,則P(A1+A2+.....+An)=P(A1)+P(A2)+....P(An)
    • 單調不減性:AコB,則P(A)>=P(B)
    • 加法公式:P(AUB)=P(A)+P(B)-P(AB)
    • 減法公式:P(A-B)=P(A-AB)=P(A(¬B))
    • 求逆公式:P(¬A)=1-P(A)
  • 三個重要公式
    • 條件概率公式:
    • 全概率公式:
      若事件A1,A2,…構成一個完備事件組且都有正概率,則對任意一個事件B,有如下公式成立:
      P(B)=P(BA1)+P(BA2)+...+P(BAn)=P(B|A1)P(A1) + P(B|A2)P(A2) + ... + P(B|An)P(An).
      此公式即為全概率公式。
      特別地,對於任意兩隨機事件A和B,有如下成立: 
       
       

 

注:這里要求A1,A2,....An,是互不相容的。

例一:事件B為我今天去上學,讓我去上學的原因有五種,今天是周一,今天是周二,今天是周三,今天是周四,今天是周五.這五種原因可以 看作完備事件組A1,A2,A3,A4,A5,他們其中發生任意一個都將導致我去上學,且他們是互不相容的。求我今天去上學的概率,也就是事件B的概率.此時用全概率公式。今天是周1的概率為1/7,在周一的情況下我去上學的概率為1,故P(B|A1)P(A)=1*1/7=1/7,將所有分項加起來得P(B)=5/7.

從上述例子可以看出來,全概率公式得本質是知道原因求結果 ,即在知道某一事件在所有可能的各個原因下發生的概率,求得事件的概率。

例二:今天上學,如果下雨我可能會遲到,如果 起床晚了我可能會遲到。已知下雨的概率為0.4,下雨時我遲到的概率為0.9,起床晚了的概率為0.5,起床晚了遲到的概率為0.6.問我遲到的概率。

遲到的概率為:0.4*0.9+0.5*0.6=0.66

    • 貝葉斯公式

        貝葉斯公式是用來 已知發生某一事件的概率,來求導致這一事件發生可能的原因的概率。本質來說是知道結果求原因   

    推導過程:

    第一步:P(Bi|A)=P(ABi)/P(A)利用條件概率公式

    第二步:分子用乘法公式展開:P(ABi)=P(Bi)P(A|Bi) 含義:在Bj這個條件下發生事件A的概率

    第三步:分母用全概率公式展開:P(A)=P(Bi=1)P(A|Bi=1)+P(Bi=2)P(A|Bi=2)+.....+P(Bi=n)P(A|Bi=n)  含義:在所有可能條件下發生A的概率。

    得:P(Bi|A)=P(ABi)=P(Bi)P(A|Bi) /P(Bi=1)P(A|Bi=1)+P(Bi=2)P(A|Bi=2)+.....+P(Bi=n)P(A|Bi=n

    由此可知,貝葉斯公式其實就是  因為這個原因導致事件發生的概率 比上 因為所有原因(完備事件組)導致事件發生的概率 。

    

例1:因為是周一所以遲到得概率是0.5,周二0.1,周三0.1,周四0.1,周五0.1,已知我今天遲到了,求今天是周一的概率:

即 0.5/0.5+0.1+0.1+0.1+0.1=5/9.這里的0.5,0.1...0.1已經是條件概率了。

例2:如果 下雨我可能遲到,起床晚了我可能會遲到。已知下雨遲到的概率為0.4,起床晚了遲到(A2)的概率為0.5,

下雨的概率為0.9,起床晚的概率是0.8.問我遲到是因為下雨(A1)的概率。

P(A1|B)=P(A1B) / P(B)=P(B|A1)(A1) / (P(B/A1)P(A1)+P(B/A2)P(A2))=0.4*0.9/(0.4*0.9+0.5*0.8)=9/19


 

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