Klasyczna definicja prawdopodobieństwa (treść rozszerzona)
W doświadczeniu losowym określimy zbiór zdarzeń elementarnych
a zdarzeniom elementarnym przypiszemy takie liczby nieujemne odpowiednio , że . Wówczas prawdopodobieństwem dowolnego zdarzenia nazywamy liczbę , która jest sumą prawdopodobieństw przypisanych do zdarzeń elementarnych sprzyjających zdarzeniu .
Pokażemy, że w poprzednim przykładzie, w drugim sposobie rozwiązania postępowaliśmy zgodnie z ogólną definicją prawdopodobieństwa.
Przyjęliśmy, że doświadczenie może skończyć się jednym z czterech możliwych wyników:
– zdarzenie, że wylosujemy zadanie kodowane rozwiązane pierwszego dnia,
– zdarzenie, że wylosujemy zadanie testowe rozwiązane pierwszego dnia,
– zdarzenie, że wylosujemy zadanie kodowane rozwiązane drugiego dnia,
– zdarzenie, że wylosujemy zadanie testowe rozwiązane drugiego dnia.
Rozpatrując te wyniki jako zdarzenia elementarne, otrzymujemy zbiór zdarzeń elementarnych
Każdemu ze zdarzeń elementarnych przypisaliśmy prawdopodobieństwo takie , jak w poniższej tabeli:
Zdarzenie | ||||
prawdopodobieństwo |
Ponieważ spełniony jest warunek , więc jeżeli przez oznaczymy zdarzenie, że wylosowano zadanie kodowane, to i prawdopodobieństwo zdarzenia jest równe
Otrzymany wynik jest, oczywiście, zgodny z wynikiem otrzymanym w pierwszym sposobie rozwiązania (według schematu klasycznego).
Pokażemy formalnie, że definicja ogólna jest zgodna z definicją klasyczną prawdopodobieństwa.
Rozpatrzmy doświadczenie losowe, w którym zbiór zdarzeń elementarnych to
przy czym zdarzeniom elementarnym są przypisane takie liczby nieujemne, odpowiednio
że
Jeżeli przyjmiemy, że zdarzenia elementarne są jednakowo prawdopodobne
to każdemu zdarzeniu elementarnemu przypisane jest prawdopodobieństwo równe .
Ponieważ zbiór zdarzeń elementarnych liczy n elementów, więc . Ponadto dowolnemu zdarzeniu sprzyja zdarzeń elementarnych, co oznacza, że jest sumą liczb równych .
Stąd . To właśnie mieliśmy udowodnić.