M_R_W22_M3 Rachunek prawdopodobieństwa, cz. 2
3. Niezależność zdarzeń
Często wydaje nam się, że nie mamy wpływu na pewne wydarzenia, które dotyczą nas bezpośrednio.
Uważamy wręcz, że to nieunikniony los wytycza ścieżki naszej drogi życiowej. Dla niektórych jest to dobre wytłumaczenie, aby nie podejmować żadnych działań, a los niech za nas zdecyduje. Dla innych zdanie się na los, to maskowanie pokrętnych poczynań. Przykładem może być rejent Milczek, postać literacka występująca w komedii A. Fredry „Zemsta”, który tłumaczy swoje postępowanie zrządzeniem losu.

Teatr im. Juliusza Słowackiego w Krakowie, reżyseria Teofil Trzciński.
Co los spuści, przyjąć trzeba;
Niech się dzieje wola Nieba.Aleksander Fredro „Zemsta”
W matematyce też spotykamy się ze zdarzeniami losowymi. Choć w kontekście bardziej teoretycznym niż praktycznym. W tym materiale poznamy jedno z najważniejszych pojęć rachunku prawdopodobieństwa związanego ze zdarzeniami losowymi – zdarzenia losowe niezależne. Być może przeczytawszy o zdarzeniach niezaleźnych, zastanawiasz się, czy są też zdarzenia zależne. Odpowiedź i na to pytanie znajdziesz, analizując prezentowany materiał.
Sprawdzisz, czy dane zdarzenia są niezależne czy zależne.
Obliczysz iloczyn prawdopodobieństw zdarzeń losowych.
Obliczysz prawdopodobieńswtwo iloczynu zdarzeń losowych.
Uzasadnisz własności prawdopopodobieństwa iloczynu zdarzeń losowych.
Prawdopodobieństwo iloczynu dwóch zdarzeń
Przekształcając wzór na prawdopodobieństwo warunkowe dwóch zdarzeń , takich, że otrzymujemy wzór na prawdopodobieństwo iloczynu zdarzeń .
Jeśli to możemy również zapisać .
Wzór na prawdopodobieństwo iloczynu dwóch zdarzeń
Niech , . Wtedy:
, jeśli
, jeśli
Z talii kart wyciągamy kolejno dwie karty bez zwracania. Obliczymy prawdopodobieństwo, że obie wylosowane karty będą asami.
Oznaczmy:
– zdarzenie polegające na tym, że pierwsza wylosowana karta będzie asem,
– zdarzenie polegające na tym, że druga wylosowana karta będzie asem.
Wtedy to zdarzenie polegające na tym, że pierwsza i druga wylosowana karta będą asami.
W talii złożonej z kart są cztery asy, zatem:
Po wylosowaniu asa, w talii zostało tylko kart, w tym trzy asy, stąd:
Prawdopodobieństwo iloczynu zdarzeń i jest równe:
Odpowiedź:
Prawdopodobieństwo wylosowania dwóch asów w kolejnych losowaniach jest równe .
Łucznik trafia w tarczę z prawdopodobieństwem , przy czym jest szansy na to, że jeśli trafi w tarczę, to trafi w środek tarczy. Obliczymy, jakie jest prawdopodobieństwo, że strzelec trafi w środek tarczy.
Oznaczmy:
– zdarzenie polegające na tym, że strzelec trafi w środek tarczy,
– zdarzenie polegające na tym, że strzelec trafi w tarczę.
Korzystając ze wzoru na prawdopodobieństwo iloczynu zdarzeń otrzymujemy:
Odpowiedź:
Prawdopodobieństwo tego, że strzelec trafi w środek tarczy jest równe .
Zdarzenia niezależne
Zawodnicy i rzucają piłkami do kosza. Wynik rzutu zawodnika nie zależy od wyniku rzutu zawodnika i odwrotnie. Rezultaty rzutów są od siebie niezależne.
Jeżeli , i zajście zdarzenia nie zależy od zajścia zdarzenia , to o takich zdarzeniach mówimy, że są niezależne.
Wówczas , czyli .
Zdarzenia , nazywamy niezależnymi wtedy i tylko wtedy, gdy
Z powyższej definicji wynika, że aby sprawdzić, czy dane zdarzenia i są niezależne, wystarczy sprawdzić, czy zachodzi równość .
Spośród liczb naturalnych od do losujemy jedną liczbę.
Oznaczmy:
– zdarzenie polegające na tym, że wylosowana liczba jest podzielna przez ,
– zdarzenie polegające na tym, że wylosowana liczba jest podzielna przez .
Zauważmy, że liczba jest podzielna zarówno przez , jak i przez , więc przypuszczamy, że zdarzenia i nie są niezależne.
Sprawdzimy nasze przypuszczenia, obliczając prawdopodobieństwa odpowiednich iloczynów.
Zdarzeniu sprzyjają liczby:
, , , , , .
Zatem: .
Zdarzeniu sprzyjają liczby:
, , , , .
Zatem: .
Zdarzeniu sprzyja liczba .
Zatem: .
Wtedy:
Czyli:
Zdarzenia i nie są niezależne. O takich zdarzeniach mówimy, że są zależne.
W koszyku jest grzybów, w tym dobrych i robaczywe. Z koszyka wypadły dwa grzyby. Sprawdzimy, czy niezależne są zdarzenia:
– wypadł co najwyżej jeden grzyb dobry,
– wypadł co najwyżej jeden grzyb robaczywy.
Z koszyka wypadły dwa grzyby spośród dziesięciu, które znajdowały się w koszyku.
Zdarzeniu sprzyja wypadnięcie dwóch grzybów robaczywych lub jednego dobrego i jednego robaczywego.
Zdarzeniu sprzyja wypadnięcie dwóch dobrych grzybów lub wypadnięcie jednego grzyba dobrego i jednego robaczywego.
Zdarzeniu sprzyja wypadnięcie jednego grzyba dobrego i jednego robaczywego.
Wynika z tego, że i .
Czyli: .
Zdarzenia i są zależne.
Korzystając z prawdopodobieństwa warunkowego, definicję zdarzeń niezależnych można określić nieco inaczej.
Niech , i . Zdarzenia i nazywamy niezależnymi, gdy .
Niech , i . Zdarzenia i nazywamy niezależnymi, gdy .
Na przystanku Zakładowa – Fabryczna stają dwa miejskie autobusy – autobus linii i autobus linii . Autobusy te jeżdżą niezależnie od siebie. Prawdopodobieństwo, że w ciągu najbliższych pięciu minut nadjedzie autobus linii jest równe . Prawdopodobieństwo, że w ciągu najbliższych pięciu minut nadjedzie autobus linii jest równe . Obliczymy prawdopodobieństwo tego, że w ciągu najbliższych pięciu minut nadjedzie co najmniej jeden z tych autobusów.
Oznaczmy:
– zdarzenie polegające na tym, że nadjedzie co najmniej jeden autobus,
– zdarzenie polegające na tym, że nie nadjedzie żaden autobus.
Najpierw obliczymy prawdopodobieństwo zajścia zdarzenia .
Prawdopodobieństwo tego, że w ciągu najbliższych pięciu minut nie nadjedzie autobus linii jest równe .
Prawdopodobieństwo tego, że w ciągu najbliższych pięciu minut nie nadjedzie autobus linii jest równe .
Zatem: .
Zauważmy, że zdarzenia i są zdarzeniami przeciwnymi.
Czyli:
Odpowiedź:
Prawdopodobieństwo tego, że w ciągu najbliższych pięciu minut nadjedzie co najmniej jeden z autobusów jest równe .
Zdarzenia , są niezależne i i . Obliczymy .
Przekształcamy wzór na prawdopodobieństwo sumy zdarzeń, uwzględniając równość
Podamy teraz ważne twierdzenie, określające niektóre własności zdarzeń niezależnych. Udowodnimy jedną z podanych równości. Pozostałe równości pozostawiamy Tobie do udowodnienia.
Jeżeli zdarzenia i są niezależne, to również niezależne są zdarzenia:
i
i
i
Udowodnimy ostatni z tych związków. Mamy wykazać, że:
Skorzystamy ze wzorów de Morgana i ze wzoru na prawdopodobieństwo zdarzenia przeciwnego.
Dwaj strzelcy strzelają do tej samej tarczy. Prawdopodobieństwo, że pierwszy trafi w tarczę jest równe , a prawdopodobieństwo, że drugi trafi w tarczę jest równe . Prawdopodobieństwa trafienia w tarczę przez każdego ze strzelców są zdarzeniami niezależnymizdarzeniami niezależnymi.
Obliczymy prawdopodobieństwo, że tarcza zostanie raz trafiona.
Oznaczmy:
– pierwszy strzelec trafi w tarczę,
– drugi strzelec trafi w tarczę,
– tarcza zostanie trafiona dokładnie raz.
Zdarzenie zajdzie, gdy pierwszy strzelec trafi, a drugi nie trafi lub odwrotnie – pierwszy strzelec spudłuje, a drugi trafi.
Na podstawie powyższego twierdzenia wnioskujemy, że zdarzenia i oraz i są niezależne.
Zatem:
Odpowiedź:
Prawdopodobieństwo, że tarcza zostanie trafiona dokładnie raz jest równe .
Pojęcie niezależności dwóch zdarzeń losowych można uogólnić na dowolną skończoną ich liczbę. My ograniczymy się tylko do trójki zdarzeń losowych.
Dane są zdarzenia , , . Zdarzenia , i nazywamy zdarzeniami niezależnymi, jeżeli zdarzenia i , i , i są niezależne i .
Zatem trzy zdarzenia są niezależne (lub stanowią niezależny układ zdarzeń), jeśli:
i
i
i
.
Rzucamy jednocześnie trzema monetami. Obliczymy prawdopodobieństwo tego, że na każdej monecie wypadnie orzeł.
Oznaczmy:
– zdarzenie polegające na tym, że na pierwszej monecie wypadł orzeł,
– zdarzenie polegające na tym, że na drugiej monecie wypadł orzeł,
– zdarzenie polegające na tym, że na trzeciej monecie wypadł orzeł.
Wtedy:
– zdarzenie polegające na tym, że na każdej monecie wypadł orzeł.
Zdarzenia , , są wzajemnie niezależne i .
Zatem:
Odpowiedź:
Prawdopodobieństwo tego, że na każdej monecie wypadnie orzeł jest równe .
Zapoznaj się z filmem, który przybliży Ci jedno z kluczowych pojęć rachunku prawdopodobieństwa – pojęcie zdarzeń niezależnych. Zwróć uwagę na różnice między zdarzeniami niezależnymi a zależnymi.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R3SWKHDXwSlYY
Film nawiązujący do treści lekcji dotyczącej niezależnych zdarzeń losowych.
Rzucamy dwa razy monetą. Niech oznacza zdarzenie polegające na tym, że w pierwszym rzucie wypadł orzeł. Niech oznacza zdarzenie, że w drugim rzucie wypadła reszka. Ustal, czy zdarzenia , są niezależne.
Zaznacz wszystkie zdania prawdziwe. Możliwe odpowiedzi: 1. P nawias, A, zamknięcie nawiasu, równa się, P nawias, A / B, zamknięcie nawiasu, 2. P nawias, B, zamknięcie nawiasu, równa się, początek ułamka, P nawias, A iloczyn zbiorów B, zamknięcie nawiasu, mianownik, P nawias, A, zamknięcie nawiasu, koniec ułamka, 3. P nawias, B, zamknięcie nawiasu, równa się, P nawias, A / B, zamknięcie nawiasu, 4. P nawias, A, zamknięcie nawiasu, plus, P nawias, B, zamknięcie nawiasu, równa się, P nawias, A, zamknięcie nawiasu, razy, P nawias, B, zamknięcie nawiasu
Uzupełnij rozwiązanie zadania, przeciągając odpowiednie liczby. P nawias, A, zamknięcie nawiasu, równa się, początek ułamka, jeden, mianownik, trzy, koniec ułamka, razy luka do uzupełnienia razy, początek ułamka, cztery, mianownik, pięć, koniec ułamka, plus, początek ułamka, jeden, mianownik, trzy, koniec ułamka, razy luka do uzupełnienia razy, początek ułamka, jeden, mianownik, pięć, koniec ułamka, plus luka do uzupełnienia razy, początek ułamka, jeden, mianownik, cztery, koniec ułamka, razy, początek ułamka, jeden, mianownik, pięć, koniec ułamka, równa się luka do uzupełnienia
P nawias, B, zamknięcie nawiasu, równa się, początek ułamka, dwa, mianownik, trzy, koniec ułamka, razy, początek ułamka, trzy, mianownik, cztery, koniec ułamka, razy luka do uzupełnienia równa się luka do uzupełnienia
Rzucamy jednocześnie trzema kostkami do gry. Oznaczmy przez zdarzenie polegające na tym, że na każdej kostce wypadła nieparzysta liczba oczek, przez zdarzenie polegające na tym, że suma liczb oczek, które wypadły na trzech kostkach jest równa . Wykaż, że zdarzenia i są zależne.
Poukładaj w odpowiedniej kolejności rozwiązanie zadania.
Obliczamy moc zbioru zdarzeń elementarnych. Elementy do uszeregowania: 1. P nawias, A, zamknięcie nawiasu, razy, P nawias, B, zamknięcie nawiasu, równa się, początek ułamka, dwa, mianownik, pięć, koniec ułamka, razy, początek ułamka, jeden, mianownik, dwa, koniec ułamka, równa się, początek ułamka, jeden, mianownik, pięć, koniec ułamka, 2. Wyznaczamy liczbę zdarzeń sprzyjających zajściu zdarzenia A., 3. wartość bezwzględna z, A iloczyn zbiorów B, koniec wartości bezwzględnej, równa się, cztery, razy, pięć, równa się, dwadzieścia, 4. wartość bezwzględna z, B, koniec wartości bezwzględnej, równa się, dziesięć, razy, pięć, równa się, pięćdziesiąt, 5. Wyznaczamy liczbę zdarzeń sprzyjających zajściu zdarzenia A iloczyn zbiorów B., 6. Wyznaczamy prawdopodobieństwo zajścia zdarzenia A iloczyn zbiorów B., 7. P nawias, A iloczyn zbiorów B, zamknięcie nawiasu, równa się, początek ułamka, dwadzieścia, mianownik, sto, koniec ułamka, równa się, początek ułamka, jeden, mianownik, pięć, koniec ułamka, 8. Formułujemy wniosek: zdarzenia A i B są niezależne., 9. Wyznaczamy prawdopodobieństwo zajścia zdarzenia A., 10. Porównujemy wyznaczone prawdopodobieństwa., 11. Wyznaczamy iloczyn prawdopodobieństwa zajścia zdarzenia A przez prawdopodobieństwo zajścia zdarzenia B., 12. wartość bezwzględna z, A, koniec wartości bezwzględnej, równa się, cztery, razy, dziesięć, równa się, czterdzieści, 13. Wyznaczamy prawdopodobieństwo zajścia zdarzenia B., 14. P nawias, A, zamknięcie nawiasu, razy, P nawias, B, zamknięcie nawiasu, równa się, P nawias, A iloczyn zbiorów B, zamknięcie nawiasu, 15. P nawias, A, zamknięcie nawiasu, równa się, początek ułamka, czterdzieści, mianownik, sto, koniec ułamka, równa się, początek ułamka, dwa, mianownik, pięć, koniec ułamka, 16. wartość bezwzględna z, OMEGA, koniec wartości bezwzględnej, równa się, dziesięć indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, równa się, sto, 17. P nawias, B, zamknięcie nawiasu, równa się, początek ułamka, pięćdziesiąt, mianownik, sto, koniec ułamka, równa się, początek ułamka, jeden, mianownik, dwa, koniec ułamka, 18. Wyznaczamy liczbę zdarzeń sprzyjających zajściu zdarzenia B.
Wykaż, że jeżeli , , , i to zdarzenia i są niezależne.
Słownik
zdarzenia , nazywamy niezależnymi wtedy i tylko wtedy, gdy