《概率论与数理统计》讲义
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概率论与数理统计讲义概率论与数理统计知识体系结构第一章概率论的基本概念 1.随机试验2.样本空间、样本点、事件、基本事件、必然事件、不可能事件3.事件间的关系4.事件的运算5.事件运算的规律6.概率的定义7.概率的运算性质 8.等可能概型(古典概型) 9.几何概型 10.条件概率 11.事件的独立性 12.全概率公式 13.贝叶斯公式第二章随机变量及其分布一.随机变量1.随机变量的定义2.离散型随机变量3.随机变量的分布函数 (1)分布函数的定义(2)分布函数的性质(3)离散型随机变量的分布函数 4.连续型随机变量及其概率密度 (1)连续型随机变量的定义 (2)概率密度函数的性质(3)连续型随机变量分布函数的性质 (4)几种常见的连续型随机变量 5.随机变量的函数的分布 (1)随机变量的函数的定义(2)离散型随机变量的函数的分布律 (3)连续型随机变量的函数的分布①连续型随机变量的函数的分布函数②连续型随机变量的函数的概率密度函数4 45 5 5 5 56 67 789 9 11 12 13 13 13 13 16 16 16 16 17 17 17 17 17 18 18 19 19 19 191第三章多维随机变量及其分布一.二维随机变量1.二维随机变量的定义2.二维随机变量的联合分布函数3.二维随机变量联合分布函数的几条性质4.二维离散型随机变量5.二维连续型随机变量二.边缘分布1.边缘分布函数的定义2.边缘分布函数的计算3.二维离散型随机变量的边缘分布律 3.二维连续型随机变量的边缘概率密度三.二维随机变量的条件分布1.二维离散型随机变量的条件分布律2.二维连续型随机变量的条件概率密度四.相互独立的随机变量1.随机变量独立的定义2.离散型随机变量相互独立的充分必要条件3.连续型随机变量相互独立的充要条件五.两个随机变量函数的分布1.随机变量和的分布2.随机变量差的分布3.随机变量积的分布4.随机变量商的分布5.随机变量的最值的分布第四章随机变量的数字特征一.期望1.离散型随机变量期望的定义2.连续型随机变量的数学期望的定义3.随机变量的函数的数学期望的求法4.多维随机变量的函数的数学期望的求法5.随机变量的数学期望的性质二.随机变量的方差1.方差的定义2.标准差(均方差)的定义3.方差的计算 5.方差的性质 6.切比雪夫不等式三.随机变量的协方差1.协方差、相关系数的定义20 20 20 20 21 21 22 22 22 22 23 23 24 24 24 25 25 25 25 25 25 26 26 28 28 30 30 30 30 30 30 31 31 31 31 32 32 33 34 3422.协方差的计算3.协方差的性质4.相关四.矩与协方差矩阵1.原点矩定义2.中心矩定义3.混合矩定义4.混合中心矩第五章大数定律和中心极限定理一.大数定律1.辛钦大数定律(弱大数定律)2.依概率收敛3.伯努利大数定律4.切比雪夫大数定律二.中心极限定理1.独立同分布的中心极限定理(林德伯格-列维定理)2.棣莫弗-拉普拉斯中心极限定理3.李雅普诺夫中心极限定理34 34 36 36 36 36 36 36 38 38 38 38 39 39 40 40 40 413概率论与数理统计知识体系结构第一章概率论的基本概念第二章一维随机变量及其概率分布第三章二维随机变量及其概率分布第四章随机变量的数字特征第五章大数定律和中心极限定理第六章样本及其抽象分布第七章参数估计第八章假设检验4第一章概率论的基本概念1.随机试验满足以下三大条件的试验叫做随机试验: (1) 可以在相同的条件下重复地进行;(2) 每次试验的可能结果不止一个,并且能事先明确试验的所有可能结果; (3) 在进行一次试验之前不能确定哪一个结果会出现.2.样本空间、样本点、事件、基本事件、必然事件、不可能事件(1) 将试验E的所有可能结果组成的集合成为样本空间,记为S. (2) 样本空间的元素,即试验E的每个结果,称为样本点. (3) 试验E的样本空间S的子集,称为随机事件,简称事件. (4) 由一个样本点组成的单点集,称为基本事件.(5) 样本空间S包含其所有样本点,是其自身的子集,在每次试验时它总会发生,S称为必然事件.(6) 空集?不包含任何样本点,它也作为样本空间的子集,在每次试验时它总不会发生,?称为不可能事件.3.事件间的关系(1) 若事件A发生,事件B就发生,则称事件B包含A,记为A?B. (2) 若事件A、B满足A?B,且B?A,则称事件A与B相等.4.事件的运算(1) 事件A?B?xx?A?or?x?B称为事件A,B的和事件。
第一章 随机事件和概率 第一节 基本概念1、排列组合初步(1)排列组合公式)!(!n m m P n m -= 从m 个人中挑出n 个人进行排列的可能数。
)!(!!n m n m C n m -=从m 个人中挑出n 个人进行组合的可能数。
例1.1:方程xx x C C C 76510711=-的解是 A . 4 B . 3 C . 2 D . 1例1.2:有5个队伍参加了甲A 联赛,两两之间进行循环赛两场,试问总共的场次是多少?(2)加法原理(两种方法均能完成此事):m+n某件事由两种方法来完成,第一种方法可由m 种方法完成,第二种方法可由n 种方法来完成,则这件事可由m+n 种方法来完成。
(3)乘法原理(两个步骤分别不能完成这件事):m ×n某件事由两个步骤来完成,第一个步骤可由m 种方法完成,第二个步骤可由n 种方法来完成,则这件事可由m ×n 种方法来完成。
例1.3:从5位男同学和4位女同学中选出4位参加一个座谈会,要求与会成员中既有男同学又有女同学,有几种不同的选法?例1.4:6张同排连号的电影票,分给3名男生和3名女生,如欲男女相间而坐,则不同的分法数为多少?例1.5:用五种不同的颜色涂在右图中四个区域里,每一区域涂上一种颜色,且相邻区域的颜色必须不同,则共有不同的涂法A.120种B.140种 C.160种D.180种(4)一些常见排列①特殊排列②相邻③彼此隔开④顺序一定和不可分辨例1.6:晚会上有5个不同的唱歌节目和3个不同的舞蹈节目,问:分别按以下要求各可排出几种不同的节目单?①3个舞蹈节目排在一起;②3个舞蹈节目彼此隔开;③3个舞蹈节目先后顺序一定。
例1.7:4幅大小不同的画,要求两幅最大的排在一起,问有多少种排法?例1.8:5辆车排成1排,1辆黄色,1辆蓝色,3辆红色,且3辆红车不可分辨,问有多少种排法?①重复排列和非重复排列(有序)例1.9:5封不同的信,有6个信箱可供投递,共有多少种投信的方法?②对立事件例1.10:七人并坐,甲不坐首位,乙不坐末位,有几种不同的坐法?例1.11:15人中取5人,有3个不能都取,有多少种取法?例1.12:有4对人,组成一个3人小组,不能从任意一对中取2个,问有多少种可能性?③ 顺序问题例1.13:3白球,2黑球,先后取2球,放回,2白的种数?(有序) 例1.14:3白球,2黑球,先后取2球,不放回,2白的种数?(有序) 例1.15:3白球,2黑球,任取2球,2白的种数?(无序)2、随机试验、随机事件及其运算(1)随机试验和随机事件如果一个试验在相同条件下可以重复进行,而每次试验的可能结果不止一个,但在进行一次试验之前却不能断言它出现哪个结果,则称这种试验为随机试验。
概率论与数理统计讲义一、概率论1.1 引言概率论是研究随机现象的理论,广泛应用于自然科学、社会科学以及工程技术等领域。
它通过量化随机事件发生的可能性,帮助我们理解事件之间的关系和规律。
1.2 随机变量与概率分布随机变量是描述随机事件的事物,可以分为离散型随机变量和连续型随机变量。
概率分布则是描述随机变量取值的概率情况,包括离散型随机变量的概率质量函数和连续型随机变量的概率密度函数。
1.3 期望与方差期望是随机变量取值的平均值,用来描述随机变量的集中程度。
方差则是随机变量与其期望之间的差异程度,用来描述随机变量的离散程度。
1.4 概率分布函数的性质概率分布函数有许多重要的性质,包括非负性、归一性、单调性、可加性等。
这些性质能够帮助我们更好地理解随机事件的规律和特征。
二、数理统计2.1 统计学概述统计学是研究数据收集、分析和解释的学科,通过对样本数据的研究,推断出总体的一些特征和规律。
统计学广泛应用于社会调查、市场研究以及科学实验等领域。
2.2 描述统计学描述统计学是对数据进行总结和描述的统计学方法。
它包括数据的集中趋势度量、离散程度度量以及数据分布特征等内容。
2.3 参数估计参数估计是根据样本数据推断总体参数的一种统计学方法。
点估计通过寻找最优参数估计量来描述总体参数的真实值,区间估计则给出了参数估计的置信区间。
2.4 假设检验假设检验是用来判断总体参数是否满足某种假设的统计学方法。
它将原假设和备择假设相比较,通过计算统计量的值来判断是否拒绝原假设。
2.5 方差分析与回归分析方差分析和回归分析是用来研究多个变量之间关系的统计学方法。
方差分析用于比较多个总体均值是否相等,而回归分析则用于建立变量之间的数学模型。
三、应用案例3.1 金融风险管理概率论与数理统计在金融风险管理中发挥着重要作用。
通过对金融市场的随机波动性进行建模和分析,可以帮助投资者制定更合理的投资策略,降低风险。
3.2 医学研究数理统计在医学研究中具有广泛的应用。
概率论与数理统计讲义稿第⼀章随机事件与概率§1.1 随机事件1.1.1 随机试验与样本空间概率论约定为研究随机现象所作的随机试验应具备以下三个特征:(1)在相同条件下试验是可重复的;(2)试验的全部可能结果不只⼀个,且都是事先可以知道的;(3)每⼀次试验都会出现上述可能结果中的某⼀个结果,⾄于是哪⼀个结果则事前⽆法预知。
为简单计,今后凡是随机试验皆简称试验,并记之以英⽂字母E。
称试验的每个可能结果为样本点,并称全体样本点的集合为试验的样本空间,分别⽤希腊字母ω和Ω表⽰样本点及样本空间。
必须指出的是这个样本空间并不完全由试验所决定,它部分地取决于实验的⽬的。
假设抛掷⼀枚硬币两次,出于某些⽬的,也许只需要考虑三种可能的结果就⾜够了,两次都是正⾯,两次都是反⾯,⼀次是正⾯⼀次是反⾯。
于是这三个结果就构成了样本空间Ω。
但是,如果要知道硬币出现正反⾯的精确次序,那么样本空间Ω就必须由四个可能的结果组成,正⾯-正⾯、反⾯-反⾯、正⾯-反⾯、反⾯-正⾯。
如果还考虑硬币降落的精确位置,它们在空中旋转的次数等事项,则可以获得其它可能的样本空间。
经常使⽤⽐绝对必要的样本空间较⼤的样本空间,因为它便于使⽤。
⽐如,在前⾯的例⼦中,由四个可能结果组成的样本空间便于问题的讨论,因为对于⼀个“均匀”的硬币这四个结果是“等可能”的。
尽管这在有3种结果的样本空间内是不对的。
例 1.1.1 1E :从最简单的试验开始,这些试验只有两种结果。
在抛掷硬币这⼀试验中出现“正⾯”或“反⾯”;在检查零件质量时,可能是“合格”或“不合格”;当⽤来模拟电⼦产品旋转的⽅向时,结果是“左边”或者“右边”;在这些情况下样本空间Ω简化为:Ω={正⾯,反⾯}。
2E :更复杂⼀些,有的随机试验会产⽣多种可能的结果,⽐如掷⼀颗骰⼦,观察出现的点数。
样本空间为:{1,2,3,4,5,6}Ω=。
3E : 掷两枚硬币(或者观察两个零件或两个电⼦产品),可以得到Ω={(正⾯,正⾯)、(反⾯,反⾯)、(正⾯,反⾯)、(反⾯,正⾯) }读者可以将其推⼴到掷n 个硬币,样本空间⾥有多少样本点呢?4E :再复杂⼀些,⼀名射⼿向某⽬标射击,直⾄命中⽬标为⽌,观察其命中⽬标所进⾏的射击次数。