Как рассчитать вероятность события формула. Вероятность

10.03.2019

Для вычисления вероятности Р А события А необходимо построить математическую модель изучаемого объекта, которая содержит событие А. Основой модели является вероятностное пространство (,?,Р), где - пространство элементарных событий, ? - класс событий с введенными над ними операциями композиции,

Вероятность любого события А, имеющего смысл в и входящего в класс событий? 25. Если, например,

то из аксиомы 3, вероятностей, следует, что

Таким образом, вычисление вероятности события А, сведено к вычислению вероятностей элементарных событий, его составляющих, а так как они являются «базовыми», то методы их вычисления не обязаны зависить от аксиоматики теории вероятностей.

Здесь рассмотрены три подхода к вычислению вероятностей элементарных событий:

классический;

геометрический;

статистический или частотный.

Классический метод вычисления вероятностей

Из аксиоматического определения вероятности следует, что вероятность существует для любого события А, но как ее вычислить, об этом ничего не говорится, хотя известно, что для каждого элементарного события i существует вероятность рi, такая, что сумма вероятностей всех элементарных событий пространства равна единице, то есть

На использовании этого факта основан классический метод вычисления вероятностей случайных событий, который в силу своей специфичности, дает способ нахождения вероятностей этих событий непосредственно из аксиом.

Пусть дано фиксированное вероятностное пространство (,?,Р), в котором:

  • а) состоит из конечного числа n элементарных событий,
  • б) каждому элементарному событию i поставлена в соответствие вероятность

Рассмотрим событие А, которое состоит из m элементарных событий:

тогда из аксиомы 3 вероятностей, в силу несовместности элементарных событий, следует, что

Тем самым имеем формулу

которую можно интерпретировать следующим образом: вероятность событию А произойти равна отношению числа элементарных событий, благоприятствующих появлению событию А, к числу всех элементарных событий из.

В этом суть классического метода вычисления вероятностей событий.

Замечание. Приписав одинаковую вероятность каждому из элементарных событий пространства, мы, с одной стороны, имея вероятностное пространство и опираясь на аксиомы теории вероятностей, получили правило вычисления вероятностей любых случайных событий из пространства по формуле (2), с другой стороны, это дает нам основание считать все элементарные события равновозможными и вычисление вероятностей любых случайных событий из свести к «урновой» схеме независимо от аксиом.

Из формулы (2) следует, что вероятность события А зависит только от числа элементарных событий, из которых оно состоит и не зависит от их конкретного содержания. Таким образом, чтобы воспользоваться формулой (2), необходимо найти число точек пространства и число точек, из которых состоит событие А, но тогда это уже задача комбинаторного анализа.

Рассмотрим несколько примеров.

Пример 8. В урне из n шаров - k красных и (n - k) черных. Наудачу извлекаем без возвращения r шаров. Какова вероятность того, что в выборке из r шаров s шаров - красных?

Решение. Пусть событие {А} {в выборке из r шаров s - красных}. Искомая вероятность находится по классической схеме, формула (2):

где - число возможных выборок объема r, которые различаются хотя бы одним номером шара, а m - число выборок объема r, в которых s шаров красных. Для, очевидно, число возможных вариантов выборки равно, а m, как следует из примера 7, равно

Таким образом, искомая вероятность равна

Пусть дан набор попарно несовместных событий As,

образующих полную группу, тогда

В этом случае говорят, что имеем распределение вероятностей событий As.

Распределения вероятностей является одним из фундаментальных понятий современной теории вероятностей и составляет основу аксиомами Колмагорова.

Определение. Распределение вероятностей

определяется гипергеометрическое распределение.

Боровков А.А. в своей книге на примере формулы (3) поясняет природу задач теории вероятностей и математической статистики следующим образом: зная состав генеральной совокупности, мы с помощью гипергеометрического распределения можем выяснить, каким может быть состав выборки - это типичная задача теории вероятностей (прямая задача). В естественных науках решают обратную задачу: по составу выборок, определяют природу генеральных совокупностей - это обратная задача, и она, образно говоря, составляет содержание математической статистики.

Обобщением биномиальных коэффициентов (сочетаний) являются полиномиальные коэффициенты, которые своим названием обязаны разложению полинома вида

по степеням слагаемых.

Полиномиальные коэффициенты (4) часто применяются при решении комбинаторных задач.

Теорема. Пусть имеется k различных ящиков, по которым раскладываются пронумерованные шары. Тогда число размещений шаров по ящикам так, чтобы в ящике с номером r находилось ri шаров,

определяется полиномиальными коэффициентами (4).

Доказательство. Поскольку порядок расположения ящиков важен, а шаров в ящиках - не важен, то для подсчета размещений шаров в любом ящике можно воспользоваться сочетаниями.

В первом ящике r1 шаров из n можно выбрать способами, во втором ящике r2 шаров, из оставшихся (n - r1) можно выбрать способами и так далее, в (k - 1) ящик rk-1 шаров выбираем

способами; в ящик k - оставшиеся

шаров попадают автоматически, одним способом.

Таким образом, всего размещений будет

Пример. По n ящикам случайно распределяются n шаров. Считая, что ящики и шары различимы, найти вероятности следующих событий:

  • а) все ящики не пустые = А0;
  • б) один ящик пуст = А1;
  • в) два ящика пустых = А2;
  • г) три ящика пустых = А3;
  • д) (n-1) - ящик пуст = А4.

Решить задачу для случая n = 5.

Решение. Из условия следует, что распределение шаров по ящикам есть простой случайный выбор, следовательно, всех вариантов nn.

Эта последовательность означает, что в первом, втором и третьем ящиках по три шара, в четвертом и пятом по два шара, в остальных (n - 5) ящиках по одному шару. Всего таких размещений шаров по ящикам будет

Так как шары на самом деле различимы, то на каждую такую комбинацию будем иметь

размещений шаров. Таким образом, всего вариантов будет

Переходим к решению по пунктам примера:

а) так как в каждом ящике находится по одному шару, то имеем последовательность 111…11, для которой число размещений равно n!/ n! = 1. Если шары различимы, то имеем n!/ 1! размещений, следовательно, всего вариантов m = 1n!= n!, отсюда

б) если один ящик пуст, то какой-то ящик содержит два шара, тогда имеем последовательность 211…10, для которой число размещений равно n! (n-2)!. Так как шары различимы, то для каждой такой комбинации имеем n!/ 2! размещений. Всего вариантов

в) если два ящика пусты, то имеем две последовательности: 311…100 и 221…100. Для первой число размещений равно

n!/ (2! (n - 3)!).

На каждую такую комбинацию имеем n!/ 3! размещений шаров. Итак, для первой последовательности, число вариантов равно

Для второй последовательности всего вариантов будет

Окончательно имеем

г) для трех пустых ящиков будет три последовательности: 411…1000, либо 3211…1000, либо 22211…1000.

Для первой последовательности имеем

Для второй последовательности

Для третьей последовательности получаем

Всего вариантов

m = k1 + k2 + k3,

Искомая вероятность равна

д) если (n -1) ящик пуст, то все шары должны находиться в одном из ящиков. Очевидно, что число комбинаций равно

Соответствующая этому событию вероятность равна

При n = 5, имеем

Заметим, что при n = 5 события Аi должны образовывать полную группу, что соответствует действительности. В самом деле

  • Раздел 1. Случайные события (50 часов)
  • Тематический план дисциплины для студентов очно-заочной формы обучения
  • Тематический план дисциплины для студентов заочной формы обучения
  • 2.3. Структурно-логическая схема дисциплины
  • Математика ч.2. Теория вероятностей и элементы математической статистики Теория
  • Раздел 1 Случайные события
  • Раздел 3 Элементы математической статистики
  • Раздел 2 Случайные величины
  • 2.5. Практический блок
  • 2.6. Балльно-рейтинговая система
  • Информационные ресурсы дисциплины
  • Библиографический список Основной:
  • 3.2. Опорный конспект по курсу “ Математика ч.2. Теория вероятностей и элементы математической статистики” введение
  • Раздел 1. Случайные события
  • 1.1. Понятие случайного события
  • 1.1.1. Сведения из теории множеств
  • 1.1.2. Пространство элементарных событий
  • 1.1.3. Классификация событий
  • 1.1.4. Сумма и произведение событий
  • 1.2. Вероятности случайных событий.
  • 1.2.1. Относительная частота события, аксиомы теории вероятностей. Классическое определение вероятности
  • 1.2.2. Геометрическое определение вероятности
  • Вычисление вероятности события через элементы комбинаторного анализа
  • 1.2.4. Свойства вероятностей событий
  • 1.2.5. Независимые события
  • 1.2.6. Расчет вероятности безотказной работы прибора
  • Формулы для вычисления вероятности событий
  • 1.3.1. Последовательность независимых испытаний (схема Бернулли)
  • 1.3.2. Условная вероятность события
  • 1.3.4. Формула полной вероятности и формула Байеса
  • Раздел 2. Случайные величины
  • 2.1. Описание случайных величин
  • 2.1.1. Определение и способы задания случайной величины Одним из основных понятий теории вероятности является понятие случайной величины. Рассмотрим некоторые примеры случайных величин:
  • Чтобы задать случайную величину, надо указать ее закон распределения. Случайные величины принято обозначать греческими буквами ,,, а их возможные значения – латинскими буквами с индексамиxi,yi,zi.
  • 2.1.2. Дискретные случайные величины
  • Рассмотрим события Ai , содержащие все элементарные события , приводящие к значению XI:
  • Пусть pi обозначает вероятность события Ai:
  • 2.1.3. Непрерывные случайные величины
  • 2.1.4. Функция распределения и ее свойства
  • 2.1.5. Плотность распределения вероятности и ее свойства
  • 2.2. Числовые характеристики случайных величин
  • 2.2.1. Математическое ожидание случайной величины
  • 2.2.2. Дисперсия случайной величины
  • 2.2.3. Нормальное распределение случайной величины
  • 2.2.4. Биномиальное распределение
  • 2.2.5. Распределение Пуассона
  • Раздел 3. Элементы математической статистики
  • 3.1. Основные определения
  • Гистограмма
  • 3.3. Точечные оценки параметров распределения
  • Основные понятия
  • Точечные оценки математического ожидания и дисперсии
  • 3.4. Интервальные оценки
  • Понятие интервальной оценки
  • Построение интервальных оценок
  • Основные статистические распределения
  • Интервальные оценки математического ожидания нормального распределения
  • Интервальная оценка дисперсии нормального распределения
  • Заключение
  • Глоссарий
  • 4. Методические указания к выполнению лабораторных работ
  • Библиографический список
  • Лабораторная работа 1 описание случайных величин. Числовые характеристики
  • Порядок выполнения лабораторной работы
  • Лабораторная работа 2 Основные определения. Систематизация выборки. Точечные оценки параметров распределения. Интервальные оценки.
  • Понятие статистической гипотезы о виде распределения
  • Порядок выполнения лабораторной работы
  • Ячейка Значение Ячейка Значение
  • 5. Методические указания к выполнению контрольной работы Задание на контрольную работу
  • Методические указания к выполнению контрольной работы События и их вероятности
  • Случайные величины
  • Среднее квадратическое отклонение
  • Элементы математической статистики
  • 6. Блок контроля освоения дисциплины
  • Вопросы для экзамена по курсу « Математика ч.2. Теория вероятностей и элементы математической статистики»
  • Продолжение таблицы в
  • Окончание таблицы в
  • Равномерно распределенные случайные числа
  • Содержание
  • Раздел 1. Случайные события………………………………………. 18
  • Раздел 2 . Случайные величины..………………………… ….. 41
  • Раздел 3. Элементы математической статистики............... . 64
  • 4. Методические указания к выполнению лабораторных
  • 5. Методические указания к выполнению контрольной
      1. Формулы для вычисления вероятности событий

    1.3.1. Последовательность независимых испытаний (схема Бернулли)

    Предположим, что некоторый эксперимент можно проводить неоднократно при одних и тех же условиях. Пусть этот опыт производится n раз, т. е. проводится последовательность из n испытаний.

    Определение. Последовательность n испытаний называют взаимно независимой , если любое событие, связанное с данным испытанием, не зависит от любых событий, относящихся к остальным испытаниям.

    Допустим, что некоторое событие A может произойти с вероятностью p в результате одного испытания или не произойти с вероятностью q = 1- p .

    Определение . Последовательность из n испытаний образует схему Бернулли, если выполняются следующие условия:

      последовательность n испытаний взаимно независима,

    2) вероятность события A не изменяется от испытания к испытанию и не зависит от результата в других испытаниях.

    Событие A называют “ успехом” испытания, а противоположное событие - “неудачей”. Рассмотрим событие

    ={ в n испытаниях произошло ровно m “успехов”}.

    Для вычисления вероятности этого события справедлива формула Бернулли

    p () =
    , m = 1, 2, …, n , (1.6)

    где - число сочетаний из n элементов по m :

    =
    =
    .

    Пример 1.16. Три раза подбрасывают кубик. Найти:

    а) вероятность того, что 6 очков выпадет два раза;

    б) вероятность того, что число шестерок не появится более двух раз.

    Решение . “Успехом” испытания будем считать выпадение на кубике грани с изображением 6 очков.

    а) Общее число испытаний – n =3, число “успехов” – m = 2. Вероятность “успеха” - p =, а вероятность “неудачи” - q = 1 - =. Тогда по формуле Бернулли вероятность того, что результате трехразового бросания кубика два раза выпадет сторона с шестью очками, будет равна

    .

    б) Обозначим через А событие, которое заключается в том, что грань с числом очков 6 появится не более двух раз. Тогда событие можно представить в виде суммы трех несовместных событий А=
    ,

    где В 3 0 – событие, когда интересующая грань ни разу не появится,

    В 3 1 - событие, когда интересующая грань появится один раз,

    В 3 2 - событие, когда интересующая грань появится два раза.

    По формуле Бернулли (1.6) найдем

    p (А ) = р (
    ) = p (
    )=
    +
    +
    =

    =
    .

    1.3.2. Условная вероятность события

    Условная вероятность отражает влияние одного события на вероятность другого. Изменение условий, в которых проводится эксперимент, также влияет

    на вероятность появления интересующего события.

    Определение. Пусть A и B – некоторые события, и вероятность p (B )> 0.

    Условной вероятностью события A при условии, что “событие B уже произошло” называется отношение вероятности произведения данных событий к вероятности события, которое произошло раньше, чем событие, вероятность которого требуется найти. Условная вероятность обозначается как p (A B ). Тогда по определению

    p (A B ) =
    . (1.7)

    Пример 1.17. Подбрасывают два кубика. Пространство элементарных событий состоит из упорядоченных пар чисел

    (1,1) (1,2) (1,3) (1,4) (1,5) (1,6)

    (2,1) (2,2) (2,3) (2,4) (2,5) (2,6)

    (3,1) (3,2) (3,3) (3,4) (3,5) (3,6)

    (4,1) (4,2) (4,3) (4,4) (4,5) (4,6)

    (5,1) (5,2) (5,3) (5,4) (5,5) (5,6)

    (6,1) (6,2) (6,3) (6,4) (6,5) (6,6).

    В примере 1.16 было установлено, что событие A ={число очков на первом кубике > 4} и событие C ={сумма очков равна 8} зависимы. Составим отношение

    .

    Это отношение можно интерпретировать следующим образом. Допустим, что о результате первого бросания известно, что число очков на первом кубике > 4. Отсюда следует, что бросание второго кубика может привести к одному из 12 исходов, составляющих событие A :

    (5,1) (5,2) (5,3) (5,4) (5,5) (5,6)

    (6,1) (6,2) (6,3) (6,4) (6,5) (6,6) .

    При этом событию C могут соответствовать только два из них (5,3) (6,2). В этом случае вероятность события C будет равна
    . Таким образом, информация о наступлении событияA оказала влияние на вероятность события C .

          Вероятность произведения событий

    Теорема умножения

    Вероятность произведения событий A 1 A 2 A n определяется формулой

    p (A 1 A 2 A n ) = p (A 1) p (A 2 A 1))p (A n A 1 A 2 A n- 1). (1.8)

    Для произведения двух событий отсюда следует, что

    p (AB ) = p (A B) p {B ) = p (B A ) p {A ). (1.9)

    Пример 1.18. В партии из 25 изделий 5 изделий бракованных. Последовательно наугад выбирают 3 изделия. Определить вероятность того, что все выбранные изделия бракованные.

    Решение. Обозначим события:

    A 1 = {первое изделие бракованное},

    A 2 = {второе изделие бракованное},

    A 3 = {третье изделие бракованное},

    A = {все изделия бракованные}.

    Событие А есть произведение трех событий A = A 1 A 2 A 3 .

    Из теоремы умножения (1.6) получим

    p (A ) = р( A 1 A 2 A 3 ) = p (A 1) p (A 2 A 1))p (A 3 A 1 A 2).

    Классическое определение вероятности позволяет найти p (A 1) – это отношение числа бракованных изделий к общему количеству изделий:

    p (A 1)= ;

    p (A 2)это отношение числа бракованных изделий, оставшихся после изъятия одного, к общему числу оставшихся изделий:

    p (A 2 A 1))= ;

    p (A 3) – это отношение числа бракованных изделий, оставшихся после изъятия двух бракованных, к общему числу оставшихся изделий:

    p (A 3 A 1 A 2)=.

    Тогда вероятность события A будет равна

    p (A ) ==
    .

    Понимаю, что всем хочется заранее знать, как завершится спортивное мероприятие, кто одержит победу, а кто проиграет. Обладая подобной информацией, можно без страха делать ставки на спортивные мероприятия. Но можно ли вообще и если да, то как рассчитать вероятность события?

    Вероятность – это величина относительная, поэтому не может с точностью говорить о каком-либо событии. Данная величина позволяет проанализировать и оценить необходимость совершения ставки на то или иное соревнование. Определение вероятностей – это целая наука, требующая тщательного изучения и понимания.

    Коэффициент вероятности в теории вероятности

    В ставках на спорт есть несколько вариантов исхода соревнования:

    • победа первой команды;
    • победа второй команды;
    • ничья;
    • тотал.

    У каждого исхода соревнования есть своя вероятность и частота, с которой данное событие совершится при условии сохранения начальных характеристик. Как уже говорили ранее, невозможно точно рассчитать вероятность какого-либо события – оно может совпасть, а может и не совпасть. Таким образом, ваша ставка может как выиграть, так и проиграть.

    Точного 100% предугадывания результатов соревнования не может быть, так как на исход матча влияет множество факторов. Естественно, и букмекеры не знают заранее исход матча и лишь предполагают результат, принимая решение на своей системе анализа и предлагают определенные коэффициенты для ставок.

    Как посчитать вероятность события?

    Допустим, что коэффициент букмекера равен 2. 1/2 – получаем 50%. Получается, что коэффициент 2 равен вероятности 50%. По тому же принципу можно получить безубыточный коэффициент вероятности – 1/вероятность.

    Многие игроки думают, что после нескольких повторяющихся поражений, обязательно произойдет выигрыш — это ошибочное мнение. Вероятность выигрыша ставки не зависит от количества поражений. Даже если вы выбрасываете несколько орлов подряд в игре с монеткой, вероятность выбрасывания решки останется прежней – 50%.

    Существует целый класс опытов, для которых вероятности их возможных исходов легко оценить непосредственно из условий самого опыта. Для этого нужно, чтобы различные исходы опыта обладали симметрией и в силу этого были объективно одинаково возможными.

    Рассмотрим, например, опыт, состоящий в бросании игральной кости, т.е. симметричного кубика, на гранях которого нанесено различное число очков: от 1 до 6.

    В силу симметрии кубика есть основания считать все шесть возможных исходов опыта одинаково возможными. Именно это дает нам право предполагать, что при многократном бросании кости все шесть граней будут выпадать примерно одинаково часто. Это предположение для правильно выполненной кости действительно оправдывается на опыте; при многократном бросании кости каждая её грань появляется примерно в одной шестой доле всех случаев бросания, причем отклонение этой доли от 1/6 тем меньше, чем большее число опытов произведено. Имея в виду, что вероятность достоверного события принята равной единице, естественно приписать выпадению каждой отдельной грани вероятность, равную 1/6. Это число характеризует некоторые объективные свойства данного случайного явления, а именно свойство симметрии шести возможных исходов опыта.

    Для всякого опыта, в котором возможные исходы симметричны и одинаково возможны, можно применить аналогичный прием, который называется непосредственным подсчетом вероятностей.

    Симметричность возможных исходов опыта обычно наблюдается только в искусственно организованных опытах, типа азартных игр. Так как первоначальное развитие теория вероятностей получила именно на схемах азартных игр, то прием непосредственного подсчета вероятностей, исторически возникший вместе с возникновением математической теории случайных явлений, долгое время считался основным и был положен в основу так называемой «классической» теории вероятностей. При этом опыты, не обладающие симметрией возможных исходов, искусственно сводились к «классической» схеме.

    Несмотря на ограниченную сферу практических применений этой схемы, она все же представляет известный интерес, так как именно на опытах, обладающих симметрией возможных исходов, и на событиях, связанных с такими опытами, легче всего познакомиться с основными свойствами вероятностей. Такого рода событиями, допускающими непосредственный подсчет вероятностей, мы и займемся в первую очередь.

    Предварительно введем некоторые вспомогательные понятия.

    1. Полная группа событий.

    Говорят, что несколько событий в данном опыте образуют полную группу событий, если в результате опыта непременно должно появиться хотя бы одно из них.

    Примеры событий, образующих полную группу:

    3) появление 1,2,3,4,5,6 очков при бросании игральной кости;

    4) появление белого шара и появление черного шара при вынимании одного шара из урны, в которой 2 белых и 3 черных шара;

    5) ни одной опечатки, одна, две, три и более трех опечаток при проверке страницы напечатанного текста;

    6) хотя бы одно попадание и хотя бы один промах при двух выстрелах.

    2. Несовместимые события.

    Несколько событий называют несовместимыми в данном опыте, если никакие два из них не могут появиться вместе.

    Примеры несовместимых событий:

    1) выпадение герба и выпадение цифры при бросании монеты;

    2) попадание и промах при выстреле;

    3) появление 1,3, 4 очков при одном бросании игральной кости;

    4) ровно один отказ, ровно два отказа, ровно три отказа технического устройства за десять часов работы.

    3. Равновозможные события.

    Несколько событий в данном опыте называются равновозможными, если по условиям симметрии есть основание считать, что ни одно из этих событий не является объективно более возможным, чем другое.

    Примеры равновозможных событий:

    1) выпадение герба и выпадение цифры при бросании монеты;

    2) появление 1,3, 4, 5 очков при бросании игральной кости;

    3) появление карты бубновой, червонной, трефовой масти при вынимании карты из колоды;

    4) появление шара с №1, 2, 3 при вынимании одного шара из урны, содержащей 10 перенумерованных шаров.

    Существуют группы событий, обладающие всеми тремя свойствами: они образуют полную группу, несовместимы и равновозможны; например: появление герба и цифры при бросании монеты; появление 1, 2, 3, 4, 5, 6 очков при бросании игральной кости. События, образующие такую группу, называются случаями (иначе «шансами»).

    Если какой-либо опыт по своей структуре обладает симметрией возможных исходов, то случаи представляют собой исчерпывающую систему равновозможных и исключающих друг друга исходов опыта. Про такой опыт говорят, что он «сводится к схеме случаев» (иначе – к «схеме урн»).

    Схема случаев по преимуществу имеет место в искусственно организованных опытах, в которых заранее и сознательно обеспечена одинаковая возможность исходов опыта (как, например, в азартных играх). Для таких опытов возможен непосредственный подсчет вероятностей, основанный на оценке доли так называемых «благоприятных» случаев в общем числе случаев.

    Случай называется благоприятным (или «благоприятствующим») некоторому событию, если появление этого случая влечет за собой появление данного события.

    Например, при бросании игральной кости возможны шесть случаев: появление 1, 2, 3, 4, 5, 6 очков. Из них событию – появлению четного числа очков – благоприятны три случая: 2, 4, 6 и не благоприятны остальные три.

    Если опыт сводится к схеме случаев, то вероятность события в данном опыте можно оценить по относительной доле благоприятных случаев. Вероятность события вычисляется как отношение числа благоприятных случаев к общему числу случаев:

    где Р(А) – вероятность события ; – общее число случаев; – число случаев, благоприятных событию .

    Так как число благоприятных случаев всегда заключено между 0 и (0 – для невозможного и – для достоверного события), то вероятность события, вычисленная по формуле (2.2.1), всегда есть рациональная правильная дробь:

    Формула (2.2.1), так называемая «классическая формула» для вычисления вероятностей, долгое время фигурировала в литературе как определение вероятности. В настоящее время при определении (пояснении) вероятности обычно исходят из других принципов, непосредственно связывая понятие вероятности с эмпирическим понятием частоты; формула же (2.2.1) сохраняется лишь как формула для непосредственного подсчета вероятностей, пригодная тогда и только тогда, когда опыт сводится к схеме случаев, т.е. обладает симметрией возможных исходов.

    ТЕМА 1 . Классическая формула вычисления вероятности.

    Основные определения и формулы:

    Эксперимент, исход которого невозможно предсказать, называют случайным экспериментом (СЭ).

    Событие, которое в данном СЭ может произойти, а может и не произойти, называют случайным событием .

    Элементарными исходами называют события, удовлетворяющие требованиям:

    1.при всякой реализации СЭ происходит один и только один элементарный исход;

    2.всякое событие есть некоторая комбинация, некоторый набор элементарных исходов.

    Множество всех возможных элементарных исходов полностью описывает СЭ. Такое множество принято называть пространством элементарных исходов (ПЭИ). Выбор ПЭИ для описания данного СЭ неоднозначен и зависит от решаемой задачи.

    Р(А) = n (A ) / n ,

    где n – общее число равновозможных исходов,

    n (A ) – число исходов, составляющих событие А, как говорят еще, благоприятствующих событию А.

    Слова “наудачу”, “наугад”, “случайным образом” как раз и гарантируют равновозможность элементарных исходов.

    Решение типовых примеров

    Пример 1. Из урны, содержащей 5 красных, 3 черных и 2 белых шара, наудачу извлекают 3 шара. Найти вероятности событий:

    А – “все извлеченные шары красные”;

    В – “ все извлеченные шары – одного цвета”;

    С – “среди извлеченных ровно 2 черных”.

    Решение:

    Элементарным исходом данного СЭ является тройка (неупорядоченная!) шаров. Поэтому, общее число исходов есть число сочетаний: n == 120 (10 = 5 + 3 + 2).

    Событие А состоит только из тех троек, которые извлекались из пяти красных шаров, т.е. n (A )== 10.

    Событию В кроме 10 красных троек благоприятствуют еще и черные тройки, число которых равно= 1. Поэтому: n (B )=10+1=11.

    Событию С благоприятствуют те тройки шаров, которые содержат 2 черных и один не черный. Каждый способ выбора двух черных шаров может комбинироваться с выбором одного не черного (из семи). Поэтому: n (C ) = = 3 * 7 = 21.

    Итак: Р(А) = 10/120; Р(В) = 11/120; Р(С) = 21/120.

    Пример 2. В условиях предыдущей задачи будем считать, что шары каждого цвета имеют свою нумерацию, начиная с 1. Найти вероятности событий:

    D – “максимальный извлеченный номер равен 4”;

    Е – “ максимальный извлеченный номер равен 3”.

    Решение:

    Для вычисления n (D ) можно считать, что в урне есть один шар с номером 4, один шар с большим номером и 8 шаров (3к+3ч+2б) с меньшими номерами. Событию D благоприятствуют те тройки шаров, которые обязательно содержат шар с номером 4 и 2 шара с меньшими номерами. Поэтому: n (D ) =

    P (D ) = 28/120.

    Для вычисления n (Е) считаем: в урне два шара с номером 3, два с большими номерами и шесть шаров с меньшими номерами (2к+2ч+2б). Событие Е состоит из троек двух типов:

    1.один шар с номером 3 и два с меньшими номерами;

    2.два шара с номером 3 и один с меньшим номером.

    Поэтому: n (E )=

    Р(Е) = 36/120.

    Пример 3. Каждая из М различных частиц бросается наудачу в одну из N ячеек. Найти вероятности событий:

    А – все частицы попали во вторую ячейку;

    В – все частицы попали в одну ячейку;

    С – каждая ячейка содержит не более одной частицы (M £ N );

    D – все ячейки заняты (M =N +1);

    Е – вторая ячейка содержит ровно к частиц.

    Решение:

    Для каждой частицы имеется N способов попасть в ту или иную ячейку. По основному принципу комбинаторики для М частиц имеем N *N *N *…*N (М-раз). Итак, общее число исходов в данном СЭ n = N M .

    Для каждой частицы имеем одну возможность попасть во вторую ячейку, поэтому n (A ) = 1*1*…*1= 1 М = 1, и Р(А) = 1/ N M .

    Попасть в одну ячейку (всем частицам) означает попасть всем в первую, или всем во вторую, или и т.д. всем в N -ю. Но каждый из этих N вариантов может осуществиться одним способом. Поэтому n (B )=1+1+…+1(N -раз)=N и Р(В)=N /N M .

    Событие С означает, что у каждой частицы число способов размещения на единицу меньше, чем у предыдущей частицы, а первая может попасть в любую из N ячеек. Поэтому:

    n (C ) = N *(N -1)*…*(N +M -1) и Р(С) =

    В частном случае при M =N : Р(С)=

    Событие D означает, что одна из ячеек содержит две частицы, а каждая из (N -1) оставшихся ячеек содержит по одной частице. Чтобы найти n (D ) рассуждаем так: выберем ячейку в которой будет две частицы, это можно сделать =N способами; затем выберем две частицы для этой ячейки, для этого существует способов. После этого оставшиеся (N -1) частиц распределим по одной в оставшиеся (N -1) ячеек, для этого имеется (N -1)! способов.

    Итак, n (D ) =

    .

    Число n (E ) можно подсчитать так: к частиц для второй ячейки можно способами, оставшиеся (М – К) частиц распределяются произвольным образом по (N -1) ячейке (N -1) М-К способами. Поэтому:



    Похожие статьи
     
    Категории