“概率”概念解讀

花穎

我們的生活中存在著許多既偶然卻又是必然的事件，拋擲一枚均勻的硬幣，落地前是正面還是反面朝上是偶然的，但如果連續(xù)拋擲這枚硬幣1000次，那結(jié)果總是差不多有500次是正面朝上；如果你在班級里統(tǒng)計一下，你會發(fā)現(xiàn)一般來說有兩個或兩個以上同月同日（不包括同年）生的同學(xué)的概率超過90%……為什么會有這樣的現(xiàn)象呢？笛卡爾說過：“有一個顛撲不破的真理，那就是當(dāng)我們不能確定什么是真的時候，我們就應(yīng)該去探求什么是最可能的.”下面我就帶領(lǐng)同學(xué)們來一起了解一下這門被十九世紀法國著名數(shù)學(xué)家拉普拉斯稱為“人類知識的最重要的一部分”的數(shù)學(xué)——概率.

一、歷史背景：

17、18世紀，數(shù)學(xué)獲得了巨大的進步.數(shù)學(xué)家們沖破了古希臘的演繹框架，向自然界和社會生活的多方面汲取靈感，數(shù)學(xué)領(lǐng)域出現(xiàn)了眾多嶄新的生長點，而后都發(fā)展成完整的數(shù)學(xué)分支.除了分析學(xué)這一大系統(tǒng)之外，概率論就是這一時期“使歐幾里得幾何相形見絀”的若干重大成就之一.

二、概率的產(chǎn)生與發(fā)展

概率問題的歷史可以追溯到很遠，很早以前，人們就用抽簽、抓鬮的方法解決問題，這可能是概率最早的應(yīng)用.而真正研究隨機現(xiàn)象的概率論出現(xiàn)在15世紀之后，當(dāng)時的保險業(yè)非常不成熟，只是一種完全靠估計形勢而出現(xiàn)的賭博性事業(yè)，保險公司要承擔(dān)很大的不確定性風(fēng)險，保險業(yè)的發(fā)展渴望能有指導(dǎo)保險的計算工具的出現(xiàn).這一渴望戲劇性地因15世紀末賭博現(xiàn)象的大量出現(xiàn)而得到解決.據(jù)傳，當(dāng)時有一個法國賭徒梅勒遇到了一個難解的問題：梅勒和他的一個朋友每人出30個金幣，兩人誰先贏滿三局誰就得到全部賭注.在游戲進行了一會兒后，梅勒贏了兩局，他的朋友贏了一局.這時候梅勒由于一個緊急事情必須離開，游戲不得不停止.他們該如何分配賭桌上的60個金幣的賭注呢？梅勒的朋友認為，既然他接下來贏的機會是梅勒的一半，那么他該拿到梅勒所得的一半，即他拿20個金幣，梅勒拿40個金幣.然而梅勒爭執(zhí)道：再擲一次色子，即使他輸了，游戲是平局，他最少也能得到全部賭注的一半—30個金幣；但如果他贏了，就可以拿走全部的賭注.在下一次擲色子之前，他實際上已經(jīng)擁有了30個金幣，他還有50%的機會贏得另外30個金幣，所以，他應(yīng)分得45個金幣.

賭本究竟如何分配才合理呢？后來梅勒把這個問題告訴了當(dāng)時法國著名的數(shù)學(xué)家帕斯卡，這居然也難住了帕斯卡，因為當(dāng)時并沒有相關(guān)的知識來解決此類問題，而且兩人說的似乎都有道理.帕斯卡又寫信告訴了另一個著名的數(shù)學(xué)家費爾馬，于是在這兩位偉大的法國數(shù)學(xué)家之間開始了具有劃時代意義的通信，在通信中，他們最終正確地解決了這個問題.他們設(shè)想：如果繼續(xù)賭下去，梅勒（設(shè)為甲）和他的朋友（設(shè)為乙）最終獲勝的機會如何呢？他們倆至多再賭兩局即可分出勝負，這兩局勝的情況有4種可能的結(jié)果：甲甲、甲乙、乙甲、乙乙.前三種情況都是甲最后取勝，只有最后一種情況才是乙取勝，所以賭注應(yīng)按3：1的比例分配，即甲得45個金幣，乙得15個金幣.雖然梅勒的計算方式不一樣，但他的分配方式是對的.

后來，荷蘭著名的天文、物理兼數(shù)學(xué)家惠更斯把這一問題置于更復(fù)雜的情形之下，試圖總結(jié)出更一般的規(guī)律，于1657年寫成了《論賭博中的計算》一文，這就是最早的概率論著作.正是他們把這一類問題提高到了理論的高度，并總結(jié)出了其中的一般規(guī)律.同時，他們的研究還吸引了許多學(xué)者，由此把賭博的數(shù)理討論推向了一個新的臺階，逐漸建立起一些重要概念及運算法則，從而使這類研究從對機會性的游戲的分析發(fā)展上升為一個新的數(shù)學(xué)分支.由賭徒的問題引起，概率逐漸演變成一門嚴謹?shù)目茖W(xué).

四、概率的應(yīng)用

現(xiàn)在，概率論與以它作為基礎(chǔ)的數(shù)理統(tǒng)計學(xué)一起，在自然科學(xué)，社會科學(xué)，工程技術(shù)，軍事科學(xué)及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域中起著不可或缺的作用.直觀地說，衛(wèi)星上天，導(dǎo)彈巡航，飛機制造，宇宙飛船遨游太空等都有概率論的一份功勞；及時準(zhǔn)確的天氣預(yù)報，海洋探險，考古研究等更離不開概率論與數(shù)量統(tǒng)計；電子技術(shù)的發(fā)展，影視文化的進步，人口普查及教育等同概率論與數(shù)理統(tǒng)計也是密不可分的.例如，天氣預(yù)報的制作中就有一種統(tǒng)計預(yù)報法，它是在大氣動力學(xué)、熱力學(xué)、氣候?qū)W和預(yù)報員時間經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，應(yīng)用概率論和數(shù)理統(tǒng)計方法，再利用電子計算機，根據(jù)歷史資料制作概率天氣預(yù)報.它所提供的不是某種天氣現(xiàn)象的“有”或“無”，某種氣象要素值“大”或“小”，而是天氣現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性有多大.如對降水的預(yù)報，傳統(tǒng)的天氣預(yù)報一般預(yù)報有雨或無雨，而概率預(yù)報則給出可能出現(xiàn)降水的百分數(shù)，百分數(shù)越大，出現(xiàn)降水的可能性越大.

“統(tǒng)計與概率”主要研究現(xiàn)實生活中的數(shù)據(jù)和客觀世界中的隨機現(xiàn)象，它通過對數(shù)據(jù)收集、整理、描述和分析以及對事件發(fā)生可能性的刻畫，來幫助人們作出合理的推斷和預(yù)測.再通觀我們的教材，與概率相關(guān)的實例涉及到日常生活、氣候、軍事、生產(chǎn)、經(jīng)濟、科研、文化、游戲等諸多領(lǐng)域，可見學(xué)好、用好概率是何等的重要！人類在對機會性的游戲的研究思考中創(chuàng)立和發(fā)展了概率論并使之成為人類的根本知識之一。今天，概率論所研究的問題滲透到我們生活的方方面面，概率論揭示了生活中許多現(xiàn)象所蘊涵的神奇規(guī)律，運用概率論的知識，我們能對許多看似不可思議的現(xiàn)象，給出令人信服的解釋。這樣一門與生活密切結(jié)合的學(xué)問，在教學(xué)中，會使學(xué)生從一開始接觸就產(chǎn)生一種學(xué)寓于樂的好感，易于激發(fā)學(xué)習(xí)概率論乃至整個數(shù)學(xué)學(xué)科的興趣。這就要求我們在今后的研究和教學(xué)中，加入概率論栩栩如生的一面，使得學(xué)生對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)更充滿樂趣和熱情。相信當(dāng)同學(xué)們學(xué)完了初中的概率問題時，也會對數(shù)學(xué)有一個全新的認識.