3.2: Термінологія
Ймовірність - це міра, яка пов'язана з тим, наскільки ми впевнені в результатах конкретного експерименту чи діяльності. Експеримент - це планова операція, що проводиться в контрольованих умовах. Якщо результат не визначений, то експеримент, як кажуть, є випадковим експериментом. Перегортання однієї справедливої монети двічі - приклад експерименту.
Результат експерименту називається результатом. Простір вибірки експерименту - це сукупність усіх можливих результатів. Три способи представлення простору зразка: перерахувати можливі результати, створити діаграму дерева або створити діаграму Венна. Велика буква S використовується для позначення простору зразка. Наприклад, якщо ви перевернете одну справедливу монету,S={H, T} деH= орел іT= решка - це результати.
Подія - це будь-яка комбінація результатів. ВеликіA літери люблять іB представляють події. Наприклад, якщо експеримент полягає в тому, щоб перевернути одну справедливу монету, подіяA може отримати максимум одну голову. Імовірність подіїA пишетьсяP(A).
Визначення: Ймовірність
Імовірність будь-якого результату - це довгострокова відносна частота цього результату. Імовірності знаходяться між нулем і одиницею, включно (тобто нуль і одиниця і всі числа між цими значеннями).
- P(A)=0означає, що подія ніколи неA може статися.
- P(A)=1означає, що подіяA завжди відбувається.
- P(A)=0.5означає,A що подія однаково ймовірно відбудеться або не відбудеться. Наприклад, якщо перевернути одну чесну монету багаторазово (від 20 до 2000 до 20 000 разів), відносна частота голів наближається до 0,5 (ймовірність голів).
Однаково імовірно означає, що кожен результат експерименту відбувається з однаковою ймовірністю. Наприклад, якщо ви кидаєте справедливу шестигранну смерть, кожне обличчя (1, 2, 3, 4, 5 або 6) так само ймовірно, що відбудеться, як і будь-яке інше обличчя. Якщо ви кидаєте справедливу монету, однаково ймовірні станеться голова (HT) та Tail (). Якщо ви випадковим чином вгадаєте відповідь на правдиве/помилкове питання на іспиті, ви з однаковою ймовірністю виберете правильну відповідь або неправильну відповідь.
Для обчислення ймовірності події А, коли всі результати у вибірковому просторі однаково вірогідні, підрахуйте кількість результатів для подіїA та розділіть на загальну кількість результатів у вибірковому просторі. Наприклад, якщо кинути справедливу копейку і справедливий нікель, простір зразка - це місце,{HH, TH, HT,TT} деT= хвости іH= голови. Простір вибірки має чотири результати. A=отримання однієї голови. Є два результати, які відповідають цій умові{HT, TH}, так щоP(A)=24=0.5.
Припустимо, ви кидаєте одну справедливу шестигранну матрицю, з цифрами {1, 2, 3, 4, 5, 6} на її гранях. Нехай подіяE= прокатки число, яке є принаймні п'ять. Є два результати {5, 6}. P(E)=26. Якби вам довелося котити плашку лише кілька разів, ви б не здивувалися, якби ваші спостережувані результати не відповідали ймовірності. Якби ви були котити матрицю дуже велику кількість разів, ви б очікували, що в цілому26 з рулонів призведе до результату «принаймні п'ять». Ви б точно не очікували26. Довгострокова відносна частота отримання цього результату наближалася б до теоретичної ймовірності,26 оскільки кількість повторень зростає все більше і більше.
Визначення: Закон великих чисел
Ця важлива характеристика експериментів ймовірності відома як закон великих чисел, який стверджує, що, як кількість повторень експерименту збільшується, відносна частота, отримана в експерименті, як правило, стає все ближче і ближче до теоретичної ймовірності. Незважаючи на те, що результати не відбуваються за будь-якою встановленою схемою або порядком, загалом довгострокова спостережувана відносна частота наблизиться до теоретичної ймовірності. (Слово емпіричний часто використовується замість спостережуваного слова.)
Важливо розуміти, що в багатьох ситуаціях результати не однаково ймовірні. Монета або померти можуть бути несправедливими або упередженими. Два викладачі математики в Європі мали своїх студентів зі статистики перевірити бельгійську монету євро і виявили, що в 250 випробуваннях голова отримувалася 56% часу, а хвіст отримувався 44% часу. Дані, здається, показують, що монета не є справедливою монетою; більше повторень було б корисно зробити більш точний висновок про таку упередженість. Деякі кістки можуть бути упередженими. Подивіться на кістки в грі, яку ви маєте вдома; плями на кожному обличчі, як правило, невеликі отвори, вирізані, а потім пофарбовані, щоб зробити плями видимими. Ваші кістки можуть бути або не можуть бути упередженими; цілком можливо, що результати можуть впливати незначні відмінності у вазі через різну кількість отворів у обличчях. Азартні казино роблять багато грошей залежно від результатів від прокатки кісток, тому кістки казино робляться по-різному, щоб усунути упередженість. Казино-кубики мають плоскі грані; отвори повністю заповнені фарбою, що має таку ж щільність, як і матеріал, з якого зроблені кістки, так що кожна грань однаково вірогідна. Пізніше ми вивчимо методи, які слід використовувати для роботи з ймовірностями подій, які не однаково ймовірні.
Подія «OR»
Результат є в тому випадку,A OR B якщо результат знаходиться вA або знаходиться вB або є в обохA іB. Наприклад, нехайA={1,2,3,4,5} іB={4,5,6,7,8}. A OR B={1,2,3,4,5,6,7,8}. Зверніть увагу, що 4 і 5 НЕ перераховані двічі.
Подія «І»
Результат є в тому випадку,A AND B якщо результат в обохA іB одночасно. Наприклад, нехайA іB бути {1, 2, 3, 4, 5} і {4, 5, 6, 7, 8} відповідно. ПотімA AND B=4,5.
AПозначається доповнення подіїA' (читайте «Просте»). A'складається з усіх результатів, які НЕ знаходяться вA. Зауважте, що
P(A)+P(A′)=1.
Наприклад, нехайS={1,2,3,4,5,6} і нехайA=1,2,3,4. Потім,A′=5,6 іP(A)=46P(A′)=26, і
P(A)+P(A′)=46+26=1.
Записується умовна ймовірністьAB заданогоP(A|B). P(A|B)ймовірність того, що подіяA відбудеться з огляду на те, що подіяB вже відбулася. Умовне зменшує простір вибірки. Вираховуємо ймовірністьA від зменшеного простору вибіркиB. Формула дляP(A|B) розрахунку
P(A|B)=P(A AND B)P(B)
P(B)де більше нуля.
Наприклад, припустимо, що ми кидаємо одну справедливу, шестигранну вмирає. Простір зразкаS={1,2,3,4,5,6}. НехайA= обличчя 2 або 3, аB= обличчя рівне (2, 4, 6). Для обчисленняP(A|B) підраховуємо кількість результатів 2 або 3 в просторі вибіркиB={2,4,6}. Потім ми розділимо це на кількість результатівB (а неS).
Такий же результат отримуємо, скориставшись формулою. Пам'ятайте, щоS має шість результатів.
P(A|B)= P(A AND B) P(B)=the number of outcomes that are 2 or 3 and even in S6the number of outcomes that are even in S6=1636=13
Розуміння термінології та символів
Важливо уважно прочитати кожну проблему, щоб подумати і зрозуміти, що таке події. Розуміння формулювання - це перший дуже важливий крок у вирішенні ймовірнісних завдань. Перечитайте проблему кілька разів, якщо це необхідно. Чітко визначте подію, що цікавить. Визначте, чи є умова, викладене в формулюванні, яке вказувало б на те, що ймовірність умовна; уважно визначте умова, якщо така є.
Приклад3.2.1
Простір вибіркиS - це цілі числа, що починаються з одиниці і менше 20.
- S=_____________________________
Нехай подіяA= парних чисел іB= номерів подій більше 13.
- A=_____________________,B= _____________________
- P(A)=_____________,P(B)= ________________
- A AND B=____________________,A OR B= ________________
- P(A AND B)=_________,P(A OR B)= _____________
- A′=_____________,P(A′)= _____________
- P(A)+P(A′)=____________
- P(A|B)=___________,P(B|A)= _____________; чи рівні ймовірності?
Відповідь
- S={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19}
- A={2,4,6,8,10,12,14,16,18},B={14,15,16,17,18,19}
- P(A)=919,P(B)=619
- A AND B={14,16,18},A OR B={2,4,6,8,10,12,14,15,16,17,18,19}
- P(A AND B)=319,P(A OR B)=1219
- A′=1,3,5,7,9,11,13,15,17,19;P(A′)=1019
- P(A)+P(A′)=1((919+1019=1)
- P(A|B)=P(A AND B)P(B)=36,P(B|A)=P(A AND B)P(A)=39, Ні
Вправа3.2.1
Простір вибірки S - це впорядковані пари двох цілих чисел, першого від одного до трьох і другого від одного до чотирьох (приклад: (1, 4)).
- S=_____________________________
Нехай подіяA= сумаB= парна, а подія перше число просте. - A=_____________________,B= _____________________
- P(A)=_____________,P(B)= ________________
- A AND B=____________________,A OR B= ________________
- P(A AND B)=_________,P(A OR B)= _____________
- B′=_____________,P(B′)= _____________
- P(A)+P(A′)=____________
- P(A|B)=___________,P(B|A)= _____________; чи рівні ймовірності?
Відповідь
- S={(1,1),(1,2),(1,3),(1,4),(2,1),(2,2),(2,3),(2,4),(3,1),(3,2),(3,3),(3,4)}
- A={(1,1),(1,3),(2,2),(2,4),(3,1),(3,3)}
B={(2,1),(2,2),(2,3),(2,4),(3,1),(3,2),(3,3),(3,4)} - P(A)=12,P(B)=23
- A AND B={(2,2),(2,4),(3,1),(3,3)}
A OR B={(1,1),(1,3),(2,1),(2,2),(2,3),(2,4),(3,1),(3,2),(3,3),(3,4)} - P(A AND B)=13,P(A OR B)=56
- B′={(1,1),(1,2),(1,3),(1,4)},P(B′)=13
- P(B)+P(B′)=1
- P(A|B)=P(A AND B)P(B)=12,P(B|A)=P(A AND B)P(B)=23, Ні.
Приклад3.2.2A
Справедлива шестигранна плашка прокатана. Опишіть простір вибірки S, ідентифікуйте кожну з наступних подій з підмножиною S і обчислите його ймовірність (результатом є кількість точок, які з'являються).
- T=Подія результату два.
- A=Подія результатом є парне число.
- B=Результат події менше чотирьох.
- ДоповненняA.
- A GIVEN B
- B GIVEN A
- A AND B
- A OR B
- A OR B′
- N=Подія результатом є просте число.
- I=Подія результат - сім.
Рішення
- T={2},P(T)=16
- A={2,4,6},P(A)=12
- B={1,2,3},P(B)=12
- A′={1,3,5},P(A′)=12
- A|B={2},P(A|B)=13
- B|A={2},P(B|A)=13
- A AND B=2,P(A AND B)=16
- A OR B={1,2,3,4,6},P(A OR B)=56
- A OR B′={2,4,5,6},P(A OR B′)=23
- N={2,3,5},P(N)=12
- Шестигранна плашка не має семи точок. P(7)=0.
Приклад3.2.2B
Таблиця описує розподіл випадковоїS вибірки з 100 осіб, організованих за статтю і чи є вони правшами або лівшами.
правша | Лівша | |
---|---|---|
Самці | 43 | 9 |
Самки | 44 | 4 |
Позначимо подіїM= суб'єкт чоловічий,F= суб'єкт жіночий,R= суб'єкт - правша,L= суб'єкт - лівша. Обчислити такі ймовірності:
- P(M)
- P(F)
- P(R)
- P(L)
- P(M AND R)
- P(F AND L)
- P(M OR F)
- P(M OR R)
- P(F OR L)
- P(M')
- P(R|M)
- P(F|L)
- P(L|F)
Відповідь
- P(M)=0.52
- P(F)=0.48
- P(R)=0.87
- P(L)=0.13
- P(M AND R)=0.43
- P(F AND L)=0.04
- P(M OR F)=1
- P(M OR R)=0.96
- P(F OR L)=0.57
- P(M')=0.48
- P(R|M)=0.8269(округлено до чотирьох знаків після коми)
- P(F|L)=0.3077(округлено до чотирьох знаків після коми)
- P(L|F)=0.0833
Посилання
- «Список країн за континентами». Світовий Атлас, 2013. Доступно в Інтернеті за адресою http://www.worldatlas.com/cntycont.htm (доступ до 2 травня 2013 р.).
Рецензія
У цьому модулі ми вивчили основну термінологію ймовірності. Сукупність всіх можливих результатів експерименту називається простором вибірки. Події є підмножинами простору вибірки, і їм присвоюється ймовірність, яка є числом від нуля до одиниці включно.
Огляд формули
AіB є подіями
P(S)=1деS знаходиться простір зразка
0≤P(A)≤1
P(A|B)=P(A AND B)P(B)
Глосарій
- Умовна ймовірність
- ймовірність того, що подія відбудеться з огляду на те, що інша подія вже сталася
- Однаково ймовірно
- Кожен результат експерименту має однакову ймовірність.
- Подія
- підмножина множини всіх результатів експерименту; множина всіх результатів експерименту називається простором вибірки і зазвичай позначається символомS. Подія є довільною підмножиною вS. Він може містити один результат, два результати, відсутність результатів (порожня підмножина), весь простір вибірки тощо. Стандартними позначеннями для подій є великі літери типуA,B,C, і так далі.
- Експеримент
- планова діяльність, що здійснюється в контрольованих умовах
- Результат
- конкретний результат експерименту
- Імовірність
- число між нулем і одиницею, включно, що дає ймовірність того, що відбудеться конкретна подія; основу статистики дають наступні 3 аксіоми (А.Н.Колмогорова, 1930-е рр.): ДавайтеS позначимо простір вибірки іA іB є двома подіями в S. Потім:
-
- 0≤P(A)≤1
- ЯкщоA іB є будь-якими двома взаємовиключними подіями, тоP(A OR B)=P(A)+P(B).
- P(S)=1
- Простір зразків
- сукупність всіх можливих результатів експерименту
- Подія «І»
- Результат є в тому випадку,A AND B якщо результат в обохA AND B одночасно.
- Подія комплементу
- Доповнення подіїA складається з усіх результатів, які НЕ знаходяться вA.
- Умовна імовірність A ЗАДАНОГО B
- P(A|B)ймовірність того, що подіяA відбудеться з огляду на те, що подіяB вже відбулася.
- Подія або
- Результат є в тому випадку,A OR B якщо результат знаходиться вA або знаходиться вB або є в обохA іB.
Вправа 3.2.2
У конкретному класі коледжу є студенти чоловічої та жіночої статі. Деякі студенти мають довге волосся, а деякі студенти мають коротке волосся. Напишіть символи для ймовірностей подій для частин a - j. (Зауважте, що тут ви не можете знайти числові відповіді. Вам ще не дали достатньо інформації, щоб знайти будь-які значення ймовірності; сконцентруйтеся на розумінні символів.)
- НехайF буде подія, що студентка - жінка.
- НехайM буде подія, що студент - чоловік.
- НехайS буде подія, що у студентки коротке волосся.
- НехайL буде подія, що у школяра довге волосся.
- Імовірність того, що у школяра немає довгого волосся.
- Імовірність того, що студент - чоловік або має коротке волосся.
- Імовірність того, що студентка - жінка і має довге волосся.
- Імовірність того, що студент - чоловік, враховуючи, що у школяра довге волосся.
- Імовірність того, що у школяра довге волосся, враховуючи, що учень - чоловік.
- З усіх студенток велика ймовірність того, що у студентки коротке волосся.
- З усіх учнів з довгим волоссям велика ймовірність того, що студентка - жінка.
- Імовірність того, що студентка жіноча або має довге волосся.
- Імовірність того, що випадково обраний студент - студент чоловічої статі з коротким волоссям.
- Імовірність того, що студент - жінка.
Відповідь
- P(L′)=P(S)
- P(M OR S)
- P(F AND L)
- P(M|L)
- P(L|M)
- P(S|F)
- P(F|L)
- P(F OR L)
- P(M AND S)
- P(F)
Використовуйте наступну інформацію, щоб відповісти на наступні чотири вправи. Коробка наповнена декількома партійними прихильниками. Він містить 12 капелюхів, 15 шумоутворювачів, десять пасток для пальців і п'ять мішків конфетті.
НехайH= подія отримання капелюха.
НехайN= подія отримання шумоутворювача.
НехайF= подія потрапляє в пастку для пальців.
НехайC= подія отримання мішечка з конфетті.
Вправа 3.2.3
ЗнайтиP(H).
Вправа 3.2.4
ЗнайтиP(N).
Відповідь
P(N)=1542=514=0.36
Вправа 3.2.5
ЗнайтиP(F).
Вправа 3.2.6
ЗнайтиP(C).
Відповідь
P(C)=542=0.12
Використовуйте наступну інформацію, щоб відповісти на наступні шість вправ. Баночка з 150 драже містить 22 червоних драже, 38 жовтих, 20 зелених, 28 фіолетових, 26 синіх, а решта помаранчевих.
НехайB= подія отримання синього желейного бобу
НехайG= подія отримання зеленого желейного бобу.
НехайO= подія отримання апельсинового желейного бобу.
НехайP= подія отримання фіолетового желейного бобу.
НехайR= подія отримання червоної квасолі.
НехайY= подія отримання жовтого желейного бобу.
Вправа 3.2.7
ЗнайтиP(B).
Вправа 3.2.8
ЗнайтиP(G).
Відповідь
P(G)=20150=215=0.13
Вправа 3.2.9
ЗнайтиP(P).
Вправа 3.2.10
ЗнайтиP(R).
Відповідь
P(R)=22150=1175=0.15
Вправа 3.2.11
ЗнайтиP(Y).
Вправа 3.2.12
ЗнайтиP(O).
Відповідь
P(textO)=150−22−38−20−28−26150=16150=875=0.11
Використовуйте наступну інформацію, щоб відповісти на наступні шість вправ. У Північній Америці 23 країни, 12 країн у Південній Америці, 47 країн Європи, 44 країни Азії, 54 країни Африки та 14 в Океанії (регіон Тихого океану).
НехайA= подія, що країна знаходиться в Азії.
НехайE= подія, що країна знаходиться в Європі.
НехайF= подія, що країна знаходиться в Африці.
НехайN= подія, що країна знаходиться в Північній Америці.
НехайO= подія, що країна знаходиться в Океанії.
НехайS= подія, що країна знаходиться в Південній Америці.
Вправа 3.2.13
ЗнайтиP(A).
Вправа 3.2.14
ЗнайтиP(E).
Відповідь
P(E)=47194=0.24
Вправа 3.2.15
ЗнайтиP(F).
Вправа 3.2.16
ЗнайтиP(N).
Відповідь
P(N)=23194=0.12
Вправа 3.2.17
ЗнайтиP(O).
Вправа 3.2.18
ЗнайтиP(S).
Відповідь
P(S)=12194=697=0.06
Вправа 3.2.19
Яка ймовірність витягнути червону картку в стандартну колоду з 52 карт?
Вправа 3.2.20
Яка ймовірність розіграшу клубу в стандартну колоду з 52 карт?
Відповідь
1352=14=0.25
Вправа 3.2.21
Яка ймовірність прокатки парної кількості точок з справедливою шестигранною плашкою під номером від одного до шести?
Вправа 3.2.22
Яка ймовірність прокатки простого числа точок з справедливою шестигранною матрицею, пронумерованою від одного до шести?
Відповідь
36=12=0.5
Використовуйте наступну інформацію, щоб відповісти на наступні дві вправи. Ви бачите гру на місцевому ярмарку. Ви повинні кинути дротик в колірне коло. Кожна секція на колірному колі дорівнює за площею.

НехайB= подія посадки на синьому кольорі.
НехайR= подія посадки на червоному.
НехайG= подія посадки на зелений.
НехайY= подія посадки на жовтому кольорі.
Вправа 3.2.23
Якщо виY приземлитеся на, ви отримаєте найбільший приз. ЗнайтиP(Y).
Вправа 3.2.24
Якщо ви приземлитеся на червоному, ви не отримаєте приз. Що такеP(R)?
Відповідь
P(R)=48=0.5
Використовуйте наступну інформацію, щоб відповісти на наступні десять вправ. На бейсбольній команді є інфілдери і аутфілдери. Деякі гравці є чудовими нападами, а деякі гравці не є великими нападами.
НехайI= подія, що гравець в інфілдері.
НехайO= подія, що гравець є аутфілдером.
НехайH= подія, що гравець є великим нападником.
НехайN= подія, що гравець не великий нападник.
Вправа 3.2.25
Напишіть символи для ймовірності того, що гравець не є аутфілдером.
Вправа 3.2.26
Напишіть символи для ймовірності того, що гравець є аутфілдером або є великим нападаючим.
Відповідь
P(O OR H)
Вправа 3.2.27
Напишіть символи для ймовірності того, що гравець є інфілдером і не є великим нападником.
Вправа 3.2.28
Напишіть символи для ймовірності того, що гравець є великим нападником, враховуючи, що гравець є інфілдером.
Відповідь
P(H|I)
Вправа 3.2.29
Напишіть символи для ймовірності того, що гравець є інфілдером, враховуючи, що гравець - великий нападник.
Вправа 3.2.30
Напишіть символи для ймовірності того, що з усіх аутфілдерів гравець не є великим нападником.
Відповідь
P(N|O)
Вправа 3.2.31
Напишіть символи для ймовірності того, що з усіх великих нападників, гравець є аутфілдером.
Вправа 3.2.32
Напишіть символи для ймовірності того, що гравець є інфілдером або не є великим нападаючим.
Відповідь
P(I OR N)
Вправа 3.2.33
Напишіть символи для ймовірності того, що гравець є аутфілдером і є великим нападник.
Вправа 3.2.34
Напишіть символи для ймовірності того, що гравець є інфілдером.
Відповідь
P(I)
Вправа 3.2.35
Яке слово означає сукупність всіх можливих результатів?
Вправа 3.2.36
Що таке умовна ймовірність?
Відповідь
Імовірність того, що подія відбудеться з огляду на те, що інша подія вже сталася.
Вправа 3.2.37
Полиця вміщує 12 книг. Вісім - художня література, а решта - документальна література. Кожна з них - це різна книга з унікальною назвою. Художні книги нумеруються від одного до восьми. Книги документальної літератури нумеруються від одного до чотирьох. Випадковим чином вибрати одну книгу
НехайF= подія, що книга є вигадкою
НехайN= подія, що книга є документальною літературою
Що таке простір для зразків?
Вправа 3.2.38
Яка сума ймовірностей події та її доповнення?
Відповідь
1
Використовуйте наступну інформацію, щоб відповісти на наступні дві вправи. Ви катаєте чесний, шестигранний кубик числа. НехайE= подія, що вона приземляється на парне число. НехайM= подія, що вона приземляється на кратну трьом.
Вправа 3.2.39
ЩоP(E|M) означає в словах?
Вправа 3.2.40
ЩоP(E OR M) означає в словах?
Відповідь
ймовірність посадки на парне число або кратне трьом