Теория вероятностей и математическая статистика

Содержание

Слайд 2

Разделы курса: 1. Теория вероятностей Наука о закономерностях, которым починяется случайность

Разделы курса:

1. Теория вероятностей

Наука о закономерностях, которым починяется случайность

2. Математическая

статистика

3. Планирование эксперимента.
Задачи оптимизации

4. Понятие о некорректных задачах экспериментальной физики

4. Понятие о некорректных задачах
экспериментальной физики

Слайд 3

Применение: В науке Теория погрешностей Молекулярная физика Атомная и ядерная физика

Применение:
В науке
Теория погрешностей
Молекулярная физика
Атомная и ядерная физика
Квантовая механика
Теория надежности
В бизнесе и

в быту
Принятие оптимальных решений
Азартные игры
Слайд 4

Азартные игры в штате Кентукки строго преследовались. Однажды десять или двенадцать

Азартные игры в штате Кентукки строго преследовались.
Однажды десять или двенадцать

молодых людей были застигнуты, когда они играли на деньги в «семерку». Дело подлежало рассмотрению в суде. Защитник пытался доказать , что это не азартная игра, а наука. Над ним смеялись. Адвокат предложил :
– Назначьте двенадцать присяжных, шестерых, кто стоит за удачу, и шестерых, кто стоит за науку. Пусть возьмут две колоды карт, и идут в совещательную комнату.

На рассвете присяжные вышли в зал заседания, и их старшина,
прочитал вердикт: «Игра, известная под названием „семерка“
является безусловно не азартной, а научной игрой. В пользу
нашего решения свидетельствует то, что сторонники теории
удачи проигрались до последнего цента, и их деньги перешли
к представителям противной теории».

Слайд 5

В современном мире автоматизации производства теория вероятности необходима специалистам для решения

В современном мире автоматизации производства теория вероятности необходима специалистам для решения

задач, связанных с выявлением возможного хода процессов, на которые влияют случайные факторы(например: сколько бракованных изделий будет изготовлено).
Слайд 6

Дисциплина предшествует курсам: -Теория информации -Надежность, эргономика и качество АСОИУ -Термодинамика

Дисциплина предшествует
курсам:
-Теория информации
-Надежность, эргономика и качество АСОИУ
-Термодинамика и статистическая

физика
-Атомная и ядерная физика
-Квантовая механика
-Метрология, стандартизация и сертификация
-Основы теории управления
-Теория принятия решений
Слайд 7

Формы занятий: Лекции Практика Решение индивидуальных задач ( 8 по теории

Формы занятий:

Лекции
Практика
Решение индивидуальных задач
( 8 по теории вер.,
5

по статистике)
Зачет

Использовать:

/dfe.karelia.ru

Учебная деятельность
Программы курсов
Задачи для самостоятельной работы
Методические пособия

Слайд 8

Возникла Т.В. в 17 веке в переписке Б. Паскаля и П.Ферма,

Возникла Т.В. в 17 веке в переписке Б. Паскаля и

П.Ферма, где они производили анализ азартных игр. Советские и русские ученые внесли важный вклад в ее развитие : П.Л. Чебышев, А.А. Марков, А.М. Ляпунов. Но превратил ее в полноправный раздел математики в 30х годах 20 века Андрей Николаевич Колмогоров.

Колмогоров Андрей Николаевич

Блез Паскаль

Пьер де Ферма́

Чебышев 
Пафну́тий Льво́вич

Марков Андрей Андреевич

Ляпунов Александр Михайлович

Слайд 9

Вероятность - свойство случайных событий. Понятие события - первичное понятие теории

Вероятность - свойство случайных событий. Понятие события - первичное понятие теории - строго не

определяется.
Событие - это то, что при определенных условиях может произойти или не произойти. В общем случае событие - это множество элементов. (Иногда - один, иногда - бесконечное множество)

Алгебра событий

Слайд 10

Пример 1 Условия : бросаем игральную кость Событие А : выпало

Пример 1
Условия :  бросаем игральную кость
Событие А :  выпало четное число очков
Мн-во элементов А :  2, 4, 6

Пример 2
Условия : стрела попала в

мишень
Событие А : стрела попала в "десятку”
Мн-во элементов А : бесконечное множество точек, заполняющих "десятку"
Слайд 11

Событие, которое нельзя разбить на элементы называется элементарным. В примере 1

Событие, которое нельзя разбить на элементы называется элементарным. В примере 1 - это

выпадение определенной грани, скажем - 4.

Событие, которое в данных условиях всегда происходит называется достоверным (U) В примере 1 - это выпадение любой грани.

Событие, которое в данных условиях никогда не происходит называется невозможным (V) В примере 1 - это одновременное выпадение двух или более граней при однократном бросании одной кости.

Слайд 12

Рассматривая события как множества, можно определить действия над событиями. a .

Рассматривая события как множества, можно определить действия над событиями.

a . Объединение событий

или сумма событий A U B или А + В - событие, содержащее все элементы А и В

Пример 3  
Условия :   бросаем игральную кость Событие А :   выпало четное число очков Событие B :   выпало число очков меньше, чем 4
Событие A + B :   выпало 1, 2, 3, 4 или 6 очков

Пример 4  
Событие А :  круг
Событие B :   квадрат
Событие A + B :   заштриховано

Слайд 13

b . Пересечение событий или произведение событий - A B или

b .  Пересечение событий или произведение событий - A  B или АВ

- событие, содержащее только общие элементы А и В

Пример 5  
Условия :   бросаем игральную кость
Событие А :   выпало четное число очков
Событие B :   выпало число очков
меньше, чем 4
Событие AB :   выпало 2 очка

Пример 6  
Событие А :  круг
Событие B :   квадрат
Событие A + B :   заштриховано

Если СЕ = V, т.е. пересечение С и Е - пустое множество, события С и Е не имеют общих элементов, то такие события называются несовместными. На рисунке - несовместные события С, Е, D.

Слайд 14

c . Говорят, что событие А влечет за собой событие В

c .  Говорят, что событие А влечет за собой событие В (обозачение А c В),

если, когда происходит A, то B обязательно происходит , т.е. все элементы А входят и в В, но В может содержать и элементы, не входящие в А.

Пример 7     
Условия :   бросаем игральную кость
Событие А :   выпало два очка  
Событие B :   выпало четное число очков Элементы А входят в В, или  A c B  

Если А c В и одновременно В c А, т.е. все элементы у А и В - общие, то такие события называются равносильными, или равными.

Слайд 15

d . Все элементарные события, в сумме составляющие достоверное образуют пространство

d .  Все элементарные события, в сумме составляющие достоверное образуют пространство элементарных событий.

e .  Событие,

дополняющее данное (А) до достоверного, называется противоположным данному и обозначается чертой сверху .
Т.е.  

f .  Все несовместные » события, в сумме составляющие достоверное образуют полную группу событий.

Слайд 16

Особенности алгебры событий

Особенности алгебры событий

Слайд 17

Прежде, чем определить вероятность на данном пространстве элементарных событий, строят поле

Прежде, чем определить вероятность на данном пространстве элементарных событий, строят

поле событий.
Поле событий - это множество событий, которое включает в качестве элементов :
1 .  достоверное событие,
2 .  невозможное событие,
3 .  все элементарные события данного пространства,
4 .  все события, которые на этом пространстве можно построить путем сложения (объединения) событий, путем перемножения (пересечения) событий, а также путем взятия противоположных событий от любого уже построенного.
Слайд 18

Каждому событию А из поля событий сопоставляется неотрицательное число Р(А), называемое

Каждому событию А из поля событий сопоставляется неотрицательное число Р(А), называемое

вероятностью этого события и удовлетворяющее следующим аксиомам:

Определение понятия вероятности
по  Колмогорову :

1. Р(А) ≥ 0 ;
2. Р(U) = 1, U - достоверное событие ;
3. Р(А+В) = Р(А) + Р(В) , если А и В - несовместны.

Слайд 19

ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ - СЛЕДСТВИЯ ИЗ АКСИОМ О ВЕРОЯТНОСТИ 1. 2.

ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ - СЛЕДСТВИЯ ИЗ АКСИОМ О ВЕРОЯТНОСТИ

1.

2.

Слайд 20

3 . Р(А+В) = Р(А) + Р(В) - Р(АВ) - формула

3 . Р(А+В) = Р(А) + Р(В) - Р(АВ)  - формула "сложения вероятностей", справедливая для любых событий ;

A=A-AB+AB

A=A-AB+AB

1. P(A)=P(A-AB)+P(AB)

A+B=A-AB+B 2. P(A+B)=P(A-AB)+P(B)

несовместныы

несовместныы

Вычтем из второго равенства первое

4. Если А c В , то Р(В) ≥ Р(А) 

B=A+BA P(B)=P(A)+P(BA)

несовместныы

>=0

Слайд 21

5 . Если все элементарные события равновероятны и их число конечно

5 . Если все элементарные события равновероятны и их число конечно и

равно n, а событие А включает в себя m элементарных событий, то Р(А) = m/n ;

Классическое определение вероятности

Для решения задач часто надо использовать
формулы комбинаторики.

Перестановки

Размещения

Сочетания

Слайд 22

Пример 1. Какова вероятность того, что при бросании 2 костей сумма

Пример 1. Какова вероятность того, что при бросании 2 костей сумма

очков равна 10 ?  В этих условиях n = 36, а событие А: сумма очков равна 10 происходит в m = 3 случаях, следовательно Р(А) = 3/36 = 1/12 .

Пример 2. 10 человек рассаживаются за круглым столом по жребию (случайным образом). Какова вероятность того, что Вы окажетесь рядом с конкретным наиболее приятным Вам человеком ? Решение: Для Вашего друга осталось 9 мест, из них условию- быть рядом с Вами-  удовлетворяют 2, , следовательно Р=2/9.

Слайд 23

Следствие 5 из аксиом о вероятности исключительно важное, оно наиболее часто

Следствие 5 из аксиом о вероятности исключительно важное, оно наиболее часто

используется при решении задач и его называют "классическим определением вероятности". Однако, это ни в коем случае не является определением понятия вероятность, т.к. в качестве определения оно логически противоречиво и область его применения ограничена частным случаем конечного числа равновероятных элементарных событий. (т.е. само определение ссылается на определяемое понятие)
Слайд 24

Задача о днях рождения В группе 25 человек. Какова вероятность того,

Задача о днях рождения

В группе 25 человек. Какова вероятность того,

что хоть у кого-то совпадают дни рождения?