機率 - 朝陽科技大學
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例: 上述實驗的sample space 有36 個元素. event (事件): 樣本空間的一個子集合. 例: 「兩骰子和為偶數」是一個事件, 裡面包含18 種outcomes; 「兩骰子和為2」也是一個 ...
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機率
觀念摘要
基礎
以下的例子假設我們作如下的實驗:同時擲兩顆大小不同的六面骰子,
記錄大小骰子出現的點數.
outcome:作實驗所得到的一種結果.例:
大骰子得3,小骰子得2.
samplespace(樣本空間):所有
可能產生的結果所成的集合.例:上述實驗的samplespace有36
個元素.
event(事件):樣本空間的一個子集合.例:
「兩骰子和為偶數」是一個事件,裡面包含18種outcomes;
「兩骰子和為2」也是一個事件,裡面包含1種outcomes
mutualexclusive/disjoint/互斥:
不可能同時發生的兩件事件,亦即兩個events沒有交集.例:
事件「兩骰子和為奇數」與事件「兩骰子的值相同」就是一對互斥事件.
Theprincipleofinclusion-exclusion(排容原理):P(A
聯B)=P(A)+P(B)-P(A交B)當然如果A與B互斥,P(A交B)=
0公式就簡化了.
分析要領
如何分析排列組合問題?不要背公式,不要試圖將問題歸類。
畫tree
diagram才是重點!如何畫treediagram?以下步驟非常有用:
被問到"...有多少種方式...",先試著
舉一兩個符合條件的例子
分解動作:你在寫這個例子的過程當中,有好幾步是
"隨便亂做的決定"。
請將你一路上所做的決定,變成一個個的問題,
按順序寫下來。
分解動作的每一步,對應到treediagram的每一層。
畫treediagram,數leaves數。
例一:一付撲克牌,取出五張,請問取得fullhouse(三張同數字;
另兩張同數字)的狀況有多少種?
請自問:如何產生一個例子?可以分解動作如下
三張相同的牌,數字是多少?
三張相同的牌,取的是那幾個花色?
兩張相同的牌,數字是多少?
兩張相同的牌,取的是那幾個花色?
以上每步,分別各自產生13,4,12,6個分支...
條件機率
已知事件B發生,問A發生的機率有多大?P(A|B)=P(A交
B)/P(B)稱為conditionalprobabilityofAgivenB例:令
A表示「大骰子的值小於小骰子的值」,令B表示「兩骰子和為偶數」
則P(A|B)=(6/36)/(18/36)
P(A交B)=P(A|B)P(B)=P(B|A)P(A)
若A1,A2,...An為樣本空間的一個分割(partition),則P(B)=
P(B|A1)P(A1)+P(B|A2)P(A2)+...P(B|An)P(An)
若P(A|B)=P(A)則稱A與B為independentevents
(獨立事件).意思就是:即使知道B已發生,
我們還是無法因而斷定A發生的可能性變大或變小.(A
發生的機率根本不因為知道B已發生而有所改變)
可推導出:獨立事件A與B皆發生的機率為P(A交B)=P(A)*
P(B)
(離散的)隨機變數
在一個機率實驗中,若為每個outcome貼上一個數字標籤,
就定義出一個randomvariable(隨機變數)
通常用我們替一個隨機變數所取的名字為大寫字母;而用小寫字母來表示
X出現某個特定數字.又,為方便起見,將P(X=x)記為p(x)其意義為:
「名字叫做X的這個隨機變數,它出現x這個值的機率」
probabilitymassfunction:「x」對應到「隨機變數出現
x這個值的機率」的函數.
cumulativedistributionfunction:
「x」對應到「隨機變數出現的值不超過x這個值的機率」的函數.
隨機變數X的expectedvalue期望值:E(X)=sigma
x*p(x)
公式:E(aX+b)=aE(X)+b
練習題
題組A:基本觀念
擲一顆骰子,將它的點數記為隨機變數X1。
並定義以下事件:
E1:X1是偶數
E2:X1小於3
E3:X1是3的倍數
擲骰子三顆,顏色分別為紅錄藍;分別記錄其點數為隨機變數
X1,X2,X3定義以下隨機變數:X4=X1+X2+X3;X5=max(X1,X2,X3);
X6=X1+X2;X7=X2-X3;X8=有幾顆骰子出現奇數。
並定義以下事件:
E1:X1是奇數
E2:X2大於3
E3:X4小於8
E4:X5大於4
E5:X6是3的倍數
E6:X7是負數
E7:X7是偶數
從一付撲克牌(不含鬼牌)當中抽出一張,將它的點數記為隨機變數
X1(A視為1,J11,Q12,K13);它的花色記為隨機變數X2。
並定義以下事件:
E1:X1小於5
E2:X1是4的倍數
E3:X2是黑桃或紅心
從一付撲克牌(不含鬼牌)當中抽出五張,其中「A或人頭牌」
的張數記為隨機變數X1;紅色牌的張數記為隨機變數X2;
最小點數記為隨機變數X3;黑色牌總張數減紅色牌總張數(有正有負)
記為隨機變數X4;黑色牌總點數與紅色牌總點數之差(取正值)
記為隨機變數X5。
並定義以下事件:
E1:X1小於5
E2:X2是奇數
E3:X3大於4
E4:X4大於2
E5:X5大於20
請針對以上每一實驗,分別回答下列問題:
請描述每個隨機變數的samplespace。
各包含多少個
outcomes?
請用「列舉元素」的方式描述每個event。
(如果太多,
就舉幾個例子)各包含多少個outcomes?
請用「列舉元素」的方式描述以下events:E1交集E2,E3
的補集,E2的補集聯集E3。
各包含多少個outcomes?
請描述每個隨機變數的p.m.f.
請計算每個事件的機率。
已知E1確實發生,請問E2發生的機率是多少?反過來呢?
E1與E2是獨立事件或相依事件?請舉一對獨立事件,
又舉一對相依事件,並分別說明為何是獨立,或為何是相依。
求E(X1),E(X2),...
求V(X1),V(X2),...
求sigma(X1),sigma(X2),...
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作者:朝陽科技大學資訊管理系洪朝貴
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