Слайд 1Элементы теории вероятностей.
В теории вероятностей пространство элементарных исходов принято
обозначать буквой Ω, при этом сами элементарные исходы обозначаются
ω1, ω2, ω3 и т.д.
Пример. Из колоды в 36 карт вытаскивается 1 карта.
В этом случае Ω состоит из 36 исходов:
Ω = {6♣, 6♦, 6♥, 6♠, 7♣,…}.
Слайд 2Достоверное и невозможное событие.
Считается, что событие А произошло, если результатом эксперимента
стал элементарный исход ω∈А.
Событие, совпадающее со всем пространством Ω, называют достоверным (это событие происходит при любом результате эксперимента).
Пустое множество называется невозможным событием
(не происходит никогда).
Слайд 3 случайные события, это события, которые могут произойти, а могут
и не произойти, в результате некоторого эксперимента.
Случайное событие
Слайд 4Алгебра событий.
Суммой событий А и В называется событие А+В, которое заключается
в том, что происходит хотя бы одно из этих событий.
Произведением событий А и В называется событие А⋅В, которое заключается в том, что происходят оба этих события. Если А⋅В – невозможное событие, то события А и В называются несовместными.
Разностью между событием А и событием В называется событие А–В, которое заключается в том, что событие А происходит, а событие В не происходит.
Событием, противоположным событию А, называется событиеА, которое заключается в том, что событие А не происходит.
Слайд 5Вероятность события
Пусть Ω – пространство элементарных исходов. Вероятностью на пространстве Ω
называется заданная на этом пространстве числовая функция Р, обладающая двумя свойствами:
Р(ωi) ≥ 0 для всех i;
Р(ω1) + Р(ω2) + Р(ω3) + … = 1
Величину Р(ωi) называют вероятностью исхода ωi и обозначают рi. Эта величина характеризует частоту появления данного исхода в результате проведения серии экспериментов.
Вероятность на пространстве Ω удобно бывает задавать с помощью таблицы:
Такая таблица иногда называется распределением вероятности на пространстве Ω.
Слайд 6Подходы к определению вероятности события.
Классический подход заключается в том, что вероятности
всех элементарных исходов считаются одинаковыми. Этот подход применим лишь в случае, когда пространство элементарных исходов конечно.
Статистический подход предполагает проведение большого количества экспериментов, после чего в качестве pi берется частота исхода ωi, то есть отношение числа экспериментов, при которых данный исход имел место, к общему количеству экспериментов.
Слайд 7Вероятностное пространство
Пространство элементарных исходов Ω с заданной на
нем вероятностью Р называется вероятностным пространством.
Вероятностью события А называется сумма вероятностей элементарных исходов, благоприятствующих этому событию.
При этом вероятность невозможного события полагается равной нулю.
Свойства вероятности.
Р(Ω) = 1
0≤Р(А)≤1 для любого события А
Если А⊂В, то Р(А)≤Р(В)
Если события А и В несовместны, то
Р(А+В) = Р(А) + Р(В)
Р(А+В) = Р(А) + Р(В) – Р(А⋅В) для любых событий А и В
Слайд 8Классический подход.
При классическом определении вероятности справедлива формула
Формула позволяет находить вероятность данного события чисто комбинаторными методами.
Задача . Из карточной колоды (36 карт) берется карта. Какова вероятность, что она бубновой масти?
Решение. В данном случае пространство Ω состоит из 36 элементарных исходов (по числу карт в колоде). Предположение о том, что эти исходы равновероятны, не выглядит слишком смелым. Так как благоприятных исходов 9, то, согласно формуле .
Слайд 9Пример 1
Что вероятнее выбросить при метании двух костей – 7 очков
или 8 очков?
Решение:
7 очков: 6/36=1/6
8 очков: 5/36
Слайд 10Пример 2
В мешке лежат 33 жетона, помеченные буквами русского алфавита. Из
него извлекают жетоны и записывают соответствующие буквы, причем вынутые жетоны обратно не возвращаются.
Какова вероятность того что:
Получится слово «око»
Получится слово «ар»
Слайд 11Пример 3
В мешке лежат 33 жетона, помеченные буквами русского алфавита. Из
него извлекают 6 жетонов и располагают их в порядке извлечения. Какова вероятность получить слово «Москва», если:
вынутые жетоны обратно возвращаются
вынутые жетоны обратно не возвращаются?
1) 2)
Слайд 12Пример 4
Из квадратиков с буквами сложили слово «Миссисипи», после чего квадратики
положили в мешок и перемешали.
Какова вероятность, что после поочередного извлечения получится тоже слово?
Слайд 13Пример 5
В мешке лежат 5 жетонов, помеченных буквами
«а», «б», «в»,
«г».
Из него 4 раза извлекают жетон, который после записи снова возвращается обратно.
Какова вероятность, что при этом ни одна буква не повторится дважды?
Слайд 14Пример 6
Из карточной колоды (36 карт) берутся две карты. Какова вероятность,
что обе они бубновой масти?
Решение.
Тогда пространство элементарных исходов Ω состоит из неупорядоченных пар (то есть сочетаний из 36 по 2). Их общее количество .
Множество благоприятных исходов состоит из неупорядоченных пар карт бубновой масти. Их общее количество =36.
Отсюда
Слайд 15Пример 7
Задача. 12 команд произвольным образом разбиваются на две
подгруппы по 6 команд в каждой. Какова вероятность, что две наиболее сильные команды окажутся в одной подгруппе?
Решение.
Назовем две сильнейшие команды «Спартак» и ЦСКА.
В качестве элементарного исхода будем рассматривать неупорядоченную выборку, состоящую из пяти команд, попавших в одну группу со
«Спартаком». Тогда
Благоприятный исход – это такая выборка, в которой присутствует ЦСКА, остальные же 4 команды выбираются из 10 оставшихся. Таким образом, число благоприятных выборок равно
То есть искомая вероятность равна
Слайд 16Пример 8
Игральную кость бросают до тех пор, пока не выпадет шестерка.
Какова вероятность, что это событие рано или поздно произойдет?
Решение.
Вероятность того, что шестерка не выпадет ни
разу за n бросаний равна .
Соответственно, вероятность того, что шестерка выпадет хотя бы
раз (за n бросаний), равна .
Вероятность того, что шестерка выпадет когда-нибудь, не меньше этой величины.
Так как с ростом n величина стремится к нулю, то искомая вероятность равна 1.
Слайд 17Независимые события
События А и В называются независимыми, если
р(АВ) = р(А)р(В).
Независимость
двух событий означает, что вероятность каждого из них не зависит от того, произошло другое событие или нет, то есть
р(В⎪А) = р(В) и р(А⎪В) = р(А).
Слайд 18Независимые события
Если события А и В независимыми, то
р(А+В) = р(В) +
р(А )-р(А)р(В).
Пример 9:
Два зенитных орудия стреляют одновременно и независимо друг от друга по самолету. Самолет сбит, если в него попал хоть один снаряд.
Какова вероятность сбить самолет, если вероятность попадания первого орудия равна 0,8, а второго 0,75
Слайд 19Условная вероятность
Как найти вероятность события В, если известно, что произошло
событие А? Эта величина носит название условной вероятности и обозначается p(B⎪A) (читается «вероятность B при условии A»). Таким образом имеем:
Обычно эта формула служит определением условной вероятности. Формулу обычно используют для определения вероятности произведения двух (или нескольких) событий:
р(АВ) = р(А)⋅р(В⎪А)
Слайд 20Формула полной вероятности
Для любых событий А и В справедлива формула
P(A) = P(A⎮B)⋅P(B) + P(A⎪В)⋅P(А)
Пример 10. В 40% ящиков белые шары составляют 60%, а в 60% ящиков они составляют 20%. Из случайно взятого ящика наугад выбирается шар. Какова вероятность, что этот шар белый?
Решение.
Пусть событие В состоит в том, что выбран ящик первого типа. Тогда
Р(В) = 0,4; P(А) = 0,6; P(Б⎮B) = 0,6; P(Б⎪А) = 0,2.
Применяя формулу из предыдущей задачи, получим
Р(А) = 0,6⋅0,4+0,2⋅0,6 = 0,36.
Слайд 21Формула полной вероятности
Пусть события Н1, Н2,…Нn попарно несовместны и
в сумме дают все пространство Ω. Тогда справедлива формула
Эта формула называется формулой полной вероятности.
Пример 11.
В физико-математическом классе учится 50% математиков, 30% физиков и 20% лодырей. Каждый из математиков выучили по 80% заданных учителем формул, каждый из физиков – по 60%, а каждый из лодырей – по 10%.
Какова вероятность, что случайно выбранный ученик правильно напишет необходимую формулу?
Слайд 22Пример 11
Партия электрических лампочек на 20% изготовлена заводом 1, на30% -
заводом 2 и на 50% - заводом 3.
Для 1 завода вероятность выпуска бракованной лампочки равна 0,01
Для 2 -0,005
Для 3 – 0,006.
Какова вероятность того, что взятая наугад лампочка оказалась бракованной?
Слайд 23Формула Байеса
Если существуют попарно исключающие друг друга гипотезы Хk, охватывающие
всевозможные случаи, и если известны вероятности события А при каждой из этих гипотез, то по этой формуле можно найти вероятность гипотезы Нk при условии, что прошло А.
Слайд 24Пример 12
20% выпускников 17 школы собираются поступать в московские вузы,
30% – в ТГТУ и 50% – в ТВГУ. Среди поступающих в московские вузы 20% сдают выпускной экзамен по ОБЖ, среди поступающих в ТГТУ и ТВГУ этот процент составляет 60% и 40% соответственно. Известно, что Вася решил сдавать экзамен по ОБЖ. Какова вероятность, что он собирается продолжить свое образование в ТГТУ?
Слайд 25Формула Бернулли
Результат серии испытаний можно записать как упорядоченный набор
из нулей и единиц, в котором единица соответствует успешно проведенному испытанию, а нуль означает, что в соответствующем испытании событие А не произошло. Вероятность того, что на k - ом месте в этом наборе стоит единица равна р, нуль q. Так как испытания независимы, то вероятность результата серии равна произведению вероятностей результатов отдельных испытаний. В этом произведении m раз встречается число р и n–m раз – число q. Осталось сосчитать количество наборов, состоящих из m нулей и n–m единиц.
Таких наборов, очевидно, .
Отсюда получаем справедливость формулы.
Слайд 26 Какова вероятность того, что при 10 бросаниях игральной кости
3 очка выпадут ровно 2 раза?
Пример 13
Слайд 27 Мы стреляем в мишень с вероятностью попадания
Всего производится
7 выстрелов.
Какова вероятность попасть в мишень ровно 3 раза?
Пример 14
Слайд 28Самостоятельная работа
В партии из 40 деталей 5 оказалось с дефектами. Какова
вероятность того, что взятые наугад 4 детали окажутся без дефектов?
Из 10 винтовок, среди которых 6 снайперских и 4 обычные, наугад выбирается одна и из нее производится выстрел. Какова вероятность попадания, если вероятность попадания из снайперской винтовки 0,9, а из обычной 0,7?
На карточке спортлото написаны числа от 1 до 49. Какова вероятность того, что наугад зачеркнутое число на этой карточке кратно 6?
В магазин вошли 11 покупателей. Вероятность совершить покупку каждым из них равна 0,1. Какова вероятность того, что 7 из них совершат покупку7?
Из последовательности чисел 101,102,103,…200 выбирают наугад с возвращением 10 чисел. Какова вероятность того, что среди них кратных 8 будет не более одного?
Слайд 29Сверим ответы:
Вероятность выбора 4 деталей без дефекта:
0,9*0,6+0,4*0,7=0,82
Чисел, кратных 6, всего 8,
P=0,1; q=1-0.1=0,9
Среди данных чисел кратных 8 – 13, значит вероятность выбрать из 100 чисел 13 равна
Тогда искомая вероятность