大学数学课件线性代数1

随机现象有其偶然性的一面，也有其必然性的一面，这种必然性表现在大量重复试验或观察中呈现出的固有规律性，称为随机现象的统计规律性.而概率论正是研究随机现象统计规律性的一门学科.现在，我们将步入这充满随机性的世界，开始第一步的探索和研究.1.1随机事件与样本空间从观察试验开始研究随机现象，首先要对研究对象进行观察试验.这里的试验，指的是随机试验.如果每次试验的可能结果不止一个，且事先不能肯定会出现哪一个结果，这样的试验称为随机试验.1.1.1随机试验H例如,掷硬币试验掷一枚硬币，观察出正还是反.T掷骰子试验掷一颗骰子，观察出现的点数寿命试验测试在同一工艺条件下生产出的灯泡的寿命.下面我们来为随机试验建立一个数学模型我们注意到试验是在一定条件下进行的试验有一个需要观察的目的根据这个目的,试验被观察到多个不同的结果.试验的全部可能结果，是在试验前就明确的；或者虽不能确切知道试验的全部可能结果，但可知道它不超过某个范围.而且，每次试验的结果事先不可预言.现代集合论为表述随机试验提供了一个方便的工具.1.1.2样本空间与随机事件我们把随机试验的每个基本结果称为样本点，记作e或ω.全体样本点的集合称为样本空间.样本空间用S或Ω表示.样本点e.S如果试验是将一枚硬币抛掷两次，则样本空间由如下四个样本点组成：S={(H,H),(H,T),(T,H),(T,T)}第1次第2次HHTHHTTT(H,T)：(T,H):(T,T)：(H,H):其中样本空间在如下意义上提供了一个理想试验的模型：在每次试验中必有一个样本点出现且仅有一个样本点出现.如果试验是测试某灯泡的寿命：则样本点是一非负数，由于不能确知寿命的上界，所以可以认为任一非负实数都是一个可能结果，S={t：t≥0｝故样本空间调查城市居民（以户为单位）烟、酒的年支出，结果可以用（x，y）表示，x，y分别是烟、酒年支出的元数.也可以按某种标准把支出分为高、中、低三档.这时，样本点有（高,高）,（高,中），…，(低,低）等9种，样本空间就由这9个样本点构成.这时，样本空间由坐标平面第一象限内一定区域内一切点构成.随机事件：在一次试验中可能发生也可能不发生的事件称为随机事件，简称事件.在随机试验中，我们往往会关心某个或某些结果是否会出现.这就是例如，在掷骰子试验中，“掷出1点”“掷出2点”事件基本事件复合事件（相对于观察目的不可再分解的事件）（两个或一些基本事件并在一起，就构成一个复合事件）事件B={掷出奇数点}如在掷骰子试验中，观察掷出的点数.事件Ai={掷出i点}i=1,2,3,4,5,6两个特殊的事件：例如，在掷骰子试验中，“掷出点数小于7”是必然事件;即在试验中必定发生的事件，常用S或Ω表示;即在一次试验中不可能发生的事件，常用φ表示.而“掷出点数8”则是不可能事件.引入样本空间后，随机事件便可以表示为样本空间的子集.例如，掷一颗骰子，观察出现的点数S={i：i=1,2,3,4,5,6｝样本空间：事件B就是S的一个子集B={1,3,5｝B发生当且仅当B中的样本点1，3，5中的某一个出现.1.1.3事件的关系与运算•参见教材:P3—P4•事件的包含与相等•事件的和(或并)•事件的积(或交)•事件的差•事件互不相容(或互斥)•对立(或逆)事件为了研究事件的关系与运算,引入事件的集合表示；按定义，样本空间S是随机试验的结果(样本点)的全体，故样本空间就是所有样本点构成的集合，每一样本点是该集合的元素.一个事件是由具有该事件些可能结果所构成，故一个事件是对应于中S具有相应特征的样本点(元素)构成的集合，它所有可能所要求的特征的那是S的一个子集.于是，任何一个事件都可以用S的某一子集来表示，表示.某事件A发生，就是属于该集合的某一样本点在试验中出现.若记s为试验中出现的样本点，常用字母,,BA等则事件A发生.As称仅含一个样本点的事件为基本事件；称含有两个或两个以上样本点的事件为复合事件.显然，样本空间S作为事件是必然事件，作为一个事件是不可能事件.空集1.事件B包含事件A或事件A包含于事件B或A是B的子事件，其含义：然导致事件B发生.显然.SA2.BA(即,BA且:)ABAB相等.3.BA{Aee|或Be}：与事件B的和事件.4.BA{Aee|且Be}：称为事件A与事件B的积事件.称为事件A称为事件与事件事件A发生必5.称为事件A与事件B的差事件.例如，在抛掷骰子的试验中，记事件:A“点数为奇数”，:B“点数小于5”.则BA{1，2，3，4，5}；BA{1，3}；{Aee|且Be}：-BA}.5{-BA6.若,BA则称事件A与B是互不相容的(或互斥的).7.若SBA且,BA事件B互为对立事件，为逆事件.A的对立事件记为,A于是件或可数无限个事件的情形..ASA-注：事件的关系与运算可用维恩图形象表之事件的和与积的运算可推广到则称事件A与或事件A与事件B互(1)(2)有限个事.ABBA事件的和与积的另一记法：,BABA(3)事件的和（并）、积（交）、差、对立事件及互不相容（互斥）事件的图示：BBAABBAABABBA-AAABAABABAB８.完备事件组设,,,,21nAAA是有限或可数个事件，满足：若其;,2,1,,,)1(jijiAAji.)2(SAii则称,,,,21nAAA是一个完备事件组.显然，A与A构成一个完备事件组.9.事件的运算规律由集合的运算律，易给出事件间的运算律.设CBA,,为同一随机试验E中的事件，则有(1)交换律,ABBA;ABBA(2)结合律),()(CBACBA);()(CBACBA(3)分配律),()()(CBCACBA(4)自反律;AA(5)对偶律.)(BABA注：上述各运算律可推广到件的情形.,)(BABA有限个或可数个事对于一个具体事件，要学会用数学符号表示；反之，对于用数学符号表示的事件，要清楚其具体含义是什么.也就是说，要正确无误地“互译”出来.A是A的对立事件，A={两件产品不都是合格品}在概率论中，常常叙述为：A={两件产品中至少有一个是不合格品}?AA={两件产品都是合格品}，例如，从一批产品中任取两件，观察合格品的情况.记问：A={两件产品中至少有一个是不合格品}它又可写为两个互斥事件之和A={两件产品中恰有一个是不合格品}{两件产品中都是不合格品}从一批产品中任取两件，观察合格品的情况.记A={两件产品都是合格品}，若记Bi={取出的第i件是合格品}，i=1,2212121BBBBBB21BBA21BBA={两件产品中至少有一个是不合格品}A=B1B2问如何用Bi表示A和？A互斥与互逆的区别：两事件A、B互斥：AB两事件A、B互逆或互为对立事件即A与B不可能同时发生.除要求A、B互斥()外，还要求ABA+B=Sn个事件互斥与两两互斥：若n个事件A1，A2，…，An中任意两个事件都互斥,则称这n个事件互斥.所以，若n个事件互斥，则其中任意两个事件都互斥.1.A发生,B与C不发生设A、B、C为三个事件，用A、B、C的运算关系表示下列各事件.CBACBA--或2.A与B都发生,而C不发生CBACBA-或3.A、B、C中至少有一个发生A+B+C4.A、B、C都发生CBACBACBACBACBACBA或ABC恰有1个发生恰有2个发生+ABC3个都发生5.A、B、C中至少有两个发生AB+BC+AC或6.A、B、C都不发生CBACBACBA+ABC恰有2个发生3个都发生CBACBA或7.A、B、C中不多于一个发生CBACBACBACBA恰有2个不发生3个都不发生CACBBA或至少有2个不发生8.A、B、C中不多于两个发生ABCCBACBACBACBACBACBACBACBA或或至少有1个不发生ABCCBA注意:例1甲,乙,丙三人各射一次靶,记A-“甲种靶”,B-“乙中靶”,“丙中靶”,C-则可用上述三个事件的运算(1)(3)(4)(2)“甲未中靶”:;A;AB“甲中靶而乙未中靶”:“三人中只有丙未中靶”:;ABC;ABCABCABC“三人中恰好有一人中靶”:(5)(6)“三人中至少有一人中靶”:“三人中恰有两人中靶”:ABC或;ABC;ABCABCABC来分别表示下列各事件:(9)(8)(7)“三人中至少有两人未中靶”:;ABACBC“三人中均未中靶”:;ABC;ABCABCABC“三人中至多一人中靶”:(10)“三人中至多两人中靶”:ABC或.ABC注:用其它事件的运算来表示一个事件,方法往往不唯一,如本例中的(6)和(10)实际上是同一事件,我们应学会特别在解决具体问题时,往往要更具需要方法.(6)“三人中至少有一人未中靶”:ABC或;ABC用不同方法表达同一事件,选择一种恰当的表示例4指出下列各等式命题是否成立,并说明理由:(1);)(BBABA(2);BABA(3);CBACBA(4).))((BAAB解(1)成立.BBA)(SBA)((分配律)(2)不成立.若A发生,A则必有BA发生,发生,A必有不发生,从而BA不发生,故BABA不成立.)()(BBBA.BABA发生,即必然有C发生.由于C发生,故C必然不发生,从而CBA不发生,立.故(3)不成(4)成立.))((BAABABBA)((3);CBACBA(4).))((BAAB解(3)不成立.若CBA发生,即C发生且例4指出下列各等式命题是否成立,并说明理由:))((ABABAA)(A.事件在一次试验中是否发生具有随机性，它发生的可能性大小是其本身所固有的性质，概率是度量某事件发生可能性大小的一种数量指标.它介于0与1之间.在这一讲中，我们简要介绍了随机试验样本空间随机事件给出了事件集合表示那么要问:如何求得某事件的概率呢?下面几节就来回答这个问题.研究随机现象，不仅关心试验中会出现哪些事件，更重要的是想知道事件出现的可能性大小，也就是