《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》課件概率論

概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)-概率論概率的定義和性質(zhì)1定義概率是指一個(gè)事件發(fā)生的可能性大小，用一個(gè)介于0到1之間的數(shù)表示。2性質(zhì)概率具有非負(fù)性、歸一性、可加性和其他一些重要性質(zhì)。3應(yīng)用概率在各行各業(yè)都有廣泛應(yīng)用，例如在金融、醫(yī)療、工程等領(lǐng)域。條件概率和全概率公式1條件概率事件A發(fā)生的情況下，事件B發(fā)生的概率2全概率公式將一個(gè)事件分解成若干個(gè)互斥的事件，然后根據(jù)各個(gè)事件的概率和條件概率來(lái)計(jì)算該事件發(fā)生的概率貝葉斯公式先驗(yàn)概率事件發(fā)生的可能性，在觀察到任何數(shù)據(jù)之前，我們已經(jīng)擁有的知識(shí)。似然函數(shù)在給定數(shù)據(jù)的情況下，事件發(fā)生的可能性，數(shù)據(jù)對(duì)事件的解釋能力。后驗(yàn)概率觀察到數(shù)據(jù)后，事件發(fā)生的可能性，結(jié)合先驗(yàn)知識(shí)和數(shù)據(jù)，更新對(duì)事件的估計(jì)。隨機(jī)變量數(shù)值描述隨機(jī)變量是將樣本空間中的每個(gè)事件映射到實(shí)數(shù)軸上的一個(gè)函數(shù)。離散型變量離散型隨機(jī)變量的值可以被計(jì)數(shù)，通常是有限個(gè)或可數(shù)無(wú)限個(gè)。連續(xù)型變量連續(xù)型隨機(jī)變量的值可以在一個(gè)范圍內(nèi)取值，通常是無(wú)限個(gè)。離散型隨機(jī)變量及其分布伯努利分布單個(gè)事件的成功或失敗二項(xiàng)分布多次獨(dú)立試驗(yàn)中成功的次數(shù)泊松分布一段時(shí)間內(nèi)事件發(fā)生的次數(shù)幾何分布直到第一次成功所需的試驗(yàn)次數(shù)連續(xù)型隨機(jī)變量及其分布定義取值可以是某個(gè)區(qū)間內(nèi)的任意實(shí)數(shù)的隨機(jī)變量稱(chēng)為連續(xù)型隨機(jī)變量。分布函數(shù)連續(xù)型隨機(jī)變量的分布函數(shù)是定義在整個(gè)實(shí)數(shù)軸上的一個(gè)單調(diào)不減的函數(shù)，它表示隨機(jī)變量小于或等于某一特定值的概率。概率密度函數(shù)連續(xù)型隨機(jī)變量的概率密度函數(shù)是分布函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，它表示隨機(jī)變量在某個(gè)特定取值附近取值的概率密度。期望與方差E(X)期望隨機(jī)變量的平均值Var(X)方差隨機(jī)變量取值的離散程度切比雪夫不等式概率上限提供隨機(jī)變量偏離期望值的概率上限。方差應(yīng)用基于隨機(jī)變量的方差，無(wú)需知道具體分布。廣泛應(yīng)用適用于各種分布，在統(tǒng)計(jì)推斷中有重要作用。大數(shù)定律概率穩(wěn)定性當(dāng)隨機(jī)事件重復(fù)多次時(shí)，事件發(fā)生的頻率會(huì)趨近于其理論概率。實(shí)際應(yīng)用廣泛應(yīng)用于保險(xiǎn)、金融等領(lǐng)域，用于預(yù)測(cè)和評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。中心極限定理獨(dú)立隨機(jī)變量無(wú)論原始數(shù)據(jù)分布如何，只要獨(dú)立隨機(jī)變量的樣本量足夠大，樣本均值的分布就會(huì)接近正態(tài)分布。統(tǒng)計(jì)推斷基礎(chǔ)中心極限定理在統(tǒng)計(jì)推斷中至關(guān)重要，因?yàn)樗试S我們使用正態(tài)分布來(lái)進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)和參數(shù)估計(jì)，即使原始數(shù)據(jù)并非正態(tài)分布。廣泛應(yīng)用在各種領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，例如金融、醫(yī)療保健和工程，用于建模和分析數(shù)據(jù)。常見(jiàn)離散分布伯努利分布在一次試驗(yàn)中，事件發(fā)生的概率為p，不發(fā)生的概率為1-p。二項(xiàng)分布在n次獨(dú)立試驗(yàn)中，每次試驗(yàn)成功的概率為p，則事件發(fā)生k次的概率為二項(xiàng)分布。泊松分布描述在一段時(shí)間或空間內(nèi)，事件發(fā)生的次數(shù)，平均發(fā)生次數(shù)為λ。幾何分布描述在重復(fù)試驗(yàn)中，直到事件第一次發(fā)生所需要的試驗(yàn)次數(shù)。幾何分布定義幾何分布描述的是在一個(gè)獨(dú)立事件序列中，取得第一次成功的試驗(yàn)次數(shù)。應(yīng)用例如，在一個(gè)拋硬幣的實(shí)驗(yàn)中，幾何分布可以用來(lái)描述得到第一次正面所需的拋幣次數(shù)。二項(xiàng)分布定義二項(xiàng)分布描述的是在n次獨(dú)立的伯努利試驗(yàn)中，事件發(fā)生的次數(shù)的概率分布。參數(shù)二項(xiàng)分布有兩個(gè)參數(shù)：試驗(yàn)次數(shù)n和事件發(fā)生的概率p。公式二項(xiàng)分布的概率質(zhì)量函數(shù)為：P(X=k)=(nCk)*p^k*(1-p)^(n-k)泊松分布事件發(fā)生率泊松分布描述在給定時(shí)間段或空間內(nèi)，事件發(fā)生的平均次數(shù)。概率公式該公式計(jì)算在給定時(shí)間段或空間內(nèi)，發(fā)生特定次數(shù)事件的概率。應(yīng)用場(chǎng)景客戶(hù)服務(wù)呼叫中心網(wǎng)頁(yè)訪(fǎng)問(wèn)量機(jī)器故障常見(jiàn)連續(xù)分布均勻分布概率密度函數(shù)在一定范圍內(nèi)為常數(shù)，表示事件在該范圍內(nèi)等概率出現(xiàn)。正態(tài)分布自然界和社會(huì)生活中廣泛存在的分布，其圖形呈鐘形曲線(xiàn)。指數(shù)分布描述事件發(fā)生時(shí)間間隔的分布，常用于可靠性分析。均勻分布定義在給定區(qū)間內(nèi)，每個(gè)值出現(xiàn)的概率都相等。特點(diǎn)概率密度函數(shù)為常數(shù)，總概率為1。應(yīng)用模擬隨機(jī)事件，例如擲骰子，隨機(jī)數(shù)生成。正態(tài)分布對(duì)稱(chēng)性正態(tài)分布曲線(xiàn)以其平均值為中心對(duì)稱(chēng)。峰度曲線(xiàn)在平均值處達(dá)到最高點(diǎn)，然后逐漸下降。標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差決定了曲線(xiàn)形狀的寬度。指數(shù)分布定義指數(shù)分布是一個(gè)連續(xù)概率分布，用于描述事件在時(shí)間或空間上的發(fā)生間隔。應(yīng)用在可靠性工程、排隊(duì)論和金融數(shù)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如：設(shè)備壽命顧客到達(dá)時(shí)間股票價(jià)格變動(dòng)卡方分布獨(dú)立性檢驗(yàn)檢驗(yàn)兩個(gè)變量之間是否獨(dú)立。方差檢驗(yàn)檢驗(yàn)總體方差是否等于某個(gè)特定值。擬合優(yōu)度檢驗(yàn)檢驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)是否符合某個(gè)特定的分布。t分布定義t分布是統(tǒng)計(jì)學(xué)中常用的一種概率分布，它描述了在總體方差未知的情況下，樣本均值與總體均值之差的分布。應(yīng)用t分布常用于樣本量較小、總體方差未知的假設(shè)檢驗(yàn)和置信區(qū)間估計(jì)。特點(diǎn)t分布的形狀與自由度有關(guān)，自由度越大，t分布越接近正態(tài)分布。F分布定義F分布是統(tǒng)計(jì)學(xué)中常用的一個(gè)連續(xù)概率分布，用于檢驗(yàn)兩個(gè)樣本方差的差異。應(yīng)用F分布在方差分析、回歸分析等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，用于比較不同組的方差或檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臄M合優(yōu)度。性質(zhì)F分布的形狀受自由度的影響，自由度越大，分布越趨向于正態(tài)分布。隨機(jī)過(guò)程概述隨機(jī)過(guò)程描述了一系列隨機(jī)變量隨時(shí)間或空間的變化規(guī)律。它們廣泛應(yīng)用于物理、金融、工程等領(lǐng)域，例如股票價(jià)格的波動(dòng)、天氣變化模式以及網(wǎng)絡(luò)流量。馬爾可夫鏈1狀態(tài)轉(zhuǎn)移馬爾可夫鏈描述了系統(tǒng)在不同狀態(tài)之間轉(zhuǎn)移的概率過(guò)程。2無(wú)記憶性未來(lái)狀態(tài)僅取決于當(dāng)前狀態(tài)，與過(guò)去狀態(tài)無(wú)關(guān)。3應(yīng)用廣泛在金融、天氣預(yù)報(bào)、機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。泊松過(guò)程事件獨(dú)立在任意不相交的時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的事件是相互獨(dú)立的。平穩(wěn)性事件發(fā)生率在任何時(shí)間段內(nèi)都是恒定的。稀疏性在任何很短的時(shí)間段內(nèi)，事件發(fā)生的概率非常小，但事件發(fā)生的次數(shù)可能很多。統(tǒng)計(jì)推斷基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)推斷是利用樣本數(shù)據(jù)來(lái)推斷總體特征的方法，是統(tǒng)計(jì)學(xué)中最重要的內(nèi)容之一。參數(shù)估計(jì)利用樣本數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)總體參數(shù)。假設(shè)檢驗(yàn)檢驗(yàn)關(guān)于總體參數(shù)的假設(shè)是否成立。參數(shù)估計(jì)點(diǎn)估計(jì)使用樣本數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)總體參數(shù)的單個(gè)值。區(qū)間估計(jì)使用樣本數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)總體參數(shù)的取值范圍。假設(shè)檢驗(yàn)1提出假設(shè)基于研究問(wèn)題，提出關(guān)于總體參數(shù)的零假設(shè)和備擇假設(shè)。2收集數(shù)據(jù)從總體中抽取樣本，收集相關(guān)數(shù)據(jù)以檢驗(yàn)假設(shè)。3計(jì)算檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量根據(jù)樣本數(shù)據(jù)計(jì)算檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，用于衡量樣本與零假設(shè)之間的差異。4做出決策根據(jù)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量和顯著性水平，決定是否拒絕零假設(shè)。方差分析比較多個(gè)組方差分析用于比較兩個(gè)或多個(gè)組的均值是否有顯著差異。分析方差通過(guò)分析組內(nèi)方差和組間方差來(lái)判斷組均值差異的顯著性。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方差分析常用于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，以評(píng)估不同處理因素對(duì)結(jié)果的影響?；貧w分析線(xiàn)性回歸尋找一個(gè)線(xiàn)性函數(shù)，使之能盡可能地?cái)M合數(shù)據(jù)點(diǎn)。多元回歸探