概率论与数理统计 公式(全)
2011-1-1
第 1 章 随机事件及其概率
( 1 ) 排 列
组合公式
( 2 ) 加 法
和 乘 法 原
理
( 3 ) 一 些
常见排列
( 4 ) 随 机
试 验 和 随
机事件
( 5 ) 基 本
事件、样本
空 间 和 事
件
从 m 个人中挑出 n 个人进行排列的可能数。
从 m 个人中挑出 n 个人进行组合的可能数。
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。
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。
重复排列和非重复排列(有序)
对立事件(至少有一个)
顺序问题
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。
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:
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;
②任何事件,都是由这一组中的部分事件组成的。
这样一组事件中的每一个事件称为基本事件,用 来表示。
基本事件的全体,称为试验的样本空间,用 表示。
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。
为必然事件,Ø 为不可能事件。
不可能事件(Ø)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。
①关系:
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):
如果同时有
,
,则称事件 A与事件 B等价,或称 A等于 B:
A=B。
A、B中至少有一个发生的事件:A B,或者 A+B。
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
( 6 ) 事 件
的 关 系 与
运算
表示为 A-AB或者 ,它表示 A发生而 B不发生的事件。
A、B同时发生:A B,或者 AB。A
B=Ø,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。
1
)!(!nmmPnm)!(!!nmnmCnmBABAABBA
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-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。
②运算:
结合率:A(BC)=(AB)C A∪(B∪C)=(A∪B)∪C
分配率:(AB)∪C=(A∪C)∩(B∪C) (A∪B)∩C=(AC)∪(BC)
德摩根率:
,
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:
1° 0≤P(A)≤1,
2° P(Ω ) =1
3° 对于两两互不相容的事件 , ,„有
( 7 ) 概 率
的 公 理 化
定义
常称为可列(完全)可加性。
则称 P(A)为事件 的概率。
1°
2°
,
。
( 8 ) 古 典
设任一事件 ,它是由
组成的,则有
概型
P(A)=
=
若随机试验的结果为无限不可数并且每个结果出现的可能性均匀,同时样本空
间中的每一个基本事件可以使用一个有界区域来描述,则称此随机试验为几何
( 9 ) 几 何
概型
概型。对任一事件 A,
。其中 L 为几何度量(长度、面积、体积)。
(10)加法
P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB)
公式
当 P(AB)=0 时,P(A+B)=P(A)+P(B)
P(A-B)=P(A)-P(AB)
当 B
A 时,P(A-B)=P(A)-P(B)
当 A=Ω 时,P(
)=1- P(B)
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
。
(11)减法
公式
(12)条件
概率
1
A11iiiiAABABABABAAA1A2A11)(iiiiAPAPAn21,nPPPn1)()()(21Am21,)()()(21m)()()(21mPPPnm基本事件总数所包含的基本事件数A)()()(LALAPB)()(APABP)/(ABP)()(APABP
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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。
例如 P(Ω /B)=1
乘法公式:
/A)=1-P(B/A)
P(
(13)乘法
公式
更一般地,对事件 A1,A2,„An,若 P(A1A2„An-1)>0,则有
„
。
①两个事件的独立性
„„
„
设事件 、 满足
,则称事件 、 是相互独立的。
若事件 、 相互独立,且
,则有
若事件 、 相互独立,则可得到 与 、 与 、 与 也都相互独
(14)独立
立。
性
必然事件 和不可能事件 Ø 与任何事件都相互独立。
Ø 与任何事件都互斥。
②多个事件的独立性
设 ABC 是三个事件,如果满足两两独立的条件,
P(AB)=P(A)P(B);P(BC)=P(B)P(C);P(CA)=P(C)P(A)
并且同时满足 P(ABC)=P(A)P(B)P(C)
那么 A、B、C 相互独立。
对于 n 个事件类似。
(15)全概
公式
设事件
1°
2°
则有
满足
两两互不相容,
,
,
。
设事件 , ,„, 及 满足
1° , ,„, 两两互不相容,
>0, 1,2,„, ,
2°
则
,
,
(16)贝叶
斯公式
,i=1,2,„n。
此公式即为贝叶斯公式。
,(
, ,„, ),通常叫先验概率。
,(
, ,„,
),通常称为后验概率。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。
(17)伯努
利概型
我们作了 次试验,且满足
每次试验只有两种可能结果, 发生或 不发生;
1
B)/()()(ABPAPABP21(AAP)nA)|()|()(213121AAAPAAPAP21|(AAAPn)1nAAB)()()(BPAPABPABAB0)(AP)()()()()()()|(BPAPBPAPAPABPABPABABABABnBBB,,,21nBBB,,,21),,2,1(0)(niBPiniiBA1)|()()|()()|()()(2211nnBAPBPBAPBPBAPBPAP1B2BnBA1B2BnB)(BiPinniiBA10)(APnjjjiiiBAPBPBAPBPABP1)/()()/()()/()(iBP1i2n)/(ABPi1i2nnAA
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次试验是重复进行的,即 发生的概率每次均一样;
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。
这种试验称为伯努利概型,或称为 重伯努利试验。
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,
,
。
第二章 随机变量及其分布
(1)离散
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
型 随 机 变
件(X=Xk)的概率为
量 的 分 布
律
P(X=xk)=pk,k=1,2,„,
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:
显然分布律应满足下列条件:
。
(1)
,
, (2)
。
设
是随机变量 的分布函数,若存在非负函数
,对任意实数 ,有
称为 的概率密度函数或密度函数,简称概
,
则称 为连续型随机变量。
率密度。
密度函数具有下面 4 个性质:
1°
。
2°
。
积分元
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。
(2)连续
型 随 机 变
量 的 分 布
密度
(3)离散
与 连 续 型
随 机 变 量
的关系
1
nAAAnpAAqp1)(kPnnA)0(nkkknkknnqpkPC)(nk,,2,1,0XX,,,,,,,,|)(2121kkkpppxxxxXPX0kp,2,1k11kkp)(xFX)(xfxxdxxfxF)()(X)(xfX0)(xf1)(dxxfdxxfdxxXxPxXP)()()(dxxf)(kkpxXP)(
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(4)分布
函数
设 为随机变量, 是任意实数,则函数
称为随机变量 X 的分布函数,本质上是一个累积函数。
可以得到 X 落入区间
的概率。分布
函数
表示随机变量落入区间(– ∞,x]内的概率。
分布函数具有如下性质:
1°
;
2°
是单调不减的函数,即
时,有
;
3°
4°
5°
对于离散型随机变量,
,
;
,即
是右连续的;
。
;
对于连续型随机变量,
。
(5)八大
0-1 分布
P(X=1)=p, P(X=0)=q
分布
二项分布
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
。
,
其 中
,
则 称 随 机 变 量 服 从 参 数 为 , 的 二 项 分 布 。 记 为
。
当
时,
,
,这就是(0-1)分
布,所以(0-1)分布是二项分布的特例。
1
Xx)()(xXPxF)()()(aFbFbXaP],(ba)(xF,1)(0xFx)(xF21xx)(1xF)(2xF0)(lim)(xFFx1)(lim)(xFFx)()0(xFxF)(xF)0()()(xFxFxXPxxkkpxF)(xdxxfxF)()(nApAXXn,,2,1,0knkknnqpCkPkXP)()(nkppq,,2,1,0,10,1Xnp),(~pnBX1nkkqpkXP1)(1.0k
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泊松分布
设随机变量 的分布律为
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,
,
,
则称随机变量 服从参数为 的泊松分布,记为
或
)。
者 P(
泊松分布为二项分布的极限分布(np=λ ,n→∞)。
随机变量 X 服从参数为 n,N,M 的超几何分布,记为 H(n,N,M)。
,其中 p≥0,q=1-p。
随机变量 X 服从参数为 p 的几何分布,记为 G(p)。
设随机变量 的值只落在[a,b]内,其密度函数
在[a,b]
超几何分布
几何分布
均匀分布
上为常数
,即
a≤x≤b
其他,
则称随机变量 在[a,b]上服从均匀分布,记为 X~U(a,b)。
分布函数为
0, x
b。
当 a≤x1概率论与数理统计 公式(全)
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指数分布
0,
,
,
,则称随机变量 X 服从参数为 的指数分布。
其中
X 的分布函数为
,
x<0。
记住积分公式:
正态分布
设随机变量 的密度函数为
,
,
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
。
具有如下性质:
1°
的图形是关于
对称的;
2° 当
时,
为最大值;
若
,则 的分布函数为
。。
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
,
,
分布函数为
。
是不可求积函数,其函数值,已编制成表可供查用。
Φ (-x)=1-Φ (x)且 Φ (0)= 。
如果 ~
,则
~
。
。
1
0!0ndxexxnX222)(21)(xexfx0X),(~2NX)(xf)(xfxx21)(f),(~2NXXdtexFxt222)(21)(01)1,0(~NX2221)(xexxxtdtex2221)()(x21X),(2NX)1,0(N1221)(xxxXxP)(xf,xe0x0x)(xF,1xe0x,0
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(6)分位
数
下分位表:
上分位表:
(7)函数
离散型
分布
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;
。
已知 的分布列为
,
的分布列(
互不相等)如下:
,
若有某些
相等,则应将对应的 相加作为
的概率。
连续型
先利用 X 的概率密度 fX(x)写出 Y 的分布函数 FY(y)=P(g(X)≤
y),再利用变上下限积分的求导公式求出 fY(y)。
第三章 二维随机变量及其分布
( 1 ) 联 合
分布
离散型
如果二维随机向量 (X,Y)的所有可能取值为至多可列
个有序对(x,y),则称 为离散型随机量。
设 =(X,Y)的所有可能取值为
,
且事件{ =
}的概率为 pij,,称
为 =(X,Y)的分布律或称为 X 和 Y 的联合分布律。联合分
布有时也用下面的概率分布表来表示:
Y
X
y1
y2
x1
x2
xi
p11
p21
pi1
p12
p22
这里 pij具有下面两个性质:
(1)pij≥0(i,j=1,2,„);
(2)
„
„
„
„
yj
p1j
p2j
„
„
„
„
1
=)(XP=)(XPX,,,,,,,,)(2121nnipppxxxxXPX)(XgY)(iixgy,,,,),(,),(),()(2121nnipppxgxgxgyYPY)(ixgip)(ixg),2,1,)(,(jiyxji),(jiyx),2,1,()},(),{(jipyxYXPijjiijp.1ijijp