概率论是研究不确定性现象背后潜在规律的科学。当我们面对充满不确定性的随机现象时,例如鸟群避障、蚁群觅食或者生物进化,我们虽然看到表面上的无序,但是这些现象背后却隐藏着一定的运行规律。对于单独个体行为难以研究的情况下,我们转而关注行为特征,如均值、方差、协方差等数学概念,来揭示背后的规律。就像研究气体的单个分子行为困难,但通过平均运动(如气压、温度)就能发现其规律。
今天,我们来复习概率论中的一些重要基本概念:
1. 随机试验:结果不确定但可以重复的试验即为随机试验。例如,炮弹的落点、掷骰子或门诊每天就诊人数等。这种试验是概率论的核心,其潜在规律也是概率论研究的重要对象。官方定义随机试验需要满足三个条件:试验可重复、每次结果不同且可预知、试验前结果不确定。
2. 样本空间:随机试验所有可能的结果集合称为样本空间,每个结果称为样本点。例如,掷骰子的结果{1,2,3,4,5,6}构成样本空间,其中的每个数字是样本点。
3. 随机事件:样本空间的子集代表随机事件。例如,关注掷骰子时点数大于4的情况,即关注结果为{5,6}这个子集。这个子集就是一个随机事件。同样,样本空间本身称为必然事件,没有样本点的空间称为不可能事件。
4. 事件间的关系:我们可以用集合的形式定义随机事件,事件间的关系与集合论的运算有对应关系。这些关系包括相等、和事件(并)、积事件(交)、差事件(集合减法)、互不相容以及逆事件等。这些关系可以通过集合的韦恩图来理解。
5. 德摩根律:这是一个关于事件补集的运算定律。简单来说,A与B的和事件的补,等于A的补与B的补的积事件;A与B的积事件的补,等于A的补与B的补的和事件。这个定律在概率论的定律推导中常用到。
6. 频率与概率:频率是事件发生的次数与总次数的比值。当试验次数增多时,频率会趋近一个常数,这就是概率。概率是事物本质的属性,与初始条件无关。两个无关的事件同时发生的概率是它们单独发生概率的和。
7. 概率的性质:概率有一些基本的性质,如P(空集)=0,P(样本空间)=1等。还有一些与子集相关的性质,如P(A)
8. 古典概型:这是最简单的概率模型,指的是所有结果出现可能性都相等的随机试验。例如,掷骰子、抓阄等。我们可以使用这种模型来解决一些实际问题。
举个例子,如果我们进行一个简单的随机试验:掷一枚。样本空间是{正面,反面}。事件1是结果为正面,事件2是结果为反面。那么P(事件1)=1/2=0.5。
那么,每天门诊的接诊人数是否遵循古典概型呢?这需要我们对问题的背景进行深入了解和分析。古典概型要求所有结果的可能性都相等,而门诊接诊人数可能受到多种因素的影响,如季节、天气、宣传等,因此不一定符合古典概型的要求。