Темы | Предыдущий пункт |Следующий пункт | Литература

Home page Home page Лекция 13.1

Теория вероятностей


13.1.3 Алгебра событий

Рассмотрим множество F событий, которые можно наблюдать в некотором случайном эксперименте. Пусть – достоверное событие, а – невозможное, также принадлежат множеству F.

Каждому событию А поставим в соответствие противоположное (дополнительное) событие, обозначаемое и означающее, что событие реализуется тогда и только тогда, когда событие А не реализуется. Введем как аксиомы следующие свойства этой операции:

;    ;    .

Примерами противоположных событий могут служить попадание и промах при выстреле, отказ прибора в данном интервале времени и его исправная работа в том же интервале времени.

Для каждой пары событий А и В введем операции объединения и пересечения.

Событие заключающееся в том, что из двух событий А и В происходит по крайней мере одно, называют объединением событий А и В.

Событие (АВ), заключающееся в том, что происходят одновременно оба события А и В, называют пересечением событий А и В.

Операции объединения и пересечения коммутативны и ассоциативны

;
;
;
.

Следующие формулы вводятся как аксиомы:

Введенные соотношения переносятся с двух событий на произвольное конечное непустое семейство событий .

Операции объединения и пересечения, наконец, дистрибутивны по отношению друг к другу:

;
.

Структура, которая образуется на множестве событий введенными определениями и аксиомами, называется структурой булевой алгебры. Рассмотрим вспомогательные понятия, определяемые на булевой алгебре событий.

Два события А и В, для которых называются непересекающимися (взаимно исключающими). Объединение таких событий называют суммой и обозначают А + В вместо .

Разностью двух событий А и В называют событие А – В, состоящие в том, что произойдет событие А и не произойдет событие В. Очевидно, что .

Симметрической разностью двух событий А и В называют событие , означающее, что происходит лишь одно из А, В.

События образуют полную группу событий, если они попарно не пересекаются (несовместны) и , то есть в результате эксперимента происходит одно и только одно из них.

Говорят, что событие А влечет событие В (обозначают ), если событие В обязательно происходит при появлении события А. Если события А и В могут появиться или не появиться только вместе, то есть и , то они называются эквивалентными (А = В). Эквивалентные события различать не будем. Отношение «влечет» является отношением порядка в множестве событий.

Бросающаяся в глаза аналогия между событиями и множествами объясняется тем, что каждое событие связано с определенным множеством исходов эксперимента так, что оно обязательно происходит при появлении одного из исходов, принадлежащих этому множеству, и не происходит при появлении одного из исходов, не принадлежащих этому множеству. Например, событие, состоящее в том, что при двух выстрелах по мишени будет одно попадание, есть сумма двух непересекающихся событий: попадание при первом и промах при втором выстреле и промах при первом и попадание при втором выстреле

.

Для строгого математического обоснования, вводят понятие элементарного события.

Элементарным событием называется событие, не содержащее никаких подсобытий, кроме невозможного события и самого себя

В рамках эксперимента, элементарное событие это результат эксперимента. Каждое, относящееся к рассматриваемой модели элементарное событие, влечет либо наступление, либо не наступление каждого данного события, связанного с рассматриваемой моделью. Например, при одном выстреле по мишени элементарным событием будут промах и попадание. В эксперименте – при двух выстрелах по мишени будет одно попадание – элементарными событиями будут: попадание при первом и промах при втором выстреле и промах при первом и попадание при втором выстреле.

Случайный эксперимент называется конечным, если имеется полная группа элементарных событий.

В теории вероятностей рассматриваются лишь такие случайные эксперименты, в которых каждое событие является суммой всех элементарных событий, влекущих это событие. Такой случайный эксперимент описывается множеством элементарным событий, связанных с ним и некоторым классом его подмножеств, называемых событиями и называется пространством элементарных событий. Обозначается обычно . При этом любое элементарное событие – точка пространства обозначается буквой

Достоверное событие представляет собой множество всех элементарных событий . Невозможное событие представляет собой пустое множество .

Например, пространство элементарных событий в эксперименте, заключающемся в том, что наблюдается попадание или промах при двух выстрелах по мишени состоит из четырех элементарных событий: два попадания, попадание – промах, промах – попадание, два промаха.

Для наглядности построенной математической модели случайных явлений удобно условно считать пространство элементарных событий некоторой областью плоскости (квадратом), элементарное событие - точками этой области; при этом события удобно изображать в виде некоторых фигур (кругов).

На рисунках представлены изображения следующих операций:

а). А и В – несовместные события;
б).- объединение событий А и В;
в). АВ – пересечение событий А и В;
г). А – В – разность событий А и В;
д). - противоположное к А событие;
е). - событие В влечет событие А.

Важным примером случайного эксперимента является эксперимент, в котором измеряется некоторая величина Х. В качестве элементарных событий здесь можно взять события вида         (Х = х), где х – некоторое фиксированное значение. Множество элементарных событий естественно отождествить с множеством точек на прямой. Если априори известно, что Х может принимать лишь значения из некоторого множества М, то это множество и следует рассматривать как множество элементарных событий. В процессе измерения естественно предполагать возможность наблюдения события , где а  и  b – произвольные числа. Всевозможные конечные суммы таких полуинтервалов можно рассматривать как алгебру событий, связанных с экспериментом.

Top of page


Home page Home page