由前面文章討論可知,應(yīng)用統(tǒng)計(jì)規(guī)律性討論問(wèn)題時(shí)使用的最基本的討論方法是概率理論。因而本文將對(duì)概率理論中一些基本概念作簡(jiǎn)單的介紹。
1.概率
假定進(jìn)行N次的實(shí)驗(yàn),如果發(fā)生隨機(jī)事件i的次數(shù)為N,那么Ni與N之比稱(chēng)之為發(fā)生隨機(jī)事件i的頻率。在一定外界條件下,增加進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的次數(shù),隨機(jī)事件i的頻率就逐漸接近于一個(gè)確定值,出現(xiàn)隨機(jī)事件i的頻率的極限值稱(chēng)之為隨機(jī)事件i的概率,即
對(duì)統(tǒng)計(jì)力學(xué)而言,式[3-1-1]表示在一定外界條件下,如果進(jìn)行N次的測(cè)量,討論體系中處于第i個(gè)狀態(tài)的次數(shù)為Ni,則討論體系中出現(xiàn)狀態(tài)i的概率為Pi。
如果系統(tǒng)狀態(tài)的變化是連續(xù)的,則在某個(gè)狀態(tài)區(qū)間i→i+di內(nèi)的概率為:
dPi=ρ(i)di [3-1-2]
式中ρ(i)在統(tǒng)計(jì)力學(xué)中稱(chēng)為概率密度,ρ(i)應(yīng)是狀態(tài)i的函數(shù)。如果i是個(gè)物理量,例如溫度、壓力等等之類(lèi),那么ρ(i)就是這個(gè)物理量的函數(shù)。故而ρ(i)又被稱(chēng)為概率分布函數(shù)。求出討論系統(tǒng)在某種條件下?tīng)顟B(tài)的概率分布函數(shù)是統(tǒng)計(jì)力學(xué)討論的重要內(nèi)容之一。
2.概率運(yùn)算
(1)隨機(jī)事件i的概率一定滿(mǎn)足下列關(guān)系:
0≤Pi≤1 [3-1-3]
(2)必然事件的概率等于1;不可能事件的概率等于零。
(3)多個(gè)互斥事件和的概率等于各個(gè)事件概率的和。此即為概率加法定理。
設(shè)互斥事件的總數(shù)為i,則各個(gè)互斥事件和的概率為:
(4)如果式[3-1-4]包含有所有討論的互斥事件(共S件事件),則屬于必然事件,這樣其總概率應(yīng)等于1,即
如果系統(tǒng)狀態(tài)的變化是連續(xù)的,則其歸一化條件為:
(5)若有兩個(gè)事件,一個(gè)事件出現(xiàn)并不影響另一事件出現(xiàn)的可能性,且反之亦如此,則這兩個(gè)事件稱(chēng)為獨(dú)立事件。設(shè)有r個(gè)獨(dú)立事件,多個(gè)獨(dú)立事件同時(shí)發(fā)生的概率等于各事件概率的積,即: