概率論|第一章 隨機事件與概率--隨機事件及其運算與概率的定義

2021-02-19 巖寶數學考研

我們學習的這本書叫做概率論與數理統計教程,那麼就產生的一個很基本的問題,什麼是概率呢?

概率本質上是函數,怎樣的函數呢,是定義在集合上的實值函數,舉個比較簡單的例子,

這裡的自變量

註:下面我們先本節的一些基本概念,對於這些我們要都很熟悉,口試中往往會考察學生對基本概念的了解。之後我們介紹事件域與概率的公理化定義,一步一步建立起概率統計的大廈。

1.隨機現象:在一定的條件下,並不總是出現相同結果的現象.

2.樣本空間:隨機現象的一切可能基本結果組成的集合,記為樣本點.

3.隨機事件:簡稱事件,是隨機現象的某些樣本點組成的集合.常用大寫字母A,B,C等表示,

4.隨機變量:用來表示隨機現象結果的變量,常用大寫字母X,Y,Z等表示.

5.事件的關係有三種,包含關係,相等關係和互不相容。可以類比集合的關係,通過韋恩圖來記憶,做題時也可以類比幾何的運算,通過韋恩圖快速求解,這部分更多是為了對基本概念有一個了解,並不作為考研的重點。

(1)包含關係:

(2)相等關係:

(3)互不相容:

6.事件的運算則有四種, 事件的交,事件的並,事件的差,和事件的對立事件,分別對應於集合運算的交並差補。(接下來的四個都有韋恩圖,之後補)

事件A與B的交也叫做積事件:

事件A與B的並也叫和事件:

事件A對B的差:

A的對立事件:


註:這樣來看,讓同學們經常弄混的互不相容,或者叫做互斥事件和對立事件本質是兩種東西,互斥事件是表示兩個事件的交集為空集,而對立事件實質上是求補集的運算。


交換律:

結合律:

分配律:

對偶律(德摩根公式):


註:其中分配律要注意從右往左推,對偶律很常用,並且可以推廣到多個事件甚至可列個事件,這裡可列其實是實變函數的概念,如果沒有學過可以暫不深究,或者複試同樣考實變的話可以參考公眾號關於實變函數的講解.

8.下面我們介紹事件域的概念,所謂了「事件域」從直觀上講就是一個樣本空間中的某些子集及其運算(並、交、差、對立)結果而組成的集合類,那麼我們為什麼要有事件域的概念;

首先對於離散樣本空間,用其所有子集的全體就可構成所需的事件域,但對於連續樣本空間,構造事件域就不再那麼簡單.

這就涉及到了不可測集的概念,當樣本空間是實數軸的一個區間時,可以人為的構造出無法測量其長度的子集,這樣的子集一般被稱為不可測集,如果將這些不可測集也看成事件,那麼這些事件將無概率可言,這是我們不希望出現的現象;

為了避免這種現象的發生,我們只考慮講可測集看成事件即可,為此我們建立了事件域的概念,僅僅考慮這部分可測集。

那麼我們怎樣知道事件域

聯想高等代數中數域的定義:如果一個包含0,1在內的數集P對於加法、減法、乘法、除法(除數不為0)是封閉的,那麼P就稱為一個數域。

那麼我們的

而人們研究發現:交的運算可以通過並與對立來實現(德摩根公式),差的運算可以通過對立與交來實現(

含有必然事件

(2)若

(3)若


9.有了事件域的概念,我們就可以寫出概率的公理化定義.

定義在事件域

(1)非負性公理 若

(2)正則性公理

(3)可列可加性公理 若


則稱P(A)為事件A的概率,稱三元素

概率的公理化定義刻畫了概率的本質,概率是集合函數,只有定義在事件域上的函數滿足上述三條公理才能稱為概率。

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