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概率论基本概念:样本空间、事件、事件的运算

时间:2021-02-17 15:12:51      阅读:0      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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概率论研究那些受到随机事件(random events)影响的现象,它们具有很大的不确定性。

基础定义

讨论概率时,最重要的就是不确定性的思想,我们需要引入一个足够宽泛的、用于处理不确定性的概念。偶然性试验(chance experiment)随机试验(random experiment)是产生不确定结果的过程。例如,扔硬币、测试机械使用寿命等都是随机实验。

定义:偶然性试验的样本空间(sample space)Ω 是实施试验所可能产生结果的集合。Ω 里的元素称为该试验的样本点(sample point)。Ω 的子集称为事件(event)

只包含一个样本点的事件称为基本事件(elementary event),包含多个样本点的事件称为复合事件(compound event)

样本空间的划分

翻硬币有 2 个样本点,摇骰子有 6 个样本点,像这种有限的样本空间,称为有限样本空间(finite sample space)

翻一枚硬币,一直翻到背面为止。这样的随机试验的样本空间是:

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这种样本空间是无限的,但是同时又是可以枚举的,因此称为可数无限样本空间(countably infinite sample space)。 

检测灯泡的使用寿命,这样的随机试验的样本空间是:

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这种样本空间是不可数的集合,通常称为连续样本空间(continuous sample space)。处理这种样本空间的技巧,与有限样本空间和可数无限样本空间的技巧,有很大的不同。通常又把有限样本空间和可数无限样本空间,统称为离散样本空间(discrete sample space)

事件的运算

通过定义样本空间这样的集合,以及定义事件作为样本空间的子集。因此,集合论里面的运算自然衍生到了事件的运算。

首先定义事件的发生(occured):对于事件 A∈Ω ,当进行试验时,我们观察到的结果(output)ω∈Ω ,同时也满足 ω∈A 的条件,那么就称事件 A 发生了。

根据这样的定义,那么对于两个事件 A 和 B,满足 A?B,那么如果 A 发生,必然有 B 发生。

如果 A?B 且 B?A,显然根据集合论,A=B。此时,如果事件 A 发生,那么事件 B 发生;反之亦然。由此引入事件等价的定义。

定义:当事件 A 发生,必然有事件 B 发生;反之亦然。那么称 A 和 B 是等价的(equivalent),写作 A=B。

集合论里面全集空集的概念,对应到事件中,就称为必然事件(certain event)不可能事件(impossible event)

定义:事件 A 和 B 的并(union)定义为 A∪B,其含义是 A 或 B 发生

定义:事件 A 和 B 的交(intersection)定义为 A∩B 或 AB,其含义是 A 且 B 发生

多个事件的交和并,同样用集合论的语言来表示:

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定义:已知在样本空间 Ω 上定义的事件 A 和 B,如果 A∪B=?,那么称 A 和 B 互斥事件(disjoint or mutually exclusive events)

对于多个事件 Ai,如果满足:

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那么称事件 A两两互斥(pairwise disjoint)

定义:令 A 是样本空间上的事件。它的补集称为对立事件(complementary event),当且仅当 A 不发生时,A 的对立事件发生。A 的对立事件记作:

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定义:事件 A 与 B 的差(difference)指这样的事件,当该事件发生时,A 发生,而 B 不发生,记作 A-B。

于是有这样的关系:

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所有都是套用集合论上面而来的,以下是事件运算的性质:

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De Morgan 定律

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参考

  • Balakrishnan N, Koutras M V, Politis K G. Introduction to Probability: Models and Applications[M]. John Wiley & Sons, 2019.

 

概率论基本概念:样本空间、事件、事件的运算

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原文地址:https://www.cnblogs.com/noluye/p/14403170.html

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