数学一 · 概率论与数理统计 第一章 随机事件和概率

考研数学一考纲知识点笔记 · 按考纲逐条整理 · 适用于复习速查
考纲定位:概率论第 1 章 重要度:★★★★★ 基础章,概率论之根 直接考查:选择 / 填空(古典概型、全概率、贝叶斯、独立性) 间接作用:后面各章与数理统计全部建立在此之上

一、考纲考试要求(逐条对照)

#考试要求对应考点
1了解样本空间(基本事件空间)的概念,理解随机事件的概念,掌握事件的关系及运算3.1 / 3.2
2理解概率、条件概率的概念,掌握概率的基本性质,会计算古典型概率和几何型概率,掌握概率的加法公式、减法公式、乘法公式、全概率公式,以及贝叶斯公式3.3 / 3.4 / 3.5
3理解事件的独立性的概念,掌握用事件独立性进行概率计算;理解独立重复试验的概念,掌握计算有关事件概率的方法3.6

二、知识框架图

第一章 随机事件和概率 ├─ 基本概念:样本空间 Ω / 随机事件(子集)/ 事件关系与运算(德摩根律) ├─ 概率:公理化定义(非负、规范、可列可加)→ 性质(加法、减法公式) ├─ 概型:古典概型(等可能+有限)/ 几何概型(等可能+无限) ├─ 条件概率:P(B|A) → 乘法公式 → 全概率公式 → 贝叶斯公式(先验→后验) └─ 独立性:P(AB)=P(A)P(B) → 两两独立 ≠ 相互独立 → n 重伯努利试验
主线提示:本章核心是「概率计算的三个工具」——加法/减法公式(事件运算)、全概率公式(划分求和)、独立性(乘积拆开)。贝叶斯公式是"已知结果反推原因",与后验概率直接挂钩,是选择题与小题的常客。

三、样本空间与随机事件

1. 基本概念 中频

注意:随机事件是集合,"事件发生"与"集合包含某样本点"是一一对应的。概率论中的运算就是集合运算,必须熟练翻译。

四、事件的关系与运算 必考

1. 关系与运算一览

名称记号含义
包含A⊂BA 发生 ⇒ B 发生(A 是 B 的子集)
相等A=BA⊂B 且 B⊂A
并(和)A∪BA 与 B 至少一个发生
交(积)A∩B 或 ABA 与 B 同时发生
A−BA 发生而 B 不发生(A−B = AB̄)
互斥(互不相容)AB=∅A 与 B 不能同时发生
对立(互逆)B=ĀA∪Ā=Ω 且 AĀ=∅("非 A")
完备事件组A₁,…,Aₙ两两互斥且并集为 Ω(构成一个划分)

2. 德摩根律(对偶律) 必考

(A∪B) 的对立 = Ā∩B̄;  (A∩B) 的对立 = Ā∪B̄
推广:∪(Aᵢ) 的对立 = ∩(Āᵢ);  ∩(Aᵢ) 的对立 = ∪(Āᵢ)
"并的补=补的交;交的补=补的并"

应用:把"至少有一个发生"转化为"都不发生的对立"——P(至少一个) = 1 − P(全部不发生)。

易错:互斥 ≠ 对立。互斥只要求 AB=∅;对立还要求 A∪B=Ω。对立必互斥,互斥不一定对立。差事件:A−B = AB̄,不要与"互斥"混淆。

五、概率的定义与基本性质

1. 概率的公理化定义 中频

对每个事件 A 定义 P(A),满足三条公理:
① 非负性:P(A) ≥ 0
② 规范性:P(Ω) = 1
③ 可列可加性:A₁,A₂,… 两两互斥,则 P(∪Aᵢ) = Σ P(Aᵢ)

2. 基本性质(必须熟练) 必考

P(∅) = 0;P(Ā) = 1 − P(A);P(A) ≤ 1
加法公式:P(A∪B) = P(A) + P(B) − P(AB)
三事件:P(A∪B∪C) = P(A)+P(B)+P(C) − P(AB)−P(AC)−P(BC) + P(ABC)
减法公式:P(A−B) = P(AB̄) = P(A) − P(AB)
若 B⊂A,则 P(A−B) = P(A) − P(B),且 P(A) ≥ P(B)(单调性)
易错:① 加法公式少减 P(AB)(A、B 不互斥时)——只有 A、B 互斥才可写 P(A∪B)=P(A)+P(B);② 减法公式是 P(A)−P(AB),不是 P(A)−P(B)(除非 B⊂A)。

六、古典概型与几何概型

1. 古典概型 必考

条件:样本点有限且等可能。
P(A) = A 所含样本点数 / 样本空间总样本点数 = n(A) / n(Ω)

2. 几何概型 中频

条件:样本空间是某区域(线段/平面/空间),等可能落在每点。
P(A) = 区域 A 的测度(长度/面积/体积)/ 区域 Ω 的测度
易错:① 几何概型要求"等可能"落在区域内,测度须按等可能性的维度选择(长度、面积、体积);② 古典概型中"等可能"由对称性保证,不要想当然以为各种情况等可能(如两个骰子点数和的分布不等可能)。
经典例:会面问题(两人在某时段内随机到达,求相遇概率——用 x、y 平面正方形+面积比);蒲丰投针求 π。

七、条件概率、乘法公式、全概率与贝叶斯公式

1. 条件概率 必考

P(B|A) = P(AB) / P(A) (P(A) > 0)

含义:在 A 已发生的条件下 B 发生的概率,样本空间被压缩为 A。性质:条件概率仍满足概率三条公理(非负、规范、可列可加),P(B̄|A)=1−P(B|A)。

2. 乘法公式 必考

P(AB) = P(A)·P(B|A) = P(B)·P(A|B)
推广:P(A₁A₂…Aₙ) = P(A₁)·P(A₂|A₁)·P(A₃|A₁A₂)…P(Aₙ|A₁A₂…Aₙ₋₁)

3. 全概率公式 必考

若 A₁,…,Aₙ 为完备事件组(两两互斥且并为 Ω),则对任意事件 B:
P(B) = Σ(i=1→n) P(Aᵢ)·P(B|Aᵢ)

用法:"先选"(原因 Aᵢ)再"产生结果"(B)。求 P(B) 时,找到导致 B 的全部互斥原因,加权求和。口诀:全概率=原因概率×原因下结果概率之和。

4. 贝叶斯公式 必考

P(Aᵢ|B) = P(Aᵢ)·P(B|Aᵢ) / Σ(j=1→n) P(Aⱼ)·P(B|Aⱼ) (分母即 P(B))
易错:① 全概率公式要求 A₁,…,Aₙ 是完备事件组(覆盖全部且不重不漏),缺一不可;② 贝叶斯是"求 P(原因|结果)",全概率是"求 P(结果)"——先判断清楚题目要哪个方向;③ P(B̄|A)=1−P(B|A),但 P(B|Ā)≠1−P(B|A)。

八、事件的独立性与独立重复试验

1. 独立性定义 必考

A 与 B 相互独立 ⟺ P(AB) = P(A)·P(B)
等价形式:P(B|A) = P(B)(P(A)>0)或 P(A|B) = P(A)(P(B)>0)

2. 两两独立与相互独立 高频(难点)

三个事件两两独立:P(AB)=P(A)P(B),P(AC)=P(A)P(C),P(BC)=P(B)P(C)
三个事件相互独立:两两独立 + P(ABC) = P(A)P(B)P(C)
易错:两两独立 ⇏ 相互独立。经典反例:投两枚硬币,A={第一枚正面},B={第二枚正面},C={两面同面},则 A、B、C 两两独立但 P(ABC)=0 ≠ P(A)P(B)P(C)。反之,相互独立必两两独立。判断独立性必须按定义算 P(AB),不能凭直觉。

3. n 重伯努利试验 必考

条件:每次试验只有两种结果 A 与 Ā;P(A)=p 恒定;各次独立。
恰好发生 k 次:Pₙ(k) = C(n,k)·pᵏ·(1−p)^(n−k),k=0,1,…,n
记忆:n 重伯努利试验恰好 k 次的公式 = 组合数 × pᵏ × (1−p)^(n−k),与二项分布的概率质量函数同式——第二章会见到 P{X=k}=C(n,k)pᵏ(1−p)^(n−k)。

九、高频考点与易错点

考点 1:事件运算与德摩根律

"至少一个发生"=1−"全不发生";"都不发生"=Ā∩B̄;用对偶律翻译文字条件。

考点 2:古典概型计数

抽球放回/不放回、分房、排列组合计数;注意等可能性假设与有序/无序选择。

考点 3:加法公式与减法公式

P(A∪B) 与 P(A−B) 的完整形式;互斥才能简化;B⊂A 时减法才化为 P(A)−P(B)。

考点 4:全概率公式

找完备事件组(多按"第一次抽取/来源工厂"划分);结果概率=各原因路径加权和。

考点 5:贝叶斯公式

已知结果求原因;分母=全概率;先验×似然/总概率。疾病检测、次品率题必练。

考点 6:独立性与伯努利

判断独立性用定义;n 重伯努利恰 k 次公式;两两独立≠相互独立的反例要会讲。

易错点清单(考前必看)

十、常用结论速记表

结论记忆要点
P(Ā) = 1 − P(A)对立事件概率互补
P(A∪B) = P(A)+P(B)−P(AB)两两相容要减去交集
P(A−B) = P(A) − P(AB)差事件 = A 中不属于 B 的部分
(A∪B)的对立 = Ā∩B̄德摩根:并↔交,补到每个
P(B|A) = P(AB)/P(A)条件概率缩样本空间
P(B) = Σ P(Aᵢ)P(B|Aᵢ)全概率:划分加权求和
P(Aᵢ|B) = P(Aᵢ)P(B|Aᵢ)/P(B)贝叶斯:后验=先验×似然/全概率
独立 ⟺ P(AB)=P(A)P(B)事件独立看乘积,不看直觉
Pₙ(k) = C(n,k)pᵏ(1−p)^(n−k)n 重伯努利恰 k 次
第 k 次抽到指定球概率 = 1/n不放回抽签公平性