经过漫长的预热,终于要开始看概率论了,心里还是比较开心的。本着把数学应用到计算机工业中的初心,将大学数学的基本学科梳理了一遍,收获却是意外的大。原本只想把基本概念回顾一遍,但一旦沾上了公理化的思想,后续的学习就没法骑马观灯似地飞奔了。但也正因放慢了脚步,才发现过去对数学的认识是一片空白的。数学的问题和方法并不属于某个独立的领域,它就是这个逻辑世界的基本问题和方法,是万物的组织形态和原理。

1. 样本空间

  概率统计可能是当今程序员认为最有用的数学了,当然这只是因为我们正好处于这个发展阶段。数学从来就是工业革命的助推器,不过不同的阶段的主角有所不同而已。现实问题永远是复杂的、甚至不确定的,数学也从来没有企图精确地描述这个世界,而永远是针对我们关心的某个侧面,提取其通用的模型。概率论也不例外,它并不是这个不确定世界的终极克星,而同样只研究那些随机现象中的确定性问题。

  首先,对随机现象的限定就要求其有“确定性”:在重复试验中要表现出稳定的统计规律。那些杂乱无章的现象,或现象中不可预见的侧面,并不属于概率论的研究的范畴。其次,讨论的问题和结论也是有明确的定义和结果的,它们同样是通过严格论证推导出来的确定性结果。能正视这个问题,才不至于把概率统计捧上天,而忽略了它的数学本质。

  以上废话只是我的个人见解,你大可认为我在虚张声势,下面我们就来好好谈谈:什么是概率?相信很多人会说是“可能性、随机性、不确定性”的度量,这个回答还是让人一头雾水:什么叫“可能性”?如何“度量”它?如果你有基本的公理思想,就不会拿出这种有循环定义之嫌的解释,严格的数学定义也从来不是一种修辞性的描述。学习如何定义概念,是数学抽象的第一步,也是后续理论的起点和根基。

  先来看看我们要讨论的对象:它是一些随机现象,即事情的结果有多种可能,究竟是哪种结果并不确定。但经验或直观又往往告诉我们:这些结果发生的“可能性”有着比较稳定的值,或者大量的试验结果会有规律性的统计结果。随机现象非常多,有些是我们直观上能理解的,比如一个质地均匀的筛子,一般认为六个面出现的可能性是一样的。还有一些却是靠着经验总结的,比如车站客流量、降水量等。但现实中任何随机现象都有着复杂的物理成因,过程中它们相互融合,根本无法精确地计算每时每刻的状态。

  幸好概率论并不关心详细的过程,也不负责解释这一切现象,它只负责用数学来描述随机现象。随机现象的成因复杂多变,很多都不是概率论的讨论范畴,但还有一些可以分解为更小的随机现象,这些现象便可以由概率论自身来解释。但是必须有大家都认同的、无异议的描述,才可以在此基础上研究一些确定性的问题。数学语言的基本元素是集合,还有其衍生出来的数、映射等常用概念,我们自然也是从集合开始定义概率。

  一个随机现象中最适合抽象成集合的是什么?当然是所有可能的随机结果。所有结果组成的集合

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