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概率论十大经典定理

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概率论作为数学的重要分支,包含了许多经典定理,这些定理为理解和应用概率论提供了理论基础。以下是概率论中广泛认可的经典定理整理,综合多个权威来源:

一、基础运算类

加法公式

若事件A与B互斥(即$P(AB)=0$),则$P(A \cup B) = P(A) + P(B)$。

条件概率公式

$P(B|A) = \frac{P(AB)}{P(A)}$,表示在事件A发生的条件下,事件B发生的概率。

乘法公式

$P(AB) = P(B|A)P(A)$,描述两个事件同时发生的概率。

二、大数定律类

伯努利大数定律

在大量重复试验中,事件A发生的频率趋近于其概率$P(A)$。

大数定律(弱/强)

- 弱大数定律:

样本均值依概率收敛于总体均值。

- 强大数定律:样本均值依概率收敛于总体均值,且收敛速度与样本量无关。

三、中心极限定理类

中心极限定理

大量相互独立的随机变量之和(或均值)趋近于正态分布(钟形曲线)。

四、贝叶斯定理类

贝叶斯公式

$P(B_i|A) = \frac{P(AB_i)P(B_i)}{\sum_{j=1}^n P(AB_j)P(B_j)}$,用于计算后验概率。

五、其他重要定理

全概率公式

$P(A) = \sum_{j=1}^n P(AB_j)P(B_j)$,通过子事件分解计算总概率。

乘法定理

$P(AB) = P(B|A)P(A) = P(A|B)P(B)$,描述事件关联的互补概率。

切比雪夫不等式

提供随机变量偏离均值的概率上限,即$P(|X - \mu| \geq k\sigma) \leq \frac{1}{k^2}$。

补充说明

De Finetti定理:

关于随机变量序列可交换性的理论基础。

非线性中心极限定理:扩展中心极限定理到非独立或非同分布随机变量的情形。

这些定理覆盖了概率论的核心内容,既包含基础运算规则,也涉及复杂分布和统计推断。通过学习这些定理,可以系统掌握概率论的基本框架与方法。