Przeczytaj
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.
Niech będzie skończonym zbiorem wszystkich możliwych zdarzeń elementarnych jednakowo prawdopodobnych.
Prawdopodobieństwem zajścia zdarzenia nazywamy liczbę
Z klasycznej definicji prawdopodobieństwa wynika więc, że prawdopodobieństwo zajścia zdarzenia jest równe ilorazowi liczby zdarzeń elementarnych sprzyjających zdarzeniu przez liczbę wszystkich zdarzeń elementarnych należących do zbioru .
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 .
W pierwszych dwóch przykładach rozpatrzymy właśnie takie zdarzenia.
Rzucamy dziesięć razy monetą. Obliczymy prawdopodobieństwoprawdopodobieństwo tego, że co najmniej raz wypadła reszka.
W jednokrotnym rzucie monetą mamy dwa zdarzenia elementarne: orzeł, reszka. Zatem w dziesięciokrotnym rzucie monetą mamy zdarzeń elementarnych.
Oznaczmy:
– 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 zajęłoby zbyt wiele czasu. Łatwo też wtedy o pomyłkę.
Rozpatrzymy więc zdarzenie przeciwne – ani razu nie wypadła reszka, czyli za każdym razem wypadł orzeł.
Obliczamy prawdopodobieństwo zdarzenia przeciwnego.
Zatem
Odpowiedź:
Prawdopodobieństwo tego, że w dziesięciokrotnym rzucie monetą co najmniej raz wypadła reszka jest równe .
Prawdopodobieństwo, że Marek wygra konkurs matematyczny jest równe , a prawdopodobieństwo, że nie wygra konkursu geograficznego jest równe . Prawdopodobieństwo, że Marek wygra co najmniej jeden konkurs jest równe . Obliczymy prawdopodobieństwo, że Marek wygra oba konkursy.
Oznaczmy:
– zdarzenie polegające na tym, że Marek wygra konkurs matematyczny,
– zdarzenie polegające na tym, że Marek wygra konkurs geograficzny.
Wtedy:
Korzystamy ze wzoru na prawdopodobieństwo sumy.
Mamy obliczyć .
Wstawiamy do wzoru odpowiednie liczby i przekształcamy otrzymane wyrażenie.
Odpowiedź:
Prawdopodobieństwo tego że Marek wygra oba konkursy jest równe .
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.
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:
– wyjęta czekoladka jest kawowa,
– wyjęta czekoladka jest miodowa,
– zdarzenie polegające na wyjęciu dokładnie jednej czekoladki kawowej.
Przebieg rozpatrywanego doświadczenia zilustrujemy za pomocą drzewa.
Prawdopodobieństwa zdarzenia obliczamy, mnożąc prawdopodobieństwa zapisane przy zaznaczonych na czerwono krawędziach i dodając otrzymane liczby.
Odpowiedź:
Prawdopodobieństwo wyjęcia dokładnie jednej czekoladki kawowej jest równe .
W ostatnich dwóch przykładach rozważymy sytuacje probabilistyczne, zawierające zwrot co najwyżej.
Rzucamy dwiema kostkami do gry. Obliczymy prawdopodobieństwo zdarzenia: suma liczb oczek, jakie wypadły na obu kostkach jest co najwyżej równa .
Zaczynamy od wyznaczenia liczby zdarzeń elementarnych w tym doświadczeniu.
Jeśli suma liczb oczek na obu kostkach ma być co najwyżej równa (możemy też powiedzieć – nie większa od ) to może być równa , , lub .
Zatem
Korzystamy ze wzoru na prawdopodobieństwo klasyczne.
Odpowiedź:
Prawdopodobieństwo, że w rzucie dwiema kostkami suma liczb wyrzuconych oczek będzie co najwyżej równa , jest równe .
Rakieta zaopatrzona jest w pięć silników. Prawdopodobieństwo zepsucia się każdego z nich jest równe . Silniki psują się niezależnie od siebie. Obliczymy prawdopodobieństwo tego, że zepsuje się co najwyżej jeden silnik.
Zadanie rozwiążemy, korzystając ze schematu Bernoulliego:
,
gdzie , , .
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:
Prawdopodobieństwo tego, że zepsuje się jeden silnik jest równe:
Prawdopodobieństwo tego, że zepsuje się co najwyżej jeden silnik jest równe:
Odpowiedź:
Szukane prawdopodobieństwo jest równe .
Słownik
niech będzie skończonym zbiorem wszystkich możliwych zdarzeń elementarnych jednakowo prawdopodobnych; prawdopodobieństwem zajścia zdarzenia nazywamy liczbę