第一章 随机事件和概率 ^9 ^DA!'
第一节 基本概念 ~L:H]_8F l
=s&ycc;-5}
1、排列组合初步
F8|m i`f-
(1)排列组合公式 2yV^'o)
从m个人中挑出n个人进行排列的可能数。 P DwBSj
从m个人中挑出n个人进行组合的可能数。 jmF)iDvjuZ
例1.1:方程 的解是 >1$Vh=\OI
A. 4 B. 3 C. 2 D. 1 yiMqe^zy
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? PQP|V>g
w9675D+
(2)加法原理(两种方法均能完成此事):m+n 1AQy8n*
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。 ?{\h`+A
i':a|#e>
(3)乘法原理(两个步骤分别不能完成这件事):m×n Mb-AzGsV
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。 fWyXy%Qq
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? h)Ol1[y`
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? ydMSL25<+
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 U04&z 91"
A.120种 B.140种 C.160种 D.180种 @a,}k<@E
1NkJs&
dUv(Pu(.#
o8~<t]Ejw
$E}N`B7
(4)一些常见排列 1vdG\$
① 特殊排列 LIn2&r:U
相邻 6eb~Z6n&?
彼此隔开 f dJ<(i]7W
顺序一定和不可分辨 CW
-[c
例1.6:晚会上有5个不同的唱歌节目和3个不同的舞蹈节目,问:分别按以下要求各可排出几种不同的节目单? F<DXPToX%
①3个舞蹈节目排在一起; Q9i[?=F:z
②3个舞蹈节目彼此隔开; _gw paAJ
③3个舞蹈节目先后顺序一定。 Z=oGyA
例1.7:4幅大小不同的画,要求两幅最大的排在一起,问有多少种排法? -6$GM J7
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? W&v|-#7=6
O=oIkvg
② 重复排列和非重复排列(有序) . f!dH
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? sfk;c#K
c$x>6&&L
③ 对立事件 `eeA,K_
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? 8`_tnARIX
例1.11:15人中取5人,有3个不能都取,有多少种取法? QW_BT^d"
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? 49YN@PXC
$e:bDZ(hjj
④ 顺序问题 #I\" 'n5M
例1.13:3白球,2黑球,先后取2球,放回,2白的种数?(有序) FM7`q7d
例1.14:3白球,2黑球,先后取2球,不放回,2白的种数?(有序) }=|plz}
例1.15:3白球,2黑球,任取2球,2白的种数?(无序) /7x1Z*Hg
gux?P2f
2、随机试验、随机事件及其运算 <`WcI`IAb
(1)随机试验和随机事件 d>V#?1$h
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。试验的可能结果称为随机事件。 sgRWjrc/
例如:掷一枚硬币,出现正面及出现反面;掷一颗骰子,出现"1"点、"5"点和出现偶数点都是随机事件;电话接线员在上午9时到10时接到的电话呼唤次数(泊松分布);对某一目标发射一发炮弹,弹着点到目标的距离为0.1米、0.5米及1米到3米之间都是随机事件(正态分布)。 a%5/Oc[[
在一个试验下,不管事件有多少个,总可以从其中找出这样一组事件,它具有如下性质: <6+T&Ov6
(1) 每进行一次试验,必须发生且只能发生这一组中的一个事件; bnJ4Edy
(2) 任何事件,都是由这一组中的部分事件组成的。 6Ad=#MM
这样一组事件中的每一个事件称为基本事件,用 来表示,例如 (离散)。基本事件的全体,称为试验的样本空间,用 表示。 L%+mD$@u
一个事件就是由 中的部分点(基本事件 )组成的集合。通常用大写字母A,B,C,…表示事件,它们是 的子集。 /0Mt-8[
如果某个 是事件A的组成部分,即这个 在事件A中出现,记为 。如果在一次试验中所出现的 有 ,则称在这次试验中事件A发生。 hii#kB2
如果 不是事件A的组成部分,就记为 。在一次试验中,所出现的 有 ,则称此次试验A没有发生。 dSe d6
为必然事件,?为不可能事件。 l#Vg=zrT
XSGBC:U)l
(2)事件的关系与运算 =|dHD
①关系: k 7:Z\RGy
如果事件A的组成部分也是事件B的组成部分,(A发生必有事件B发生): 'mZQ}U=<
如果同时有 , ,则称事件A与事件B等价,或称A等于B:A=B。 )iFXa<5h
A、B中至少有一个发生的事件:A B,或者A+B。 NryOdt tI
属于A而不属于B的部分所构成的事件,称为A与B的差,记为A-B,也可表示为A-AB或者 ,它表示A发生而B不发生的事件。 #Hy\lJ
A、B同时发生:A B,或者AB。A B=?,则表示A与B不可能同时发生,称事件A与事件B互不相容或者互斥。基本事件是互不相容的。 6[?5hmc"w
-A称为事件A的逆事件,或称A的对立事件,记为 。它表示A不发生的事件。互斥未必对立。 MaPI<kYQv
②运算: [&kz4_
结合率:A(BC)=(AB)C A∪(B∪C)=(A∪B)∪C d4p6.3
分配率:(AB)∪C=(A∪C)∩(B∪C) (A∪B)∩C=(AC)∪(BC) ';v1AX}5q
德摩根率: , j4u
["O3
|
^G38
例1.16:一口袋中装有五只乒乓球,其中三只是白色的,两只是红色的。现从袋中取球两次,每次一只,取出后不再放回。写出该试验的样本空间 。若 表示取到的两只球是白色的事件, 表示取到的两只球是红色的事件,试用 、 表示下列事件: e;2A{VsD8
(1)两只球是颜色相同的事件 , >`p?
CE
(2)两只球是颜色不同的事件 , mtdy@=?1Y
(3)两只球中至少有一只白球的事件 。 ?!O4ia3nFk
例1.17:硬币有正反两面,连续抛三次,若Ai表示第i次正面朝上,用Ai表示下列事件: |a%Wd
(1)前两次正面朝上,第三次正面朝下的事件 , hzT)5'_
(2)至少有一次正面朝上的事件 , '8[;
m_S
(3)前两次正面朝上的事件 。 Tgh?=]H
3、概率的定义和性质 wB&5q!{!
(1)概率的公理化定义 Q>71uM%e`
设 为样本空间, 为事件,对每一个事件 都有一个实数P(A),若满足下列三个条件: S&QXf<v
1° 0≤P(A)≤1, BWNI|pq)v
2° P(Ω) =1 t7Mq>rFB
3° 对于两两互不相容的事件 , ,…有 0T^0)c
)?pnV":2Y
常称为可列(完全)可加性。 )j\_*SoH
则称P(A)为事件 的概率。 R:j
mn
)sNPWn8<Uy
(2)古典概型(等可能概型) 4-I7"pW5
1° , pC #LQ
2° 。 7O:g;UI#
设任一事件 ,它是由 组成的,则有 z:Z-2WV2o
P(A)= = D c;k)z=
.(3ec/i4CF
例1.18:集合A中有100个数,B中有50个数,并且满足A中元素与B中元素关系a+b=10的有20对。问任意分别从A和B中各抽取一个,抽到满足a+b=10的a,b的概率。 jAU&h@
例1.19:5双不同颜色的袜子,从中任取两只,是一对的概率为多少? N9*:]a
例1.20:在共有10个座位的小会议室内随机地坐上6名与会者,则指定的4个座位被坐满的概率是 uP(t+}dQ+3
A. B. C. D. \>G}DGz
例1.21:3白球,2黑球,先后取2球,放回,2白的概率?(有序) t#3_M=L
例1.22:3白球,2黑球,先后取2球,不放回,2白的概率?(有序) |* ^LsuFb
例1.23:3白球,2黑球,任取2球,2白的概率?(无序) fI1
9p Q
$/|vbe,
注意:事件的分解;放回与不放回;顺序问题。
C|h Uyo
:(wFNK/0{
4、五大公式(加法、减法、乘法、全概、贝叶斯) k1ja ([Q
(1)加法公式 /0$fYrg>J
P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB) OzwJ 52
当P(AB)=0时,P(A+B)=P(A)+P(B) \j5`6}zm
例1.24:从0,1,…,9这十个数字中任意选出三个不同的数字,试求下列事件的概率: BC\W`K
A="三个数字中不含0或者不含5"。 -y{(h%6
WdlGnFAWh
(2)减法公式 PG}Roj
I
P(A-B)=P(A)-P(AB) @$'pMg
当B A时,P(A-B)=P(A)-P(B) J_;*@mW
当A=Ω时,P( )=1- P(B) MTKNIv|
例1.25:若P(A)=0.5,P(B)=0.4,P(A-B)=0.3,求P(A+B)和P( + ). ('AAHq/
例1.26:对于任意两个互不相容的事件A与B, 以下等式中只有一个不正确,它是: (\!?>T[En
(A) P(A-B)=P(A) (B) P(A-B)=P(A) +P( ∪ )-1 paLPC&G
(C) P( -B)= P( )-P(B) (D)P[(A∪B)∩(A-B)]=P(A) )W InPW
(E)p[ ]=P(A) -P( ∪ ) x/wgD'?
lfre-pS+
(3)条件概率和乘法公式 3zu6#3^
定义 设A、B是两个事件,且P(A)>0,则称 为事件A发生条件下,事件B发生的条件概率,记为 。 3
^K#\*P
条件概率是概率的一种,所有概率的性质都适合于条件概率。 Ga-cto1Y
例如P(Ω/B)=1 P( /A)=1-P(B/A) ,II3b(l
乘法公式: LrT EF
j
更一般地,对事件A1,A2,…An,若P(A1A2…An-1)>0,则有 /|<SD.:
… …… … 。 jM
@N<k
0{ ~2mgg h
例1.27:甲乙两班共有70名同学,其中女同学40名,设甲班有30名同学,而女生15名,问在碰到甲班同学时,正好碰到一名女同学的概率。 C ocw%Yl
例1.28:5把钥匙,只有一把能打开,如果某次打不开就扔掉,问以下事件的概率? 79D~Mau#
①第一次打开;②第二次打开;③第三次打开。 qDYNY`
1U/RMN3`
(4)全概公式 :~#)Xa0I
设事件 满足 ir"t@"Y;o
1° 两两互不相容, , vhAgX0k
2° , O ;[Mi
则有 z;F HZb9t,
。 ,B_c
此公式即为全概率公式。 N-_APWA
n:2._s T
{L~dER
例1.29:播种小麦时所用的种子中二等种子占2%,三等种子占1.5%,四等种子占1%,其他为一等种子。用一等、二等、三等、四等种子播种长出的穗含50颗以上麦粒的概率分别为0.5,0.15,0.1,0.05,试求种子所结的穗含有50颗以上麦粒的概率。 "|[9 Q?
例1.30:甲盒内有红球4只,黑球2只,白球2只;乙盒内有红球5只,黑球3只;丙盒内有黑球2只,白球2只。从这三只盒子的任意一只中任取出一只球,它是红球的概率是: \$*CXjh3G
A.0.5625 B.0.5 C.0.45 D.0.375 E. 0.225 C=]<R<Xy
例1.31:100个球,40个白球,60个红球,不放回先后取2次,第2次取出白球的概率?第20次取出白球的概率? MkL2I+*
^X}r ^
(5)贝叶斯公式 1dw{:X=j
设事件 , ,…, 及 满足 MfHOn YV
1° , ,…, 两两互不相容, >0, 1,2,…, , y_w
<3
2° , , p)ig~kk`
则 q6w)zTpJGJ
,i=1,2,…n。 d;]mwLB0
此公式即为贝叶斯公式。 %ut8/T
,( , ,…, ),通常叫先验概率。 ,( , ,…, ),通常称为后验概率。如果我们把 当作观察的"结果",而 , ,…, 理解为"原因",则贝叶斯公式反映了"因果"的概率规律,并作出了"由果朔因"的推断。 {\CWoFht>
&)gc{(4$
例1.32:假定用甲胎蛋白法诊断肝癌。设 表示被检验者的确患有肝癌的事件, 表示诊断出被检验者患有肝癌的事件,已知 , , 。现有一人被检验法诊断为患有肝癌,求此人的确患有肝癌的概率 。 Z\xnPhV
yCav;ZS_
5、事件的独立性和伯努利试验 T^(W _S
(1)两个事件的独立性 oBo*<6
设事件 、 满足 ,则称事件 、 是相互独立的(这个性质不是想当然成立的)。 x\(#
若事件 、 相互独立,且 ,则有 0<a|=kZ
[P =P8-5
所以这与我们所理解的独立性是一致的。 AvB=/p@]
若事件 、 相互独立,则可得到 与 、 与 、 与 也都相互独立。(证明) `[g$EXX
由定义,我们可知必然事件 和不可能事件?与任何事件都相互独立。(证明) bxtH`^
同时,?与任何事件都互斥。 {sGEopd8]q
#v<`|_
(2)多个事件的独立性 5RFro^S9E
设ABC是三个事件,如果满足两两独立的条件, Q?1J<(oq9
P(AB)=P(A)P(B);P(BC)=P(B)P(C);P(CA)=P(C)P(A) {59>U~
并且同时满足P(ABC)=P(A)P(B)P(C) 7C0xKF
那么A、B、C相互独立。 !%ju.Xs8
对于n个事件类似。 *1{A'`.=\
两两互斥→互相互斥。 v/9ZTd
两两独立→互相独立? .P aDR |!
例1.33:已知 ,证明事件 、 相互独立。 mL2J
例1.34:A,B,C相互独立的充分条件: Wc2&3p9 c
(1)A,B,C两两独立 BDvkY
(2)A与BC独立 ,]7ouH$H}
例1.35:甲,乙两个射手彼此独立地射击同一目标各一次,甲射中的概率为0.9,乙射中的概率为0.8,求目标没有被射中的概率。 <%Nf"p{K
t(6]j#5
(3)伯努利试验 hxH6Ii]\
定义 我们作了 次试验,且满足 U4fv$gV
u 每次试验只有两种可能结果, 发生或 不发生; !p!Qg1O6o
u 次试验是重复进行的,即 发生的概率每次均一样; Z4Dx:m-
u 每次试验是独立的,即每次试验 发生与否与其他次试验 发生与否是互不影响的。 |-b\N6
}
这种试验称为伯努利概型,或称为 重伯努利试验。 *$BUow/>
用 表示每次试验 发生的概率,则 发生的概率为 ,用 表示 重伯努利试验中 出现 次的概率, _.Hj:nFHz
, 。 `;+x\0@<
Zk((VZ(y
例1.36:袋中装有α个白球及β个黑球,从袋中任取a+b次球,每次放回,试求其中含a 2[ofz}k]r)
个白球,b个黑球的概率(a≤α,b≤β)。 %UrNPk
例1.37:做一系列独立试验,每次试验成功的概率为p,求在第n次成功之前恰失败m次的概率。 I`X!M!dB)
o>C,Db~L/
2HmK['(
m~AAO{\:b
oI/_WY[t
][jwy-Uy;
5\C(2naf
8sG?|u
[0y,K{8t
5z,q~CU
%W\NYSm
第二节 练习题 hmo4H3g!N
1、事件的运算和概率的性质 S',h*e
例1.38:化简 (A+B)(A+ )( +B) &gY578tU
例1.39:ABC=AB(C∪B) 成立的充分条件为: r=0PW_r:
(1)AB C (2)B C J<"K`|F
例1.40:已知P(A)=x,P(B)=2x,P(C)=3x,P(AB)=P(BC),求x的最大值。 5>.ATfAsV
例1.41:当事件A与B同时发生时,事件C必发生,则下列结论正确的是 d{JI]
!
(A) P(C)=P(AB)。 <<u]WsW{C
(B) P(C)=P(A B)。 (m:Q'4Ep
(C) P(C)≥P(A)+P(B)-1 QUn!&55
(D) P(C)≤P(A)+P(B)-1。 [ ] 6E-eD\?I&
m;l[flQ~
2、古典概型 @9|
jY1
例1.42:3男生,3女生,从中挑出4个,问男女相等的概率? +;lDU}$
例1.43:电话号码由四个数字组成,每个数字可以是0,1,2,…,9中的任一个数,求电话号码是由完全不同的数字组成的概率。 7HH@7vpJ^
例1.44:袋中有6只红球、4只黑球,今从袋中随机取出4只球,设取到一只红球得2分,取到一只黑球得1分,则得分不大于6分的概率是 E> GmFw
A. B. C. D. ?V8Fgd
例1.45:10个盒子,每个装着标号为"1-6"的卡片。每个盒子任取一张,问10张中最大数是4的概率? XXum2eA
例1.46:将n个人等可能地分到N(n≤N)间房间中去,试求下列事件的概率。 -Yse^(^"s
A="某指定的n间房中各有1人"; mc%.
8i
B="恰有n间房中各有1人" 8c-ys-"#
C="某指定的房中恰有m(m≤n)人" iv_3R}IbX
例1.47:有5个白色珠子和4个黑色珠子,从中任取3个,问全是白色的概率? "h_f-vP
3、条件概率和乘法公式 f&4+-w.:V|
例1.48:假设事件A和B满足P(B | A)=1,则 f}(4v1T
(A) A是必然事件。 (B) 。 eLPtdP5k
(C) 。 (D) 。 [ ] IC'+{3.m8
例1.49:设A,B为两个互斥事件,且P(A)>0, P(B)>0,则结论正确的是 p-{ 4 $W
(A) P(B | A)>0。 F\xIVY
(B) P(A | B)=P(A)。 S1Y,5,}
(C) P(A | B)=0。 T$"~Vu
(D) P(AB)=P(A)P(B)。 [ ] F$tzsz,9n
例1.50:某种动物由出生而活到20岁的概率为0.7,活到25岁的概率为0.56,求现龄为20岁的这种动物活到25岁的概率。 yKl^-%Uq<
例1.51:某人忘记三位号码锁(每位均有0~9十个数码)的最后一个数码,因此在正确拨出前两个数码后,只能随机地试拨最后一个数码,每拨一次算作一次试开,则他在第4次试开时才将锁打开的概率是 YGOkqI
A. B. C. D. yZ,pH1
例1.52:在空战训练中,甲机先向乙机开火,击落乙机的概率为0.2;若乙机未被击落,就进行还击,击落甲机的概率是0.3;若甲机未被击落,则再进攻乙机,击落乙机的概率是0.4,求在这几个回合中:①甲机被击落的概率;②乙机被击落的概率。 >y#MEN>?
例1.53:为防止意外事故,在矿井内同时安装两种报警系统A与B,每种系统单独使用时,其有效率A为0.92,B为0.93,在A失灵条件下B有效概率为0.85。求:(1)这两种警报系统至少有一个有效的概率;(2)在B失灵条件下,A有效的概率。 STjb2t,a
%C,zR&]F
4、全概和贝叶斯公式 A?#i{R
例1.54:甲文具盒内有2支蓝色笔和3支黑色笔,乙文具盒内也有2支蓝色笔和3支黑色笔.现从甲文具盒中任取2支笔放入乙文具盒,然后再从乙文具盒中任取2支笔.求最后取出的2支笔都是黑色笔的概率。 ]vz6DJs
例1.55:三个箱子中,第一箱装有4个黑球1个白球,每二箱装有3个黑球3个白球,第三箱装有3个黑球5个白球。现先任取一箱,再从该箱中任取一球,问:(1)取出的球是白球的概率?(2)若取出的为白球,则该球属于第二箱的概率? _lk VT']
例1.56:袋中有4个白球、6个红球,先从中任取出4个,然后再从剩下的6个球中任取一个,则它恰为白球的概率是 。 1a(\F7
j%
7Gje[
5、独立性和伯努利概型 ,+`r2}N
\/
例1.57:设P(A)>0,P(B)>0,证明 1?H;
c5?d&
(1) 若A与B相互独立,则A与B不互斥; NzyEsZ]$
(2) 若A与B互斥,则A与B不独立。 ai$l7]7
例1.58:设两个随机事件A,B相互独立,已知仅有A发生的概率为 ,仅有B发生的概率为 ,则P(A)= ,P(B)= 。 *W\ 3cS
例1.59:若两事件A和B相互独立,且满足P(AB)=P( ), P(A)=0.4,求P(B). qfl!>
Zqm%qm:
例1.60:设两两相互独立的三事件A,B和C满足条件;ABC=Ф,P(A)=P(B)=P(C)< ,且已知 ,则P(A)= 。 2[`n<R\
例1.61:A发生的概率是0.6,B发生的概率是0.5,问A,B同时发生的概率的范围? y4jiOhF<d
例1.62:设某类型的高炮每次击中飞机的概率为0.2,问至少需要多少门这样的高炮同时独立发射(每门射一次)才能使击中飞机的概率达到95%以上。 ?%~p@
例1.63:由射手对飞机进行4次独立射击,每次射击命中的概率为0.3,一次命中时飞机被击落的概率为 0.6,至少两次命中时飞机必然被击落,求飞机被击落的概率。 #BP0MY&
例1.64:将一骰子掷m+n次,已知至少有一次出6点,求首次出6点在第n次抛掷时出现的概率。 {U_ ,y(V
例1.65:两只一模一样的铁罐里都装有大量的红球和黑球,其中一罐(取名"甲罐")内的红球数与黑球数之比为2:1,另一罐(取名"乙罐")内的黑球数与红球数之比为2:1 。今任取一罐并从中取出50只球,查得其中有30只红球和20只黑球,则该罐为"甲罐"的概率是该罐为"乙罐"的概率的 1$03:ve1
(A) 154倍 (B)254倍 (C)798倍 (D)1024倍 J' P:SC1
^2$b8]q
)yb~ kbe
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C<a&]dN/
第二章 随机变量及其分布 ],!}|
第一节 基本概念 l^bak]9 1
在许多试验中,观察的对象常常是一个随同取值的量。例如掷一颗骰子出现的点数,它本身就是一个数值,因此P(A)这个函数可以看作是普通函数(定义域和值域都是数字,数字到数字)。但是观察硬币出现正面还是反面,就不能简单理解为普通函数。但我们可以通过下面的方法使它与数值联系起来。当出现正面时,规定其对应数为"1";而出现反面时,规定其对应数为"0"。于是 vqT)=ZC1
E.m2- P;4
称 为随机变量。又由于 是随着试验结果(基本事件 )不同而变化的,所以 实际上是基本事件 的函数,即X=X(ω)。同时事件A包含了一定量的ω(例如古典概型中A包含了ω1,ω2,…ωm,共m个基本事件),于是P(A)可以由P(X(ω))来计算,这是一个普通函数。 ^^ix4[1$Z
定义 设试验的样本空间为 ,如果对 中每个事件 都有唯一的实数值X=X(ω)与之对应,则称X=X(ω)为随机变量,简记为 。 J#wf`VR%
有了随机变量,就可以通过它来描述随机试验中的各种事件,能全面反映试验的情况。这就使得我们对随机现象的研究,从前一章事件与事件的概率的研究,扩大到对随机变量的研究,这样数学分析的方法也可用来研究随机现象了。 ,|$1(z*a{c
一个随机变量所可能取到的值只有有限个(如掷骰子出现的点数)或可列无穷多个(如电话交换台接到的呼唤次数),则称为离散型随机变量。像弹着点到目标的距离这样的随机变量,它的取值连续地充满了一个区间,这称为连续型随机变量。 9s5s;ntz"
1、随机变量的分布函数 dRzeHuF92
(1)离散型随机变量的分布率 SbUac<
设离散型随机变量 的可能取值为Xk(k=1,2,…)且取各个值的概率,即事件(X=Xk)的概率为 \PN*gDmX
P(X=xk)=pk,k=1,2,…, <Ffru?o4j
则称上式为离散型随机变量 的概率分布或分布律。有时也用分布列的形式给出: 3+'vNc
。 6bj77CoB
显然分布律应满足下列条件: qmnl
(1) , , aOinD
(2) 。 r\fkx>
例2.1:投骰子,出现偶数的概率? F7C+uGTs
例2.2:4黑球,2白球,每次取一个,不放回,直到取到黑为止,令X(ω)为"取白球的数",求X的分布律。 ?
}ff O
例2.3:若干个容器,每个标号1-3,取出某号容器的概率与该号码成反比,令X(ω)表示取出的号码,求X的分布律。 ux^rF
!sI^Lh,Y
(2)分布函数 P*;[&Nn4
对于非离散型随机变量,通常有 ,不可能用分布率表达。例如日光灯管的寿命 , 。所以我们考虑用 落在某个区间 内的概率表示。 9wfE^E1
定义 设 为随机变量, 是任意实数,则函数 w8q
2f-K-
u{uqK7]+
称为随机变量X的分布函数。 \25EI]
可以得到X落入区间 的概率。也就是说,分布函数完整地描述了随机变量X随机取值的统计规律性。 :&&s*_
分布函数 是一个普通的函数,它表示随机变量落入区间(- ∞,x]内的概率。 VgbT/v
的图形是阶梯图形, 是第一类间断点,随机变量 在 处的概率就是 在 处的跃度。 \>oy2{=;'
分布函数具有如下性质: t;3).F
1° ; e@O]c"
2° 是单调不减的函数,即 时,有 ; eW<NDI&b
3° , ; `j'1V1
4° ,即 是右连续的; a6:hH@,
5° 。 ,tZL"
:/Pxf N5
例2.4:设离散随机变量 的分布列为 %=K [C
, f\$_^dV
求 的分布函数,并求 , , 。 c]k+ Sx&}
例2.5:设随机变量X的分布函数为 Y#9bM$x7
5>S1lyam
其中A是一个常数,求 ^ux'-/
(1) 常数A L"1AC&~u
(2)P(1≤X≤2) _
j'm2BAO
1jzu-s,F
(3)连续型随机变量的密度函数 2H8\P+
定义 设 是随机变量 的分布函数,若存在非负函数 ,对任意实数 ,有 -0`n(`2
, dlZ2iDQ%
则称 为连续型随机变量。 称为 的概率密度函数或密度函数,简称概率密度。 的图形是一条曲线,称为密度(分布)曲线。 Ed0}$b
由上式可知,连续型随机变量的分布函数 是连续函数。 nZYO}bv\
所以, j7I?K
:op=
8]#J_|A6Z
密度函数具有下面4个性质: =s.0 f:(
1° 。 @>ys,dy
2° 。 $P8AU81
的几何意义;在横轴上面、密度曲线下面的全部面积等于1。 Rc9>^>w
如果一个函数 满足1°、2°,则它一定是某个随机变量的密度函数。 6,1oLvU
3° = = 。 w?*79 u
4° 若 在 处连续,则有 。 4k{xo~+%,
_XT;
它在连续型随机变量理论中所起的作用与 在离散型随机变量理论中所起的作用相类似。 2Gj)fMK38
_@)-#7
b O}&i3.L;
对于连续型随机变量 ,虽然有 ,但事件 并非是不可能事件?。 k]-Q3V
_I,GH{lh I
令 ,则右端为零,而概率 ,故得 。 4;32f`
不可能事件(?)的概率为零,而概率为零的事件不一定是不可能事件;同理,必然事件(Ω)的概率为1,而概率为1的事件也不一定是必然事件。 Y0Tw:1a
例2.6:随机变量X的概率密度为f(x), ,求A和F(x)。 fY=:geB
例2.7:随机变量X的概率密度为 fO#nSB/
8
:!$+dr(d
求X的分布函数 和 . VS`{k^^
o)b-fAd@$
2、常见分布 `l70i2xcj
①0-1分布 b
~]v'|5[
P(X=1)=p, P(X=0)=q V4Qy^nn1
例如树叶落在地面的试验,结果只能出现正面或反面。 PD^ 6Ywn>s
eq"Xwq*
②二项分布 vqoK9
在 重贝努里试验中,设事件 发生的概率为 。事件 发生的次数是随机变量,设为 ,则 可能取值为 。 Ur1kb{i
, 其中 , }{PG^ Fc<P
则称随机变量 服从参数为 , 的二项分布。记为 。 aS>cXJ;=
3
Sf':N`u
容易验证,满足离散型分布率的条件。 %<O~eXY
当 时, , ,这就是(0-1)分布,所以(0-1)分布是二项分布的特例。 hH05p!2
XCyb[(4
例2.8:某人进行射击,设每次射击的命中率为0.001,若独立地射击5000次,试求射中的次数不少于两次的概率。 D^s#pOZS
*(wxNsK
③泊松分布 ;ioF'ov
设随机变量 的分布律为 N?,
, , , e `JWY9%
则称随机变量 服从参数为 的泊松分布,记为 或者P( )。 N3KI6p6 \
泊松分布为二项分布的极限分布(np=λ,n→∞)。 jc!V|w^
如飞机被击中的子弹数、来到公共汽车站的乘客数、机床发生故障的次数、自动控制系统中元件损坏的个数、某商店中来到的顾客人数等,均近似地服从泊松分布。 LV$Ko_9eA
c*R\fQd
例2.9:某人进行射击,设每次射击的命中率为0.001,若独立地射击5000次,试求射中的次数不少于两次的概率,用泊松分布来近似计算。 S5H}
FH%:NO
M djxTr^
④超几何分布 }2c&ARQ.m>
3)e{{]6
随机变量X服从参数为n,N,M的超几何分布。 y=
8SD7P'
IY!8j$'|
例2.10:袋中装有α个白球及β个黑球,从袋中任取a+b个球,试求其中含a个白球,b个黑球的概率(a≤α,b≤β)。 (非重复排列) F]N?_ bo
例2.11:袋中装有α个白球及β个黑球,从袋中连续地取a+b个球(不放回),试求其中含a个白球,b个黑球的概率(a≤α,b≤β)。 (非重复排列) 5V/]7>b1
例2.12:袋中装有α个白球及β个黑球,从袋中连续地取a+b个球(放回),试求其中含a个白球,b个黑球的概率(a≤α,b≤β)。 (重复排列) ,|#biT-<T
9@Cu5U]
⑤几何分布 k%sxA
,其中p≥0,q=1-p。 P,G
:9x"e
随机变量X服从参数为p的几何分布。 T.%yeJiE
JXt_
例2.13:5把钥匙,只有一把能打开,如果某次打不开不扔掉,问以下事件的概率? Ck
m:;q
①第一次打开;②第二次打开;③第三次打开。 oxnI/Z
_T805<aUW\
⑥均匀分布 K,PN:
设随机变量 的值只落在[a,b]内,其密度函数 在[a,b]上为常数k,即 oRg,oy
y>T>
其他, IQd~`
G
其中k= , Tgla_sMb
则称随机变量 在[a,b]上服从均匀分布,记为X~U(a,b)。 b8%TwYp
分布函数为 #l9sQ-1Q
&(p5z4Df
`q | )_
hc9ON&L\>
4OAR ["f
Pv)^L
3-Xd9ou
当a≤x1<x2≤b时,X落在区间( )内的概率为 =jxy4`oF
P( 。 @li/Y6Wh
R7h3O0@!
例2.14:设电阻R是一个均匀在900~1100Ω的随机变量,求R落在1000~1200Ω之间的概率。 0#m=76[b
!`W0;0'Zg
⑦指数分布 #_IuB) qy
设随机变量X的密度函数为 7&]|c?([4
S
{+Z.P
v<(+ l)Ln
dd
+lQJ c
(KPD`l8.
oe<@mz/
其中 ,则称随机变量X服从参数为 的指数分布。 /m^G 99N
X的分布函数为 Vvfd?G"
68<W6z
'X4)2iFV
zR/mz) 6_
~oK0k_{~
79o=HiOF99
记住几个积分: g "c7$
H,7!"!?@N
, F$:UvW@e1
@FF{lK?[
例2.15:一个电子元件的寿命是一个随机变量 。它的分布函数 的含义是,该电子元件的寿命不超过 的概率。通常我们都假定电子元件的寿命服从指数分布。试证明服从指数分布的随机变量具有"无记忆性": 。 ofI,[z3
⑧正态分布 /+ais3
设随机变量 的密度函数为 6V6Mo}QF
s
, , +o0yx U
7t
其中 、 为常数,则称随机变量 服从参数为 、 的正态分布或高斯(Gauss)分布,记为 。 V_ntS&2o
具有如下性质: t0/Ol'kgs
1° 的图形是关于 对称的; cBOt=vg,5
2° 当 时, 为最大值; Rz&}e@stl
3° 以 轴为渐近线。 -Oz! GX
特别当 固定、改变 时, 的图形形状不变,只是集体沿 轴平行移动,所以 又称为位置参数。当 固定、改变 时, 的图形形状要发生变化,随 变大, 图形的形状变得平坦,所以又称 为形状参数。 >'WTVj `
{utnbtmu
若 ,则 的分布函数为 hl)jE
06
。。 uc]5p(9Hb
_[l&{,
参数 、 时的正态分布称为标准正态分布,记为 ,其密度函数记为 Z>X]'q03
, , uz20pun4B
分布函数为 O@dK^o
。 是不可求积函数,其函数值,已编制成表可供查用。 bTAY5\wB
φ(x)和Φ(x)的性质如下: F|oyrG
1° φ(x)是偶函数,φ(x)=φ(-x); 6o(.zk`d
2° 当x=0时,φ(x)= 为最大值; /t2H%#v{
3° Φ(-x)=1-Φ(x)且Φ(0)= 。 <F-IF7>a
如果 ~ ,则 ~ 。 eE;j#2SEO
所以我们可以通过变换将 的计算转化为 的计算,而 的值是可以通过查表得到的。 '
eWG v
。 8b4?
O"
分位数的定义。 XgeUS;qtta
7Xh @%[
kK:Wr&X0H
例2.16:设 ,求 , ;求常数c,使P(X>c)=2P(X≤c)。 &t