【摘 要】隨著社會(huì)的進(jìn)步,人們認(rèn)識水平的不斷提高,隨機(jī)現(xiàn)象愈來愈多地受到了人們的關(guān)注,普通人對概率知識的需求也越來越強(qiáng)烈。掌握概率的基本概念,以確定未來事件發(fā)生的可能性,用于預(yù)測選舉結(jié)果、生意前景、比賽結(jié)果、研究結(jié)果等,把概率應(yīng)用于決策過程中。
【關(guān)鍵詞】隨機(jī)現(xiàn)象 可能性 概率 隨機(jī)結(jié)果
【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810(2014)20-0084-02
隨著社會(huì)的進(jìn)步,人們認(rèn)識水平的不斷提高,隨機(jī)現(xiàn)象愈來愈受到人們的關(guān)注,普通人對概率知識的需求也越來越強(qiáng)烈。美國在21世紀(jì)中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的基本要求中明確提出:中學(xué)生要掌握概率的基本概念,以確定未來事件發(fā)生的可能性,用于預(yù)測選舉結(jié)果、生意前景、比賽結(jié)果、研究結(jié)果等,把概率應(yīng)用于決策過程之中。我國近來也已把概率統(tǒng)計(jì)初步知識普及到了小學(xué)課程中,真正做到了從娃娃抓起。然而,現(xiàn)實(shí)中仍有一部分人對概率概念存在模糊認(rèn)識。概率是什么,怎樣正確理解隨機(jī)現(xiàn)象呢?下面談一下筆者的看法,供大家思考。
一 概率的三種定義形式及由此引發(fā)的思考
1.概率的統(tǒng)計(jì)學(xué)定義
由上表得出結(jié)論:隨著試驗(yàn)次數(shù)的逐漸增多,正面向上這一事件發(fā)生的頻率總在0.5附近擺動(dòng),而逐漸地穩(wěn)定于0.5,數(shù)字0.5就稱為拋硬幣試驗(yàn)正面向上這一事件發(fā)生的頻率。這時(shí)我們也認(rèn)為它的概率為0.5。這就是概率的統(tǒng)計(jì)定義。從這個(gè)定義的過程中我們不難看出:隨機(jī)事件的概率不能從試驗(yàn)中直接得到,無論我們進(jìn)行多少次試驗(yàn),也不可能從試驗(yàn)本身得到這個(gè)精確值0.5。而且,這個(gè)值也不是頻率的極限值,而只是我們認(rèn)為的一個(gè)穩(wěn)定值。大家也許會(huì)產(chǎn)生疑問:這個(gè)值為什么不取0.49、0.499、0.501、0.5001……呢?結(jié)論是:概率不是頻率的近似,也不是頻率的極限,是大量次試驗(yàn)所得頻率的一個(gè)穩(wěn)定值。我們完全可以通過大量次試驗(yàn)接近它。歷史上第一個(gè)對“當(dāng)試驗(yàn)次數(shù)逐漸增大,頻率穩(wěn)定在其概率上”這一論斷給以嚴(yán)格的意義和數(shù)學(xué)證明的是早期概率論史上最著名的學(xué)者雅各布貝努利(公元1654年~1705年)。相同條件下一個(gè)事件發(fā)生的概率是一個(gè)常數(shù),而頻率會(huì)隨著樣本空間的變化而變化,但隨著樣本的增加,頻率會(huì)越來越集中于一個(gè)常數(shù),該常數(shù)就是概率。所以用頻率估計(jì)出來的概率是不準(zhǔn)確的,會(huì)有誤差。
2.概率的公理化定義
1933年蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家AH柯爾莫哥洛夫給出了概率的公理化定義。設(shè)E為任一隨機(jī)試驗(yàn),A是它的一個(gè)事件,對事件A賦予一個(gè)實(shí)數(shù)P(A),若P(A)滿足非負(fù)性(P(A)≥0)和規(guī)范性(P(A)在0和1之間),則稱P(A)為事件A發(fā)生的概率。這就是概率的公理化定義。我們可以想象數(shù)值P(A)是怎么得出的。我們不會(huì)疑惑為什么要賦值、怎樣賦值、為什么不賦其他數(shù)值?顯然定義本身并沒有給出明確的答案。
3.概率的古典定義
設(shè)某隨機(jī)試驗(yàn)E的樣本空間是由n個(gè)(有限)基本事件組成,每次試驗(yàn)中每個(gè)基本事件的發(fā)生都是等可能的,若事
件A包含m個(gè)基本事件,則事件A發(fā)生的概率為 ,這就
是概率的古典定義。普通人容易接受這個(gè)概念,而且是最實(shí)用的、最原始的。因此,稱為古典概率定義。然而,它也有明顯的局限。試想定義中的等可能是怎么得到的,怎樣保證等可能?基本事件是無限多時(shí)怎么辦?
從以上概率的三種定義形式,我們可以得出這樣的結(jié)論:概率是隨機(jī)現(xiàn)象本身所固有的屬性,是偶然現(xiàn)象之中的必然,是不定事物中的確定結(jié)果,是隨機(jī)事件結(jié)果發(fā)生可能性的定量表示,我們可以量化它。但是,用確定值表示不確定情況本身就有缺陷,概率論和其他數(shù)學(xué)理論一樣,往往尋求最規(guī)則、最理想、最簡單的問題解決模式(如古典概型、貝努利概型),它的結(jié)論是基于邏輯而不是直觀。如拋硬幣試驗(yàn)正面向上的概率為0.5,它就是一個(gè)理想、規(guī)則、合理化的數(shù)字,它是由邏輯推出的。這種試驗(yàn)符合理想狀態(tài),試驗(yàn)人、試驗(yàn)器具也完全符合理想規(guī)則??傊瑖?yán)格的推理比感官知覺的對象更真實(shí),因?yàn)楦泄俚膶ο笫且鬃兊摹⒉煌陚涞?,而理想的東西是永恒的。如何定義概率,如何把概率論建立在嚴(yán)格的邏輯基礎(chǔ)上,是概率理論發(fā)展的困難所在。數(shù)學(xué)家們對這個(gè)問題的探索持續(xù)了近三個(gè)世紀(jì),17世紀(jì)末逐步形成并誕生了概率論。20世紀(jì)初完成的勒貝格測度與積分理論及隨后發(fā)展的抽象測度與積分理論使概率論更加完善。
二 對現(xiàn)實(shí)生活中兩個(gè)隨機(jī)現(xiàn)象的概率解釋
1.對“某地區(qū)明天下雨的概率為0.8”的理解
這句話有以下兩層意思:(1)說明了過去發(fā)生的情況。它表明在過去有記錄的若干年中,類似氣象條件下有80%的時(shí)候下雨了,這種是已經(jīng)發(fā)生了的,統(tǒng)計(jì)結(jié)果是準(zhǔn)確無誤的。(2)可以推斷明天的情況:明天下雨的可能性大些,但具體是否下雨不確定。我們不能說概率大就發(fā)生,甚至,明天下雨的概率為0.99,也不一定下雨。我們要有正確的思想認(rèn)識,概率是針對大量重復(fù)試驗(yàn)而言的,試驗(yàn)反映的規(guī)律并非在每一次中都反映出來。從這個(gè)意義上來看,即使某一事件發(fā)生的概率很大,在一次試驗(yàn)中也不一定發(fā)生;同樣某一事件發(fā)生的概率非常小,在一次試驗(yàn)中也可能發(fā)生,發(fā)生的概率是0.01和0.99在對試驗(yàn)的結(jié)果確定上沒有質(zhì)的區(qū)別。這些思想對我們處理現(xiàn)實(shí)問題是有幫助的,我們盡可能地避免做必輸無疑的事情,但也不能忽略細(xì)小的安全問題。
2.對購買體育彩票的看法
從上面的計(jì)算可知,它們中獎(jiǎng)的可能性是相同的,即為十萬分之一,這完全符合隨機(jī)現(xiàn)象結(jié)果隨機(jī)性的理論。不然,數(shù)學(xué)家就不工作而轉(zhuǎn)去投注彩票了。一些彩民往往費(fèi)盡心思尋找數(shù)字發(fā)生的規(guī)律性,甚至有的說應(yīng)驗(yàn)了自己總結(jié)的規(guī)律,猜到了結(jié)果,這純屬巧合,從概率本身來講這種規(guī)律是不可靠的,下一次發(fā)生什么結(jié)果是不可預(yù)測的,所以說彩票行業(yè)無專家。我們必須認(rèn)清理論的指導(dǎo)性,以平常心看待隨機(jī)結(jié)果。不中大獎(jiǎng)是正常的,中了則是出現(xiàn)了奇跡,是小概率事件發(fā)生了。但是,隨著彩民的不斷增多和投入時(shí)間的延長,產(chǎn)生大獎(jiǎng)是可能的,這就是小概率事件發(fā)生的規(guī)律性。
參考文獻(xiàn)
[1]龍永紅主編.概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2004
[2]盛驟、謝式千、潘承毅編.概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2001
〔責(zé)任編輯:龐遠(yuǎn)燕〕