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概率论基本概念

Python爬虫和数据挖掘 2021-07-08
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文章目录


  • 文章目录

    • 1. 随机试验

    • 2. 样本空间

    • 3. 随机事件

    • 4. 事件间的关系和事件的运算

    • 5. 频率与概率

    • 6. 古典概率模型

    • 7. 条件概率

    • 8. 独立性


1. 随机试验


具有以下特征的试验,被称作「随机试验」

  1. 可以在相同条件下重复地进行
  2. 每次试验的可能结果不止一个,并且能实现明确试验的所有可能结果
  3. 进行一次试验之前不能确定哪一个结果会出现

2. 样本空间


  • 随机试验 的所有可能结果组成的集合称为 的样本空间,记做
  • 样本空间的元素,即 的每个结果,称为样本点

3. 随机事件


  • 试验 的样本空间 的子集为 的随机事件,简称「事件」
  • 在每次试验中,当且仅当这一子集中的一个样本点出现时,称这一「事件发生」
  • 由一个样本点组成的单点集,称为「基本事件」
  • 样本空间 包含所有的样本点,称为「必然事件」
  • 空集不包含任何样本点,在每次试验中都不发生,称为「不可能事件」

4. 事件间的关系和事件的运算


4.1 事件关系

  1. 子事件: , 表示 发生,则 必发生
  2. 相等事件: =>
  3. 和事件: 至少一个发生
  4. 积事件: 同时发生
  5. 差事件: 发生 、 不发生
  6. 互斥事件:
  7. 逆事件/对立事件: 只有一个发生
    的逆事件记做

4.2 事件运算

  1. 交换律 ;

  2. 结合律 ;

  3. 分配律 ;

  4. 德摩根律 ;

5. 频率与概率


5.1 频率

  • 在相同的条件下,进行了 次试验,在这 次试验中,事件 发生的次数 称为事件 发生的「频数」 ,比值 叫做事件 发生的「频率」,记做

5.2 概率

  • 是随机试验, 是它的样本空间,对于 的每一个事件 赋予一个实数,记做 ,称为事件 「概率」。概率函数具有以下性质

    1. 非负性 :对于每一个事件 ,有

    2. 规范性:对于必然事件,有

    3. 可列可加性:设 是两两互不相容的事件,即 ,有

  • 性质

    1. 「有限可加性」 是两两互不相容的事件,则有
    2. 是两个事件,若 则 有
    3. 对于任意事件
    4. 「逆事件的概率」 对于任意事件
    5. 「加法公式」 对于任意的两事件
      该性质可推广至多个事件,如 为任意三个事件,则

      一般,对于任意 个事件, ,可以用归纳法证得  

6. 古典概率模型

  • 定义

    1)试验的样本空间只包含有限个元素 2)试验中每个基本事件发生的可能性相同,具有这两个特点的试验,叫做「等可能概型」,是概率论发展初期的主要研究对象因此又叫做「古典概型」

  • 公式

7. 条件概率

  • 对于一般古典概型,设试验的基本事件总数为 , 中所包含的基本事件数为 , 所包含的基本事件数为 ,则有 .

  • 定义 设 是两个事件,且 ,称 为在事件 发生的条件下事件 发生的「条件概率」,具有以下性质:

    1. 非负性: 对于每一事件 ,有

    2. 规范性:对于必然事件 ,有

    3. 可列可加性:设 是两两「互不相容」的事件,则有

      对于「任意」事件 ,有

  • 乘法定理

    由条件概率的定义,设 ,则有 ,该式称为乘法公式

    • 一般,设 为 n 个事件,,且 ,则有

      式(1)在理解的时候,可以尝试从等号右边式子的最右侧开始分析,如 , 式(1)的倒数第三项为 ,则

      以此类推,可归纳出式(1)


  • 全概率公式

    该式称为「贝叶斯(Bayes)公式」

    参照式 2 可以简单理解为

    : 事件的结果(观测数据)

    : 事件的影响因素

    : 后验概率

    : 先验概率

    • 根据以往经验和分析得到的概率,叫做「先验概率」,如式(2)中的

    • 一个随机事件或者一个不确定事件的「后验概率」是在考虑和给出相关证据或数据后所得到的条件概率

    • 「划分」定义,设 为试验 的样本空间, 的一组事件,若

      则称 为样本空间 的一个「划分」(完备事件组)

    • 「定理」 设试验 的样本空间为 的时事件, 的一个划分,且 ,则

      该式被称为「全概率公式」


    • 「定理」 设试验 的样本空间为 的事件, 的一个划分,且 ,则

    1. ,

8. 独立性


  • 两个事件,如果满足等式 则称事件 「相互独立」,简称 「独立」

  • 定理 1 设 两个事件,且 ,若 相互独立,则 反之亦然。

  • 定理 2 若 相互独立,则下列各队事件也相互独立:

    • , ,
  • 三个事件,如果满足等式

    则称事件 「相互独立」,该定义有以下推论

    • 若事件 相互独立,则其中任意 个事件也是相互独立的
    • 个事件 相互独立,则将 中任意多个事件换成他们各自的对立事件,所得的 个事件仍相互独立
  • 个事件 相互独立,有 



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