2. Вероятность события. Различные определения
вероятности события.
Вероятность события. Каждому событию А ставится в соответствие число
называемое вероятностью этого события Р(А). существуют несколько определений
вероятности:
1)классическое. Пусть пространство элементар. событий яв-ся дискретным с равновозможными исходами испытания. Каждому элементарному событию Еi ставится в соответствие некоторое число Р(Еi) такое что Р(Еi)>=0. что сумма вероятности всех элемент. событий равна 1 (SР(Еi)=1) т.к. события в случае дискретного пространств элем. соб-ий то вероятность события А определяется как сумма вероятностей элементарных соб-ий составляющих это событие т.е. вероятность события А есть сумма вероятностей элем. соб-ий составляющий соб-ие А.Р(А)=S(ЕiÎА) Р(Еi).
А={Е2,Е4,Е6}, Р(А)=Р(Е2)+Р(Е4)+Р(Е6). I) пусть пространство W яв-ся конечным множеством. W=U(W={E1,E2…En}); P(U)=1=P(E1)+…+P(En). P(En)=1/n; P(A)=m/n. 1°: 0<=Р(А)<=1; 2°: P(U)=1; 3°:P(V)=0. II) пусть W яв-ся конечным множеством с неравновозмножными исходами испытания. W={E1,E2…En}. Вероятность события А в этом случае так же определяется как сумма вероятностей элем. событий. III) имеем счетное множество равновозможных элем. событий W={E1,E2…En,…}. Вероятность события А так же определяется как вероятность события А при первой схеме , т.е. сумма вероятностей элем. событий Р(А)=S(ЕiÎА) Р(Еi)= SPi; W с введенной вероятностью событий наз-ся дискретным вероятностым пространством. IV) пусть W яв-ся несчетным (непрерывным) множеством элем. событий. В этом случае мы не можем определить событие как некоторое подмножество множества W так как операции на подмножествами приводят к множествам которые не принадлежат W, поэтому в пространстве W выделяется спец класс подмножеств операции над которыми приводят к подмножествам этого класса. Этот класс наз-ся полем и любое подмножество этого поля наз-ся событием. Это поле яв-ся замкнутым множеством относительно операций объединения, пересечения, дополнения и содержит само пространство W.
2)статистическое. Пусть проведено N испытаний и при этом интересующее нас событие А появилось в NА случаях. n(А)= NА/N – относительная частота событий. Св-ва частоты: 1°:0<=n(А) <=1;2°:n(U)=1;3°:n(V)=0;4°:А*В=V, n(A+B)= n(A)+ n(B). Определение: частота события А при условии что событие В произошло наз-ся условной частотой события А и обозначается nВ(А) или n(А|В). 5°:n(А*В)= n(В)* nВ(А)= n(А)* nА(В). при увеличении числа испытаний N частота испытаний стремится к некоторому числу. Говорят при этом случае что частота обладает статистической устойчивостью. Это число берется ТВ за вероятность события А. Р(А)=limN®¥n(A). На практике вероятность события А мы берем относительную частоту события. Р(А)»n(А)=NA/N.
Аксиомы вероятностей.
Пусть A и B — два несовместных события, причем в n
испытаниях событие A произошло m1 раз, а событие В
произошло m2 раз. Тогда частоты событий A и В
соответственно равны P*(A)=m1/n, P*(B)=m2/n. Так как события A
и В несовместны, то событие A+B в данной серии опытов произошло
m1+m2 раз. Следовательно,
Таким образом, частота события A+B равна сумме частот событий A
и В. Но при больших n частоты P*(A), P*(B) и P*(A+B)
мало отличаются от соответствующих вероятностей P(A), P(B) и P(A+B).
Поэтому естественно принять, что если A и В — несовместные
события, то P(A+B)=P(A)+P(B)
Изложенное позволяет высказать следующие свойства вероятностей, которые мы
принимаем в качестве аксиом.
Аксиома 1. Каждому случайному событию A соответствует определенное
число Р(А), называемое его вероятностью и удовлетворяющее условию .
Аксиома 2. Вероятность достоверного события равна единице.
Аксиома 3 (аксиома сложения вероятностей). Пусть A и В —
несовместные события. Тогда вероятность того, что произойдет хотя бы одно из
этих двух событий, равна сумме их вероятностей:
P(A+B)=P(A)+P(B) |
(1) |
Аксиома 3 допускает обобщение на случай нескольких событий, а именно: если
события A1, A2, ..., An, попарно несовместны, то
|
(2) |
Событием, противоположным событию , называется
событие
, состоящее в
ненаступлении события
. Очевидно,
события
и
несовместны.
Пусть, например, событие состоит в
том, что изделие удовлетворяет стандарту; тогда противоположное событие
заключается в
том, что изделие стандарту не удовлетворяет. Пусть событие
— выпадение
четного числа очков при однократном бросании игральной кости; тогда
— выпадение
нечетного числа очков.
Теорема 1. Для любого события вероятность
противоположного события
выражается
равенством
|
(3) |
Доказательство. Событие +
, состоящее в
наступлении или события
, или события
, очевидно,
является достоверным. Поэтому на основании аксиомы 2 имеем Р(
+
)=1. Так как
события
и
несовместны,
то используя аксиому 3, получим Р(
+
)=Р(
)+P(
).
Следовательно, Р(
)+P(
)=1, откуда
.
Теорема 2. Вероятность невозможного события равна нулю.
Доказательство непосредственно следует из аксиомы 2 и теоремы 1, если
заметить, что невозможное событие противоположно достоверному событию.