(江西省宜春市奉新縣第一中學(xué) 江西宜春 330700)
以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),研究生活中隨機(jī)事件及其科學(xué)規(guī)律的一門學(xué)科稱為概率論,其廣泛運(yùn)用于保險(xiǎn)精算,彩票及風(fēng)險(xiǎn)評估等領(lǐng)域.概率論起初研究“賭博問題”,它的創(chuàng)立者費(fèi)馬,惠更斯,帕斯卡,對排列組合方法的應(yīng)用,成功解決了賭徒的“賭注劃分問題”,概率論就此應(yīng)運(yùn)而生。
概率是衡量事物發(fā)生大小的尺度,一般用數(shù)學(xué)符號(hào)p表示。p屬于[0.1]區(qū)間之中,一般把概率為1的事件稱為必然事件,概率為0的事件稱為不可能事件,他們相互對立。
我們將p接近于0的事件稱為小概率事件。小概率事件的數(shù)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)為:p<0.05或p<0.01。
小概率事件,通俗的講就是發(fā)生的可能性小的事件,雖發(fā)生然可能性小,但是不代表不會(huì)發(fā)生。在概率學(xué)中我們定義為:概率很接近于0(即在大量重復(fù)試驗(yàn)中出現(xiàn)的頻率非常低)的事件稱為小概率事件。然而在生活中,小概率事件的發(fā)生卻不是少有的事情。比如,四川九寨溝縣發(fā)生7.0級(jí)地震,北京地區(qū)出現(xiàn)日全食,飛機(jī)失事,某人買彩票中了頭等獎(jiǎng),等等,都是小概率事件。在某些重要場合,當(dāng)事件的發(fā)生會(huì)帶來嚴(yán)重后果(飛機(jī)失事)時(shí),概率值應(yīng)選的更小一些比如0.001。當(dāng)事件的產(chǎn)生后果嚴(yán)重時(shí),小概率事件的閾值更小一些,視情況而定。另一方面,在大量重復(fù)獨(dú)立試驗(yàn)中小概率事件必然會(huì)發(fā)生,也從數(shù)學(xué)角度解釋了“水滴石穿”,“常在河邊走,哪有不濕鞋”。
定理二:(伯努利大數(shù)定律)在n次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)中,記事件A發(fā)生的次數(shù)是nA,p是A發(fā)生的概率,則對于任意ε>0,有由“定律”可知,當(dāng)獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)一直進(jìn)行很多次時(shí),事件發(fā)生的頻率收斂于其概率。獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)次數(shù)n足夠大,事件發(fā)生的頻率和概率沒有多大的差別,因此發(fā)生概率很小的事件在大量重復(fù)試驗(yàn)中發(fā)生的頻率也就很高。
在平常生活中,人們常常用“只要功夫深鐵杵磨成針”來形容有志者事竟成。但是也有人認(rèn)為這是不可能的,如果從概率的角度來說,就會(huì)發(fā)現(xiàn)很有道理,這是為什么?
這個(gè)問題就等價(jià)于:假設(shè)H“小概率事件一定會(huì)發(fā)生”
證明過程如下:
設(shè)在一次隨機(jī)事件中事件A發(fā)生的概率為ε(ε>0),當(dāng)ε趨近于無窮小,在n次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)下,A遲早出現(xiàn)的概率為多少?
解:設(shè)A遲早出現(xiàn)為事件B
第一次試驗(yàn)中A不出現(xiàn)的概率為1-ε
p(B)這說明小概率事件遲早會(huì)發(fā)生的概率為1
假設(shè)檢驗(yàn)的原理是小概率事件在一次試驗(yàn)中幾乎不可能發(fā)生,它的基本思想實(shí)質(zhì)上是帶有某種概率性質(zhì)的的反證法。在總體分布未知的情況下,提出關(guān)于總體的假設(shè),為了推斷總體的未知特性,我們需要根據(jù)樣本所提供的信息,運(yùn)用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)量,面對所提出的假設(shè)進(jìn)行判定,假設(shè)檢驗(yàn)是確定假設(shè)正確與否的過程。
例:為了檢驗(yàn)?zāi)硰S生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量,采取隨機(jī)抽取的方法,從生產(chǎn)的一批產(chǎn)品中的200件,檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)有5件質(zhì)量不合格,請問是否符合合格率為99.5%的標(biāo)準(zhǔn)?
解:合格率為99.5%,說明不合格率小于或等于0.5%
在檢測的200件產(chǎn)品中,5件不合格產(chǎn)品的概率
例:在醫(yī)學(xué)界,醫(yī)療方法多樣,同樣一個(gè)病癥可以用中醫(yī)也可以用西醫(yī)治療,但是療效卻不一樣。過去治療腫瘤,如果采用化學(xué)療法,治愈率是2%,如果采用外科手術(shù)法,治愈率是3%,某醫(yī)生治療對200名患者采取外科手術(shù)進(jìn)行治療方法,治愈了6人,那么可以根據(jù)治愈率判斷治療方法的效果嗎?
解:假設(shè)H0∶治愈率P=0.02H1∶治愈率P>0.02
設(shè)X表示治愈患者得數(shù),則X=0.1.2.3….200.由于每個(gè)患者的治療是均等的,隨機(jī)的,治療的結(jié)果為成功或失敗,因此x~B(200.p),當(dāng)H0成立,p=0.02,λ=np=4 ,可用泊松分布來近似二項(xiàng)分布。
H0成立,治愈人不能過大,設(shè)臨界值C,給定的顯著性水平a=0.05,有p[拒 絕成立]=p[成 立]由泊松分布表可知所以當(dāng)C=8時(shí),拒絕域(X>8),樣本x=6,所以不能拒絕假設(shè),不能斷定外科療法比化學(xué)法好。
對小概率事件的研究和分析,可以給我們的統(tǒng)計(jì)和決策提供嚴(yán)格的數(shù)學(xué)依據(jù)。分析它,是為了更好的利用它,控制發(fā)生條件,讓人們更好的認(rèn)識(shí)清楚小概率事件,使其朝著我們期望的方向發(fā)展,減少其破壞性。我們應(yīng)該對其保持正確的態(tài)度,懷著貢獻(xiàn)福利事業(yè)的心去購買彩票,當(dāng)你購買一份意外保險(xiǎn)時(shí),等于買了一份心理保障,拒絕參加街頭博彩的騙局。所以說小概率事件的研究無論是生活上,還是工作中都是十分有意義的。