随机试验的三大要素、什么是随机试验的“有限尺度”,以及常见的随机试验举例

一、前言

我们知道,概率论所研究的核心对象就是随机事件所表现出来的随机现象,而对随机现象的观察,则被称为“随机试验”.

所以,要学习概率论,我们就必须明白什么是随机试验.

在本文中,「荒原之梦考研数学」将通过随机试验的三大要素来定义随机试验,同时给出“有限尺度”这一概念,以及一些生活中常见的随机试验的例子,帮助同学们进一步理解什么是随机试验.

二、正文

概括地说,如果一个试验可以被称为随机试验,则必须同时满足以下三个要素(条件、特点):

第一个要素:试验可以在相同的条件下重复地进行;

第二个要素:每次试验都存在两个及以上的可能结果,并且能事先确定试验的所有可能结果(也就是说试验的所有可能结果都遵循 [1],并且所有可能的结果都可以明确);

第三个要素:进行一次试验之前并不能确定哪一个可能的结果会发生.

附 [1]:有关“ ”的解释如下:

最经典的随机试验,就是掷骰子,我们可以统计每次掷出一个骰子所得到的点数,也可以统计掷出的多个骰子的所得到的点数,这些都是随机试验:

随机试验的三大要素、什么是随机试验的“有限尺度”,以及常见的随机试验举例 | 图 01.
图 01. 两个骰子. From: wikimeidia.com; Author: Stephen Silver; Permission: Public Domain.

当然,我们的生活中还存在着很多随机事件,对这些随机事件的观察都可以称之为随机试验,例如,海岸边某处浪花的高度、傍晚的天空中某点处的亮度、路口在下一分钟内驶过的汽车数量,以及一条路上一年内坏掉的路灯数量等,都是随机试验.

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图 02. 加利福尼亚州圣迭戈市北部拉霍亚(La Jolla)度假社区岸边的海浪. From: wikimeidia.com; Author: Stephen Silver; Permission: Public Domain; Created: 08 December 2002.
随机试验的三大要素、什么是随机试验的“有限尺度”,以及常见的随机试验举例 | 图 03.
图 03. 缅因州刘易斯顿市贝茨学院(Bates College)跑道上的日落. From: wikimeidia.com; Author: Micov, Permission: CC BY-SA 3.0; Created: 3 July 2008 8:30 PM.
随机试验的三大要素、什么是随机试验的“有限尺度”,以及常见的随机试验举例 | 图 04.
图 04. 不列颠哥伦比亚省金伯利市沃林格大道 Overwaitea 山上的道路和汽车. From: wikimeidia.com; Author: Liamd967, Permission: CC0; Created: 16 January 2023.
随机试验的三大要素、什么是随机试验的“有限尺度”,以及常见的随机试验举例 | 图 05.
图 05. 迪拜阿布扎比市 3 号滨海大道上的路灯. From: wikimeidia.com; Author: giggel, Permission: CC BY 3.0; Created: 20 March 2011.

一般情况下,通过随机试验可以得到一些随机数,而随机数在密码学、图形学、统计学等领域都有着非常广泛和深入的应用,是人类社会得以正常运转的必不可少的组成部分.


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