概率的公理化定义
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§1.4 概率的公理化定义及概率的性质一、几何概率一个随机试验,如果数学模型是古典概型,那么描述这个实验的样本空间Ω,文件域 F 和概率P 已在前面得到解决。
在古典概型中,试验的结果是有限的,受到了很大的限制。
在实际问题中经常遇到试验结果是无限的情况的。
例如,若我们在一个面积为ΩS 的区域Ω中,等可能的任意投点,这里等可能的确切意义是这样的:在区域Ω中有任意一个小区域A ,若它的面积为A S , 则点A 落在A 中的可能性大小与A S 成正比,而与A 的位置及形状无关。
如果点A 落在区域A 这个随机事件仍记为A ,则由P(Ω)=1可得Ω=S S A P A)(, 这一类概率称为几何概率。
同样,如果在一条线段上投点,那么只需要将面积改为长度,如果在一个立方体内投点,则只需将面积改为体积。
例1:(会面问题)甲乙两人约定在6时到7时之间某处会面,并约定先到者应等候另一人一刻钟,过时即可离去,求两人能会面的概率。
解:以x 和y 分别表示甲乙约会的时间,则600,600≤≤≤≤y x 。
两人能会面的充要条件是15≤-y x 在平面上建立直角坐标系(如教材图)则(x,y )的所有可能结果是边长为60米的正方形,而可能会面的时间由图中阴影部分表示。
这是一个几何概率问题,由等可能性 167604560)(222=-==ΩS S A P A例2 蒲丰(Buffon )投针问题。
平面上画有等距离的平行线,平行线间的距离为a(a>0),向平面任意投掷一枚长为l(l<a)的针,试求针与平行线相交的概率。
解:假设x 表示针的中点与最近一条平行线的距离,又以ϕ表示针与此直线间的交角,有20ax ≤≤,πϕ≤≤0 由这两式可以确定ϕ,x 平面上的一个矩形 }0,20),({πϕϕ≤≤≤≤=Ωax x , 这时为了针与平行线相交,其条件为ϕsin 2lx ≤,由这个不等式表示的区域A 是图中的阴影部分 }sin 2,20),({ϕϕlx a x x A ≤≤≤=由等可能性可知 a la d lS S A P A ππϕϕπ22sin 2)(0===⎰Ω 若l,a 为已知,则以π值代入上式,即可计算得P (A )的值。
一.随机事件和概率1、概率的定义和性质(1)概率的公理化定义设Ω为样本空间,A 为事件,对每一个事件A 都有一个实数P(A),若满足下列三个条件:1° 0≤P(A)≤1, 2° P(Ω) =13° 对于两两互不相容的事件1A ,2A ,…有∑∞=∞==⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛11)(i i i i A P A P Υ常称为可列(完全)可加性。
则称P(A)为事件A 的概率。
(2)古典概型(等可能概型)1° {}n ωωωΛ21,=Ω,2° nP P P n 1)()()(21===ωωωΛ。
设任一事件A ,它是由m ωωωΛ21,组成的,则有P(A)={})()()(21m ωωωΥΛΥΥ=)()()(21m P P P ωωω+++Λn m =基本事件总数所包含的基本事件数A =2、五大公式(加法、减法、乘法、全概、贝叶斯)(1)加法公式P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB)当 P(AB)=0时,P(A+B)=P(A)+P(B)(2)减法公式P(A-B)=P(A)-P(AB)当B ⊂ A 时,P(A-B)=P(A)-P(B)当A=Ω时,P(B )=1- P(B)(3)条件概率和乘法公式定义 设A、B 是两个事件,且P(A)>0,则称)()(A P AB P 为事件A 发生条件下,事件B 发生的条件概率,记为=)/(A B P )()(A P AB P 。
条件概率是概率的一种,所有概率的性质都适合于条件概率。
(4)全概公式设事件B 1, B 2,Λ , B n 满足1°B 1, B 2,Λ , B n两两互不相容,P (B i ) > 0(i = 1,2,Λ , n ) ,2°Υni iB A 1=⊂,则有)|()()|()()|()()(2211n n B A P B P B A P B P B A P B P A P +++=Λ。