一文搞懂什么是隨機(jī)事件和隨機(jī)變量

前言

隨機(jī)事件的隨機(jī)變量的概念往往是大多數(shù)概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)教材第一章要介紹的內(nèi)容,但時(shí)間一久還是容易忘記牛柒,有時(shí)會(huì)影響后續(xù)問(wèn)題的理解蹦狂,因而在此記錄一下,方便自己回憶嗦明,也把它分享給想了解這部分知識(shí)的小伙伴們笼沥。

正文

試驗(yàn):試驗(yàn)是對(duì)自然和各種社會(huì)現(xiàn)象進(jìn)行的觀察和各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

隨機(jī)試驗(yàn):隨機(jī)實(shí)驗(yàn)是對(duì)隨機(jī)現(xiàn)象進(jìn)行的觀察和科學(xué)實(shí)驗(yàn)招狸。隨機(jī)試驗(yàn)有以下特點(diǎn)[1]

? ? ? ? (1)可以在相同的條件下重復(fù)的進(jìn)行敬拓;

? ? ? ? (2)每次試驗(yàn)的可能結(jié)果不止一個(gè),并且能事先明確試驗(yàn)的所有可能結(jié)果裙戏;

? ? ? ? (3)進(jìn)行一次試驗(yàn)之前不能確定哪一個(gè)結(jié)果會(huì)出現(xiàn)乘凸。

常見(jiàn)的隨機(jī)試驗(yàn),如拋擲一枚硬幣累榜,落地時(shí)是正面還是反面营勤?從不透明的箱子里拿出一個(gè)小球,將是什么顏色的壹罚?隨機(jī)試驗(yàn)隨處可見(jiàn)葛作,在此不一一列舉。

隨機(jī)事件

隨機(jī)事件就是在隨機(jī)試驗(yàn)中可能發(fā)生猖凛,也可能不發(fā)生的事情赂蠢,簡(jiǎn)稱事件。在概率統(tǒng)計(jì)中常用大寫(xiě)字母A.B,C,...A_1,A_2,A_3,...表示辨泳。其中虱岂,有兩個(gè)比較特殊的事件,分別是必然事件和不可能事件菠红。

必然事件:隨機(jī)試驗(yàn)中必定會(huì)發(fā)生的事件第岖,記為\Omega

不可能事件:隨機(jī)試驗(yàn)中必定不會(huì)發(fā)生的事件试溯,記為\emptyset蔑滓。

基本事件:(也稱為原子事件或簡(jiǎn)單事件)是一個(gè)僅在樣本空間中單個(gè)結(jié)果的事件,是在試驗(yàn)中可直接觀察到的、最基本的不能再分解的結(jié)果键袱。

復(fù)合事件:由若干基本事件組合而成的事件燎窘。

隨機(jī)事件舉例:

????在擲色子的隨機(jī)試驗(yàn)中,

? ??????A_i = \{擲得點(diǎn)數(shù)為i\}, i=1,2,3,4,5,6  (基本事件)

? ??????A=\{ 擲得點(diǎn)數(shù)為偶數(shù)\} (復(fù)合事件)

? ??????\Omega =\{ 擲得點(diǎn)數(shù)小于等于6\} (必然事件)

? ??????\emptyset = \{擲得點(diǎn)數(shù)為7\} (不可能事件)

樣本空間:試驗(yàn)中的每一個(gè)基本事件杠纵,可以用含有一個(gè)元素\omega 的集合(單點(diǎn)集)表示荠耽。

基本事件可以用單點(diǎn)集表示

復(fù)合事件由其包含的基本事件對(duì)應(yīng)單點(diǎn)集中的元素組成的集合表示。

所有基本事件對(duì)應(yīng)單點(diǎn)集中的元素組成的集合構(gòu)成了試驗(yàn)的樣本空間(\Omega )比藻,樣本空間中的元素稱為樣本點(diǎn)(\omega )。

任意一次試驗(yàn)倘屹,必然有且僅有一個(gè)基本事件發(fā)生银亲。假設(shè)發(fā)生的基本事件對(duì)應(yīng)的樣本點(diǎn)為\omega ,對(duì)于任意事件A纽匙,若\omega \in A务蝠,則稱事件A發(fā)生,否則沒(méi)發(fā)生烛缔。

樣本空間\Omega 對(duì)應(yīng)的事件是必然事件馏段,空集對(duì)應(yīng)的是不可能事件。

隨機(jī)變量

為了運(yùn)用數(shù)學(xué)手段研究隨機(jī)現(xiàn)象践瓷,需將所有的元素(樣本點(diǎn))數(shù)量化院喜。

? ?????????????????????????????????????????????????????????X(\omega )\Rightarrow R^n

X本質(zhì)是一個(gè)映射,它將樣本空間映射到數(shù)字空間晕翠。

如:X:擲得色子的點(diǎn)數(shù)喷舀,X實(shí)際是一個(gè)映射,將“擲得點(diǎn)數(shù)為i”(樣本點(diǎn))映射到i(數(shù)字)淋肾。

為什么映射可以有取值呢硫麻?(以下為個(gè)人理解,如有紕漏樊卓,歡迎大家批評(píng)指正拿愧。)

例如,事件A=\{擲得色子的點(diǎn)數(shù)為1\}碌尔,P(A)是事件A發(fā)生的概率浇辜;

X:擲得色子的點(diǎn)數(shù),X是一個(gè)映射七扰,而X(\omega )是一個(gè)隨機(jī)變量奢赂。

P(X=1)實(shí)際是P(X(\omega )=1)為了方便進(jìn)行的簡(jiǎn)寫(xiě)形式。

計(jì)算P(X=x)颈走,實(shí)際是計(jì)算當(dāng)X(\omega )取值為x時(shí)膳灶,對(duì)應(yīng)的所有樣本點(diǎn)組成的事件\{ \omega_1,...\}發(fā)生的概率。

參考資料

[1] 維基百科編者. 隨機(jī)試驗(yàn)[G/OL]. 維基百科, 2019(20190529)[2019-05-29].?https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E9%9A%8F%E6%9C%BA%E8%AF%95%E9%AA%8C&oldid=54608166.

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