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西北师范大学物理学云亭班、物理学师范类、电子信息工程、材料物理专业课程教学大纲

 

概率论与数理统计

一、说明
(一) 课程性质

学院平台课程(学科限选/任选课程模块)

(二) 教学时数与学分

教学时数:54学时

学分:2

(三) 授课对象

物理学、电子与信息工程、材料物理本科生

(四) 先修课程

高等数学I,高等数学II

(五) 教学目的

概率论与数理统计是研究随机现象统计规律性的一门数学学科,是物理学专业的重要理论课程之一。

通过学习,旨在使学生掌握概率论和数理统计的基本概念、基本理论和基础方法,从而使学生了解处理随机现象的基本思想和方法,培养学生运用概率论与数理统计的相关知识分析和解决实际问题的能力。

据教学计划确定的培养目标,概率论与数理统计课程的主要教学目的是:

(1) 使学生了解概率论与数理统计的基本理论和方法;

(2) 使学生初步掌握处理随机现象的基本思想和方法,培养学生运用概率论与数理统计的相关知识分析和解决实际问题的能力,为学生以后的物理教学或进一步学习与提高打下必要的基础。

(六) 教学方式

教师讲授为主,学生讨论为辅

(七) 大纲版本

制定日期:2014年03月15日

最后一次修订日期:2013年04月10日

所属课程小组及负责人:数学组,薛具奎教授

大纲编写负责人:林麦麦,豆福全,高吉明

 

二、教学内容与基本要求

 

第一章 随机事件

(一) 教学时数:2学时
(二) 主要内容:

第一节  样本空间和随机事件 (1学时)

  什么是概率论、随机试验、随机事件、基本事件与样本空间

第二节  事件关系和运算 (1学时)

  事件关系、事件运算

(三) 基本要求:

[1]  理解随机试验、随机事件和样本空间等基本概念及事件的关系与运算

 

第二章 事件的概率

(一) 教学时数: 4学时
(二) 主要内容:

第一节  概率的概念 (1学时)

  随机事件的频率、频率的统计定义

第二节  古典概型 (2学时)

  古典概型、概率的古典定义、古典概型的概率计算

第三节  几何概型 (1学时)

  几何概型、几何概型的计算

第四节  概率的公理化定义 (1学时)

  概率的公理化定义、概率的性质

(三) 基本要求:

[1]  掌握处理古典概型问题的基本方法

[2]  了解处理几何概型问题的基本方法

[3]  了解概率的统计定义与频率概念,概率的公理化定义

 

第三章 条件概率与事件的独立性

(一) 教学时数:7学时
(二) 主要内容:

第一节  条件概率 (1学时)

第二节  全概率公式 (2学时

第三节  贝叶斯公式 (1学时)

  先验概率和后验概率、贝叶斯公式

第四节  事件的独立性 (1学时)

第五节  伯努利试验和二项概率 (2学时)

  伯努利试验、二项概率

(三) 基本要求:

[1]  理解应用条件概率、全概率公式和贝叶斯公式解决相关问题的方法

[2]  理解独立性概念及判别方法,能解决伯努利概型的相关问题

  

第四章 一维随机变量

(一) 教学时数:7学时
(二) 主要内容:

第一节  随机变量及分布函数 (2学时)

  随机变量、随机变量的分布函数

第二节  离散型随机变量 (2学时)

  离散型随机变量的分布律、常用离散型分布

第三节  连续型随机变量 (3学时)

  概率密度函数及其性质、常用连续性分布

(三) 基本要求:

[1]  理解一维随机变量的分布函数和性质

[2]  理解离散型随机变量的概念,会计算其分布律

[3]  掌握二项分布,泊松分布

[4]  理解连续型随机变量的定义、分布函数的概念与性质

[5]  掌握均匀分布、指数分布和正态分布

  

第五章 二维随机变量

(一) 教学时数:6学时


(二) 主要内容:

第一节  二维随机变量及分布函数 (1学时)

  二维随机变量、二维随机变量的联合分布函数

第二节  二维离散型随机变量 (1学时)

  二维离散型随机变量、(X, Y)的联合概率分布

第三节  二维连续型随机变量 (1学时)

  二维连续型随机变量的联合概率密度函数及其分布函数、常见的二维连续型随机变量的联合概率密度函数

第四节  边缘分布 (1学时)

  边缘分布函数、边缘分布律

第五节  随机变量的独立性 (1学时)

第六节  条件分布 (1学时)

  离散型随机变量的条件分布律、连续型随机变量的条件分布律

(三) 基本要求:

[1]  了解二维随机变量,理解二维随机变量的分布函数概念、性质

[2]  理解二维离散型随机变量的定义、分布律形式和性质

[3]  理解二维连续型随机变量的定义、联合密度分布函数的概念和性质,了解二维正态分布和二维均匀分布

[4]  了解边缘分布函数的定义,二维离散型随机变量和二维连续型随机变量的边缘分布律

[5]  了解随机变量的相互独立性的判定

[6]  了解条件分布的定义及其计算

  

第六章 随机变量的函数及其分布

(一) 教学时数:4学时
(二) 主要内容:

第一节  一维随机变量的函数及其分布 (2学时)

第二节  多元随机变量的函数的分布 (2学时)

  二维随机变量的函数的分布、二维离散型随机变量的函数的分布、二维连续型随机变量的函数的分布、两个随机变量的和的分布、多元随机变量的极大极小分布

(三) 基本要求:

[1]  了解一维随机变量的函数概念

[2]  了解二维随机变量的函数的概念

  

第七章 随机变量的数字特征

(一) 教学时数:7学时

(二) 主要内容:

第一节  数学期望与中位数 (2学时)

  数学期望的定义、数学期望的性质、中位数、分位数

第二节  方差和标准差 (1学时)

  方差、一维随机变量的方差、二维随机变量的方差

第三节  协方差和相关系数 (1学时)

第四节  切比雪夫不等式及大数律 (2学时)

第五节  中心极限定理 (1学时)

  中心极限定理、独立同分布的中心极限定理、棣莫弗——拉普拉斯中心极限定理

(三) 基本要求:

[1]  掌握随机变量及其函数的数学期望、方差和标准差的定义、性质及其计算方法

[2]  了解契比晓夫不等式和大数定律,了解计算协方差、相关系数和矩的方法

[3]  理解服从同一零—壹分布的相互独立随机变量的和的分布

[4]  了解棣莫弗—拉普拉斯中心极限定理

  

第八章 统计量和抽样分布

(一) 教学时数:6学时
(二) 主要内容:

第一节  统计与统计学 (1学时)

  统计的研究对象、总体和样本、什么是统计学、统计方法的特点、统计思想

第二节  统计量 (1学时)

  统计量的定义、常用统计量

第三节  抽样分布 (4学时)

  有限总体的抽样分布、三个重要分布、正态总体的抽样分布

(三) 基本要求:

[1]  了解统计量的定义

[2]  掌握常用统计量的计算

[3]  了解分布、分布和分布的定义和性质,了解分位数的概念并会查表计算

[4]  了解正态总体的抽样分布

  

第九章 点估计

(一) 教学时数:3学时
(二) 主要内容:

第一节  点估计问题 (1学时)

第二节  估计方法 (1学时)

  矩法估计、极大似然估计法

第三节  点估计的优良性 (1学时)

  无偏性、有效性、相合性

(三) 基本要求:

[1]  理解参数的点估计概念

[2]  掌握用矩估计法和最大似然估计法构造参数的估计量

[3]  了解估计量的优良性评判标准(无偏性、有效性和一致性)

  

第十章 区间估计

(一) 教学时数:4学时
(二) 主要内容:

第一节  置信区间 (1学时)

  区间估计的思想、置信水平、置信区间

第二节  正态总体下的置信区间 (3学时)

  均值估计、方差估计

(三) 基本要求:

[1]  了解区间估计的定义

[2]  掌握单正态总体情况下均值和方差的区间估计的求解

  

第十一章 假设检验

(一) 教学时数:3学时
(二) 主要内容:

第一节  检验的基本原理 (1学时)

检验问题的提法、原假设和备择假设、检验统计量、否定论证及实际推断原理

第二节  显著性水平检验法与正态总体检验 (2学时)

  两类错误概率、显著性水平检验法、正态总体的显著性水平检验

(三) 基本要求:

[1]  了解原假设和备择假设的概念,弄清其间的差别和联系

[2]  知道两类错误概率,并在较简单的情况能计算两类错误概率

[3]  理解显著水平检验法的基本思想,会构造简单假设的显著性检验

[4]  掌握单正态总体参数假设检验的基本步骤

  

三、考核方式与要求
(一)考核内容:教学主要内容
(二)考核方式:闭卷笔试
(三)考核要求:

  使学生了解处理随机现象的基本思想和方法,掌握概率论和数理统计的基本概念、基本理论和基础方法,能够运用概率论与数理统计的相关知识分析和解决实际问题的能力。

  

四、参考书目

1、同济大学应用数学系编,《工程数学 概率论》,高等教育出版社,1982年第一版

2、浙江大学盛骤,谢式千,潘承毅编,《概率论与数理统计》,高等教育出版社,2010年第四版。

3、同济大学应用数学系编,《工程数学 概率论与数理统计》,高等教育出版社,2012年第一版。

   
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