概率统计系的发展与未来
概率统计系的发展与未来
何书元(编写)
年
概率统计系的前身是概率统计教研室。
年初,我国第一个科学发展规划将概率统计列为数学研究中的重点发展方向之一。
为落实这一规划,同时在苏联著名数学家柯尔莫哥洛夫()建议的基础上, 北京大学数学系成立了全国第一个概率统计教研室, 由许宝騄()教授任教研室主任。
同年,根据教育部的安排,一些综合大学选派了进修教师和学生共多人到北京大学,在许先生的主持下从事概率统计的学习和研究。
同年秋,中国科学院的王寿仁、张里千先生、中山大学的郑曾同先生被邀请到北京大学讲授概率统计方面的课程。
许先生亲自主持讨论班。
这批学员是我国培养的第一批为数可观的概率统计人才,许多人日后成为我国概率统计界的学术骨干。
到“文化革命”前,概率统计专业共培养了七届学生,约人。
这时的教学和科研同时在统计推断、试验设计、概率极限定理、马氏过程、多元分析等多方面开展,受到国际同行的好评。
这时的毕业生也以基础深厚,学风严谨著称。
当时的概率统计在北京大学是一派兴旺,集中了大批优秀老师和学生,得到数学系领导的关心和大力支持。
许先生更是带有一些神秘的英雄色彩(参考“道德文章垂范人间”的前言)。
他像磁石一样把莘莘学子吸引到北京大学。
大家都十分羡慕那些能得到许先生指导的同学。
许先生亲自主持制定概率统计专门化学生的培养计划和教学大纲,指导了五届毕业论文。
一些专门化课程的教材也是根据许先生的讲稿整理而成。
他领导的讨论班不仅有北大的教师学生参加,还有中科院数学研究所的同志参加,内容涉及到概率论和数理统计的多个方面。
在这段时间中,先后有波兰的菲茨()教授来北大讲授统计分析,乌尔巴尼克()教授讲授广义随机过程,邓肯(. )教授讲授马氏过程。
许先生与这些专家共同制定讲学计划,帮助年轻人消化整理专家们的讲学内容,使北大成为大规模培养概率统计人才的第一基地。
许先生有很高的学术成就,在国际上享有盛誉。
他对待教学工作极为认真,讲课条理清晰,作风严谨,十分注意鼓励和培养年轻人。
他早年的学生就曾经写到:“许先生坚持简洁,对事物深刻的了解,不畏避困难,凡事追求高标准,这些优秀的品质深深地吸引着我们,使我们成为他的学生。
”许先生身体一直不好,加上“文革”期间受到不公正的待遇,终于年冬去世。
当时由于信息不畅,加上概率统计教研室和数学系的许多老师还在江西鲤鱼洲劳动,使得许先生的过早去世并不为外界所知。
以后,国际概率统计界陆续了解了许先生的过世情况,为了纪念这位对概率论和数理统计学科的发展做出了杰出的贡献的学者,年《数理统计年鉴》( ) 邀请了当时著名的概率统计学家. . 、. . 和 . . 撰文介绍他的生平,高度评价了他在概率论和数理统计两方面的工作。
十年动乱结束时,百废待兴,数学系采取了一系列的有效措施使教学和科研逐步走向正轨。
年北京大学恢复教研室,江泽培教授担任主任。
江先生曾于年由北京大学派往苏联莫斯科大学力学数学系进修,当时柯尔莫哥洛夫任该系主任。
从那时起,江先生在雅格龙()的建议下开始了随机场预测理论的研究工作。
年,江先生回到北大后,总是在政治运动的间隙给进修教师和高年级学生上课。
到年,北大的教学秩序有所好转,江先生自编讲义,系统讲授“平稳随机过程”,并开始指导研究生和大学生的毕业论文。
年,江先生奉调到二机部九所工作,年回到北大。
在以后的日子例,江先生继续集中精力于时空序列、随机场及随机过程的统计推断方面的研究,取得了丰硕的成果,同时也培养了许多研究生,江先生对学术一丝不苟,精益求精。
他的严谨学风素为人们称道。
他用言传身教体现了勤奋、严谨、求实、创新的学
术风范。
江先生早年在随机场的预测方面就做出了开创性的重要工作,柯尔莫哥洛夫在《年()来的苏联数学:概率论、数理统计》中指出:“齐次及具有齐次增量的随机场的外推问题的研究由江泽培开始。
”江先生是我国概率论与随机过程统计研究的先驱者之一和主要学术带头人之一,不仅在学术上有成就,而且在工作和治学上表现出高尚的品德和学者风范。
今年月恰逢江先生八十华诞, 借此机会,我们由衷地祝愿他健康长寿。
概率统计教研室及以后的概率统计系正是从许宝騄、江泽培及数学系一批学精德馨的前辈的严谨治学、精益求精和高尚风范中获得了宝贵的精神财富。
教研室恢复后,在数学系的统一部署和江先生的领导下,概率统计方面也采取了一系列措施使教学和科研工作很快走入正轨。
为了解概率统计学科在国外的发展情况,教研室开始有计划的邀请一些著名的概率统计学家来北大讲学。
特别应当提到的是加州大学柏克莱()分校的. 教授。
身为美国科学院院士,年来北大之前他认真准备了八讲材料,每一讲都是从基础开始直至本课题的前沿状况。
当时有来自全国兄弟院校和中科院的很多同志参加了教授在北大为期两周的学术报告。
报告的间隙中,教授认真回答大家的问题,当时不能回答的问题他会记录下来回国后写信回答。
我多次听江泽培先生讲:“那是真心要帮助我们赶上国际的步伐。
”由于许宝騄先生曾于年在柏克莱任教,年《数理统计年鉴》发表纪念许先生的文章,年来北大讲学,所以不能不认为北大的概率统计得到了许先生的荫庇。
鉴于当时美国的很多重要大学都设有统计系,而且统计学在美国的各个方面已有广泛的应用,教授还向江泽培教授提议在北京大学设立概率统计系,并表示愿意为此事多方联系。
教授回国后的次年在一次游泳中不幸身故,真真可惜。
日后多年,概率统计(系)教研室的老师们还多次谈起这位老朋友。
年后,有多位著名的概率论和数理统计学家陆续来北大进行两周的讲学,统计方面有. 教授、. 教授、. 教授, . 教授、. 教授等;概率方面有. 教授、. 教授、. 教授、. 教授等等。
他们为北大概率统计的发展和对外交流做出了贡献。
为了适应学科发展和经济建设的需要, 年月在数学系概率统计教研室的基础上成立了北京大学概率统计系,陈家鼎教授任系主任, 江泽培教授任系学术委员会主任。
新建的概率统计系继续保持了北大数学系老一辈先生们亲身倡导的治学与为人的优良传统, 在统计学和概率论的实际应用方面作了许多成功的尝试, 承担和完成了多项横向项目,成立了数理统计研究所,与国际学术界保持广泛的联系,聘任日本九州大学著名统计学家钱野一郎(. )和荷兰大学著名概率论专家德汉(. )为客座教授。
这时的概率统计系积极进行了专业基础课和专业课的建设工作,出版了一批适用的教材,增设了许多新的选修课。
“保险统计”、“风险理论”、“决策分析”,“统计计算”、“统计软件”、“概率统计选讲”等课程就是那时建立起来的,其中一些课程为年数学学院成立金融数学系做了必要的准备。
到年建系周年时,在陈家鼎教授的领导下,概率统计系已得到了较大的发展,取得了显著的成绩,是全国概率统计力量最集中的单位之一。
当时有江泽培教授从事时间序列和时空序列方面的研究工作,在随机场、多元平稳序列、信息论与时间序列分析方面多有建树;陈家鼎教授从事序贯分析和可靠性方面的研究工作,有多项研究成果;郑忠国教授从事数据分析、稳健统计和可靠性方面的研究,他的“随机加权法”受到国内外同行的注意和好评;谢衷洁教授从事时间序列分析的应用研究,取得多项成果;钱敏平教授从事随机过程、随机动力系统和神经网络方面的研究,成果显著,她在马氏链的环流及可逆性方面的研究工作得到国外同行的好评;程士宏教授从事概率极限定理方面的研究,在极值统计理论方面有很多研究成果,成绩显著,曾在国际统计学会第次会议上作特邀报告;刘婉如教授从事正交试验设计方面的研究和应用推广工作,在化工、电子、机械、农业等方面推广正交设计的成果显著,取得了很大的经济效益;孙山泽教授在抽样调查及应用统计领域获得多项成果;汪仁官教授在抽样检查、抽样调查和试验设计方面有多项研究成果;耿直教授在离散多元分析和计算统计方面。
概率论的发展简介及在生活中的应用改
论文题目概率论的发展简介及在生活中的应用摘要概率论是一门研究不确定性和随机性等现象的一门数学,其发展过程从最初的研究赌博的随机性开始、最终形成了当代的概率理论这门重要的数学分支,研究概率论发展的历史,有助于更好的理解和学习概率论,并在实际的生活和诸多科技领域更好的应用这门数学科学。
对此本文通过收集相关的文献资料对概率论的发展历程进行了梳理,从概率论的起源到发展,再到成熟进行了全面的论述,最后从生活应用的角度来阐述概率论和现代生活紧密的联系,并从经济管理决策、中奖问题、优化选择以及抽签公平问题和食品质量设计方案中等角度进行了深入的剖析。
关键字:概率论;发展历程;应用Probability theory is a mathematical study of an uncertain and stochastic phenomenon, its development process begins, eventually forming probability of modern theory of this branch of mathematics from the randomness of gambling first, study the history of the development of probability theory, contribute to a better understanding and learning the theory of probability, application and better in real life and in many areas of science and technology of the mathematical sciences. In this paper, through the collection of relevant literature and summarizes the development history of probability theory, from the origin to the development of probability theory, and then to the mature are discussed in this paper, the application perspective of probability theory and modern life closely, and from the optimization selection and draw fairness and food quality design scheme of medium angle economic management decision, winning question, has carried on the thorough analysis.Keywords: Probability theory Development Application第一章引言.................................... 错误!未定义书签。
(整理)统计学就业前景
统计学就业前景前言在生活中我们很多时候都会要用到统计学的知识来解决问题,比如我们要分析什么时候公车比较不拥挤,某地区企业的产品生产情况,某班学生的学习情况,某地区的工资发展状况,国家人口的发展趋势等等。
所以,统计学跟我们的生活是息息相关的。
统计学对于外行来说可能会显得很抽象,到底统计学专业要学哪些知识,做好统计要具备哪些特质呢?下面我们具体了解一下统计学的相关知识,也分析一下统计学就业前景。
统计学专业统计学是应用数学的一个分支,主要通过利用概率论建立数学模型,收集所观察系统的数据,进行量化的分析、总结,并进而进行推断和预测,为相关决策提供依据和参考。
它被广泛的应用在各门学科之上,从物理和社会科学到人文科学,甚至被用来工商业及政府的情报决策之上。
譬如自一组数据中,可以摘要并且描述这份数据的集中和离散情形,这个用法称作为描述统计学。
另外,观察者以数据的形态,建立出一个用以解释其随机性和不确定性的数学模型,以之来推论研究中的步骤及母体,这种用法被称做推论统计学。
这两种用法都可以被称作为应用统计学。
数理统计学则是讨论背后的理论基础的学科。
统计学专业主要包括一般统计和经济统计两类专业方向,培养具有良好的数学或数学与经济学素养,掌握统计学的基本理论和方法,能熟练地运用计算机分析数据,能在企业、事业单位和经济、管理部门从事统计调查、统计信息管理、数量分析等开发、应用和管理工作,或在科研、教育部门从事研究和教学工作的高级专门人才。
统计学范畴概率论与数理统计抽样与抽样分布统计数据的搜集、整理与显示参数估计非参数估计假设检验方差分析时间序列分析统计指数聚类分析与判别分析主成分分析与因子分析相关分析与回归分析统计学就业前景统计学是应用一级学科应用经济学下面的二级学科,与国民经济学、产业经济学、区域经济学、数量经济学、国防经济学、金融学等专业并列。
在研究生报考的受欢迎度方面看,统计学并不受欢迎,很多学校该专业的研究生都是调剂过去的。
概率统计中的热点问题
概率图模型及其在深度学习中的应用
定义
概率图模型是一种用图的形式来表达变量间概率依赖关系的模型,它提供了一种直观的方式来理解和分析复杂系 统中的不确定性。
应用
在深度学习中,概率图模型被用来引入结构化的概率分布,提高模型的表达能力和泛化性能。例如,在深度生成 模型中,利用概率图模型可以实现对复杂数据分布的建模和生成。
当前热点问题的挑战与未来趋势
高维数据分析
随着互联网和大数据技术的飞速 发展,高维数据分析成为概率统 计领域的研究热点。如何有效处 理高维数据中的稀疏性、相关性 等问题,实现降维与特征提取, 是当前面临的主要挑战。
非参数与半参数方法
传统的参数方法往往对数据分布 有严格的假定,而非参数与半参 数方法则更具灵活性。如何进一 步提高这些方法的计算效率与稳 健性,是未来的重要研究方向。
不确定性量化与贝叶斯深度学习
不确定性量化
在深度学习中,模型的预测结果往往存在一定的不确定性。不确定性量化是对这种不确定性进行度量 和评估的过程,它有助于我们更全面地理解模型的性能和局限性。
贝叶斯深度学习
贝叶斯深度学习是将贝叶斯推理引入深度学习的一种方法,它通过在模型的训练和使用过程中考虑参 数的不确定性,从而提高模型的鲁棒性和泛化性能。在贝叶斯深度学习中,模型的参数被视为随机变 量,其不确定性可以通过概率分布来表示和推理。
统计推断
通过对样本数据的分析,我们学习了参数的点估计、区间 估计以及假设检验等方法,以实现对总体特征的推断。
回归分析
回归分析是探讨变量间关系的有力工具,我们学习了线性 回归、逻辑回归等多种回归模型,并掌握了模型参数的估 计与检验方法。
时间序列分析
针对具有时序特性的数据,我们学习了平稳性检验、季节 性分析、ARIMA模型等时间序列分析方法,以揭示数据 背后的动态规律。
统计与概率的应用
统计与概率的应用统计与概率作为数学的两个重要分支,具有广泛的应用领域。
在现代社会中,统计与概率的应用已经渗透到各个领域,从经济学到医学,从市场调研到环境保护,无一不涉及到统计与概率的运用。
本文将从几个典型的领域来介绍统计与概率的应用。
一、金融领域中的应用在金融领域,统计与概率的应用尤为重要,特别是在风险管理和投资决策中。
金融市场的波动性和不确定性使得统计与概率的分析成为必不可少的工具。
例如,在股票市场中,投资者可以使用统计学方法来分析历史数据,预测股票价格的未来趋势。
同时,投资组合的优化也离不开概率模型的建立和利用。
二、医学领域中的应用在医学领域,统计与概率被广泛用于临床试验和流行病学研究中。
通过对患者的数据进行统计分析,医生可以确定治疗的有效性和安全性,从而指导临床实践。
概率模型也可以用于预测疾病的发生概率,帮助人们采取预防措施,提前做好干预和治疗准备。
三、市场调研中的应用在市场调研中,统计与概率的应用可以帮助企业了解顾客需求和市场态势。
通过对样本的统计分析,可以得出总体的特征和规律,从而预测市场发展的趋势。
同时,概率模型也可以用于评估市场营销活动的效果,提供决策支持。
四、环境保护中的应用统计与概率模型在环境保护中的应用也越来越重要。
例如,通过对环境采样数据的统计分析,可以评估某种污染物的浓度和分布情况,从而指导环境管理和治理工作。
同时,概率模型也可以用于预测环境事件的发生概率,帮助制定应对策略。
综上所述,统计与概率的应用涵盖了各个领域,对于决策和规划都起到了重要的作用。
无论是金融、医学、市场调研还是环境保护,统计与概率的分析能够提供科学的依据,为问题的解决和决策的制定提供支持。
随着技术的不断进步和数据的不断丰富,统计与概率在各个领域的应用也将不断深化和扩展,为人们带来更多的益处。
统计学发展历程简述
统计学发展历程简述
统计学是一门通过搜索、整理、分析数据等手段,以达到推断所测对象的本质,甚至预测对象未来的一门综合性科学。
其中用到了大量的数学及其它学科的专业知识,它的使用范围几乎覆盖了社会科学和自然科学的各个领域。
据权威统计学史记载,从17世纪开始就有了“政治算术”、“国势学”,即初级的社会统计学,起源于英国、德国。
几乎同时在意大利出现了“赌博数学”,即初级的概率论。
直到19世纪,由于概率论出现了大数定理和误差理论,才形成了初级的数理统计学。
也就是说,社会统计学的形成早于数理统计学两个世纪。
由于社会统计学广泛地用于经济和政治,所以得到各国历届政府的极大重视,并得到系统的发展。
而数理统计在20世纪40年代以后,由于概率论的发展,而得到飞速发展。
经过近400年的变迁,目前世界上已形成社会统计学和数理统计学两大体系。
两体系争论不休,难分伯仲。
概率统计在实际生活中的应用
概率统计在实际生活中的应用广泛而深远,它们不仅帮助我们理解随机现象的本质,还为决策制定提供了科学依据。
本文将从多个方面探讨概率统计在实际生活中的应用,并详细阐述其重要性和价值。
一、天气预报天气预报是概率统计应用的一个重要领域。
通过收集和分析大量气象数据,气象学家可以使用概率统计方法预测未来的天气状况。
例如,利用概率分布来描述某一地区在未来一段时间内降雨的可能性,或者通过计算相关系数来分析气温和湿度之间的关系。
这些预测结果不仅为人们的日常生活提供了便利,还有助于农业、交通、能源等行业的决策制定。
二、金融投资在金融投资领域,概率统计同样发挥着重要作用。
投资者可以利用概率统计方法来分析股票、债券等金融产品的价格波动规律,从而制定更加科学的投资策略。
例如,通过计算股票的历史收益率和波动率,投资者可以评估该股票的风险和潜在收益;同时,利用相关性分析可以判断不同资产之间的关联程度,从而实现资产的多元化配置。
此外,概率统计还在风险管理和保险定价等方面发挥着重要作用。
三、医学研究在医学研究领域,概率统计的应用同样广泛。
例如,在临床试验中,研究者需要利用概率统计方法来分析药物疗效和副作用的发生概率,从而评估药物的安全性和有效性。
此外,在疾病预测和诊断方面,概率统计也发挥着重要作用。
通过分析患者的病史、家族史和体检数据等信息,医生可以计算患者患某种疾病的可能性,从而制定更加针对性的治疗方案。
四、交通运输在交通运输领域,概率统计的应用同样不可忽视。
例如,在航空安全方面,通过收集和分析飞机事故数据,可以利用概率统计方法评估不同因素(如天气、机械故障、人为因素等)对飞机事故的影响程度,从而采取相应的安全措施提高航空安全性。
此外,在道路交通方面,概率统计还可以用于分析交通事故的发生规律和预防措施的有效性。
五、社会调查与决策在社会调查和决策领域,概率统计同样扮演着重要角色。
例如,在民意调查中,通过抽样调查和概率统计方法,可以估算出整个社会对某个政策或议题的看法和态度。
数据的概率与统计
数据的概率与统计数据的概率与统计是一门研究数据分析和推断的学科,它对于理解和解释现实世界中的不确定性和变异性起着重要作用。
通过研究数据的概率与统计,我们可以从数据中获取信息,作出决策,解决问题,并对未来进行预测。
本文将介绍数据的概率与统计的基本概念、方法和应用。
一、基本概念数据的概率与统计主要涉及以下基本概念:1. 数据:数据是指在研究或实践中采集到的各种信息,可以是数字、文字、图像等形式。
数据可以分为定量数据和定性数据。
定量数据是可以被量化的,比如身高、体重等;定性数据是描述性的,比如性别、颜色等。
2. 概率:概率是描述事件发生可能性的数值,其取值范围在0到1之间。
概率越接近1,表示事件发生的可能性越大。
概率可以通过实验和推断来确定。
3. 统计:统计是指通过收集、整理、分析和解释数据,从中发现规律和趋势,并对未知情况进行预测和推断。
二、方法与技巧1. 描述统计学:描述统计学是通过对数据的整理、汇总和图表展示,来描述和总结数据的特征。
常用的描述统计学方法包括平均数、中位数、众数、标准差等。
2. 推断统计学:推断统计学是通过对样本数据的分析,来对总体进行推断。
推断统计学的基本方法包括假设检验和置信区间估计。
假设检验用于判断一个假设是否成立,置信区间估计用于确定一个参数的范围。
3. 概率论:概率论是研究随机现象和概率的数学分支。
它通过对事件和概率的定义、性质和计算,来描述随机事件发生的可能性和规律。
概率论为统计学提供了基本理论和工具。
三、应用领域1. 经济学:数据的概率与统计在经济学中有广泛的应用。
比如,通过分析历史数据,可以预测经济增长率、通货膨胀率等经济指标;通过对市场价格进行统计分析,可以帮助投资者进行决策。
2. 医学:数据的概率与统计在医学研究中扮演重要角色。
通过对临床试验数据的分析,可以评估药物疗效和副作用的概率;通过进行流行病学研究,可以发现疾病的患病率和风险因素。
3. 社会科学:数据的概率与统计在社会科学研究中也有广泛的应用。
数学专业的研究方向与前沿问题
数学专业的研究方向与前沿问题数学是一门探索现实世界的抽象科学,广泛应用于自然科学、社会科学以及工程技术等领域。
作为数学专业的学生,深入研究数学的发展方向和前沿问题是必不可少的。
本文将介绍数学专业目前研究的主要方向以及一些引人注目的前沿问题。
一、代数与代数几何代数与代数几何是数学中重要的分支之一。
研究对象包括群论、环论、域论、模论等。
在代数几何领域,关注的是代数方程的解集,研究代数方程的几何性质。
在代数方向的研究中,一个重要的前沿问题是素数问题。
这个问题旨在解答素数的分布规律以及素数之间的联系。
目前,研究者已经取得了一些重要进展,但仍然存在许多难题等待解决。
二、微分方程与动力系统微分方程是数学中的一种基本工具,广泛应用于物理学、工程学和经济学等领域。
微分方程与动力系统的研究重点在于描述和分析系统的演化行为。
非线性偏微分方程是当前研究的热点之一。
这类方程具有复杂的数学结构和丰富的物理现象,对于许多实际问题的建模和求解具有重要意义。
研究者们致力于发展新的数学理论和数值方法,以解决非线性偏微分方程的一系列挑战。
三、概率论与数理统计概率论与数理统计是数学中的一门应用科学,用于研究随机现象和不确定性问题。
在现代科学和工程领域,概率论与数理统计的应用非常广泛。
在概率论与数理统计的研究中,机器学习是一个备受关注的前沿问题。
随着大数据时代的到来,机器学习成为了一种重要的数据分析方法。
研究者们致力于开发新的机器学习算法和模型,以提高数据处理的准确性和效率。
四、数值分析与科学计算数值分析与科学计算是数学中的一门应用科学,旨在研究数学问题的计算方法和计算结果的误差分析。
数值分析与科学计算在科学研究和工程设计中具有重要意义。
在数值分析与科学计算领域,高性能计算是目前的研究热点之一。
高性能计算通过利用大规模并行计算系统,加速计算过程,提高计算效率。
研究者们致力于开发高效的数值算法和优化策略,以满足不断增长的计算需求。
五、离散数学与组合优化离散数学与组合优化是数学的一个重要分支,涉及离散结构、图论、组合设计等方面的研究。
概率论与数理统计概率历史介绍
概率论与数理统计概率历史介绍-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1一、概率定义的发展与分析1.古典定义的历史脉络古典定义中的“古典”表明了这种定义起源的古老,它源于赌博.博弈的形式多种多样,但是它们的前提是“公平”,即“机会均等”,而这正是古典定义适用的重要条件:同等可能.16世纪意大利数学家和赌博家卡尔丹(1501—1576)所说的“诚实的骰子”,即道明了这一点.在卡尔丹以后约三百年的时间里,帕斯卡、费马、伯努利等数学家都在古典概率的计算、公式推导和扩大应用等方面做了重要的工作.直到1812年,法国数学家拉普拉斯(1749—1827)在《概率的分析理论》中给出概率的古典定义:事件A的概率等于一次试验中有利于事件A的可能结果数与该事件中所有可能结果数之比.2.古典定义的简单分析古典定义通过简单明了的方式定义了事件的概率,并给出了简单可行的算法.它适用的条件有二:(1)可能结果总数有限;(2)每个结果的出现有同等可能.其中第(2)条尤其重要,它是古典概率思想产生的前提.如何在更多和更复杂的情况下,体现出“同等可能”伯努利家族成员做了这项工作,他们将排列组合的理论运用到了古典概率中.用排列(组合)体现同等可能的要求,就是将总数为P(n,r)的各种排列(或总数为C(n,r)的各种组合)看成是等可能的,通常用“随意取”来表达这个意思.即使如此,古典定义的方法能应用的范围仍然很窄,而且还有数学上的问题.“应用性的狭窄性”促使雅各布?伯努利(1654—1705)“寻找另一条途径找到所期待的结果”,这就是他在研究古典概率时的另一重要成果:伯努利大数定律.这条定律告诉我们“频率具有稳定性”,所以可以“用频率估计概率”,而这也为以后概率的统计定义奠定了思想基础.“古典定义数学上的问题”在贝特朗(1822—1900)悖论中表现得淋漓尽致,它揭示出定义存在的矛盾与含糊之处,这导致了拉普拉斯的古典定义受到猛烈批评.3.统计定义的历史脉络概率的古典定义虽然简单直观,但是适用范围有限.正如雅各布•伯努利所说:“……这种方法仅适用于极罕见的现象.”因此,他通过观察来确定结果数目的比例,并且认为“即使是没受过教育和训练的人,凭天生的直觉,也会清楚地知道,可利用的有关观测的次数越多,发生错误的风险就越小”.虽然原理简单,但是其科学证明并不简单,在古典概型下,伯努利证实了这一点,即“当试验次数愈来愈大时,频率接近概率”.事实上,这不仅对于古典概型适用,人们确信“从现实中观察的频率稳定性”的事实是一个普遍规律.1919年,德国数学家冯•米塞斯(1883—1953)在《概率论基础研究》一书中提出了概率的统计定义:在做大量重复试验时,随着试验次数的增加,某个事件出现的频率总是在一个固定数值的附近摆动,显示出一定的稳定性,把这个固定的数值定义为这一事件的概率.4.统计定义的简单分析虽然统计定义不能像古典定义那样确切地算出概率,但是却给出了一个估计概率的方法.而且,它不再需要“等可能”的条件,因此,从应用的角度来讲,它的适用范围更广.但是从数学理论上讲,统计定义是有问题的.在古典概率的场合,事件概率有一个不依赖于频率的定义——它根本不用诉诸于试验,这样才有一个频率与概率是否接近的问题,其研究导致伯努利大数定律.在统计定义的场合这是一个悖论:你如不从承认大数定律出发,概率就无法定义,因而谈不上频率与概率接近的问题;但是你如承认大数定律,以便可以定义概率,那大数定律就是你的前提,而不是一再需要证明的论断了.5.公理化定义的历史脉络正因为古典定义和统计定义数学理论上的这样或那样的问题,所以到了19世纪,无论是概率论的实际应用还是其自身发展,都要求对概率论的逻辑基础作出更加严格的考察.1900年,38岁的希尔伯特(1862—1943)在世界数学家大会上提出了建立概率公理系统的问题,这就是著名的希尔伯特23个问题中的第6个问题.这引导了一批数学家投入这方面的工作.在概率公理化的研究道路上,前苏联数学家柯尔莫哥洛夫(1903—1987)成绩最为卓著,1933年,他在《概率论基础》中运用集合论和测度论表示概率论的方法赋予了概率论严密性.6.公理化定义的简单分析为什么直到20世纪才实现了概率论的公理化,这是因为20世纪初才完成了勒贝格测度与积分理论以及抽象测度与积分理论,而这都是概率论公理化体系建立的基础.柯尔莫哥洛夫借助实变函数论和测度论来定义概率概念,形成了概率论的公理化体系,他的公理体系既概括了古典定义、统计定义的基本特性,又避免了各自的局限.例如,公理中有一条,是把事件概率的存在作为一个不要证明的事实接受下来,在这个前提下,大数定律就成为一个需要证明且可以得到证明的论断,这就避免了“4”中统计定义的数学理论上的问题;而公理中关于“概率存在”的规定又有其实际背景,这就是概率的古典定义和统计定义.所以,我们说,概率论公理体系的出现,是概率论发展史上的一个里程碑,至此,概率论才真正成为了严格的数学分支.二、关于概率定义教学的几点思考对于概率的定义,教科书是先给出古典定义,然后再给出统计定义.这与历史上概率定义的发展相吻合,从“简单到复杂”.在教学中,我们不仅要明了这种顺序的设计意图,而且还要抓住不同定义的特点和思想,以引导学生更好地理解概率.1.古典定义的教学定位在前面的分析中,我们说“等可能”是古典概率非常重要的一个特征,它是古典概率思想产生的前提.正是因为“等可能”,所以才会有了“比率”.因此,“等可能性”和“比率”是古典定义教学中的两个落脚点.“等可能”是无法确切证明的,往往是一种感觉,但是这种感觉是有其实际背景的,例如,掷一枚硬币,“呈正面”“呈反面”是等可能的,因为它质地均匀;而掷一枚图钉,“钉帽着地”“顶针着地”不是等可能的,因为图钉本身给我们的感觉就是帽重钉轻.因此,“等可能”并不要多么严密的物理上或化学上的分析,只需要通过例子感知一下“等可能”和“不等可能”即可,以便让学生明白古典定义的适用对象须具备的条件.2.统计定义的教学定位从直观上讲,统计定义是非常容易接受的,但是它的内涵是非常深刻的,涉及到大数定律.在初中阶段,我们不可能让学生接触其严格的形式和证明.因此,统计定义定位在其合理性和必要性是比较恰当的.如何让学生体会其合理性和必要性?罗老师的课堂教学比较好地实现了这两点.从教学顺序来看,罗老师将“掷硬币”作为归纳统计定义的例子,“掷硬币”可以用古典定义求概率,所以概率值是明确的,而通过试验的方法计算得到的频率就可以和这个明确的概率值相比较,如此更容易让学生体会到“频率具有稳定性”这一事实,从而感受到“用频率估计概率”的合理性;罗老师将“掷图钉”作为统计定义的应用,“掷图钉”不能用古典定义求概率,由此能让学生体会到学习统计定义计算事件概率的必要性.从教学手段来看,罗老师主要采用了“学生试验”的方法,学生的亲自试验在这节课所起的作用是无可代替的:“亲自试验”获得的结果能够给学生以真实感和确切感;“亲自试验”能够让学生感受到频率的随机性和稳定性等特点.所以,像概率与统计的学习,学生应该有更多的主动权和试验权,在动手和动脑中感受概率与统计的思想和方法.3. 概率与统计教学的背后:专业素养的提升在课题研讨时,教师们表现出这样一些困惑:随着试验次数的增加,频率就越来越稳定频率估计概率,一定要大量试验实验次数多少合适事实上,这些问题涉及的就是概率与统计的专业素养.对于大多数教师而言,概率与统计相对而言比较陌生,这是很自然的,因为在教师自身接受的数学专业学习中,概率与统计就是一个弱项.但是,既然要向学生教授概率与统计,那么还是需要有“一桶水”的.就像上面的问题,翻阅任何一本《概率论与数理统计》,都可以给我们知识上的答案,而翻阅一下相关的科普读物或史料,就可以给我们思想方法上的答案.举个例子:伯努利大数定律:设m是n重伯努利试验中事件A出现的次数,又A在每次试验中出现的概率为p(),则对任意的,有.狄莫弗-拉普拉斯极限定理:设m是n重伯努利试验中事件A出现的次数,又A在每次试验中出现的概率为p(),则.伯努利大数定律只是告诉我们,当n趋于无穷时,频率依概率收敛于概率p.伯努利的想法是:只要n充分大,那么频率估计概率的误差就可以如所希望的小.值得赞赏的是,他利用了“依概率收敛”而不是更直观的p,因为频率是随着试验结果变化的,在n次试验中,事件A出现n次也是有可能的,此时p就不成立了.伯努利不仅证明了上述大数定律,而且还想知道:若想要把一个概率通过频率而确定到一定的精确度,要做多少次观察才行.这时,伯努利大数定律无能为力,但是狄莫弗-拉普拉斯极限定理给出了解答:.(*)例如研究课中掷硬币的问题,若要保证有95%的把握使正面向上的频率与其概率0.5之差落在0.1的范围内,那要抛掷多少次?根据(*)式,可以估计出.三、概率论发展简史概率论有悠久的历史,它的起源与博弈问题有关。
概率论与数理统计发展及应用1
概率论与数理统计发展及应用摘要:通过上半学期概率论与数理统计这门课的学习,我大概了解了基本的概率知识,意识到这门课对于自己以后的发展和创新有着很大的帮助。
本文将根据自己的学习心得以及在网上,图书中查找的资料,从概率论的发展历程,以及其在各重要领域中的应用两个方面来阐述我对本门课的理解。
关键词:概率论,数理统计,发展,主要应用正文一、概率论及数理统计的发展1、历史背景17、18世纪,数学获得了巨大的进步。
数学家们冲破了古希腊的演绎框架,向自然界和社会生活的多方面汲取灵感,数学领域出现了众多崭新的生长点,而后都发展成完整的数学分支。
除了分析学这一大系统之外,概率论就是这一时期"使欧几里得几何相形见绌"的若干重大成就之一。
2、概率论的起源与发展概率论是一门研究随机现象规律的数学分支。
概率论的研究始于意大利文艺复兴时期当时在误差、人口统计、人寿保险等范畴中,需要整理和研究大量的随机数据资料,这就孕育出一种专门研究大量随机现象的规律性的数学,但当时刺激数学家们首先思考概率论的问题,却是来自赌博者的问题。
当时赌博盛行,而且赌法复杂,赌注量大,一些职业赌徒,为求增加获胜机会,迫切需要计算取胜的思路,研究不输的方法。
十七世纪中叶,帕斯卡和当时一流的数学家费尔马一起,研究了德·美黑提出的关于骰子赌博的问题,这就是概率论的萌芽。
1657年荷兰物理学家惠更斯发表了“论赌博中的计算”的重要论文,提出了数学期望的概念,伯努利把概率论的发展向前推进了一步,于1713年出版了《猜测的艺术》,指出概率是频率的稳定值,他第一次阐明了大数定律的意义。
1718年法国数学家棣莫弗发表了重要著作《机遇原理》,书中叙述了概率乘法公式和复合事件概率的计算方法,并在1733年发现了正态分布密度函数,但他没有把这一结果应用到实际数据上,直到1924年菜被英国统计学家K·皮尔森在一家图书馆中发现。
德国数学家高斯从测量同一物体所引起的误差这一随机现象独立的发现正态分布密度函数方程,并发展了误差理论,提出了最小二乘法。
