Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

W niektórych przypadkach trudno jest zinterpretować poprawnie problem probabilistyczny określony za pomocą zwrotu – co najmniej, co najwyżej lub dokładnie. W tym materiale podamy więc kilka przykładów zawierających rozwiązania tego typu zadań.

Na początek przypomnienie klasycznej definicji prawdopodobieństwa, z której będziemy korzystać.

Klasyczna definicja prawdopodobieństwa
Definicja: Klasyczna definicja prawdopodobieństwa

Niech Ω będzie skończonym zbiorem wszystkich możliwych zdarzeń elementarnych jednakowo prawdopodobnych.

Prawdopodobieństwem zajścia zdarzenia AΩ nazywamy liczbę

PA=AΩ

Z klasycznej definicji prawdopodobieństwa wynika więc, że prawdopodobieństwo zajścia zdarzenia AΩ jest równe ilorazowi liczby zdarzeń elementarnych sprzyjających zdarzeniu A przez  liczbę wszystkich zdarzeń elementarnych należących do zbioru Ω.

Zwrot co najmniej raz oznacza, że dane zdarzenie zaszło raz lub więcej razy. Zwrot ten sugeruje więc, że liczba zdarzeń sprzyjających rozważanemu zdarzeniu może być większa od 1.

W pierwszych dwóch przykładach rozpatrzymy właśnie takie zdarzenia.

Przykład 1

Rzucamy dziesięć razy monetą. Obliczymy prawdopodobieństwoklasyczna definicja prawdopodobieństwaprawdopodobieństwo tego, że co najmniej raz wypadła reszka.

W jednokrotnym rzucie monetą mamy dwa zdarzenia elementarne: orzeł, reszka. Zatem w dziesięciokrotnym rzucie monetą mamy 210 zdarzeń elementarnych.

Ω=210

Oznaczmy:

A – zdarzenie polegające na wyrzuceniu co najmniej jednej reszki (możemy też powiedzieć – przynajmniej jednej reszki lub nie mniej niż jednej reszki) w dziesięciokrotnym rzucie monetą. Wypisywanie i zliczanie zdarzeń sprzyjających zdarzeniu A zajęłoby zbyt wiele czasu. Łatwo też wtedy o pomyłkę.

Rozpatrzymy więc zdarzenie przeciwne – ani razu nie wypadła reszka, czyli za każdym razem wypadł orzeł.

A'=1

Obliczamy prawdopodobieństwo zdarzenia przeciwnego.

PA'=1210

Zatem

PA=11210=102411024=10231024

Odpowiedź:

Prawdopodobieństwo tego, że w dziesięciokrotnym rzucie monetą co najmniej raz wypadła reszka jest równe 10231024.

Przykład 2

Prawdopodobieństwo, że Marek wygra konkurs matematyczny jest równe 35, a prawdopodobieństwo, że nie wygra konkursu geograficznego jest równe 58. Prawdopodobieństwo, że Marek wygra co najmniej jeden konkurs jest równe 57. Obliczymy prawdopodobieństwo, że Marek wygra oba konkursy.

Oznaczmy:

M – zdarzenie polegające na tym, że Marek wygra konkurs matematyczny,

G – zdarzenie polegające na tym, że Marek wygra konkurs geograficzny.

Wtedy:

PM=35

PG=1-58=38

PMG=57

Korzystamy ze wzoru na prawdopodobieństwo sumy.

PMG=PM+PG-PMG

Mamy obliczyć PMG.

Wstawiamy do wzoru odpowiednie liczby i przekształcamy otrzymane wyrażenie.

57=35+38-PMG

PMG=24+1540-57

PMG=39·7-200280

PMG=39·7-200280=73280

Odpowiedź:

Prawdopodobieństwo tego że Marek wygra oba konkursy jest równe 73280.

Teraz przykład problemu ze zwrotem dokładnie. Ten zwrot jest używany w zadaniach, w których należy uwypuklić jednoznaczność rozważanej sytuacji. W innych przypadkach, kiedy sformułowanie zadania nie budzi wątpliwości, można pominąć ten zwrot.

Przykład 3

W bombonierce znajdują się dwie czekoladki kawowe i trzy miodowe. Wyjmujemy z bombonierki w sposób losowy najpierw jedną, a następnie drugą czekoladkę. Obliczymy prawdopodobieństwo tego, że dokładnie jedna z czekoladek będzie kawowa.

Oznaczmy:

K – wyjęta czekoladka jest kawowa,

M – wyjęta czekoladka jest miodowa,

A – zdarzenie polegające na wyjęciu dokładnie jednej czekoladki kawowej.

Przebieg rozpatrywanego doświadczenia zilustrujemy za pomocą drzewa.

R1boMiSV0ZN7c

Prawdopodobieństwa zdarzenia A obliczamy, mnożąc prawdopodobieństwa zapisane przy zaznaczonych na czerwono krawędziach i dodając otrzymane liczby.

PA=0,4·0,75+0,6·0,5=0,3+0,3=0,6

Odpowiedź:

Prawdopodobieństwo wyjęcia  dokładnie jednej czekoladki kawowej jest równe 0,6.

W ostatnich dwóch przykładach rozważymy sytuacje probabilistyczne, zawierające zwrot co najwyżej.

Przykład 4

Rzucamy dwiema kostkami do gry. Obliczymy prawdopodobieństwo zdarzenia: suma liczb oczek, jakie wypadły na obu kostkach jest co najwyżej równa 5.

Zaczynamy od wyznaczenia liczby zdarzeń elementarnych w tym doświadczeniu.

Ω=62=36

Jeśli suma liczb oczek na obu kostkach ma być co najwyżej równa 5 (możemy też powiedzieć – nie większa od 5) to może być równa 2, 3, 4 lub 5.

A=1,1,1,2,1,3,1,4,2,1,2,2,2,3,3,1,3,2,4,1

Zatem

A=10

Korzystamy ze wzoru na prawdopodobieństwo klasyczne.

PA=1036=518

Odpowiedź:

Prawdopodobieństwo, że w rzucie dwiema kostkami suma liczb wyrzuconych oczek będzie co najwyżej równa 5, jest równe 5 18 .

Przykład 5

Rakieta zaopatrzona jest w pięć silników. Prawdopodobieństwo zepsucia się każdego z nich jest równe 13. Silniki psują się niezależnie od siebie. Obliczymy prawdopodobieństwo tego, że zepsuje się co najwyżej jeden silnik.

Zadanie rozwiążemy, korzystając ze schematu Bernoulliego:

PSn=k=nk·pk·qn-k,

gdzie p=13, q=1-13=23, n=5.

Chcemy obliczyć prawdopodobieństwo tego, że zepsuje się co najwyżej jeden silnik. Mamy dwie możliwości – nie zepsuje się żaden silnik, bądź zepsuje się jeden silnik.

Prawdopodobieństwo tego, że nie zepsuje się żaden silnik jest równe:

PS5=0=50·130·235=1·1·32243=32243

Prawdopodobieństwo tego, że zepsuje się jeden silnik jest równe:

PS5=1=51·131·234=5·13·1681=80243

Prawdopodobieństwo tego, że zepsuje się co najwyżej jeden silnik jest równe:

PS51=PS5=0+PS5=1=32243+80243=112243

Odpowiedź:

Szukane prawdopodobieństwo jest równe 112243.

Słownik

klasyczna definicja prawdopodobieństwa
klasyczna definicja prawdopodobieństwa

niech Ω będzie skończonym zbiorem wszystkich możliwych zdarzeń elementarnych jednakowo prawdopodobnych; prawdopodobieństwem zajścia zdarzenia AΩ nazywamy liczbę

PA=AΩ