Введення, ймовірність як подія - теорія ймовірності

Кожен експеримент закінчується якимось певним результатом, який не завжди можливо заздалегідь передбачити. Для того, щоб формально описати деякий експеримент, потрібно вказати всі можливі варіанти результатів, якими цей експеримент може закінчитися. У теорії ймовірностей такі результати називаються наслідками. Безліч всіх можливих результатів експерименту називається простором елементарних фіналів. Передбачається, що експеримент може закінчитися одним і тільки одним елементарним результатом. У найбільш простому випадку всі ці результати можна перерахувати:

Таке простір елементарних фіналів називається дискретним.

Найпростішим простором елементарних фіналів є такий простір, в якому окреслені результати розглянутого експерименту:

2) взаємно несумісні (тобто в результаті експерименту може відбутися один і тільки один із зазначених випадків),

3) всі результати утворюють повну групу подій (тобто ніякі інші результати, крім перерахованих, не можуть відбутися).

Такий простір звичайно і називається простором рівно можливих випадків (або симетричним простором).

ПРИКЛАД 1. При киданні симетричною монети можливі два результати - випадання решки або герба. Вони задовольняють всім трьом зазначеним вище умовам і тому в цьому випадку простір елементарних фіналів представляється так (тут буквами Р і Г позначені решка і герб відповідно):

ПРИКЛАД 2. При одночасному киданні двох монет результати являють собою впорядковані пари, що складаються з символів Р і Г. Перший елемент цієї пари - результат, який випав на першій монеті, другий елемент - результат на другий монеті. Очевидно, що таких пар - чотири:

ПРИКЛАД 3. У разі кидання гральної кістки може випасти будь-яка з чисел 1, 2, 3, 4, 5, 6. Тому простір елементарних фіналів

ПРИКЛАД 4. При одночасному киданні двох гральних кісток елементарні результати являють собою пари (x, y), де x - число очок, яке випало на першій кістки, а y - число очок на другий кістки. Всього таких пар - 36:

У дискретному просторі ймовірність кожного елементарного результату вважається заданою і позначається Р (i), або просто рi. причому завжди

тобто сума (кінцева або нескінченна) ймовірностей всіх елементарних фіналів дорівнює одиниці. Елементарні результати ми називаємо елементарним подією.

Подією називається будь-яка підмножина, що складається з елементарних фіналів простору елементарних подій. Кажуть, що «подія А сталося», якщо експеримент закінчився одним з елементарних фіналів i А.

Ймовірністю події А називається сума ймовірностей всіх елементарних фіналів, що входять в А, тобто Р (А) =. З цього визначення ймовірності події слід, що завжди 0 Р (А) 1.

У разі рівно можливих випадків ймовірність елементарного події А визначається формулою

де - число елементів у множині. яке зазвичай називається «загальне число випадків», а - число елементів у множині A, зване «числом сприяють результатів».

Подія А, що складається з усіх елементарних фіналів, що не входять в А, називається протилежним подією до події А. Воно відбувається тоді і тільки тоді, коли подія A не відбулося. Очевидно що Р (А) + Р (А) = 1. Це рівність використовується для обчислення ймовірності події А в разі, коли ймовірність протилежної події відома або легко може бути знайдена, тоді Р (А) = 1 - Р (А).

Таким чином, для обчислення ймовірності в кожній задачі важливо визначити, в чому полягає експеримент, правильно побудувати відповідний простір елементарних подій і виділити в ньому до події A. Потім, використовуючи методи комбінаторики, підрахувати число елементів в і A.

Завдання 1. У ящику 5 апельсинів і 4 яблука. Навмання вибираються 3 фрукта. Яка ймовірність, що всі три фрукта - апельсини?

Рішення. Елементарними наслідками тут є вибірки, що включають 3 фрукта.

Рішення. Так як порядок тут байдужий, будемо вважати вибірки неупорядкованими (і, зрозуміло, бесповторном). Загальна кількість елементарних фіналів дорівнює числу способів вибрати 3 елементи з 9, тобто числу сполучень n =. Число сприятливих результатів m = буде дорівнює числу способів вибору трьох апельсинів з наявних 5, тобто числу поєднань трьох елементів з 5, тобто тоді ймовірність

Завдання 2. Викладач пропонує кожному з трьох студентів задумати будь-яке число від 1 до 10. Вважаючи, що вибір кожним із студентів будь-якого числа з заданих равновозможен, знайти ймовірність того, що у кого-то з них задумані числа співпадуть.

Рішення. Підрахуємо спочатку загальна кількість випадків. Елементарними наслідками будемо вважати впорядковані сукупності задуманих чисел: N1. N2. N3. де N1 - число, задумане першим студентом, N2 - другим і N3 - третім Перший з них вибирає одне з 10 чисел - 10 можливостей, другий робить те ж саме - 10 можливостей, нарешті, вибір третього також 10 можливостей. Згідно з основною теореми комбінаторики загальне число способів дорівнюватиме:

n = N1 N2 N3 = 10 3 = 1000 елементарних фіналів.

Підрахунок кількості сприятливих результатів складніший. Зауважимо, що збіг задуманих чисел може статися у будь-який пари студентів (або навіть одночасно у всіх трьох). Щоб не розбирати окремо всі ці випадки, зручно перейти до протилежного події, тобто підрахувати кількість тих випадків, коли всі три студента задумують різні числа. Перший з них як і раніше має 10 способів вибору числа. Другий студент тепер має лише 9 можливостей (оскільки йому доводиться дбати про те, щоб його число не співпало з задуманим числом першого студента N2 N1. Третій студент ще більш обмежений у виборі - у нього всього 8 можливостей (з 10 можливих для N3 виключаються два числа: N3 N1. N3 N2). Тому загальне число комбінацій задуманих чисел, в яких немає збігів, так само в силу тієї ж основної теореми m = 10 9 8 = 720. Решта випадків 1000 - 720 = 280 характеризуються наявністю хоча б одного збігу. отже, шукана ймовірність збігу дорівнює Р = 280/1000 = 0,28.

Завдання 3. Знайти ймовірність того, що в 8-значному числі рівно 4 цифри збігаються, а решта різні.

Рішення. Подія А =. З умови задачі випливає, що в числі 5 різних цифр, одна з них повторюється - число способів її вибору - будь-яка з 10 цифр, і ця цифра займає будь-які 4 місця в числі - число способів. Решта 4 місця займають різні цифри з невикористаних 9, і так як число залежить від порядку розташування чисел, то число способів вибору чотирьох цифр одно. Тоді число сприятливих результатів. Всього ж способів складання 8-значних чисел одно || = 10 8. Шукана ймовірність дорівнює.

Завдання 4. Шість клієнтів випадковим чином звертаються в 5 фірм. Знайти ймовірність того, що хоча б в одну фірму ніхто не звернеться.

Рішення. Розглянемо зворотне подія. що складається в тому, що в кожну з 5 фірм звернувся клієнт, тоді в якусь із них звернулися двоє людей, а в інші 4 фірми - по одному клієнту. Таких можливостей. А всього способів розподілити 6 клієнтів по 5 фірмам. Звідси. отже.

Завдання 5. Серед 25 екзаменаційних білетів є 5 «щасливих» і 20 «нещасливих». Студенти підходять за квитками один за іншим по черзі. У кого більше ймовірність витягнути «щасливий» квиток: у того, хто підійшов першим, чи у того, хто підійшов другим?

Рішення. Нехай «щасливі» квитки мають номери 1,2,3,4,5. Позначимо через i1 номер квитка, взятого першим студентом, через i2 - номер квитка, взятого другим студентом, тоді елементарним результатом буде пара. а простір елементарних фіналів

тут все елементарні результати різновірогідні. Подія А = має вигляд

Кожне з подій А і В містить елементів, а весь простір містить елементів. Отже, Р (А) = Р (В) = 1/5.

Схожі статті