本書全面、系統(tǒng)地介紹了概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程的基本內(nèi)容、基 本思想和基本原理. 全書始終堅(jiān)持“以應(yīng)用為目的且不削弱理論學(xué)習(xí)” 的宗旨,前 5 章介紹概率論的基本內(nèi)容,為學(xué)習(xí)數(shù)理統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)備必要的理 論知識(shí);后 4 章介紹數(shù)理統(tǒng)計(jì)的基本理論與方法,側(cè)重介紹了抽樣分布、 參數(shù)估計(jì)、假設(shè)檢驗(yàn)和回歸分析. 書中配有基礎(chǔ)練習(xí)題、總習(xí)題以及自 測題供學(xué)生練習(xí)鞏固. 本書可作為高等院校理工科各專業(yè)的概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)教材,也 可作為研究生、工程技術(shù)人員、科技工作者以及數(shù)學(xué)愛好者的參考用書.
本書遵循教指委相關(guān)指導(dǎo)文件和高等院校學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律編寫而成。踐行四新理念,融入思政元素,注重理論與實(shí)踐相結(jié)合。
前 言
本書主要面向高等院校理工類專業(yè)學(xué)生,作者在編寫過程中注重把“教、學(xué)、做”融 為一體,并根據(jù)理工類專業(yè)的特點(diǎn)引入相關(guān)應(yīng)用實(shí)例,力爭編寫出一本具有自身特色的教 材. 本書注重?cái)?shù)學(xué)概念的實(shí)際背景和幾何直觀的引入,案例的選擇更貼近人們的生活和生 產(chǎn)管理,更具有時(shí)代氣息;本書注重啟發(fā)與思考、理論聯(lián)系實(shí)際,體現(xiàn)專業(yè)特色和現(xiàn)代數(shù) 學(xué)觀點(diǎn),提高學(xué)生解決問題的能力. 本書還介紹了相關(guān)的數(shù)學(xué)家和他們的主要貢獻(xiàn),在恰 當(dāng)?shù)恼鹿?jié)或相關(guān)知識(shí)點(diǎn)融入思政內(nèi)容以及習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想,培養(yǎng)學(xué)生 的家國情懷和奉獻(xiàn)精神,使他們具有勇于攀登、開拓創(chuàng)新、求真務(wù)實(shí)和精益求精的工匠精 神,有效提升了育人功能. 本書共九章,包括概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)兩部分,其中一至五章是概率論部分,六至九章 是數(shù)理統(tǒng)計(jì)部分. 由于理工科專業(yè)要求不同、學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)參差不齊,所以本書內(nèi)容會(huì)比 教學(xué)大綱要求多一些、比教師在課堂講授的多一些,從而覆蓋各個(gè)專業(yè)的要求、滿足不同 程度學(xué)生的學(xué)習(xí)需要. 標(biāo)有 . 號(hào)的內(nèi)容可以不學(xué),這些內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立,刪去不影響全書的 學(xué)習(xí). 全書內(nèi)容:第一章介紹概率論的基礎(chǔ)知識(shí),第二、三章介紹隨機(jī)變量 (多維隨機(jī)變 量) 及其分布,第四章介紹數(shù)學(xué)期望,第五章介紹大數(shù)定律與中心極限定理,第六章介紹 樣本及抽樣分布,第七、八章介紹參數(shù)估計(jì)和假設(shè)檢驗(yàn),第九章介紹回歸分析基礎(chǔ). 本書理論體系結(jié)構(gòu)合理,敘述深入淺出,論證嚴(yán)謹(jǐn),例題豐富,習(xí)題數(shù)量適中. 書中 每節(jié)附有“基礎(chǔ)練習(xí)”,以幫助學(xué)生隨堂消化所學(xué)知識(shí);每章從易到難配備了總習(xí)題,既有 針對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的習(xí)題,也有針對(duì)有考研需求和基礎(chǔ)好的學(xué)生而編寫的具有一定綜合性和難 度的習(xí)題;每章附有一套自測題,以幫助讀者了解自己的學(xué)習(xí)情況和知識(shí)掌握程度.
本書 在例題和習(xí)題的選擇上擴(kuò)大涉及的范圍,包括農(nóng)業(yè)、商業(yè)、保險(xiǎn)業(yè)、建筑學(xué)、電子學(xué)、物 理學(xué)、管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)和體育等. 在本書編寫的過程中,不僅得到了河北省機(jī)器學(xué)習(xí)與計(jì)算智能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持,還 得到了機(jī)械工業(yè)出版社的相關(guān)工作人員的悉心指導(dǎo),在此一并表示特別的感謝. 由于我們 水平有限,書中不當(dāng)甚至謬誤之處在所難免,懇請(qǐng)同行專家及讀者批評(píng)指正.
編 者 2023 年 3 月
高等院校教師
目 錄
前言
第一章 概率論的基礎(chǔ)知識(shí)1
第一節(jié) 隨機(jī)事件 1
一、隨機(jī)試驗(yàn) 1
二、樣本空間與隨機(jī)事件 2
第二節(jié) 事件之間的關(guān)系與運(yùn)算 3
一、事件之間的關(guān)系 3
二、事件之間的運(yùn)算 4
三、事件運(yùn)算的定律 6
四、事件域 8
第三節(jié) 事件的概率 9
一、概率的公理化定義9
二、概率的性質(zhì) 10
第四節(jié) 確定概率的常見方法 14
一、統(tǒng)計(jì)方法 14
二、古典方法 15
三、幾何方法 19
第五節(jié) 條件概率 21
一、條件概率的定義 22
二、乘法定理 25
三、全概率定理 27
四、貝葉斯定理 29
第六節(jié) 獨(dú)立性 32
一、兩個(gè)事件的獨(dú)立性 32
二、多個(gè)事件的獨(dú)立性 35
三、獨(dú)立試驗(yàn)與 n 重伯努利試驗(yàn) 40
總習(xí)題一 42
自測題一 44
VI 目 錄
第二章 隨機(jī)變量及其分布46
第一節(jié) 隨機(jī)變量的概念 46
第二節(jié) 離散型隨機(jī)變量 49
一、離散型隨機(jī)變量及其分布律 49
二、幾種常見的離散型分布 50
第三節(jié) 隨機(jī)變量的分布函數(shù) 58
第四節(jié) 連續(xù)型隨機(jī)變量 62
一、連續(xù)型隨機(jī)變量及其概率密度函數(shù) 63
二、幾種常見的連續(xù)型分布 66
第五節(jié) 隨機(jī)變量函數(shù)的分布 77
一、離散型隨機(jī)變量函數(shù)的分布 77
二、連續(xù)型隨機(jī)變量函數(shù)的分布 78
總習(xí)題二 83
自測題二 85
第三章 多維隨機(jī)變量及其分布 88
第一節(jié) 二維隨機(jī)變量及其分布 88
一、二維隨機(jī)變量及其分布函數(shù) 88
二、二維離散型隨機(jī)變量及其分布律91
三、二維連續(xù)型隨機(jī)變量及其概率密度 93
第二節(jié) 邊緣分布 99
一、邊緣分布函數(shù)99
二、邊緣分布律 100
三、邊緣概率密度 102
第三節(jié) 隨機(jī)變量的獨(dú)立性 106
一、二維隨機(jī)變量的獨(dú)立性 106
二、n 維隨機(jī)變量的獨(dú)立性 111
第四節(jié) 條件分布 113
一、離散型隨機(jī)變量的條件分布律113
二、連續(xù)型隨機(jī)變量的條件概率密度 115
第五節(jié) 二維隨機(jī)變量函數(shù)的分布118
一、二維離散型隨機(jī)變量函數(shù)的分布 118
二、二維連續(xù)型隨機(jī)變量函數(shù)的分布 119
三、隨機(jī)變量取大和取小的分布 126
總習(xí)題三130
自測題三134
目 錄 VII
第四章 數(shù)學(xué)期望 136
第一節(jié) 隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望 136
一、離散型隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望 137
二、連續(xù)型隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望 140
第二節(jié) 隨機(jī)變量函數(shù)的數(shù)學(xué)期望144
一、一維隨機(jī)變量函數(shù)的數(shù)學(xué)期望145
二、二維隨機(jī)變量函數(shù)的數(shù)學(xué)期望148
三、數(shù)學(xué)期望的性質(zhì)150
第三節(jié) 方差 155
一、方差的定義 155
二、離散型隨機(jī)變量的方差 156
三、連續(xù)型隨機(jī)變量的方差 158
四、方差的性質(zhì) 162
第四節(jié) 協(xié)方差與相關(guān)系數(shù) 166
一、協(xié)方差與相關(guān)系數(shù)的定義 166
二、二維離散型隨機(jī)變量的協(xié)方差與相關(guān)系數(shù) 168
三、二維連續(xù)型隨機(jī)變量的協(xié)方差與相關(guān)系數(shù) 171
四、協(xié)方差與相關(guān)系數(shù)的性質(zhì) 173
五、協(xié)方差矩陣與相關(guān)矩陣 * 177
第五節(jié) 原點(diǎn)矩與中心矩 180
第六節(jié) 條件數(shù)學(xué)期望 * 182
一、二維離散型隨機(jī)變量的條件數(shù)學(xué)期望 182
二、二維連續(xù)型隨機(jī)變量的條件數(shù)學(xué)期望 184
三、條件數(shù)學(xué)期望的性質(zhì) 186
總習(xí)題四189
自測題四192
第五章 大數(shù)定律與中心極限定理 195
第一節(jié) 大數(shù)定律 195
一、切比雪夫不等式195
二、依概率收斂 196
三、幾個(gè)常用的大數(shù)定律 197
第二節(jié) 中心極限定理 201
總習(xí)題五204
自測題五204
VIII 目 錄
第六章 樣本及抽樣分布206
第一節(jié) 總體與樣本206
一、總體與個(gè)體 206
二、樣本 207
第二節(jié) 統(tǒng)計(jì)量的概念及常用統(tǒng)計(jì)量 209
一、統(tǒng)計(jì)量的概念 209
二、常用統(tǒng)計(jì)量 210
三、經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù) 211
第三節(jié) 統(tǒng)計(jì)量的抽樣分布 213
一、χ2 分布 213
二、t 分布 216
三、F 分布 218
四、基于正態(tài)總體的抽樣分布定理221
總習(xí)題六224
自測題六226
第七章 參數(shù)估計(jì) 228
第一節(jié) 參數(shù)的點(diǎn)估計(jì) 228
一、矩估計(jì)法 229
二、最大似然估計(jì)法231
三、估計(jì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 236
第二節(jié) 區(qū)間估計(jì) 240
一、置信區(qū)間及樞軸量法 240
二、單個(gè)正態(tài)總體均值與方差的區(qū)間估計(jì) 242
三、兩個(gè)正態(tài)總體均值差與方差比的區(qū)間估計(jì) 246
第三節(jié) 單側(cè)置信區(qū)間 252
總習(xí)題七257
自測題七258
第八章 假設(shè)檢驗(yàn) 261
第一節(jié) 假設(shè)檢驗(yàn)的概念 261
一、假設(shè)檢驗(yàn)的基本思想 261
二、假設(shè)檢驗(yàn)的基本概念和基本步驟 263
三、假設(shè)檢驗(yàn)的兩類錯(cuò)誤 264
第二節(jié) 單個(gè)正態(tài)總體參數(shù)的假設(shè)檢驗(yàn) 266
一、單個(gè)正態(tài)總體均值的假設(shè)檢驗(yàn)266
目 錄 IX
二、單個(gè)正態(tài)總體方差的假設(shè)檢驗(yàn)271
三、假設(shè)檢驗(yàn)和區(qū)間估計(jì)之間的關(guān)系 272
第三節(jié) 兩個(gè)正態(tài)總體參數(shù)的假設(shè)檢驗(yàn) 274
一、兩個(gè)正態(tài)總體均值差的假設(shè)檢驗(yàn) 274
二、均值未知,關(guān)于總體方差比的假設(shè)檢驗(yàn) 278
總習(xí)題八282
自測題八283
第九章 回歸分析基礎(chǔ) 285
第一節(jié) 一元線性回歸 285
一、回歸模型的參數(shù)估計(jì) 286
二、回歸方程的顯著性檢驗(yàn) 291
第二節(jié) 一元線性回歸的預(yù)測和控制 297
一、預(yù)測 297
二、控制 299
第三節(jié) 一元線性回歸的推廣 300
一、一元非線性回歸300
二、多元線性回歸 303
總習(xí)題九308
自