我们可以说当每个特定试验的结果无法预测时进行随机实验,即使可以确定出现某个结果的可能性。
但是,应该澄清的是,在每次实验中,都不可能以相同的参数和初始条件来再现随机系统的相同结果。
图1.掷骰子是一个随机实验。资料来源:
随机实验的一个很好的例子是模具的滚动。即使注意以相同的方式滚动模具,每次尝试都将产生不可预测的结果。实际上,唯一可以说的是结果可以是以下之一:1、2、3、4、5或6。
抛硬币是另一个随机实验的另一个例子,只有两个可能的结果:正面或反面。尽管硬币以相同的高度和相同的方式投掷,但机会因素始终存在,从而导致每次新尝试都存在不确定性。
与随机实验相反的是确定性实验。例如,众所周知,每次在海平面将水煮沸时,沸腾温度为100ºC。但是,永远不会发生这样的情况:在保持相同条件的情况下,结果有时为90ºC,其他为120ºC,有时甚至为100ºC。
样本空间
随机实验所有可能结果的集合称为样本空间。在滚动模具的随机实验中,样本空间为:
D = {1,2,3,4,5,6}。
另一方面,在抛硬币时,样本空间为:
M = {头,尾}。
事件或发生
在随机实验中,事件是某个结果的发生与否。例如,在掷硬币的情况下,一个事件或事件就是它突然出现。
随机实验中的另一个事件可能是:在骰子上滚动一个小于或等于3的数字。
如果事件发生,则可能的结果集就是:
E = {1,2,3}
反过来,这是样本空间或样本集的子集:
M = {1,2,3,4,5,6}。
例子
以下是一些说明上述内容的示例:
例子1
假设扔了两个硬币,一个又一个。它要求:
a)指出这是随机实验还是相反的确定性实验。
b)此实验的样本空间S是多少?
c)指出事件A的集合,对应于实验产生正面和反面的事实。
d)计算事件A发生的概率。
e)最后,找到事件B发生的可能性:结果中没有正面出现。
解
一个袋子包含10个白色大理石和10个黑色大理石。从袋子中随机抽出三个弹珠,并且不看内部。
a)确定该随机实验的样本空间。
b)确定与事件A相对应的一组结果,该结果包括在实验后拥有两个黑色大理石。
c)事件B要获得至少两个黑色大理石,确定该事件的结果集B。
d)事件A发生的概率是多少?
e)查找事件B发生的概率。
f)确定随机实验的结果是您至少拥有一块黑色大理石的概率。此事件称为C。
图2.随机实验的黑白大理石。资料来源:Needpix。
解决方案
要构建样本空间,制作树图非常有用,如图3所示:
图3.示例的树形图2.由Fanny Zapata编写。
从具有相同数量黑白大理石的袋子中提取三种大理石的可能结果的设定Ω恰好是此随机实验的样本空间。
Ω= {(b,b,b),(b,b,n),(b,n,b),(b,n,n),(n,b,b),(n,b,n) ,(n,n,b),(n,n,n)}
解决方案b
与事件A对应的可能结果集包括两个黑色大理石,它们是:
A = {(b,n,n),(n,b,n),(n,n,b)}
解决方案c
事件B定义为:“随机抽取三个黑色大理石后,至少有两个黑色大理石”。事件B的可能结果集为:
B = {(b,n,n),(n,b,n),(n,n,b),(n,n,n)}
解决方案d
发生事件A的概率是此事件的可能结果数与可能结果总数(即样本空间中元素数)之间的商。
P(A)= n(A)/ n(Ω)= 3/8 = 0.375 = 37.5%
因此,从袋子中随机抽取三块大理石后,有两块黑色大理石的可能性为37.5%。但请注意,我们无法以任何方式预测实验的确切结果。
解决方案
事件B发生的可能性,包括获得至少一种黑色大理石,是:
P(B)= n(B)/ n(Ω)= 4/8 = 0.5 = 50%
这意味着事件B发生的可能性等于事件B没有发生的可能性。
解决方案
在绘制三个黑色大理石之后,获得至少一个黑色大理石的概率等于1减去结果为“三个白色大理石”的概率。
P(C)= 1-P(bbb)= 1-⅛=⅞= 0.875 = 87.5%
现在,我们可以检查该结果,注意事件C发生的可能性数量等于事件C的可能结果的元素数量:
C = {(b,b,n),(b,n,b),(b,n,n),(n,b,b),(n,b,n),(n,n,b) ,(n,n,n)}
n(C)= 7
P(C)= n(C)/ n(Ω)=⅞= 87.5%
参考文献
- 运河披披岛。随机实验。从youtube.com中恢复。
- MateMovil。随机实验。从以下网址恢复:youtube.com
- 皮什罗·尼克H. 概率介绍。从以下网站恢复:概率课程
- 罗斯 工程师的概率和统计信息。麦格劳·希尔(Mc-Graw Hill)。
- 维基百科。实验(概率论)。从以下位置恢复:en.wikipedia.com
- 维基百科。确定性事件。从以下位置恢复:es。wikipedia.com
- 维基百科。随机实验。从以下位置恢复:es.wikipedia.com