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随机现象
在一定条件下,并不总是出现相同结果的现象称为随机现象,例如:抛硬币,掷骰子。
随机现象有两个特点:
- 结果不止一个
- 哪一个结果出现,人们事先并不知道
只有一个结果的现象称为确定性现象,例如:太阳从东方升起。
对在相同条件下可以重复的随机现象的观察、记录、实验称为随机试验。也有很多随机现象是不能重复的。例如:某场足球赛的输赢是不能重复的,某些经济现象(如失业、经济增长速度)也不能重复。
样本空间
随机现象的一切可能基本结果组成的集合称为样本空间,记为 。其中, 表示基本结果,又称为样本点。样本点是抽样的最基本单元。
一些随机现象的样本空间:
- 抛一枚硬币的样本空间为 。其中, 表示正面朝上, 表示反面朝上
- 掷一颗骰子的样本空间为
- 一天内进入某商场的顾客数的样本空间为
- 电视机寿命的样本空间为
注意:
- 样本空间中的元素可以是数也可以不是数
- 样本空间至少有两个样本点,仅含两个点的样本空间是最简单的样本空间
- 从样本空间含有的样本点个数来区分,样本空间可分为有限和无限两类。往往将样本点的个数为有限个或者可列个的情况归为一类,称为离散样本空间;将样本点的个数为不可列无限个的情况归为另一类,称为连续样本空间。
随机事件
随机现象的某些样本点组成的集合称为随机事件,简称事件,常用大写字母 表示。例如,在掷一颗骰子中, "出现奇数点" 是一个事件,即 ,它是相应样本空间 的一个子集。
注意:
- 任意事件是相应样本空间的一个子集,事件 的维思图如下所示
- 当子集中某个样本点出现了,就说事件发生了。事件发生当且仅当中某个样本点出现了。
- 事件可以用集合表示,也可以用明白无误的语言描述
- 由样本空间 中的单个元素组成的子集称为基本事件。样本空间 的最大子集 (即本身) 称为必然事件;样本空间 的最小子集(即空集 )称为不可能事件。
随机变量
用来表示随机现象结果的变量称为随机变量,常用大写字母表示。很多事件都可用随机变量表示,表示时应写明随机变量的含义,而随机变量的含义是人们按需要设置出来的。
例:很多随机现象的结果本身就是数,把这些数看作某特设变量的取值就可获得随机变量。如掷一颗骰子,可能出现 诸点。若设置 X=“掷一颗骰子出现的点数”,则就是随机变量的可能取值
事件的关系与运算
- 子事件: 的样本点必属于,事件发生必然导致事件发生
- 相等事件: 即且
- 和事件: (或), 与中至少有一个发生
- 差事件: 发生但不发生
- 积事件: (或), 与同时发生
- 互斥事件(互不相容): 事件与事件不可能同时发生
- 互逆事件(对立事件):
事件的对立事件,记为 。即 "由在 中但不在 中的样本点组成的新事件",不发生。即 。
对立事件是相互的, 的对立事件是 的对立事件是,即 。 必然事件 与不可能事件互为对立事件, 。
与 互为对立事件的充要条件是: ,且 。因此,如果事件与满足: ,且 ,则称与互为对立事件,记为 。
注意:对立事件一定是互不相容的事件,但互不相容的事件不一定是对立事件。
运算律
- 交换律:
- 结合律:
- 分配律:
- 对偶律 (德摩根公式):
事件并的对立等于对立的交:
事件交的对立等于对立的并:
推广到多个事件及可列个事件场合:
事件的并与交运算可推广到有限个或可列个事件,譬如有事件 ,则称 称为有限并, 称为可列并, 称为有限交, 称为可列交。
完全事件组
两两互斥,且和事件为必然事件,即