《概率論與數理統計(理科類)》是一本高等學校非數學專業的概率論與數理統計課程的教材。全書共9章,分為兩個部分。第一部分由第1~5章組成,講授概率論的基礎知識,包括隨機事件、隨機變量、隨機嚮量及其分布、隨機變量的數字特徵和極限定理。第二部分是第6~9章,講授樣本與統計量、參數估計、假設檢驗、方差分析與綫性迴歸分析。本書各章配有適量習題,書後附習題提示和解答。書末給齣5個附錶。本書力求使用較少的數學知識,強調數理統計概念的闡釋,並注意舉例的多樣性。
《概率論與數理統計(理科類)》可作為高等學校工科、農醫、經濟管理等專業的有關概率論與數理統計課程的教材,也可作為實際工作者的自學參考書。
第1章 隨機事件 1
1.1 基本概念 1
1.1.1 隨機試驗與隨機事件 1
1.1.2 事件的關係與運算 2
1.2 事件的概率 5
1.2.1 事件的頻率 5
1.2.2 概率的統計定義 6
1.2.3 概率的公理化定義 6
1.3 古典概率模型 8
1.4 條件概率 11
1.4.1 條件概率 11
1.4.2 乘法公式 13
1.4.3 全概率公式 15
1.4.4 貝葉斯公式 16
1.5 事件的獨立性 17
1.5.1 兩個事件的獨立性 17
1.5.2 多個事件的獨立性 18
習題1 20
第2章 隨機變量 24
2.1 隨機變量的定義 24
2.2 離散型隨機變量 25
2.2.1 離散型隨機變量的概率分布 25
2.2.2 常見的離散型隨機變量的概率分布 26
2.3 連續型隨機變量與隨機變量的分布函數 30
2.3.1 概率密度函數 30
2.3.2 隨機變量的分布函數 32
2.3.3 常見的連續型隨機變量的概率分布 35
2.4 隨機變量函數的分布 40
2.4.1 離散型隨機變量函數的分布 40
2.4.2 連續型隨機變量函數的分布 41
習題2 43
第3章 隨機嚮量 46
3.1 二維隨機嚮量及其分布函數 46
3.2 二維離散型隨機嚮量 47
3.3 二維連續型隨機嚮量及其分布函數 50
3.3.1 二維連續型隨機嚮量 50
3.3.2 均勻分布 51
3.3.3 二維正態分布 52
3.4 邊緣分布 52
3.4.1 邊緣分布密度 52
3.4.2 二維離散型隨機嚮量 邊緣分布 53
3.4.3 二維連續型隨機嚮量的邊緣概率密度 54
3.5 條件分布 56
3.5.1 條件分布的概念 56
3.5.2 離散型隨機變量的條件分布 56
3.5.3 連續型隨機變量的條件概率密度 58
3.6 隨機變量的獨立性 62
3.7 隨機變量的函數的分布 63
3.7.1 Z=X+Y的分布 64
3.7.2 Z =max{X,Y}和Z =min{X,Y}的分布 66
3.8 n維隨機變量 68
3.8.1 定義和分布函數 68
3.8.2 n維連續型隨機嚮量 69
3.8.3 n個隨機變量的函數的分布 70
習題3 71
第4章 隨機變量的數字特徵 74
4.1 數學期望 74
4.1.1 離散型隨機變量的數學期望 74
4.1.2 連續型隨機變量的數學期望 77
4.1.3 隨機變量函數的數學期望 78
4.1.4 數學期望的性質 80
4.2 方差 82
4.2.1 方差的定義 82
4.2.2 方差的性質 84
4.2.3 幾種常用隨機變量分布的方差 85
4.3 協方差與相關係數 87
4.3.1 協方差 87
4.3.2 相關係數 88
4.4 矩與協方差矩陣 90
4.4.1 矩 90
4.4.2 協方差矩陣 91
習題4 92
第5章 極限定理 96
5.1 大數定律 96
5.1.1 切比雪夫不等式 96
5.1.2 大數定律 97
5.2 中心極限定理 98
習題5 101
第6章 樣本與統計量 102
6.1 總體與樣本 102
6.1.1 總體與個體 102
6.1.2 樣本 103
6.2 統計量及其分布 104
6.2.1 統計量與抽樣分布 104
6.2.2 樣本均值及其抽樣分布 105
6.2.3 樣本方差與樣本標準差 106
6.2.4 樣本矩及其函數 107
6.2.5 正態總體的抽樣分布 107
習題6 111
第7章 參數估計 112
第8章 假設檢驗 126
第9章 方差分析與迴歸分析 142
習題9 150
附錄一 重要分布錶 152
附錄二 各章習題參考答案 171
參考文獻 182
第1章 隨 機 事 件
自然界和社會上發生的現象是多種多樣的。有一類現象在一定的條件下必然發生或必然不發生,稱為確定性現象。例如,在標準大氣壓下,純水加熱到100℃,必然會沸騰;沿水平方嚮拋齣的物體,一定不作直綫運動。另一類現象卻呈現齣非確定性,例如,嚮桌麵拋擲一枚硬幣,其結果可能是“正麵朝上”也可能是“正麵朝下”,這裏的正麵是指有國徽的一麵;在有少量次品的一批産品中任意地抽取一件産品,其結果可能抽得一件正品,也可能抽取一件次品;用同一門炮嚮同一目標射擊,各次彈著點不盡相同。這類現象可以看作是在一定條件下的試驗或者觀察,每次試驗或者觀察的可能結果不止一個,而且在每次試驗或者觀察前無法事先知道確切的結果。人們發現,這類現象雖然在每次試驗或者觀察中具有不確定性,但在大量重復試驗或者觀察中,其結果卻呈現某種固定的規律性。例如,多次重復拋一枚硬幣得到正麵朝上的次數大緻有一半,在同一批數量較大的産品中多次重復地任意抽取一件産品,則抽得的産品是次品的次數與試驗次數的比與産品的次品率相近,同一門炮嚮同一目標射擊的彈著點按照一定規律分布等。
這種在個彆試驗中其結果呈現齣不確定性,在大量重復試驗中其結果又具有統計規律的現象,稱為隨機現象。概率論與數理統計就是研究和揭示隨機現象統計規律性的一門數學學科。
1.1 基 本 概 念
1.1.1 隨機試驗與隨機事件
研究隨機現象,必須進行各種觀察和試驗。下麵舉一些試驗的例子。
例1.1 :拋一枚硬幣,觀察正麵 、反麵 齣現的情況。
:將一枚硬幣拋擲3次,觀察正麵 、反麵 齣現的情況。
:拋一顆骰子觀察齣現的點數。
:在次品率為p的一批産品中,抽取n件産品觀察其次品個數。
:在一批日光燈中任取一隻,測試它的壽命。
上麵5個試驗的例子,它們有著共同的特點。例如,試驗 有兩種可能結果,齣現 或者齣現 ,但在拋擲之前不能確定齣現 還是齣現 ,這個試驗可以在相同的條件下重復地進行。這些試驗具有以下特點。
(1) 可以在相同的條件下重復地進行。
(2) 每次試驗的可能結果不止一個,並且事先明確試驗的所有可能結果。
(3) 每次試驗之前不能確定哪一個結果會齣現。
把具有上述3個特點的試驗稱為隨機試驗。今後所說的試驗也都是隨機試驗。隨機試驗的結果稱為隨機試驗的隨機事件,簡稱事件。事件通常用字母 、 錶示。例如,在 中“3次都為正麵 ”是隨機事件,在 中“所取日光燈的壽命超過800h”是隨機事件等。
在概率論中是通過隨機試驗中的隨機事件來研究隨機現象的。
1.1.2 事件的關係與運算
隨機試驗的每一個可能的基本結果稱為這個試驗的一個基本事件(樣本點),全體基本事件的集閤稱為這個試驗的樣本空間,記為 。
下麵寫齣試驗 ( )的樣本空間 。
:{ }。
:{ }。
:{1,2,3,4,5,6}。
:{1,2, ,n}。
:{ }。
可見,隨機事件由基本事件所組成,因此隨機事件是樣本空間的子集。例如,在 中,事件 {2,4,6}是 的一個子集,它錶示“齣現偶數點”,由3個基本事件所組成。
隨機事件中有兩個極端的情況:一是由樣本空間 中的所有元素組成的集閤,稱為必然事件,它在每一次試驗中都發生。例如,在 中,事件 =“齣現點數都不大於6”就是必然事件。二是不含任何樣本點的集閤,稱為不可能事件,用 來錶示。例如,在 中,事件 =“齣現點數大於6”就是不可能事件。它在每一次試驗中都不會發生。嚴格來說,這兩種事件不是隨機事件,但為瞭今後討論方便,還是把必然事件與不可能事件作為隨機事件的特殊情形來統一處理。
在同一隨機試驗中,事件不止一個,有些事件簡單,有些事件復雜。通過研究它們之間的關係,可以更好地幫助我們理解事件的本質。
設試驗 的樣本空間為 , 是 的子集。
1. 包含關係
若事件 發生必然導緻事件 發生,則稱事件 包含事件 ,或稱事件 包含於事件 。記為 或 。
例如,在 中,若記: ={2,4,6}, ={2,3,4,5,6},有 。
顯然,必然事件 包含任何事件 ,事件 包含不可能事件 ,如圖1.1所示。
2. 相等關係
若事件 包含事件 ,且事件 也包含事件 ,即 且 ,則稱事件 與事件 相等,記為 。
3. 事件的並
若事件 與事件 至少有一個發生,這樣構成的事件稱為事件 與事件 的並事件(或稱為 與 的和事件),記為 。
例如,10件産品中有3件次品,從中任取2件,若 錶示“取到1件次品”, 錶示“取到2件次品”,則和事件 錶示“至少取到1件次品”。
事件 通常包含3個部分: 發生而 不發生; 不發生而 發生; 、 都發生,如圖1.2所示。
圖1.1 包含關係 圖1.2 事件的並
類似地, 個事件 的並事件 錶示“ 中至少有一個發生”。
4. 事件的交
由事件 與事件 同時發生而構成的事件稱為事件 與事件 的交事件(或稱為 與 的積事件),記為 或 ,如圖1.3所示。
例如,在 中,若記 ={2,4,6}、 ={3,4,5,6},則 ={4,6}。
類似地, 個事件 的交事件 錶示“ 同時發生”。
5. 互不相容事件
若事件 與事件 不可能同時發生,即 = ,則稱 與 為互不相容事件(或稱為互斥事件),如圖1.4所示。
圖1.3 事件的交 圖1.4 互不相容事件
例如,在 中,若記: ={2,4,6}、 ={3,5},則 = ,即 、 是互不相容事件。
一般地,對於 個事件 ,若它們之間兩兩互不相容,則稱這 個事件是互不相容的。
6. 事件的差
事件 發生事件 不發生,這樣構成的事件稱為事件 與事件 的差事件,記為 ,如圖1.5所示。
例如,在 中,若記 ={1,2,4,6}, ={2,3,4,5},則 ={1,6}。
7. 逆事件
若事件 與事件 中必有一個發生,且僅有一個發生,即 = 和 ,則稱為事件 與事件 互為逆事件(對立事件),記為 或 ,如圖1.6所示。
圖1.5 事件的差 圖1.6 逆事件
例如,在 中,若記 ={2,4,6}、 ={1,3,5},則 、 為互為逆事件。容易驗證:
① ;② ;③ 。
概率論中事件間的關係和運算與集閤論中集閤間的關係形式上是類似的,利用在中學裏學到的幾何知識,可以更好地理解它們之間的關係(見錶1.1)。
……
概率論與數理統計是研究隨機現象數量規律性的一門科學。它作為現代數學的重要分支,已廣泛應用於自然科學與社會科學的各個領域中,它是大學理、工、農、醫、經濟、管理等學科所有專業必修的一門重要基礎課。通過本課程的學習,希望使學生掌握概率論與數理統計的基本思想與方法,並且具備一定的分析與解決實際問題的能力。
本書是根據教育部《高等教育麵嚮21世紀教學內容和課程體係改革計劃》的精神和要求,總結作者多年講授概率論與數理統計課程的實踐經驗編寫而成的。編寫本書的指導思想為重視概念、強調應用、側重計算。本書具有如下幾個特點。
(1) 重視基本概念。
概率論與數理統計內容雖然抽象,但其中每個基本概念都有自己的實際應用背景,力求從身邊的實際問題齣發,自然地引齣基本概念,以激發學生的學習興趣和求知欲。
(2) 強調實際應用。
本著學習數學是為瞭使用數學這一宗旨,並考慮到本課程的實際應用,書中較多選擇瞭工程和信息方麵的例題和習題,以提高運用概率論與數理統計的知識解決實際問題的意識和能力。
(3) 側重計算、解題能力。
本書內容深入淺齣、論證簡明易懂,側重於運算、解題能力的訓練,讓學生在弄清基本概念的基礎上熟悉運算過程、掌握解題方法,提高解題能力。
本書共9章,可分為兩個部分。第一部分由第1~5章組成,講授概率論的基礎知識,包括隨機事件、隨機變量、隨機嚮量及其分布、隨機變量的數字特徵和極限定理。第二部分是第6~9章,講授樣本與統計量、參數估計、假設檢驗、方差分析與綫性迴歸分析。本書各章配有適量習題,書後附習題提示和解答。本書可作為不同專業有關概率論與數理統計課程的教材。
本書由馬毅、王競波、嶽曉寜擔任主編,黃光、牟桂彥擔任副主編。具體分工如下:第1、2章由嶽曉寜編寫,第3、4章由王競波編寫,第5章由馬毅編寫,第6、7章由牟桂彥編寫,第8、9章由黃光編寫。全書由王競波修改統稿。本書在編寫過程中,得到瞭紀德雲老師的大力幫助,在此錶示衷心感謝!
由於編者水平有限,書中難免有不妥之處,懇請讀者批評指正。
編 者
坦白說,在接觸《概率論與數理統計(理科類)》之前,我對這類課程是有些畏懼的。總覺得數學符號和公式堆砌在一起,會讓人望而生畏。然而,這本書的齣色之處在於它能夠將抽象的概念變得鮮活。它並不是簡單地羅列公式,而是通過豐富的案例,展示瞭概率論和數理統計在各個領域的實際應用,比如在工程質量控製、金融風險評估、甚至生物醫學研究中的作用。我記得書中關於迴歸分析的講解,它清晰地展示瞭如何找到變量之間的綫性關係,並進行預測。這種將理論與實際緊密結閤的方式,極大地激發瞭我學習的積極性。這本書並沒有迴避難題,但它的講解方式讓我在攻剋難關時感到不那麼孤立無援。它教會我如何分解復雜問題,如何運用已有的知識去構建新的理解。讀完這本書,我不再覺得概率統計是枯燥的數學練習,而是成為瞭我理解和解決復雜問題的有力工具。
評分《概率論與數理統計(理科類)》這本書,給我最深刻的感受是它對思維方式的重塑。它不僅僅是教授知識,更是在培養一種分析和解決問題的能力。它引入瞭諸如馬爾可夫鏈、泊鬆過程等更高級的概念,並詳細解釋瞭它們在建模動態係統方麵的價值。書中對隨機過程的講解,讓我看到瞭如何利用概率工具來描述和預測那些隨時間變化的現象。我尤其欣賞它對統計推斷的論證,它不僅僅給齣瞭方法,還深入探討瞭這些方法的理論基礎和適用條件,讓我理解瞭什麼情況下該使用哪種統計工具,以及這些工具的局限性。這本書的語言風格嚴謹又不失生動,它鼓勵讀者獨立思考,而不是被動接受。通過閱讀這本書,我發現自己看待問題的角度變得更加多維和理性。它就像一把鑰匙,為我打開瞭通往更深層次科學理解的大門,讓我能夠更自信地麵對未來的挑戰。
評分這本書《概率論與數理統計(理科類)》在我眼中,是一次智識上的探索之旅。我原本對概率論的理解僅限於一些基礎的概率計算,但這本書讓我看到瞭一個更為廣闊的世界。它係統地介紹瞭各種概率分布,從最簡單的離散分布到更復雜的連續分布,並且詳細闡述瞭它們各自的特點和應用場景。我尤其對參數估計和假設檢驗的部分印象深刻。書中的講解非常有邏輯性,清晰地展示瞭如何從樣本數據齣發,對未知參數進行估計,以及如何通過檢驗來判斷某個假設是否成立。這種從數據到結論的推理過程,讓我深刻體會到瞭數理統計的嚴謹性和強大力量。而且,書中的圖示和錶格運用恰到好處,極大地幫助我理解瞭那些復雜的統計模型。我感覺自己仿佛在與一位睿智的嚮導同行,他不僅指引瞭我方嚮,還為我講解瞭沿途的風景,讓我能夠更深入地理解這個學科的精髓。這本教材為我開啓瞭科學思維的新維度,讓我對數據分析産生瞭濃厚的興趣。
評分這本《概率論與數理統計(理科類)》給我帶來瞭相當大的啓發。我一直對數據背後隱藏的規律抱有濃厚的興趣,但總覺得缺乏一個係統性的框架去理解。這本書恰恰填補瞭我的這一空白。它並沒有一味地堆砌公式和定理,而是從最直觀的概念入手,比如隨機事件的發生頻率如何趨近於理論概率,以及如何通過抽樣來推斷整體的特性。書中的例子非常貼近實際,讓我更容易將抽象的數學語言與生活中的現象聯係起來。我特彆喜歡它對期望、方差等概念的講解,不僅解釋瞭它們的數學定義,還生動地闡述瞭它們在描述數據分布集中趨勢和離散程度方麵的作用。這種循序漸進的講解方式,讓我這個初學者也能逐漸建立起對概率統計的信心。更重要的是,它教會瞭我如何審慎地看待統計結果,理解樣本的局限性,以及推斷的閤理性邊界。在信息爆炸的時代,能夠辨彆數據的真僞,理解統計的深層含義,這本教材無疑為我打開瞭一扇重要的認知之窗,讓我對未來的學習和研究充滿瞭期待。
評分當我拿到《概率論與數理統計(理科類)》這本書時,我帶著一種“學習工具”的心態。我知道這門學科在理工科領域的重要性,也做好瞭啃硬骨頭的準備。然而,這本書的敘述方式齣乎意料地清晰流暢。它沒有給我一種“高高在上”的感覺,而是像一位經驗豐富的老師,耐心引導著我去理解那些看似復雜的理論。我印象深刻的是它在講解大數定律和中心極限定理時的處理方式。它先用生動的比喻解釋瞭這些定律的直觀含義,然後纔引入數學證明,並且證明過程也經過瞭精心的設計,避免瞭不必要的繁瑣。我尤其欣賞的是書中的習題設計,既有基礎的計算鞏固,也有需要一定思考的綜閤應用題。這些習題的難度適中,能夠有效地檢驗我是否真正掌握瞭前方的知識點。通過解答這些習題,我不僅鞏固瞭理論,也學會瞭如何將這些理論應用到解決實際問題中。這本書的價值在於,它不僅僅是一本教科書,更是一個能夠幫助我紮實掌握概率統計知識的得力助手,為我今後的學習打下瞭堅實的基礎。
本站所有內容均為互聯網搜尋引擎提供的公開搜索信息,本站不存儲任何數據與內容,任何內容與數據均與本站無關,如有需要請聯繫相關搜索引擎包括但不限於百度,google,bing,sogou 等
© 2025 book.coffeedeals.club All Rights Reserved. 靜流書站 版權所有