概率论与数理统计笔记第一天

 概率论:

       随机事件: 包括基本事件,复合事件,必然事件,不可能事件;

       A⊆B: 事件A 发生,一定导致事件B 发生;

       A=B: A⊆B, B⊆A

       A∪B: 事件A与事件B 至少发生一次;

       A∩B,AB,A*B:   事件A 与 事件B 同时发生;

       AB=∅时,则事件A 与 事件B 为互斥事件(互不相容事件);

      A-B = A- A∩B  = A

      AB=∅,且 A∪B =S, 则 事件A 与 事件B 互为逆事件,或 对立事件;

      逻辑分配律: A∪(B∩C) = (A∪B)∩(A∪C);

      德摩根率

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      概率公理

           1.非负性;

           2.概率的有限可加性;

           3.性质:

                  1.  A⊆B,则 P(B) >= P(A), 且 : P(A-B)=P(B)-P(A);

                  2.  0<=P<=1,  P(A)+ P() = 1;

                  3.  P(A∪B)<= P(A)+P(B);

                       P(A∪B) =P(A)+P(B)-P(AB)

         古典概型

               特点:

                       1.样本元素有限;

                       2.每个基本事件出现的可能性相等;

               公式: 

                         

                        

                       A称为: 排列数公式;

                       C称为: 组合数公式;

                       关于排列组合的自我理解!  结合这里:  组合数公式= 排列集合 去掉 重复的组合

         条件概型

                  , 表示  在A发生的情况下,B发生的概率;

                    若  , 则 

                    

                    乘法公式:

                            P(AB) = P(A)*P(B|A)

                            推广: 将一部分看作为整体,依次拆开;

                            注意条件概率,与同时出现的区别;

                     全概率公式:

                             由乘法公式 和 条件概率 推导而来;

                             

                             

                     贝叶斯公式

                               全概率公式的升级;

                                 ,可看作由条件概率推导而来;

           独立事件

                 P(A|B) = P(A) =P(B|A);

                 有: P(AB) = P(A)*P(B);

                 相互独立与互不相容的区别:

                            互不相容,指的是不能同时发生;

                            相互独立,指的是二者可以同时发生,只是两个事件互不影响;

                             二者没有关系,或者说没有推理关系;

                  ABC三事件两两独立  =/= 三事件独立;

                  若AB为独立事件,则A与B,A与, 也相互独立;

                   

随机变量:

       分类:  离散型; 非离散型(连续型,其它);

       随机变量的分布律: 

              随机变量X 所有可能取值的概率情况表示为:

                     表示:随机变量X服从该分布;

                  或者记作: 

              一般地,概率有三种表达式:

                         1.分析表达式: 如:

                         2.表格或者 矩阵表达式,如上;

                         3.图形表达式;

常见离散型随机变量的概率分布:

       1.两点分布

             即 X 只可能取 0 和 去两个值,其表达式为:

                

       2.等可能分布

              即 X 的分布 服从:

           

      3.二项分布:(n重伯努利实验: 相互独立实验n重,只有两种可能结果)

            记作:   泛化:

            或者表示为:  

            或者记作:   X ~ b(n,p)

      4.泊松分布:

             泊松定理:设 λ是一个大于0 的常数, n 为正整数,若 有: ,则 对任意正整数k , 有:

                          

                    记作: 
      5.几何分布

             

             其中,p=1-q, q表失败,p表成功。

随机变量的分布函数:

  理解: 分布函数存在的原因在于,级数的知识让我们知道累加的式子存在规律;

      分布函数概念

              对于随机变量X,我们不仅要知道X取哪些值,知道X取这些值的概率,更重要的是想知道X在 区间(a,b)的概率

              eg: ,记

       分布函数的定义: 

              设X 是随机变量,x 是任意实数,函数 F(x) = P{X<= x},称为  X 的分布函数;

               它的定义域为: R , 值域为: [0,1]

           注意: P{X >= 5.5}  与   P{x >= 5.5}是不一样的。

        分布函数的性质

               1.   0 <= F(x) <= 1, x∈(-∞,+∞);

               2.  F(x1) < F(x2), (x1 < x2)

               3.  F(-∞) = lim F(x)= 0, x-> -∞;

                    F(∞) = lim F(x) =1,  x-> ∞;

               4.  

         分布函数重要公式:

                1. P{a<= X <= b} = F(b) - F(a);

                2.  P{X > a} = 1-F(a);

                注意,不同的随机变量,其分布函数不一定不同

连续型随机变量及其概率密度:

       几何概型: 若事件发生的概率 只与 长度(或面积,或体积)有关,则称之为 几何概型;

       连续性随机变量: 

              对于 X 的分布函数 F(x), 存在非负函数,使得  ∀ x∈R, (边上限积分), f(x) 称为 x的概率密度函数;称X 为连续性随机变量;

             性质:

                     F'(x) = f(x)

                     

             概率密度 和分布函数  必知 其一  方可求解;

        概率密度的概念与性质

             对于随机变量X,对于分布函数F(x),存在非负函数,对∀ x∈R, ,称为:X 为连续性随机变量; f(x)称为 X 的概率密度函数;

              性质:

                  1.  f(x)  >= 0;

                  2.  P{X <= a}  = F(a)  =          

                  3.  若 P{x=a} =0, 此时 无法确定 {X = a} 是不可能事件;

                  4.  P{X >a} = 1-F(a)  =  

                  5. 若  f(x) 在 点 x 处连续,则有 F'(x) = f(x)  即 可积分函数的原函数一定连续;

             eg:     设连续性随机变量X 的分布函数: 

                     F(x)=   

                         1.求 A,B的值;   2.求X的概率密度函数;

              eg: 设 随机变量 X 的概率密度:

                      f(x) =

                          1.求k;    2.求 X 的分布函数;

常见连续型随机变量的分布(概率密度函数 与 分布函数):

          1.均匀分布

                   概率密度: ,  称X  服从区间(a,b) 的均匀分布;  记作: X ~ U(a,b)

                   分布函数: 

          2.指数分布

                    概率密度:  , 称 X 服从 指数分布;  记作: X ~ Z(α);

                    分布函数:  

          3.正态分布(高斯分布)

                    概率密度: ,

                                     称 X 服从参数为 μ 和 σ^2 的正态分布,记作: X ~N(μ,σ^2);

                                    其中参数的作用: μ 改变概率密度函数图像的位置,称为位置参数;  σ影响概率密度函数图形的峰高,称为尺度参数;

                    分布函数: 

               标准正态分布:  若 X ~(0,1)  则 称为标准正态分布;

               性质: 其概率密度图像关于 x= μ 对称,因此有:

                        f(x) =f(2μ -x)   ==>   F(x) = 1-F(2μ-x) = 1-F(-x)

                       注意,其分布函数不一定对称;

              若函数的原函数不为初等函数,则可以用二重积分计算其定积分的值。

                 常见标准正态分布值:    Φ(0) =0.5   ,Φ(0.5) = 0.6915

                 引理(正态分布的标准化)

                          若 X ~N(μ,σ^2), 则  Z = (x-μ)/σ ~ N(0,1)

                           , 即 所有分布都可以转化为标准正态分布计算;

随机变量的函数分布(跟 连续性随机变量的概率密度函数,以及离散型随机变量的概率分布 不是同一个概念):

            以下内容引用自:当地较为英俊的男子

           所以,随机变量的分布函数也好,随机变量的函数分布也好, 它们的本质  都是分布函数。  断句时要注意,并且要注意全称:  随机变量  的  分布函数    以及    随机变量的函数   的   分布函数;  

                如: Y = sin X;

        1.离散型: 略;

        2.连续性随机变量的函数分布

            1.分布函数法:   

                   即 先求 分布函数,再求: =

            2.公式法:

                   

多维随机变量及其分布:

       二维随机变量

              设 E 是随机实验,样本空间 S ={w} ,  设 X = X(w) , Y = Y(w) 是定义在S 上的 随机变量, 由他们构成的一个向量(X,Y) 叫二维随机变量;  记作: (X,Y) = ( X(w) , Y(w));

        二维随机变量的联合分布函数: 

                 称为 随机变量 X 和 Y 的 联合分布函数;

                若    ,称为 边缘分布函数;

              性质:  

                     1.  F(x,y) 是 变量x 和  y  的不减函数,即对于任意固定的 y, 当  x2>x1 时,F(x2,y) >= F(x1,y);

                     2.  0 <= F(x,y) <= 1 且 有

                                  对于任意固定的  y,   

                                        F(-∞,y) = lim F(x,y) =0    , x-> -∞;

                                        F(-∞,-∞) =0;

                                        F(+∞,+∞)=1;

                      3.   F(x,y) = F(x+0,y) ,   F(x,y)  = F(x,y+0);

          二维随机变量的分布函数性质

                     F(x1 < X < x2 , y1 < Y < y2) = F(x2,y2) - F(x1,y2) -F(x2,y1) + F(x1,y1);

                   边缘分布函数: 

二维离散型随机变量:

          分布概率: 

          性质: 

                   1.  P ij  >= 0;

                   2.   ;

          分布函数: F(x,y) = P{X <= x , Y <= y};

          边缘分布 概率:,  即当 x 或 y  一方不变时,对应的x  或者  y 加满。

          边缘分布函数:  

二维连续性随机变量:

           分布函数:  , 其中,f(u,v) 为概率密度函数;

           性质: 

                   1.  f(x,y) >= 0,  -∞<x <+∞;

                   2 . 

                   3.   , 其说明:分布函数 F(x,y) 与 密度函数 f(x,y) 可相互确定。

                   4.  随机点 (X,Y) 落在平面的概率:   

            边缘概率密度 以及 边缘分布函数:

                   <1>.  知 F(x,y) , 求   

                            边缘分布函数: 

                    <2>.  知 F(x,y)  求 

                             先求,再求: 

                    <3>.  知 f(x,y) , 求 

                              

                    <4>.  知 f(x,y) , 求 F(x,y)

                                

                    <5>.  知 f(x,y) ,求: 

                                  

                     关键式子:

                                   

二维随机变量的常用分布:

        1.均匀分布:

                

         2. 二维正态分布:

                

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