知识点

随机事件

定义

设随机试验的样本空间为 Ω\Omega。随机事件是样本空间的子集。设 A⊆ΩA\subseteq\Omega,若试验结果 ω∈A\omega\in A,就说事件 AA 发生。Ω\Omega 本身称为必然事件,空集 ∅\varnothing 称为不可能事件。

性质

事件的关系与运算

设 AA 与 BB 是同一个试验中的事件。

记号名称含义
A⊆BA\subseteq B包含AA 发生必有 BB 发生
A=BA=B相等A⊆BA\subseteq B 且 B⊆AB\subseteq A
A∪BA\cup B和事件AA 与 BB 至少有一个发生
A∩B=ABA\cap B=AB积事件AA 与 BB 同时发生
A−B=A∩BˉA-B=A\cap\bar B差事件AA 发生而 BB 不发生
Aˉ=Ω−A\bar A=\Omega-A对立事件AA 不发生

若 AB=∅AB=\varnothing,称 AA 与 BB 互斥(或不相容),即两者不能同时发生。若互斥之外还要求 A∪B=ΩA\cup B=\Omega,则称 AA 与 BB 对立:两者不能同时发生,且必有一个发生。因此对立一定互斥,互斥未必对立。

对多个事件 A1,A2,…,AnA_1,A_2,\ldots,A_n,常用以下表示:

  • 至少一个发生:⋃iAi\bigcup_i A_i;
  • 全部发生:⋂iAi\bigcap_i A_i;
  • 一个都不发生:⋂iAˉi=⋃iAi‾\bigcap_i\bar A_i=\overline{\bigcup_iA_i};
  • 恰有一个发生:⋃i(Ai∩⋂j≠iAˉj)\bigcup_i\left(A_i\cap\bigcap_{j\ne i}\bar A_j\right)。

运算律

事件的交换律、结合律、分配律与集合运算相同。特别常用的是德摩根律:

A∪B‾=Aˉ∩Bˉ,A∩B‾=Aˉ∪Bˉ.\overline{A\cup B}=\bar A\cap\bar B,\qquad \overline{A\cap B}=\bar A\cup\bar B.

多个事件的情形同样成立:并事件的补等于各补事件的交,交事件的补等于各补事件的并。

概率的记号与计算见概率公理。求“至少一次”的概率,常转化为

P(至少一次)=1−P(一次也没有).P(\text{至少一次})=1-P(\text{一次也没有}).

求“恰好一次”的概率时,要把各互斥情形分别写出再相加,不能直接使用 A∪BA\cup B。

例子

掷一枚骰子

掷一枚均匀骰子,样本空间为

Ω={1,2,3,4,5,6}.\Omega=\{1,2,3,4,5,6\}.

“出现偶数点”是事件 A={2,4,6}A=\{2,4,6\}。若掷出 44,则 4∈A4\in A,事件 AA 发生;若掷出 55,则 5∉A5\notin A,事件 AA 不发生。

掷两枚可区分的骰子

掷两枚可区分的骰子时,样本空间由 3636 个有序对组成:

Ω={(i,j):i,j=1,2,…,6}.\Omega=\{(i,j):i,j=1,2,\ldots,6\}.

每个有序对是一个样本点。若只记录点数和,和 22 与和 77 会被当成同样基本的结果,但它们的出现方式数并不相同,不能把这些点数和当作等可能结果。

恰有一个发生与至少一个发生

两事件 AA 与 BB 中“恰有一个发生”为

ABˉ∪AˉB,A\bar B\cup\bar AB,

而“至少一个发生”为 A∪BA\cup B。后者还包含 ABAB,所以两者不是同一个事件,概率一般也不相等。

交互探索

选取骰子点数,分别组成事件 AA 和 BB。并集包含至少属于一个事件的点数,交集只包含同时属于两个事件的点数。

哪些点数属于并集和交集?

选择骰子的点数,比较两个事件的并集与交集。

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题集

练习

  1. 掷一枚骰子,Ω={1,2,3,4,5,6}\Omega=\{1,2,3,4,5,6\},令 A={2,4,6}A=\{2,4,6\},B={1,2,3}B=\{1,2,3\}。

    1. A∪BA\cup B 含有的样本点个数为 。

      参考解答

      A∪B={1,2,3,4,6}A\cup B=\{1,2,3,4,6\},共 55 个样本点。

    2. AA 与 BB 是否互斥?

      选择答案
      参考解答

      两个事件都含样本点 22,因此 AB={2}≠∅AB=\{2\}\ne\varnothing,不互斥。

    3. A−BA-B 含有的样本点个数为 。

      参考解答

      差事件表示 AA 发生而 BB 不发生,A−B={4,6}A-B=\{4,6\},共 22 个样本点。

  2. 掷两枚可区分的骰子,为了能用等可能样本点计数,样本点应取为:

    选择答案
    参考解答

    有序对 (i,j)(i,j) 才能把 3636 种结果区分开;点数和、无序对和较大点数都会把多个结果合并,破坏等可能性。

  3. A∪B‾\overline{A\cup B} 等于:

    选择答案
    参考解答

    由德摩根律,并事件的补等于各补事件的交。

  4. 两事件 AA 与 BB 中“恰有一个发生”表示为:

    选择答案
    参考解答

    ABˉA\bar B 表示 AA 发生且 BB 不发生,AˉB\bar AB 表示 BB 发生且 AA 不发生,两者互斥,并起来正是恰有一个发生。

  5. 求“至少发生一次”的概率时,常用的转化是:

    选择答案
    参考解答

    “至少一次”与“一次也没有”互为对立事件。各次概率直接相加只适用于各次事件互斥的情形。