概率統計(共4篇)——1 隨機事件與隨機變量

概率統計的基本概念,書上的定義背不過?沒關系,給你來段大白話~

1 基本概念

(1)樣本空間:

在隨機試驗里,可能發生的【所有結果的集合】。每個可能的結果稱為樣本點。
ps:【所有結果的集合】是重點。你可能又問了:隨機試驗是啥呀?

(2)隨機試驗:

你就記住【拋硬幣】。相同條件下可多次重復進行,每次結果不一定,但你又能知道所有的可能結果。
ps:【拋硬幣】是重點,記住這個想象一下場景就行了。

(3)隨機事件:

隨機試驗中樣本空間的子集。

(4)隨機事件之間的關系:

包含關系:A ? B;相等關系:A = B

和(并)事件:A ? B = A + B – AB(綠的+藍的-紅的)

積(交)事件:A ? B = AB (那塊紅的)
∪與∩.png

差事件:
差事件.png

互不相容(互斥):(咱倆沒有任何交集,但全局不一定只有咱倆)
互斥.png
(1)互斥事件:指同一次試驗中的兩個事件不可能同時發生;
(2)相互獨立事件:指在不同試驗下的兩個事件互不影響.

逆事件(對立事件):(咱倆沒有任何交集,且全局只有咱倆)
對立.png

對立一定互斥,互斥不一定對立。我與你對立一定是看不慣你(互斥),但我看不慣你(互斥),不一定與你對立。(你細品是不是很有道理的亞子)

2 概率計算

概率基礎:古典概型,條件概率,貝葉斯公式;

(1)古典概型(等概率發生)

每個樣本點發生的概率相同。
例題:抽簽模型

(2)條件概率

A發生條件下B發生的概率。
條件概率公式.png
(3)概率論基本公式

全概率公式:

全概率公式.png
貝葉斯公式:
貝葉斯公式.png
乘法公式:
乘法公式.png

這里有一些練習題

3 隨機變量及其分布

3.1 離散型隨機變量

(1)兩點分布(0-1分布、伯努利分布):
0-1分布.png

(2)超幾何分布:(不放回抽樣)
超幾何分布.png
(3)二項分布(n次的0-1分布、n次伯努利分布)記為X~B(n,p),p為成功概率
n次伯努利分布.png
3.2 離散隨機變量的均值
均值.png

(1)若Y = aX+b,則 E(Y) = E(aX+b) = aE(X) + b
(2)若X~B(n,p),則 E(X)=np

3.3 離散型隨機變量的方差和標準差
方差.png

(1)若X服從兩點分布,D(X) = p(1-p)
(2)若X~B(n,p),則 D(X) = np(1-p)
(3)若Y = aX+b,則 D(Y) = D(aX+b) = a^2D(X)

3.4 協方差與相關系數

兩種描述兩個變量之間關系的方式。

(1)協方差:
協方差.png
方差與協方差對比.png
(2)相關系數
相關系數.png

說了這么多

4 實戰一下

4.1 python實現二項分布

(1)題目:野外正在進行9(n=9)口石油勘探井的發掘工作,每一口井能夠開發出油的概率是0.1(p=0.1)。請問,最終所有的勘探井都勘探失敗的概率?
(2)基礎知識:
(2.1)模擬分布:numpy.random.binomial(n,p,size=None)3個參數:n表示伯努利試驗次數,p表示伯努利試驗得到正例的概率,size表示采樣次數;返回結果為出現正例的次數k。

(2.2)計算公式
image.png
image.png
import numpy as np

n = 9
p = 0.1
size=20000
binomial_example=np.random.binomial(n,p,size)
print('最終所有的勘探井都勘探失敗的概率:')
sum(binomial_example==0)/float(size)
# 不能使用整數相除
4.2 均值、標準差、協方差和相關系數

random.randint

# 隨機生成兩個樣本
x = np.random.randint(0, 9, 1000)
y = np.random.randint(0, 9, 1000)
#1000個

# 計算平均值
mx = x.mean()
my = y.mean()

# 計算標準差
stdx = x.std()
stdy = y.std()

# 計算協方差矩陣
covxy = np.cov(x, y)
print(covxy)

# 相關系數矩陣
coefxy = np.corrcoef(x, y)
print(coefxy)
4.3 貝葉斯公式

貝葉斯公式推導
狼來了的故事
題目:假設有兩碗曲奇餅,碗A包含30個香草曲奇餅和10個巧克力曲奇餅,碗B這兩種曲奇餅各20個。 現在假設你在不看的情況下隨機地挑一個碗拿一塊餅,得到了一塊香草曲奇餅。從碗A渠道香草曲奇餅的概率是多少

class Bayes(object):
    def __init__(self):
        self._container = dict()

    def Set(self,hypothis,prob):#先驗概率
        self._container[hypothis]=prob

    def Mult(self,hypothis,prob): #后驗概率
        old_prob = self._container[hypothis]
        self._container[hypothis] = old_prob*prob

    def Normalize(self):#貝葉斯公式
        count = 0
        for hypothis in self._container.values():
            count=count+hypothis
        for hypothis,prob in self._container.items():
            self._container[hypothis]=self._container[hypothis]/count

    def Prob(self,hypothis):
        Prob = self._container[hypothis]
        return Prob
#實例化Bayes類
bayes = Bayes()

#先驗概率
bayes.Set('Bow_A',0.5)  #P(碗A)=1/2
bayes.Set('Bow_B',0.5)  #P(碗B)=1/2

#后驗概率
bayes.Mult('Bow_A',0.75)  #P(香草餅|碗A)=3/4
bayes.Mult('Bow_B',0.5)   #P(香草餅|碗B)=1/2

bayes.Normalize()
prob = bayes.Prob('Bow_A')#P(碗A|香草餅)
print('從碗A渠道香草曲奇餅的概率:{}'.format(prob))

從碗A渠道香草曲奇餅的概率:0.6

ps:倔強的我錯了,好像白話不了,你品吧,你細品~
參考來源:
https://wenku.baidu.com/view/892c96da900ef12d2af90242a8956bec0975a582.html
https://blog.csdn.net/lynn0085/article/details/78914750
https://blog.csdn.net/olizxq/article/details/82319227
https://wenku.baidu.com/view/434e854d5acfa1c7aa00cc36.html
https://blog.csdn.net/denlee/article/details/98498822

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