一、本课程的性质和任务
《概率论与数理统计》是工科类专业的一门公共基础课。它是一门从数量方面研究随机现象的规律性的学科,通过对本课程的学习,使学生掌握处理随机现象的基本思想和方法,培养他们运用概率与数理统计的方法去分析和解决有关实际问题的能力,并为今后学习后继课程打下必需的基础。
二、本课程教学内容和基本要求
1. 随机事件及其概率
理解随机事件、基本事件和样本空间的概念。熟悉事件之间的关系及运算规律;理解随机事件的频率概念。知道概率的统计定义以及公理化定义;理解概率的古典定义。掌握概率的基本性质以及运用它们进行概率的运算;理解条件概率的概念。熟练掌握乘法公式、全概率公式及贝叶斯(bays)公式,并能运用这些公式进行概率计算;理解事件独立性的概念。熟悉运用事件的独立性进行概率计算。了解贝努利(bernoulli)概型以及熟悉对这种概型的概率计算。本章的重点是:计算随机事件的概率,特别要掌握乘法公式、全概率公式以及对贝努利概型的事件的概率的计算。
2. 随机变量及其分布
了解随机变量的概念。掌握离散型随机变量和连续型随机变量的描述方法;理解分布列、密度函数和分布函数的概念及性质。熟悉由概率分;布计算有关事件的概率;熟练掌握二项分布、泊松(poisson)分布、正态分布、指数分布和均匀分布,特别是掌握正态分布的性质;掌握随机变量的一些简单函数(如等)的概率分布的求法。本章的重点是:熟练掌握离散型随机变量中二项分布、泊松分布;连续型随机变量中的正态分布、指数分布和均匀分布。掌握求随机变量的一些简单函数的概率分布。
3. 多维随机变量及其分布
了解二维随机变量及其多维随机变量的概念,了解二维随机变的联合分布律、联合分布函数、联合密度函数的概念和它们的性质。掌握计算有关事件的概率的方法;掌握和了解二维随机变量的边缘分布和联合分布之间的关系,并会计算有关的分布。知道二维正态分布及二维均匀分布;了解条件分布的概念。掌握离散型随机变量的条件分布律及连续型随机变量的条件分布函数和条件密度函数的计算公式;理解随机变量独立性的概念。掌握相互独立的随机变量的有关事件的概率的计算;掌握二维随机变量特别是两个相互独立的随机变量和的分布以及会求随机变量的简单函数的分布。
本章的重点是:对二维随机变量有全面的了解,掌握二维随机变量的边缘分布和联合分布的关系,并会计算两个独立随机变量和的分布。
4. 随机变量的数字特征
理解数学期望和方差的概念,了解它们的性质、熟悉它们的计算公式。会计算随机变量函数的数学期望和方差;熟悉二项分布、泊松分布、正态分布、指数分布和均匀分布的数学期望和方差;了解协方差和相关系数的概念,知道它们的性质。掌握协方差和相关系数以及各阶矩的计算公式。
本章的重点是:理解数学期望和方差的概念及其性质,掌握数学期望和方差的求法,熟悉常用分布的数学期望和方差。
4. 大数定律和中心极限定理
了解契比雪夫(chebyshev)不等式及其在理论上的价值,会用契比雪夫不等式估计有关事件的概率;了解以概率收敛的概念及贝努利大数定律和契比雪夫大数定律;知道独立同分布的中心极限定理和德莫佛-拉普拉斯(de moi-vre-laplace)极限定理。掌握应用中心极限定理计算有关事件的概率的近似值。本章的重点是:会用契比雪夫不等式估计有关事件的概率。领会大数定律的实质。掌握用中心极限定理计算概率的近似值的方法。
5. 统计量及其分布
理解总体、个体、简单随机样本以及样本观察值和样本容量的概念;理解统计量的概念。熟悉数理统计中最常用的统计量(如样本均值、样本方差)的计算方法及其分布。理解
-分布,
-分布,
-分布的定义并会查表计算。熟悉正态总体的某些常用统计量的分布并能运用这些统计量进行计算。本章的重点是:理解
-分布,
-分布,
-分布的定义并会查表计算,特别是熟悉正态总体的常用统计量的分布及运用这些统计量进行计算。
6. 参数估计
理解参数的点估计的概念,掌握参数点估计的评选标准:无偏性,有效性和一致性;熟悉运用矩法特别是极大似然估计法进行点估计的方法,并能用矩法特别是极大似然估计法对总体的未知参数进行估计;理解参数的区间估计的概念,熟悉对单个正态总体和两个正态总体的均值与方差进行区间估计的方法及步骤。本章的重点是:能熟练运用极大似然估计法对总体的参数进行估计,会对单个正态总体和两个正态总体的均值与方差进行区间估计。
7. 假设检验
理解假设检验的基本思想,掌握假设检验的基本步骤,了解假设检验可能产生的两类错误。熟练掌握关于单个正态总体和两个正态总体对均值与方差的假设检验;理解总体分布的假设检验的概念,熟悉用
准则对总体分布进行假设检验的方法。本章的重点是:熟练掌握关于单个正态总体和两个正态总体对均值与方差的假设检验。
8.方差分析与线性回归分析初步
了解方差分析的概念,掌握单因素方差分析的方法,会建立单因素方差分析表,并会用它解决单因素方差分析问题;了解线性回归分析的概念,会建立一元线性回归方程,并用它解决简单的线性回归问题。本章的重点是:掌握单因素方差分析的方法以及会解决单因素方差分析问题;会建立一元线性回归方程,并会用它解决简单的线性回归问题。
9.数学软件与应用实例
熟悉mathematical的基本操作方法,会使用mathematical中的概率软件包,进行有关概率统计实例的演示与操作。会解决一些简单的概率统计的实际问题。本章的重点是:熟悉mathematical的基本操作方法,会使用mathematical中的概率软件包。
三、实验内容和基本要求
为了培养学生的数学素质,提高学生利用概率统计的基本知识及运用计算机解决实际问题的能力,建议在45学时中安排2~4学时学习利用数学软件(mathematical)解决实际问题的基本方法,在课外安排上机实习,进行演练。
具体要求如下:mathematical的基本指令与用法:2学时。应用实例两个:可选教材的第十章中的实例或其他的实例。
实验要求:熟悉利用mathematical进行概率统计的基本运算。能通过应用实例学会运用概率统计的基本知识解决实际问题的全过程:了解实际问题的背景知识;掌握建立数学模型的初步方法;运用概率统计的基本知识解决实际问题的方法;利用计算机与相关的数学软件给出问题的数值解;写出实验报告。课外机时:每个学生不得少于10 机时。
四、对学生能力培养的要求
课内教学活动中能力培养的要求:在课内教学活动中侧重培养学生对概率统计中的实际背景的理解;理解与掌握解决实际问题的常用方法,会运用课本中的基本知识分析及解决一些较简单的实际问题。
课外教学活动中能力培养的安排与要求:通过课外的上机演练及通过解决实际问题的全过程,了解和掌握建立数学模型的初步方法,并会利用计算机与相关的数学软件求出问题的数值解;使学生具有初步从事科研的能力。