Proste doświadczenia losowe

Jacob Bernoulli to siedemnastowieczny szwajcarski matematyk.
W swojej pracy Ars Conjectandi (Sztuka przewidywania) opublikowanej w roku, przedstawia eksperymenty, w którym można otrzymać tylko dwa wyniki, zwane sukcesem lub porażką. Przykładem takiego eksperymentu (obecnie zwanego próbą Bernoulliego) może być rzut monetą – można otrzymać tylko orła lub reszkę.
Rozważania Bernoulliego uważane są za przełomowe dla rozwoju rachunku prawdopodobieństwa.
W tym materiale będziemy również rozpatrywać pewne eksperymenty, ale głównie takie, które mają więcej niż dwa wyniki.

Interaktywna treść merytorycznaInteraktywna treść merytoryczna
Prezentacja multimedialnaPrezentacja multimedialna
Zestaw ćwiczeń interaktywnychZestaw ćwiczeń interaktywnych
SłownikSłownik
Wyodrębnisz doświadczenie losowe spośród innych eksperymentów.
Podasz przykład doświadczenia losowego.
Podasz przykład zdarzenia losowego dla danego doświadczenia losowego.
Określisz zdarzenia elementarne danego doświadczenia losowego.
Ustalisz liczbę wszystkich zdarzeń elementarnych danego doświadczenia losowego.
Doświadczenie losowe
Rzut sześcienną kostką do gry, wyciągnięcie karty z talii kart, losowanie pytania na egzaminie, rzut dwiema monetami – to przykłady eksperymentów, które można wielokrotnie powtarzać w takich samych lub zbliżonych warunkach, a których wyników nie jesteśmy w stanie przewidzieć. Takie eksperymenty nazywamy w matematyce doświadczeniami losowymidoświadczeniami losowymi.
Wynika stąd, że na przykład otrzymanie przez Urszulę piątki z klasówki z matematyki nie jest doświadczeniem losowym, gdyż ocena zależy od umiejętności dziewczynki, a nie od przypadku.
W doświadczeniu losowym znamy wszystkie możliwe wyniki. Przy czym zakładamy, że doświadczenie losowe ma więcej niż jeden możliwy wynik. Na przykład w jednokrotnym rzucie monetą są dwa możliwe wyniki: otrzymanie orła lub reszki.
Pojedynczy wynik doświadczenia losowego to zdarzenie elementarnezdarzenie elementarne.
Każdy zbiór zdarzeń elementarnych spełniających określony warunek nazywamy zdarzeniem losowymzdarzeniem losowym.
Przykłady doświadczeń losowych i zdarzeń losowych w tych doświadczeniach.
Doświadczenie losowe | Przykłady zdarzenia losowego |
|---|---|
Rzut dwiema monetami. | Wypadnięcie dwóch orłów. |
Rzut sześcienną kostką do gry. | Wyrzucenie liczby oczek podzielnej przez trzy. |
Losowanie karty z talii kart do gry. | Wylosowanie damy lub króla. |
Losowanie jednej kuli z pudełka zawierającego dwie kule białe, trzy czarne i kulę złotą. | Wylosowanie kuli, która nie jest biała. |
Zdarzenia losowe oznaczamy dużymi literami: , , ,
Zdarzenia elementarne
W doświadczeniu losowym zakładamy, że każdy poszczególny wynik doświadczenia jest rozłączny z pozostałymi. Te najprostsze wyniki nazywamy zdarzeniami elementarnymi.
W tabelce zawarte są przykłady doświadczeń losowych i zdarzeń elementarnych w tych doświadczeniach.
Doświadczenie losowe | Zdarzenie elementarne |
|---|---|
Rzut monetą. | Wyrzucenie orła. |
Losowanie jednej kuli z pudełka, w którym są kule białe, czerwone i żółte. | Wylosowanie białej kuli. |
Rzut czworościenną kostką do gry, na ściankach której zapisano liczby: , , , . | Wyrzucenie . |
Zdarzenie losowe składa się ze zdarzeń elementarnych, które nazywamy zdarzeniami sprzyjającymi temu zdarzeniu.
Liczbę zdarzeń elementarnych, z których składa się dane zdarzenie losowe, nazywamy liczebnością (lub mocą) zdarzenia losowego.
Rzucamy sześcienną kostką do gry.
Niech będzie zdarzeniem losowym polegającym na wyrzuceniu nieparzystej liczby oczek. Zdarzenia elementarne sprzyjające temu zdarzeniu losowemu to: wyrzucenie , wyrzucenie , wyrzucenie .

Możemy zapisać:
Zdarzeniu sprzyjają trzy zdarzenia elementarne. Liczebność (moc) zbioru jest równa .
Rzucamy monetą i sześcienną kostką do gry.
Niech będzie zdarzeniem losowym polegającym na wyrzuceniu reszki i liczby oczek większej od dwóch.
Zdarzeniu sprzyjają zdarzenia elementarne:
wyrzucono reszkę i ,
wyrzucono reszkę i ,
wyrzucono reszkę i ,
wyrzucono reszkę i .

Zdarzenia sprzyjające w tym przypadku możemy opisać za pomocą uporządkowanych par, których pierwszym elementem jest reszka , a drugim liczba większa od dwóch.
Zdarzeniu sprzyjają zdarzenia elementarne.
Rzucamy dwiema monetami.
Niech będzie zdarzeniem losowym: wypadły dwa orły.
Zdarzeniu sprzyja tylko jedno zdarzenie elementarne: na pierwszej monecie wypadł orzeł i na drugiej monecie wypadł orzeł.

Zapisujemy:
Zbiór zdarzeń elementarnych
Dla każdego doświadczenia losowego należy określić, co uważamy za zdarzenie elementarne i określić zbiór wszystkich możliwych zdarzeń elementarnych. Zbiór ten nazywamy zbiorem zdarzeń elementarnych lub przestrzenią zdarzeń elementarnych.
Zbiorem zdarzeń elementarnychZbiorem zdarzeń elementarnych nazywamy zbiór wszystkich możliwych wyników danego doświadczenia losowego.
Zbiór zdarzeń elementarnych oznaczamy zwykle literą
Rzucamy czworościenną kostką do gry, na ściankach której zapisane są symbole:
W tabelce zawarte są przykłady doświadczeń losowych i zbiorów zdarzeń elementarnych dla tych doświadczeń.
Doświadczenie losowe | Zbiór zdarzeń elementarnych |
|---|---|
Rzut monetą. | |
Rzut sześcienną kostką do gry. | |
Losowanie kuli z pudełka zawierającego dwie ponumerowane | |
Rzut dwiema monetami. |
Na stole leżą trzy karteczki. Na każdej karteczce zapisana jest jedna z cyfr:

Określimy zbiór zdarzeń elementarnych i zdarzeń losowych:
Notatki
Prezentacja multimedialna
Przeanalizuj przykłady zamieszczone w prezentacji, pokazujące różne sposoby graficznego przedstawiania doświadczeń losowych.
Slajd pierwszy:
Lektor mówi: Jeśli chcemy wiedzieć, jakie są wyniki danego doświadczenia losowego i ile ich jest, możemy spróbować zinterpretować to doświadczenie graficznie. Najczęściej posługujemy się wtedy tabelką lub grafem.
Na planszy pojawia się animacja, na której ukazana jest sześcienna kostka do gry w kolorze pomarańczowym. Kostka obraca się. Na animacji znajduje się także napis w kolorze białym. Graficzna interpretacja doświadczenia losowego.
Slajd drugi:
Lektor mówi: Przykład pierwszy. Rzucamy dwiema monetami – dwuzłotówką i pięciozłotówką. Niech r oznacza otrzymanie reszki, a o – orła na monecie dwuzłotowej. Niech R duże oznacza otrzymanie reszki, a O duże – otrzymanie orła na monecie pięciozłotowej.
Na planszy pojawia się grafika. Ramka jest w kolorze szaro‑żółtym w białe paski. W prawym górnym rogu znajduje się tekst. Przykład 1. Napis jest na fioletowym tle. W centralnej części ekranu znajduje się tekst. Rzucamy dwiema monetami. Poniżej ukazane są dwie dwuzłotówki. Jedna jest odwrócona reszką, pod nią znajduje się napis: r - reszka. Druga jest odwrócona orzełkiem, pod nią znajduje się napis: o - orzeł. Tuż obok znajdują się dwie pięciozłotówki. Jedna jest odwrócona reszką, pod nią znajduje się napis: R - reszka. Druga jest odwrócona orzełkiem, pod nią znajduje się napis: O - orzeł.
Slajd trzeci:
Lektor mówi: Sporządzamy tabelę możliwych wyników tego doświadczenia. Wypisujemy możliwe wyniki doświadczenia.
Na planszy pojawia się animacja. Ramka jest w kolorze szarożółtym w białe paski. W prawym górnym rogu znajduje się tekst. Przykład pierwszy. Napis jest na fioletowym tle. W centralnej części ekranu znajduje się tabelka. Ma trzy wiersze i trzy kolumny. Pierwszy wiersz pierwszej kolumny podzielony jest przekątną na dwie równe części. W pierwszej połowie znajduje się dwuzłotówka, natomiast w drugiej pięciozłotówka. W drugiej kolumnie pierwszego wiersza znajduje się tekst reszka. Jest pogrubiony. W trzeciej kolumnie pierwszego wiersza znajduje się tekst. Orzeł. Jest pogrubiony. W pierwszej kolumnie drugiego wiersza znajduje się tekst reszka. W pierwszej kolumnie trzeciego wiersza znajduje się tekst. Orzeł. W drugiej kolumnie drugiego wiersza jest zapis. Nawias otwarty, mała litera er, duża litera er, zamknięcie nawiasu. W trzeciej kolumnie drugiego wiersza jest zapis. Nawias otwarty, mała litera er, duża litera o, zamknięcie nawiasu. W drugiej kolumnie trzeciego wiersza jest zapis. Nawias otwarty, mała litera o, duża litera er, zamknięcie nawiasu. W trzeciej kolumnie trzeciego wiersza jest zapis. Nawias otwarty, mała litera o, duża litera o, zamknięcie nawiasu. Z prawej strony ekranu znajduje się okienko, w którym ukazane jest nagranie. Na nagraniu znajduje się pięć młodych osób, które rzucają jedną monetą i czekają na wynik.
Slajd czwarty:
Lektor mówi: Przykład drugi. Doświadczenie polega na tworzeniu kodów składających się z jednej spośród liter: E, F, G, H i następującej po niej jednej z cyfr: cztery, pięć, sześć. Określimy, ile może być wyników takiego doświadczenia, czyli ile różnych kodów można w ten sposób otrzymać.
Na planszy pojawia się grafika. Ramka jest w kolorze szaro‑żółtym w białe paski. W prawym górnym rogu znajduje się tekst. Przykład 2. Napis jest na fioletowym tle. W centralnej części ekranu znajduje się tekst. Kod składa się z jednej spośród liter: E, F, G, H i następującej po niej jednej z cyfr: cztery, pięć, sześć. Poniżej ukazany jest szary prostokąt z niebieskim obramowaniem, a na nim napisane jest E cztery. Napis w kolorze białym. W dolnej części ekranu jest tekst. Określimy, ile może być takich kodów.
Slajd piąty:
Lektor mówi: Sporządzamy tabelę wyników.
Na grafice jest białe tło. Ramka jest w kolorze szaro‑żółtym w białe paski. W prawym górnym rogu znajduje się tekst. Przykład 2. Napis jest na fioletowym tle. W centralnej części ekranu znajduje się tabelka. Ma pięć wierszy i cztery kolumny. W tabeli ukazane są wszystkie możliwe kombinacje kodu.
Litera \ liczba | |||
|---|---|---|---|
E | E | E | E |
F | F | F | F |
G | G | G | G |
H | H | H | H |
Pod tabelą wypisane są wszystkie opcje. E cztery, E pięć, E sześć, F cztery, F pięć, F sześć, G cztery, G pięć, G sześć, H cztery, H pięć, H sześć
Lektor mówi: Wypisujemy wszystkie możliwe wyniki. Wszystkich możliwych wyników doświadczenia jest dwanaście. Z podanych liter i liczb, można utworzyć dwanaście różnych kodów.
Slajd szósty:
Lektor mówi: Przykład trzeci. Rzucamy czworościenną kostką do gry, na ściankach której zapisane są liczby jeden, dwa, trzy, trzy i monetą. Przyjmujemy, że wynikiem doświadczenia jest para, której pierwszym elementem jest liczba oczek na kostce, a drugim, otrzymanie orła lub reszki.
Na planszy pojawia się animacji. Na animacji jest białe tło. Ramka jest w kolorze szarożółtym w białe paski. W prawym górnym rogu znajduje się tekst. Przykład trzeci. Napis jest na fioletowym tle. Na slajdzie znajduje się napis. Rzucamy czworościenną kostką do gry, na ściankach której zapisane są liczby jeden, dwa, trzy, trzy, i monetą. Pod tekstem umieszczona jest grafika kolorowej kostki czworościennej, a obok dwuzłotowej monety odwróconej reszką. Po prawej stronie ekranu pokazane jest zbliżenie na rękę osoby, która podrzuca monetę. Demonstrator łapie monetę dłonią po podrzuceniu. Nagranie jest w spowolnionym tempie.
Slajd siódmy:
Lektor mówi: Sporządzimy graf, zwany drzewem, ilustrujący przebieg tego doświadczenia. Określimy liczbę zdarzeń elementarnych w tym doświadczeniu.
Na planszy pojawia się animacja. Na animacji jest białe tło. Ramka jest w kolorze szaro‑żółtym w białe paski. W prawym górnym rogu znajduje się tekst. Przykład 3. Napis jest na fioletowym tle. Na slajdzie znajduje się napis. Rzucamy czworościenną kostką do gry, na ściankach której zapisane są liczby 1, 2, 3, 3 i monetą. Pod tekstem umieszczona jest grafika kolorowej kostki czworościennej, a obok dwuzłotowej monety odwróconej reszką. Od grafik poprowadzone są trzy linie, zakończone kolejno liczbą 1, 2 i 3. Po prawej stronie napis: Możliwe wyniki w rzucie kostką. Od każdej liczby poprowadzone są dwie linie. Na końcu jednej jest litera O, na końcu drugiej jest R. Po prawej stronie napis: Możliwe wyniki w rzucie monetą.
Slajd ósmy:
Lektor mówi: Otrzymane drzewo ma sześć gałęzi. Każdą gałąź tworzą dwie krawędzie.
Na animacji jest białe tło. Ramka jest w kolorze szaro‑żółtym w białe paski. W prawym górnym rogu znajduje się tekst. Przykład 3. Napis jest na fioletowym tle. Na slajdzie znajduje się napis. Rzucamy czworościenną kostką do gry, na ściankach której zapisane są liczby 1, 2, 3, 3 i monetą. Pod tekstem umieszczona jest grafika kolorowej kostki czworościennej, a obok dwuzłotowej monety odwróconej reszką. Od grafik poprowadzone są trzy linie, zakończone kolejno liczbą 1, 2 i 3. Po prawej stronie napis: Możliwe wyniki w rzucie kostką. Od każdej liczby poprowadzone są dwie linie. Na końcu jednej jest litera O, na końcu drugiej jest R. Po prawej stronie napis: Możliwe wyniki w rzucie monetą.
Slajd dziewiąty:
Lektor mówi: Jeden wynik otrzymujemy, poruszając się po krawędziach tworzących jedną gałąź. Czyli każdej gałęzi odpowiada jeden wynik doświadczenia losowego.
Na slajdzie pojawia się grafika. W prawym górnym rogu znajduje się tekst. Przykład 3. Napis jest na fioletowym tle. Na slajdzie znajduje się napis. Rzucamy czworościenną kostką do gry, na ściankach której zapisane są liczby 1, 2, 3, 3 i monetą. Pod tekstem umieszczona jest grafika kolorowej kostki czworościennej, a obok dwuzłotowej monety odwróconej reszką. Od grafik poprowadzone są trzy linie, zakończone kolejno liczbą 1, 2 i 3. Po prawej stronie napis: Możliwe wyniki w rzucie kostką. Od każdej liczby poprowadzone są dwie linie. Na końcu jednej jest litera O, na końcu drugiej jest R. Po prawej stronie napis: Możliwe wyniki w rzucie monetą. Pod drzewem zapisano kolejne wyniki jeden i O, jeden i R, dwa i O, dwa i R, trzy i O oraz trzy i R.
Lektor mówi: Zdarzeniami elementarnymi tego doświadczenia losowego są:
wyrzucenie jedynki i orła,
wyrzucenie jedynki i reszki,
wyrzucenie dwójki i orła,
wyrzucenie dwójki i reszki,
wyrzucenie trójki i orła,
wyrzucenie trójki i reszki.
Liczba wszystkich możliwych zdarzeń elementarnych jest równa sześć.
Slajd dziesiąty:
Lektor mówi: Przykład czwarty. Ania ma bluzkę w kolorze niebieskim, bluzkę w kolorze czerwonym i bluzkę w kolorze zielonym. Ma dwie spódnice: zieloną i czerwoną. Narysujemy graf ilustrujący doświadczenie polegające na losowym dobieraniu przez Anię bluzki do spódnicy.
Na planszy pojawia się grafik. W prawym górnym rogu znajduje się tekst. Przykład 4. Napis jest na fioletowym tle. Na slajdzie znajduje się napis: Ania ma bluzkę w kolorze niebieskim, bluzkę w kolorze pomarańczowym i bluzkę w kolorze zielonym. Poniżej ukazane są trzy bluzki w wymienionych kolorach. Pod grafikami znajduje się napis. Ma dwie spódnice: zieloną i pomarańczową. Poniżej znajdują się dwie spódnice w wymienionych kolorach.
Slajd jedenasty:
Lektor mówi: Z drzewa możemy odczytać, że liczba wszystkich zdarzeń elementarnych w tym doświadczeniu losowym jest równa sześć. Ania ma sześć możliwości zestawienia spódnic z bluzkami.
Na planszy pojawia się grafika. W prawym górnym rogu znajduje się tekst. Przykład 4. Napis jest na fioletowym tle. W górnej części ekranu znajduje się zielona i pomarańczowa spódnica oraz niebieska, pomarańczowa i zielona bluzka. Od grupy ubrań poprowadzone są dwie linie. Na końcu jednej jest zielona spódnica, na końcu drugiej jest pomarańczowa. Po prawej stronie napis: wybór spódnicy. Następnie od obu spódnic poprowadzono po trzy linie. Na końcu jednej jest niebieska bluzka, na końcu drugiej pomarańczowa, a na końcu trzeciej jest zielona. Po prawej stronie znajduje się napis: wybór bluzki. Od każdej z bluzek poprowadzona jest linia, na końcu której znajduje się utworzony zestaw ubrań. Po prawej stronie napis: Możliwe wyniki.
Rzucono czworościenną kostką do gry, na ściankach której zapisane są liczby:
elementarnych,
sprzyjających zdarzeniu – wypadła liczba pierwsza,
sprzyjające zdarzeniu – wypadła liczba, której suma cyfr jest parzysta.
Korzystając z grafu zamieszczonego w Przykładzie
spódnicy i bluzki w tym samym kolorze,
spódnicy pomarańczowej i bluzki,
spódnicy w innym kolorze niż bluzka.
Doświadczenie polega na dwukrotnym rzucie sześcienną kostką. Wzorując się na Przykładzie
Wypisz wyniki sprzyjające następującym zdarzeniom losowym:
Zestaw ćwiczeń interaktywnych
Ile może być równa liczba
Na rysunku przedstawiono siatkę nietypowej kostki do gry.

Uzupełnij zdania, przeciągając odpowiednie liczby.
Aby mieć pewność, że na pewno wyciągniemy kartę koloru pik, trzeba wyciągnąć co najmniej 1.
Aby mieć pewność, że na pewno wyciągniemy kartę koloru pik lub karo, trzeba wyciągnąć co najmniej 1.
Aby mieć pewność, że na pewno wyciągniemy kartę koloru pik, karo lub trefl, trzeba wyciągnąć co najmniej 1.
Doświadczenie losowe polega na wylosowaniu jednej liczby spośród wszystkich liczb dwucyfrowych. Wypisz wyniki sprzyjające zdarzeniom:
W szufladzie leżą kule takie, jak na rysunku.


Wyciągamy z szuflady na chybił trafił najpierw jedną, a następnie drugą kulę. Przyjmujemy, że wynikiem doświadczenia jest para, której pierwszym elementem jest kolor (
Podaj przykład doświadczenia losowego, które opisano następująco:
Słownik
Eksperyment, który może być powtarzany w warunkach identycznych (lub zbliżonych), wyniku którego nie da się jednoznacznie przewidzieć.
Zbiór wszystkich możliwych wyników danego doświadczenia losowego.
Zdarzenie elementarne to pojedynczy wynik doświadczenia losowego.
Każdy zbiór zdarzeń elementarnych spełniających określony warunek nazywamy zdarzeniem losowym.
Bibliografia
Boulanger P., (1999), Tysiąc i jedna noc z nauką, Warszawa: Wydawnictwo ADAMANTAN






