概率的定义

概率有古典定义、几何定义、频率定义(统计定义)和公理化定义(柯尔莫戈洛夫公理)共四种定义。(算上茆书后面提到的主观定义,那就一共有 5 种定义)

其中古典定义、几何定义和频率定义(统计定义)都满足概率的公理化定义?

具体介绍可参见该博文 概率的四种定义及公理化定义产生

区别古典概率与古典统计学派:

  • 古典概率的定义基于等可能性假设,主要用于有限离散样本空间。
  • 古典统计学派(频率学派),区别于贝叶斯学派,通过大量独立实验将概率解释为统计均值(大数定律)。古典统计学派(频率学派)使用的像是概率的频率定义(统计定义),而不是古典定义,不要搞混了!

贝特朗悖论等概率悖论推动了概率公理化定义的出现(在此之前概率并未得到严谨定义,从而造成了许多悖论)。概率的公理化定义 $(\Omega, \mathscr{F}, P)$ 约束了样本空间 $\Omega$, 测度空间 $\mathscr{F}$, 和定义在 $\mathscr{F}$ 上满足非负性、正则性和可列可加性的概率测度(或称实值函数) $P$ .

那么贝塔朗悖论对应的问题应该如何来解决呢?计算机随机模拟是一种办法(在圆上任意选择两个不同的点连成弦,测量弦长,模拟个十万八千次即可用频率逼近概率)。

其中测度空间 $\mathscr{F}$ 是样本空间 $\Omega$ 的子集族,通常可以取 $2^{\Omega}$. (空集+单元素集+……全集)

例如:投掷一枚硬币的实验在概率公理化定义下可以描述如下:$H$ 表示正面,$T$ 表示反面。

  1. 样本空间:$\Omega = {H, T}$。
  2. 事件空间:$\mathscr{F} = {\varnothing, {H}, {T}, {H, T}}$。
  3. 概率测度:对于所有 $A \in \mathscr{F}$,定义: $P(\varnothing) = 0, \quad P(H) = \frac{1}{2}, \quad P(T) = \frac{1}{2}, \quad P({H, T}) = 1$

关于概率 & 测度

  • 有限或无限可列个概率为 0 的事件的并仍然是 0。
  • 无限不可列个概率为 0 的事件的并可以有正概率。

概率 0 ≠ 绝对不可能发生,只是测度为 0(人家只是零测集,不是不可能事件);但 P (不可能事件)=0

同样,概率 1≠必然事件,一定发生,只是测度为 1. 但 P (必然事件)=1

Lebesgue 测度告诉我们,整个区间的测度是 1,而单个点的测度是 0。