概率的公理化定义

二、概率的公理化定义

古典概率与几何概率的定义都是以样本点出现的“等可能性”作为基础,因此它们的适用范围有很大的局限性.统计概率的定义也存在理论和应用上的缺陷.因此,对一般随机现象明确地定义概率,对于概率论的研究是十分必要的.由前面的讨论知道,统计概率、古典概率、几何概率的定义,其背景虽然不同,但它们却具有一些共同的性质,即概率的非负性、规范性以及有限可加性.另外,几何概率还具有可列可加性.这就说明这些性质是概率的最基本的性质,由此人们想到直接用这些性质来作为一般的概率定义,这就是下面的概率公理化定义.

1.概率的定义

定义4 设E是随机试验,Ω是它的样本空间.对于E的每一个事件A对应着一个实数,记为P(A),如果它满足下列条件,就称P(A)为事件A的概率:

(i)非负性:对任一事件A,有

(ii)规范性:

(iii)可列可加性:对于互不相容的事件Ak(k=1,2,…,n,…)有

2.概率的性质

定理1 由定义4所定义的概率P(A),具有如下的性质:

(iii)对于事件A和B,如果A⊂B则有

(iv)对于任意两事件A,B有

(1.9)得证;由概率的非负性(1.4),P(B-A)≥0,即

(iv)因A∪B=A∪(B-AB),且A(B-AB)=,AB⊂B,利用(1.8)和(1.9)得

推论1 对任一事件A,有

推论2 (一般加法公式)对于任意n个事件A1,A2,…,An,有

其中

其证明可用数学归纳法,这里略.

例15 设事件A,B的概率分别为,求在下列三种情况下的值:

(1)A与B互不相容;

(2)A⊂B;

(2)当A⊂B时,

例16 在10~99的整数中随机地取一个数,求取到的整数既不能被2整除,又不能被3整除的概率.

解 设A为事件“取到的数能被2整除”,B为事件“取到的数能被3整除”,则所求概率为

注意,一个数同时能被2和3整除,相当于该数能被6整除.由于10~99的整数有90个,其中能被2整除的有45个,能被3整除的有30个,能被6整除的有15个,故

于是得