概率 · 随机事件的概率

什么事情是不确定的?

前面两章,我们都在和"已经发生的、确定的"数据打交道:数人数、算平均、看波动。可生活里还有一大类事情,发生之前你根本说不准——比如明天会不会下雨、抽签能不能中奖。

这一章我们进入"概率"的世界。第一节,先来分分类:世界上发生的事情,按"能不能确定结果",可以分成哪几种?

先猜一个:下面三件事,哪些你敢打包票?

  1. 太阳明天从东边出来。
  2. 你下一次抛硬币是正面。
  3. 石头自己飞上天。

11 件你敢保证;第 33 件你敢保证"绝不";第 22 件嘛——谁都不敢打包票。就这么简单的三句话,已经把我们要学的三类事件,全装进去了。

有些事,你闭着眼都知道结果

先想几个例子:

  • 太阳从东边升起。
  • 水加热到 100C100^\circ\text{C}(标准大气压下)会沸腾。
  • 抛一块石头,它会落到地上。

这些事,不管你愿不愿意,结果都注定会发生。你从不用赌它"会不会",因为答案只有一个:一定会。

必然事件

在一定的条件下,一定会发生的事件,叫做必然事件

例子:在一个只装红球的袋子里,随便摸一个,摸到红球是必然事件——因为根本没有别的可能。

有些事,你闭着眼也知道"不可能"

再看另一头:

  • 太阳从西边升起。
  • 石头自己飞上天。
  • 一只鸡下出鸭蛋。

这些事,不管你怎么盼,结果都注定不会发生。它们和"必然"正好相反。

不可能事件

在一定的条件下,一定不会发生的事件,叫做不可能事件

例子:还是那个只装红球的袋子,随便摸一个,摸到白球是不可能事件——袋子里根本没有白球。

真正有意思的:说不准的那一类

前两类都"说了算",生活里最磨人的其实是第三类:可能发生,也可能不发生。

  • 抛一枚硬币,落地是正面还是反面?抛之前你不知道。
  • 明天上学路上会不会堵车?可能堵,也可能顺。
  • 抽奖一张,中还是不中?开了才知道。
随机事件

在一定的条件下,可能发生也可能不发生的事件,叫做随机事件(也叫不确定事件)。

同一个动作,三种事件都齐全

抛一枚硬币一次:

  • "落地后是正面或反面" → 必然(总有一个朝上,假设不会立着);
  • "落地后同时是正面和反面" → 不可能;
  • "落地后是正面" → 随机(可能正面,也可能反面)。

一个必须注意的前提

定义里反复出现"在一定的条件下"——这不是废话,而是关键。

同一件事,条件变了,它就可能在"必然、不可能、随机"之间跳槽。

比如"摸到红球":

  • 袋子里全是红球 → 必然事件;
  • 袋子里一个红球都没有 → 不可能事件;
  • 袋子里有红也有白 → 随机事件。

所以判断一个事件属于哪一类,先看清它所在的条件(比如袋子里到底有什么)。脱离条件谈"必然/不可能",是没有意义的。

条件一变,分类就变

"明天下雨":

  • 如果已经下雨了,问"昨天晚上下雨了没"——那是过去的事实(必然或不可能,取决于实际);
  • 但在今天早上问"明天会不会下雨"——这是随机事件,因为还没发生,说不准。

把三类事件放进一张表

学完三种事件,用一张表收个尾,方便对照:

事件类型发生情况举例(抛硬币一次)
必然事件一定发生落地后是正面或反面
不可能事件一定不发生同时是正面和反面
随机事件可能发生也可能不发生落地后是正面

做题时,先盯住"条件",再判断属于哪一行。如果条件没给全(比如只说"摸球"却没说袋里有什么),那就先问清楚条件——因为条件定了,类型才可能定。

经典考法:袋子里摸球

一个不透明袋子,判断"摸出红球":

  • 只装红球 → 必然;
  • 一个红球都没有 → 不可能;
  • 有红也有白 → 随机。 这道题考的就是一句话:事件类型由条件(袋里有什么)决定。
同一句话,三种答案

"明天会下雨"——如果问的是"昨天的雨下没下"(已知事实),那是必然或不可能;如果问的是"今天预报说明天下不下",那是随机事件。可见说话的时点(条件)一变,答案就变。

这里说的"事件"指什么

顺带说清一个词:事件在这门课里指"某个具体、能判断发生没发生的结果",比如"摸到红球""掷出 66 点"。像"他数学很好"这种模糊、没法二选一的话,不算我们要研究的事件——我们研究的,是能明确说"发生了 / 没发生"的那类事。

现实里,"必然"和"不可能"也离不开条件。标准大气压下"水 100C100^\circ\text{C} 沸腾"是必然;到了高山上气压低,这个"必然"就不成立了。所以就连必然、不可能,也不是绝对的,而是"在给定条件下"才成立。

回过头看

这节课我们给世界上的事分了三类:

  • 必然事件:条件下一定发生;
  • 不可能事件:条件下一定不发生;
  • 随机事件:条件下可能发生也可能不发生。

前两类是"确定的",第三类是"不确定的"——而概率这门课,研究的正是随机事件发生可能性的大小。下一节我们先不急着算,而是搞清楚:什么是随机事件?它们发生的可能性,是不是都一样大?

信息

本节课你应该能回答的问题

  1. 必然事件、不可能事件、随机事件,分别是什么意思?各举一个生活中的例子。
  2. 为什么判断事件类型时,必须先看"条件"?举一个条件变化导致分类变化的例子。
  3. 抛一枚硬币一次,"落地后是正面或反面"是哪种事件?为什么?
  4. "太阳从西边升起"是不可能事件,还是随机事件?说说你的理由。