Элементы теории вероятностей

Случайное событие, называемое также событием, – это такое явление, которое может либо произойти, либо не произойти в результате испытания.

Классическое определение вероятности.Если множество всех элементарных исходов конечно и все исходы равновозможны, то вероятность события А определяется как

,

где – число исходов, благоприятных для А, – общее число всех возможных элементарных исходов.

Событие, вероятность которого равна 1, называется достоверным, событие, вероятность которого равна нулю, – невозможным. Вероятность события А и противоположного ему события связаны соотношением

.

События называются несовместными, если одновременное их осуществление невозможно, в частности, А и несовместны.

Для любых событий А и В

,

для трех событий

Условная вероятность события А, т.е. вероятность события А, которую находят в предположении, что событие B уже наступило, определяется формулой

События А и В называются независимыми, если .

 

Задача 9. В ящике содержится 7 одинаковых, тщательно перемешанных шаров, причем 4 из них – красные, 2 – синие и 1 – белый. Наудачу вынимается один шар. Найдем вероятность того, что вынутый шар а) синий, б) белый, в) цветной.

Решение

Появление синего шара будем рассматривать в качестве события А, появление белого шара – в качестве события В и появление цветного шара – в качестве события С.

Возможны следующие 7 равновозможных исходов испытания (извлечения шара из ящика): В₁ – появился белый шар, В₂, В₃ ,В ₄, B₅ – появился красный шар, В₆, В₇ – появился синий шар, т.е.

Событию А благоприятствуют исходы В₆ и В₇ (два исхода), событию В благоприятствует один исход В₁, а событию С – исходы В₂, В₃, В₄, В₅, В₆, В₇, (шесть исходов). Находим

,,.

Задача 10. Бросается игральная кость. Определить:

а) вероятность появления верхней грани с цифрой 4;

б) вероятность того, что выпадет нечетное число очков

Решение

а) Пусть событие А – появление верхней грани с цифрой 4. Кость имеет шесть граней, и при бросании может стать верхней любая из шести граней. Следовательно, число возможных элементарных исходов опыта . Из шести граней только одна соответствует цифре 4, поэтому число благоприятных исходов опыта . Следовательно, получим:

.

б) Пусть событие В – выпадение на верхней грани нечетного числа очков. Число возможных элементарных исходов опыта . Только три цифры являются нечетными: 1, 3 и 5, следовательно . Таким образом, получим:

.

Ответ: а) вероятность появления верхней грани с цифрой 4 равна ;

б) вероятность того, что выпадет нечетное число очков, равна .

 

Задача 11. Отдел технического контроля обнаружил 5 бракованных книг в партии из случайно отобранных 100 книг. Найти относительную частоту появления бракованных книг.

Решение

Относительная частота события А (появления бракованных книг) равна отношению числа испытаний, в которых появилось событие А, к общему числу испытаний:

Ответ: относительная частота появления бракованных книг равна 0,05.

 

Задача 12. В урне 2 белых, 3 красных и 5 синих одинаковых по размеру шаров. Какова вероятность, что шар, наугад вынутый из урны (без возращения), будет красным или синим?

Решение

Пусть событие А – извлечение из урны красного шара; событие В – извлечение из урны синего шара. Тогда событие – извлечение из урны красного или синего шара. События А и В – несовместны, поэтому Имеем:

Тогда .

Ответ: вероятность, что шар, наугад вынутый из урны (без возращения), будет красным или синим, равна 0,8.

 

Схема независимых испытаний (схема Бернулли). Проводится независимых испытаний, в каждом из которых может произойти один из двух исходов: успех или неуспех. Вероятность успеха в каждом из этих испытаний постоянна и равна . Вероятность неуспеха в одном испытании равна .

Вероятность того, что в испытаниях будет ровно т успехов, дается формулой Бернулли:

,

где – число сочетаний из n по m.

Пусть задано множество, состоящее из элементов. Каждое его неупо­рядоченное подмножество, содержащее элементов, называется сочетанием из элементов по элементов.

Число всех сочетаний из элементов по элементов обозначается («С (це) из по ). Для числа сочетаний справедлива формула:

В указанной формуле произведение всех натуральных чисел от 1 до обозначается ! («(эн) факториал), т.е. !=.

 

Задача 13. Два равносильных шахматиста играют в шахматы. Что вероятнее: выиграть две партии из четырех или три партии из шести (ничьи во внимание не принимаются)?

Решение

Играют равносильные шахматисты, поэтому вероятность выигрыша ; следовательно, вероятность проигрыша . Так как во всех партиях вероятность выигрыша постоянна и безразлично, в какой последовательности будут выигрываться партии, то применима формула Бернулли.

Найдем вероятность того, что две партии из четырех будут выиграны:

Найдем вероятность того, что три партии из шести:

Так как , то вероятнее выиграть две партии из четырех, чем три из шести.

Ответ: вероятнее выиграть две партии из четырех, чем три из шести.

 

Задача 14. В семье пять детей. Найти вероятность того, что среди этих детей: а) два мальчика; б) не более двух мальчиков; в) не менее двух и не более трех мальчиков. Вероятность рождения мальчика принять равной 0,51.

Решение

По условию вероятность рождения мальчика , тогда вероятность противоположного события (вероятность рождения девочки) . Для нахождения искомых вероятностей применим формулу Бернулли:

а) вероятность того, что среди пяти детей два мальчика, равна:

б) вероятность того, что среди этих детей не более двух мальчиков (в семье нет мальчиков или в семье один мальчик или в семье два мальчика) , равна:

в) вероятность того, что среди пятерых детей не менее одного и не более трех мальчиков (в семье один мальчик или в семье два мальчика или в семье три мальчика), равна:

Ответ: вероятность того, что среди этих детей: а) два мальчика равна 0,31 б) не более двух мальчиков равна 0,488; в) не менее двух и не более трех мальчиков равна 0,71.