§ 概率的公理化定义
及概率的加法公式
一、概率的公理化定义
性大小,记为
上所有事件组成的集合.事件
设
是某个随机试验的样本空间,
为
发生的可能
是事件A的固有属性,
需要强调的是,
的固有属性一样.
它随着事件A的确定而确定,
就像“质量”是物体
一旦事件A给定了,
我们知道不知道它是多少,能不能计算它,那是
就确定了.至于
技术问题,属于另一回事.
是一个映射
从对应关系来说,
(函数就是一种特殊的映射).
熟知,只有当定义域和对应法则确定之后,
一个映射才算确定了.在这里,映射P的定义域
试问映射P的对应法则是什么?
是
映射P没有通常的函数解析式,1933年前苏联数学家柯尔莫哥洛夫解决了映射P的对应法则问题,这在概率论发展史具有重大意义.
柯尔莫哥洛夫
(1903~1987)
映射P的对应法则由下面三条公理确定,这就是我们通常所说的概率的公理化定义.
概率:
上所有事件组成的集合,
为
设某个随机试验的样本空间为
称满足下列三条
公理的称满足下列三条公理的映射
为
1º非负性 若
则
2º正则性
简而言之,概率是以
加的正则的非负函数.
为定义域的可列可
3º可列可加性 若
是一列两两互不相
则
容的事件,即
从现在开始,我们称
其中的“P”是英文单词“probability”的首写字母,表示“概率”的意思.
为事件A的概率.
在概率论发展的历史上,有许多关于概率的定义,其中包括在下一节的概率的古典定义和概率的几何定义,这些定义各适合一类随机现象.概率的公理化定义既概括了历史上几种概率定义中的共同特性,又避免了各自的局限性和含混之处,不管什么随机现象,只有满足定义中的三条公理,才能说它是概率.
概率的公理化体系迅速获得举世公认,是概率论发展史上的一个里程碑.有了这个公理化定义后,概率论得到很快的发展.
二、概率的基本性质
概率的可列可加性
☎
由此可得
证
性质
证
概率的可列可加性
性质
性质 (概率的有限可加性) 若
两两互不相容,即
则
概率的有限可加性
☎当直接计算一个事件的概率难于实现时,可以通过计算其对立事件的概率来完成,这种“绕圈子”的方式在概率计算问题中经常被采用.
性质 (对立事件的概率公式) 对任何事
件A,有
证 注意,A与
互不相容,且
概率的有限可加性
移项得所需结论.
性质 (真差概率公式) 若
则
证 当
时,
A与B-A互不相容,
由真差的概率公式可得下面三条性质:
性质 (概率的减法公式) 对任意两个事件A和B,有
性质 对任意事件A,有
性质(概率的单调性) 若
则
解 由概率的单调性,
同理,
把上面两者综合起来,得
试问:在什么条件下
取到最大值,最大值是多少?
例 设A和B是两个事件,
可见,当
时上述不等式中的
"="号成立,此时
取到它的最大值,
最大值是.
另外,当
时,上述不等式中的
也是
取到它的最大值的一个充分条件.
“=”号也成立,所以
三、概率的加法公式
证
定理 (关于两个事件的概率的加法公式) 对任意两个事件A和B,有
所以
例 由长期统计资料得知,某一地区在4月份每天下雨的概率为4/15,刮风的概率为7/15,既刮风又下雨的概率为1/10,求4月份的任一天下雨或刮风至少有一种发生的概率.
从而,由概率的加法公式得所求概率为
解 在4月份中任取一天,令A={下雨},
B={刮风},则
解
试问:在什么条件下
取到最小值,最小值是多少?
例 设A和B是两个事件,
可见,当
时,上述不等式
取到它的
中的"="号成立,此时
最小值,最小值是.
注意,
并不意味着
当然,若
值.
也取到它的最小
类似地,我们可以证明下面两个定理.
定理 (关于三个事件的概率的加法公式) 对任意三个事件A,B,C 有
定理 (概率的一般加法公式) 对任意
个事件
有
我们也称这个公式为“多除少补原理”.
解 问题归结于求
例 设
个发生的概率.
求事件A,B,C中至少有一
由概率的加法公式得所求概率为