概率与统计知识点与题型
3.1.1 —3.1.2随机事件的概率及概率的意义
1、基本概念:
(1)必然事件:在条件S下,一定会发生的事件,叫相对于条件S的必然事件;
(2)不可能事件:在条件S下,一定不会发生的事件,叫相对于条件S的不可能事件;
(3)确定事件:必然事件和不可能事件统称为相对于条件S的确定事件;
(4)随机事件:在条件S下可能发生也可能不发生的事件,叫相对于条件S的随机事件;
(5)频数与频率:在相同的条件S下重复n次试验,观察某一事件A是否出现,称n次试验中事件A出现的次数nA为事件A出现的频数;称事件A出现的比例fn(A)=
为事件A出现的概率:对于给定的随机事件A,如果随着试验次数的增加,事件A发生的频率fn(A)稳定在某个常数上,把这个常数记作P(A),称为事件A的概率。
(6)频率与概率的区别与联系:随机事件的频率,指此事件发生的次数nA与试验总次数n的比值
,它具有一定的稳定性,总在某个常数附近摆动,且随着试验次数的不断增多,这种摆动幅度越来越小。我们把这个常数叫做随机事件的概率,概率从数量上反映了随机事件发生的可能性的大小。频率在大量重复试验的前提下可以近似地作为这个事件的概率
3.1.3 概率的基本性质
1、基本概念:
(1)事件的包含、并事件、交事件、相等事件
(2)若A∩B为不可能事件,即A∩B=ф,那么称事件A与事件B互斥;
(3)若A∩B为不可能事件,A∪B为必然事件,那么称事件A与事件B互为对立事件;
(4)当事件A与B互斥时,满足加法公式:P(A∪B)= P(A)+ P(B);若事件A与B为对立事件,则A∪B为必然事件,所以P(A∪B)= P(A)+ P(B)=1,于是有P(A)=1—P(B)
2、概率的基本性质:
1)必然事件概率为1,不可能事件概率为0,因此0≤P(A)≤1;
2)当事件A与B互斥时,满足加法公式:P(A∪B)= P(A)+ P(B);
3)若事件A与B为对立事件,则A∪B为必然事件,所以P(A∪B)= P(A)+ P(B)=1,于是有P(A)=1—P(B);
4)互斥事件与对立事件的区别与联系,互斥事件是指事件A与事件B在一次试验中不会同时发生,其具体包括三种不同的情形:(1)事件A发生且事件B不发生;(2)事件A不发生且事件B发生;(3)事件A与事件B同时不发生,而对立事件是指事件A 与事件B有且仅有一个发生,其包括两种情形;(1)事件A发生B不发生;(2)事件B发生事件A不发生,对立事件互斥事件的特殊情形。
3.2.1 —3.2.2古典概型及随机数的产生
1、(1)古典概型的使用条件:试验结果的有限性和所有结果的等可能性。
(2)古典概型的解题步骤;
①求出总的基本事件数;
②求出事件A所包含的基本事件数,然后利用公式P(A)=
3.3.1—3.3.2几何概型及均匀随机数的产生
1、基本概念:
(1)几何概率模型:如果每个事件发生的概率只与构成该事件区域的长度(面积或体积)成比例,则称这样的概率模型为几何概率模型;
(2)几何概型的概率公式:
P(A)=
;
(1) 几何概型的特点:1)试验中所有可能出现的结果(基本事件)有无限多个;2)每个基本事件出现的可能性相等.
一、随机变量.
1. 随机试验的结构应该是不确定的.试验如果满足下述条件:
①试验可以在相同的情形下重复进行;②试验的所有可能结果是明确可知的,并且不止一个;③每次试验总是恰好出现这些结果中的一个,但在一次试验之前却不能肯定这次试验会出现哪一个结果.它就被称为一个随机试验.
2. 离散型随机变量:如果对于随机变量可能取的值,可以按一定次序一一列出,这样的随机变量叫做离散型随机变量.若ξ是一个随机变量,a,b是常数.则
也是一个随机变量.一般地,若ξ是随机变量,
是连续函数或单调函数,则
也是随机变量.也就是说,随机变量的某些函数也是随机变量.
设离散型随机变量ξ可能取的值为:
ξ取每一个值
的概率
,则
表
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称为随机变量ξ的概率分布,简称ξ的分布列.
…
…
P
…
…
有性质①
; ②
.
注意:若随机变量可以取某一区间内的一切值,这样的变量叫做连续型随机变量.例如:
即
可以取0~5之间的一切数,包括整数、小数、无理数.
3. ⑴二项分布:如果在一次试验中某事件发生的概率是P,那么在n次独立重复试验中这个事件恰好发生k次的概率是:
[其中
]
于是得到随机变量ξ的概率分布如下:我们称这样的随机变量ξ服从二项分布,记作
~B(n·p),其中n,p为参数,并记
.
⑵二项分布的判断与应用.
①二项分布,实际是对n次独立重复试验.关键是看某一事件是否是进行n次独立重复,且每次试验只有两种结果,如果不满足此两条件,随机变量就不服从二项分布.
②当随机变量的总体很大且抽取的样本容量相对于总体来说又比较小,而每次抽取时又只有两种试验结果,此时可以把它看作独立重复试验,利用二项分布求其分布列.
4. 几何分布:“
”表示在第k次独立重复试验时,事件第一次发生,如果把k次试验时事件A发生记为
,事A不发生记为
,那么
.根据相互独立事件的概率乘法分式:
于是得到随机变量ξ的概率分布列.
1
2
3
…
k
…
P
q
qp
…
…
我们称ξ服从几何分布,并记
,其中
5. ⑴超几何分布:一批产品共有N件,其中有M(M<N)件次品,今抽取
件,则其中的次品数ξ是一离散型随机变量,分布列为
.〔分子是从M件次品中取k件,从N-M件正品中取n-k件的取法数,如果规定
<
时
,则k的范围可以写为k=0,1,…,n.〕
⑵超几何分布的另一种形式:一批产品由 a件次品、b件正品组成,今抽取n件(1≤n≤a+b),则次品数ξ的分布列为
.
⑶超几何分布与二项分布的关系.
设一批产品由a件次品、b件正品组成,不放回抽取n件时,其中次品数ξ服从超几何分布.若放回式抽取,则其中次品数
的分布列可如下求得:把
个产品编号,则抽取n次共有
个可能结果,等可能:
含
个结果,故
,即
~
.[我们先为k个次品选定位置,共
种选法;然后每个次品位置有a种选法,每个正品位置有b种选法] 可以证明:当产品总数很大而抽取个数不多时,
,因此二项分布可作为超几何分布的近似,无放回抽样可近似看作放回抽样.
二、数学期望与方差.
1. 期望的含义:一般地,若离散型随机变量ξ的概率分布为
…
…
P
…
…
则称
为ξ的数学期望或平均数、均值.数学期望又简称期望.数学期望反映了离散型随机变量取值的平均水平.
2. ⑴随机变量
的数学期望:
①当
时,
,即常数的数学期望就是这个常数本身.
②当
时,
,即随机变量ξ与常数之和的期望等于ξ的期望与这个常数的和.
③当
时,
,即常数与随机变量乘积的期望等于这个常数与随机变量期望的乘积.
ξ
0
1
P
q
p
⑵单点分布:
其分布列为:
.
⑶两点分布:
,其分布列为:(p + q = 1)
⑷二项分布:
其分布列为
~
.(P为发生
的概率)
⑸几何分布:
其分布列为
~
.(P为发生
的概率)
3.方差、标准差的定义:当已知随机变量ξ的分布列为
时,则称
为ξ的方差. 显然
,故
为ξ的根方差或标准差.随机变量ξ的方差与标准差都反映了随机变量ξ取值的稳定与波动,集中与离散的程度.
越小,稳定性越高,波动越小.
4.方差的性质.
⑴随机变量
的方差
.(a、b均为常数)
ξ
0
1
P
q
p
⑵单点分布:
其分布列为
⑶两点分布:
其分布列为:(p + q = 1)
⑷二项分布:
⑸几何分布:
5. 期望与方差的关系.
⑴如果
和
都存在,则
⑵设ξ和
是互相独立的两个随机变量,则
⑶期望与方差的转化:
⑷
(因为
为一常数)
.
三、正态分布.
1.密度曲线与密度函数:对于连续型随机变量ξ,位于x轴上方,ξ落在任一区间
内的概率等于它与x轴.直线
与直线
所围成的曲边梯形的面积
(如图阴影部分)的曲线叫ξ的密度曲线,以其作为
图像的函数
叫做ξ的密度函数,由于“
”
是必然事件,故密度曲线与x轴所夹部分面积等于1.
2. ⑴正态分布与正态曲线:如果随机变量ξ的概率密度为:
. (
为常数,且
),称ξ服从参数为
的正态分布,用
~
表示.
的表达式可简记为
,它的密度曲线简称为正态曲线.
⑵正态分布的期望与方差:若
~
,则ξ的期望与方差分别为:
.
⑶正态曲线的性质.
①曲线在x轴上方,与x轴不相交.
②曲线关于直线
对称.
③当
时曲线处于最高点,当x向左、向右远离时,曲线不断地降低,呈现出“中间高、两边低”的钟形曲线.
④当
<
时,曲线上升;当
>
时,曲线下降,并且当曲线向左、向右两边无限延伸时,以x轴为渐近线,向x轴无限的靠近.
⑤当
一定时,曲线的形状由
确定,
越大,曲线越“矮胖”.表示总体的分布越分散;
越小,曲线越“瘦高”,表示总体的分布越集中.
3. ⑴标准正态分布:如果随机变量ξ的概率函数为
,则称ξ服从标准正态分布. 即
~
有
,
求出,而P(a<
≤b)的计算则是
.
注意:当标准正态分布的
的X取0时,有
当
的X取大于0的数时,有
.比如
则
必然小于0,如图.
⑵正态分布与标准正态分布间的关系:若
~
则ξ的分布函数通
常用
表示,且有
.
习题
1.6名同学排成两排,每排3人,其中甲排在前排的概率是 ( )
A.
B.
C.
D.
2.有10名学生,其中4名男生,6名女生,从中任选2名,恰好2名男生或2名女生的概
率是 ()
A.
B.
C.
D.
3.甲乙两人独立的解同一道题,甲乙解对的概率分别是
,那么至少有1人解对的概率
是 ()
A.
B.
C.
D.
4.从数字1, 2, 3, 4, 5这五个数中, 随机抽取2个不同的数, 则这2个数的和为偶数的概率
是 ()
A.
B.
C.
D.
5.有2n个数字,其中一半是奇数,一半是偶数,从中任取两个数,则所取的两数之和
为偶数的概率是 ( )
A、
B、
C、
D、
6.有10名学生,其中4名男生,6名女生,从中任选2名学生,恰好是2名男生或2名