1. 随机试验
定义:
- 不能预先确知结果
- 试验之前可以预测所有可能结果或范围
- 可以在相同条件下重复实验
样本空间:随机试验所有可能结果组成的集合 .
分类:离散样本空间、无穷样本空间
样本空间的任意一个子集称之为 事件 .
事件发生:在一次试验中,事件的一个样本点发生
- 必然事件:样本空间
- 不可能事件:空集
事件 (A,B) 的关系与运算:
- 包含:和集合里的一样
- 相等:和集合里的一样
- 互斥:(Acap B=varnothing)
- 补:和集合里的补集一样,记作 (overline A)
- 和:和集合里的并集一样,记作 (A+B)
- 差:和集合里的差集一样,记作 (A-B)
- 积:和集合里的交集一样,记作 (AB)
运算律:
- 交换律:(A+B=B+A),(AB=BA) .
- 结合律:((A+B)+C=A+(B+C)),((AB)C=A(BC))
- 分配律:((A+B)C=AC+BC),((AB)+C=(A+C)(B+C)) .
- 对偶律:(overline{A+B}=overline Acdotoverline B),(overline{AB}=overline A+overline B) .
2. 概率
1. 平凡
定义:为样本空间 (S) 的每一个事件定义一个实数,这个实数称为 概率 . 事件 (A) 的概率记作 (P(A)) .
有:
- (0le P(A)le 1) .
- (P(S)=1) .
- 若 (AB=varnothing),则 (P(A+B)=P(A)+P(B)) .
性质:
- (P(varnothing)=0) .
- 若 (A_1A_2cdots A_n=varnothing),则 (P(sum_{i=1}^n A_i)=sum_{i=1}^n P(A_i)) .
- 若 (Asubset B),则 (P(B-A)=P(B)-P(A)) .
- 一般的,(P(B-A)=P(B)-P(AB)) .
- (P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB)) .
2. 条件概率
定义已知事件 (B) 发生时事件 (A) 发生的概率为 (P(A|B)=dfrac{P(AB)}{P(B)})
移项即得乘法法则:(P(AB)=P(A|B)P(B)) .
性质(其实和普通的差不多):
- (P(varnothing | A)=0)
- 若 (A_1A_2cdots A_n=varnothing),则 (P(sum_{i=1}^n A_i | B)=sum_{i=1}^n P(A_i | B)) .
- (P(overline B | A)=1-P(B|A))
- (P(A+B | C)=P(A | C)+P(B | C)-P(AB | C)) .
贝叶斯公式:
若 (B_1,B_2,cdots,B_n) 是样本空间的一个划分,则有
[P(B_i|A)=dfrac{P(A|B_i)P(B_i)}{sumlimits_{i=0}^n P(A|B_j)P(B_j)} ]
Proof:
如果两个事件满足 (P(AB)=P(A)P(B))(即 (P(B|A)=P(B))),那么称他们 独立 .
3. 期望
期望就是平均事件发生的情况,定义:
例如,投掷一个骰子期望投到 (3.5) .
期望有如下性质:
- [重要] (E(c_1X_1+c_2X_2+cdots+c_nX_n)=c_1E(X_1)+c_2E(x_2)+cdots+c_nE(x_n))(线性性)
- 如果 (X_1,X_2) 独立,则 (E(X_1X_2)=E(X_1)E(X_2))
习题
1
(n imes m) 的矩形
每次随机刷掉一个矩形
问 (k) 次之后期望刷掉了多少个格子
(n,mle 1000,kle 100)
期望染的格子数 = 每个格子染的状态的期望之和 = 每个格子被染色的期望 .
2
检验矩阵乘法式 (AB=C) 是否成立
(A,B,C) 均为 (n imes n) 矩阵,(nle 1000) .
随机弄几个 (n imes 1) 矩阵 (D),然后检验是否有
3
给定平面上 (n) 个点
找到一个最小的圆覆盖住他们
暴力是 (O(n^3)) 的,随机打乱点的顺序后是期望 (O(n)) 的 [表情](分析每个 if
的进入条件)
钟神的伪代码:
point p[2333];
circle o;
random_shuffle(p+1,p+n+1);
for (int i=1;i<=n;i++)
if (p[i] not in o)//3/i
{
o = circle(p[i],0);//p[i]为圆心 0为半径
for (int j=1;j<i;j++)
if (p[j] not in o)
{
o = circle(p[i],p[j]);//p[i] p[j]距离为直径
for (int k=1;k<j;k++)
if (p[k] not in o)
o=circle(p[i],p[j],p[k]);
}
}
4
(n) 次操作,第 (i) 次操作成功的概率为 (p_i) .
成功记为 (1) 否则记为 (0) .
连续 (x) 个 (1) 会贡献 (x^3) 的分数,求期望分数