Теория вероятности

Самые лучшие и честные брокеры бинарных опционов в 2020 году:
  • Бинариум
    Бинариум

    1 место! Лидер на рынке — самый честный брокер бинарных опционов!
    Идеально для новичков — предоставляется бесплатное онлайн-обучение и демо-счет!
    Получите бонус за регистрацию по ссылке:

Теория вероятностей. Решение задач (2020)

Хочешь подготовиться к ОГЭ или ЕГЭ по математике на отлично?

Хочешь проверить свои силы и узнать результат насколько ты готов к ЕГЭ или ОГЭ?

Важное замечание!
Если вместо формул ты видишь абракадабру, почисти кэш. Как это сделать в твоем браузере написано здесь: «Как почистить кэш браузера».

Что такое вероятность?

Вероятностью называется отношение количества благоприятных событий к количеству всех возможных событий

Столкнувшись с этим термином первый раз, я бы не понял, что это такое. Поэтому попытаюсь объяснить доступно.

Вероятность – это шанс того, что произойдет нужное нам событие.

Например, ты решил зайти к знакомому, помнишь подъезд и даже этаж на котором он живет. А вот номер и расположение квартиры забыл. И вот стоишь ты на лестничной клетке, а перед тобой двери на выбор.

Каков шанс (вероятность) того, что если ты позвонишь в первую дверь, тебе откроет твой друг? Всего квартиры , а друг живет только за одной из них. С равным шансом мы можем выбрать любую дверь.

Рейтинг надежности площадок для торговли бинарных опционов:
  • Бинариум
    Бинариум

    1 место! Лидер на рынке — самый честный брокер бинарных опционов!
    Идеально для новичков — предоставляется бесплатное онлайн-обучение и демо-счет!
    Получите бонус за регистрацию по ссылке:

Но каков этот шанс?

Дверей , нужная дверь . Вероятность угадать, позвонив в первую дверь: . То есть один раз из трех ты точно угадаешь.

Мы хотим узнать, позвонив раз, как часто мы будем угадывать дверь? Давай рассмотри все варианты:

  1. Ты позвонил в дверь
  2. Ты позвонил в дверь
  3. Ты позвонил в дверь

А теперь рассмотрим все варианты, где может находиться друг:

а. За 1ой дверью
б. За 2ой дверью
в. За 3ей дверью

Сопоставим все варианты в виде таблицы. Галочкой обозначены варианты, когда твой выбор совпадает с местоположением друга, крестиком – когда не совпадает.

Как видишь всего возможно вариантов местоположения друга и твоего выбора, в какую дверь звонить.

А благоприятных исходов всего . То есть раза из ты угадаешь, позвонив в дверь раз, т.е. .

Это и есть вероятность – отношение благоприятного исхода (когда твой выбор совпал с местоположение друга) к количеству возможных событий.

Определение – это и есть формула. Вероятность принято обозначать p, поэтому:

Такую формулу писать не очень удобно, поэтому примем за – количество благоприятных исходов, а за – общее количество исходов.

Вероятность можно записывать в процентах, для этого нужно умножить получившийся результат на :

Наверное, тебе бросилось в глаза слово «исходы». Поскольку математики называют различные действия (у нас такое действие – это звонок в дверь) экспериментами, то результатом таких экспериментов принято называть исход.

Ну а исходы бывают благоприятные и неблагоприятные.

Давай вернемся к нашему примеру. Допустим, мы позвонили в одну из дверей, но нам открыл незнакомый человек. Мы не угадали. Какова вероятность, что если позвоним в одну из оставшихся дверей, нам откроет наш друг?

Если ты подумал, что , то это ошибка. Давай разбираться.

У нас осталось две двери. Таким образом, у нас есть возможные шаги:

1) Позвонить в 1-ую дверь
2) Позвонить во 2-ую дверь

Друг, при всем этом, точно находится за одной из них (ведь за той, в которую мы звонили, его не оказалось):

а) Друг за 1-ой дверью
б) Друг за 2-ой дверью

Давай снова нарисуем таблицу:

Как видишь, всего есть варианта, из которых – благоприятны. То есть вероятность равна .

Рассмотренная нами ситуация – пример зависимых событий. Первое событие – это первый звонок в дверь, второе событие – это второй звонок в дверь.

А зависимыми они называются потому что влияют на следующие действия. Ведь если бы после первого звонка в дверь нам открыл друг, то какова была бы вероятность того, что он находится за одной из двух других? Правильно, .

Но если есть зависимые события, то должны быть и независимые? Верно, бывают.

Два события независимы, если при наступлении одного вероятность наступления другого не изменяется.

Хрестоматийный пример – бросание монетки.

  1. Бросаем монетку раз. Какова вероятность того, что выпадет, например, орел? Правильно — , ведь вариантов всего (либо орел, либо решка, пренебрежем вероятностью монетки встать на ребро), а устраивает нас только .
  2. Но выпала решка. Ладно, бросаем еще раз. Какова сейчас вероятность выпадения орла? Ничего не изменилось, все так же . Сколько вариантов? Два. А сколько нас устраивает? Один.

И пусть хоть тысячу раз подряд будет выпадать решка. Вероятность выпадения орла на раз будет все также . Вариантов всегда , а благоприятных – .

Отличить зависимые события от независимых легко:

  1. Если эксперимент проводится раз ( раз бросают монетку, 1 раз звонят в дверь и т.д.), то события всегда независимые.
  2. Если эксперимент проводится несколько раз (монетку бросают раз, в дверь звонят несколько раз), то первое событие всегда независимое. А дальше, если количество благоприятных или количество всех исходов меняется, то события зависимые, а если нет – независимые.

Давай немного потренируемся определять вероятность.

Пример 1.

Монетку бросают два раза. Какова вероятность того, что два раза подряд выпадет орел?

Решение:

Рассмотрим все возможные варианты:

Как видишь, всего варианта . Из них нас устраивает только . То есть вероятность:

Если в условии просят просто найти вероятность, то ответ нужно давать в виде десятичной дроби. Если было бы указано, что ответ нужно дать в процентах, тогда мы умножили бы на .

Ответ:

Пример 2.

В коробке конфет все конфеты упакованы в одинаковую обертку. Однако из конфет – с орехами, с коньяком, с вишней, с карамелью и с нугой.

Какова вероятность, взяв одну конфету, достать конфету с орехами. Ответ дайте в процентах.

Решение:

Сколько всего возможных исходов? .

То есть, взяв одну конфету, она будет одной из , имеющихся в коробке.

А сколько благоприятных исходов?

, потому что в коробке только конфет с орехами.

Ответ:

Пример 3.

В коробке шаров. из них белые, – черные.

  1. Какова вероятность вытащить белый шар?
  2. Мы добавили в коробку еще черных шаров. Какова теперь вероятность вытащить белый шар?

Решение:

а) В коробке всего шаров. Из них белых.

б) Теперь шаров в коробке стало . А белых осталось столько же – .

Ответ:

Полная вероятность

Вероятность всех возможных событий равна ( ).

Действительно, если мы будем считать, что все события для нас благоприятны, вероятность благоприятного исхода будет равна .

Допустим, в ящике красных и зеленых шаров. Какова вероятность вытащить красный шар? Зеленый шар? Красный или зеленый шар?

Вероятность вытащить красный шар

Красный или зеленый шар:

Как видишь, сумма всех возможных событий равна ( ). Понимание этого момента поможет тебе решить многие задачи.

Пример 4.

В ящике лежит фломастеров: зеленых, красных, синих, желтых, черный.

Какова вероятность вытащить НЕ красный фломастер?

Решение:

Давай посчитаем количество благоприятных исходов.

НЕ красный фломастер, это значит зеленый, синий, желтый или черный.

Так мы учились считать раньше, но сейчас, зная что такое полная вероятность, можно поступить немного проще.

Вероятность всех событий . А вероятность событий, которые мы считаем неблагоприятными (когда вытащим красный фломастер) – .

Таким образом, вероятность вытащить НЕ красный фломастер – .

Ответ:

Вероятность того, что событие не произойдет, равна минус вероятность того, что событие произойдет.

Правило умножения вероятностей независимых событий

Что такое независимые события ты уже знаешь.

А если нужно найти вероятность того, что два (или больше) независимых события произойдут подряд?

Можно конечно посчитать, но есть способ проще.

Допустим мы хотим знать, какова вероятность того, что бросая монетку раза, мы два раза увидим орла?

А если бросаем монетку раза? Какова вероятность увидеть орла раза подряд?

Всего возможных вариантов :

  1. Орел-орел-орел
  2. Орел-орел-решка
  3. Орел-решка-орел
  4. Орел-решка-решка
  5. Решка-орел-орел
  6. Решка-орел-решка
  7. Решка-решка-орел
  8. Решка-решка-решка

Не знаю как ты, но я раза ошибся, составляя этот список. Ух! А подходит нам только вариант (первый).

Для 5 бросков можешь составить список возможных исходов сам. Но математики не столь трудолюбивы, как ты.

Поэтому они сначала заметили, а потом доказали, что вероятность определенной последовательности независимых событий каждый раз уменьшается на вероятность одного события.

Вероятность определенной последовательности независимых событий, равна произведению вероятностей каждого из событий

Рассмотрим на примере все той же, злосчастной, монетки.

Вероятность выпадения орла в испытании? . Теперь мы бросаем монетку раз.

Какова вероятность выпадения раз подряд орла?

Это правило работает не только, если нас просят найти вероятность того, что произойдет одно и то же событие несколько раз подряд.

Если бы мы хотели найти последовательность РЕШКА-ОРЕЛ-РЕШКА, при бросках подряд, мы поступили бы также.

Вероятность выпадения решка – , орла – .

Вероятность выпадения последовательности РЕШКА-ОРЕЛ-РЕШКА-РЕШКА:

Можешь проверить сам, составив таблицу.

Правило сложения вероятностей несовместных событий.

Так стоп! Новое определение.

Несовместными называются события, которые никак не могут произойти одновременно в результате эксперимента. Ряд несовместных событий образуют полную группу событий.

Давай разбираться. Возьмем нашу изношенную монетку и бросим её раза.
Возможные варианты:

  1. Орел-орел-орел
  2. Орел-орел-решка
  3. Орел-решка-орел
  4. Орел-решка-решка
  5. Решка-орел-орел
  6. Решка-орел-решка
  7. Решка-решка-орел
  8. Решка-решка-решка

Так вот несовместные события, это определенная, заданная последовательность событий. – это несовместные события.

Вероятности несовместных событий складываются.

Если мы хотим определить, какова вероятность двух (или больше) несовместных событий то мы складываем вероятности этих событий.

Нужно понять, что выпадение орла или решки – это два независимых события.

Если мы хотим определить, какова вероятность выпадения последовательности ) (или любой другой), то мы пользуемся правилом умножения вероятностей.
Какова вероятность выпадения при первом броске орла, а при втором и третьем решки?

Но если мы хотим узнать, какова вероятность выпадения одной из нескольких последовательностей, например, когда орел выпадет ровно раз, т.е. варианты и , то мы должны сложить вероятности этих последовательностей.

Всего вариантов , нам подходит .

То же самое мы можем получить, сложив вероятности появления каждой последовательности:

Таким образом, мы складываем вероятности, когда хотим определить вероятность некоторых, несовместных, последовательностей событий.

Есть отличное правило, помогающее не запутаться, когда умножать, а когда складывать:

Описав что должно произойти, используя союзы «И» или «ИЛИ», вместо «И» ставим знак умножения, а вместо «ИЛИ» — сложения.

Возвратимся к примеру, когда мы подбросили монетку раза, и хотим узнать вероятность увидеть орла раз.
Что должно произойти?

Должны выпасть:
(орел И решка И решка) ИЛИ (решка И орел И решка) ИЛИ (решка И решка И орел).
Вот и получается:

Давай рассмотрим несколько примеров.

Пример 5.

В коробке лежит карандашей. красных, зеленых, оранжевых и желтых и черных. Какова вероятность вытащить красный или зеленый карандаши?

Решение:

Что должно произойти? Мы должны вытащить (красный ИЛИ зеленый).

Теперь понятно, складываем вероятности этих событий:

Ответ:

Пример 6.

Игральную кость бросают дважды, какова вероятность того, что в сумме выпадет 8 очков?

Решение.

Как мы можем получить очков?

( и ) или ( и ) или ( и ) или ( и ) или ( и ).

Вероятность выпадения одной (любой) грани – .

Ответ:

Тренировка.

Думаю, теперь тебе стало понятно, когда нужно как считать вероятности, когда их складывать, а когда умножать. Не так ли? Давай немного потренируемся.

Задачи:

Возьмем карточную колоду, в которой карты, из них пик, червей, 13 треф и 13 бубен. От до туза каждой масти.

  1. Какова вероятность вытащить трефы подряд (первую вытащенную карту мы кладем обратно в колоду и перемешиваем)?
  2. Какова вероятность вытащить черную карту (пики или трефы)?
  3. Какова вероятность вытащить картинку (вальта, даму, короля или туза)?
  4. Какова вероятность вытащить две картинки подряд (первую вытащенную карту мы убираем из колоды)?
  5. Какова вероятность, взяв две карты, собрать комбинацию — (валет, дама или король) и туз Последовательность, в которой будут вытащены карты, не имеет значения.

Ответы:

  1. В колоде карты каждого достоинства, значит:
  2. События зависимы, так как после первой вытащенной карты количество карт в колоде уменьшилось (как и количество «картинок»). Всего вальтов, дам, королей и тузов в колоде изначально , а значит вероятность первой картой вытащить «картинку»:

    Поскольку мы убираем из колоды первую карту, то значит в колоде осталось уже карта, из них картинок. Вероятность второй картой вытащить картинку:

    Поскольку нас интересует ситуация, когда мы достаем из колоды: «картинку» И «картинку», то нужно перемножать вероятности:

    Ответ:

  3. После первой вытащенной карты, количество карт в колоде уменьшится.Таким образом, нам подходит два варианта:
    1) Первой картой вытаскиваем Туза, второй – валета, даму или короля
    2) Первой картой вытаскиваем валета, даму или короля, второй – туза.Т.е. (туз и (валет или дама или король)) или ((валет или дама или король) и туз). Не забываем про уменьшение количества карт в колоде!

Если ты смог сам решить все задачи, то ты большой молодец! Теперь задачи на теорию вероятностей в ЕГЭ ты будешь щелкать как орешки!

ТЕОРИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ. СРЕДНИЙ УРОВЕНЬ

Рассмотрим пример. Допустим, мы бросаем игральную кость. Что это за кость такая, знаешь? Так называют кубик с цифрами на гранях. Сколько граней, столько и цифр: от до скольки? До .

Итак, мы бросаем кость и хотим, чтобы выпало или . И нам выпадает .

В теории вероятностей говорят, что произошло благоприятное событие (не путай с благополучным).

Если бы выпало , событие тоже было бы благоприятным. Итого может произойти всего два благоприятных события.

А сколько неблагоприятных? Раз всего возможных событий , значит, неблагоприятных из них события (это если выпадет или ).

Вероятностью называется отношение количества благоприятных событий к количеству всех возможных событий . То есть вероятность показывает, какая доля из всех возможных событий приходится на благоприятные.

Обозначают вероятность латинской буквой (видимо, от английского слова probability — вероятность).

Принято измерять вероятность в процентах (см. темы «Дроби, рациональные числа» и «Проценты») . Для этого значение вероятности нужно умножать на . В примере с игральной костью вероятность .

Примеры (реши сам):

  1. С какой вероятностью при бросании монетки выпадет орел? А с какой вероятностью выпадет решка?
  2. С какой вероятностью при бросании игральной кости выпадет четное число? А с какой – нечетное?
  3. В ящике простых, синих и красных карандашей. Наугад тянем один карандаш. Какова вероятность вытащить простой?
  1. Сколько всего вариантов? Орел и решка – всего два. А сколько из них благоприятных? Только один – орел. Значит, вероятность

    С решкой то же самое: .

  2. Всего вариантов: (сколько сторон у кубика, столько и различных вариантов). Благоприятных из них: (это все четные числа: ).
    Вероятность . С нечетными, естественно, то же самое.
  3. Всего: . Благоприятных: . Вероятность: .

Полная вероятность

Все карандаши в ящике зеленые. Какова вероятность вытащить красный карандаш? Шансов нет: вероятность (ведь благоприятных событий – ).

Такое событие называется невозможным .

А какова вероятность вытащить зеленый карандаш? Благоприятных событий ровно столько же, сколько событий всего (все события – благоприятные). Значит, вероятность равна или .

Такое событие называется достоверным .

Если в ящике зеленых и красных карандашей, какова вероятность вытащить зеленый или красный? Опять же . Заметим такую вещь: вероятность вытащить зеленый равна , а красный – .

В сумме эти вероятности равны ровно . То есть, сумма вероятностей всех возможных событий равна или .

В коробке карандашей, среди них синих, красных, зеленых, простых, желтый, а остальные – оранжевые. Какова вероятность не вытащить зеленый?

Помним, что все вероятности в сумме дают . А вероятность вытащить зеленый равна . Значит, вероятность не вытащить зеленый равна .

Запомни этот прием: вероятность того, что событие не произойдет равна минус вероятность того, что событие произойдет.

Независимые события и правило умножения

Ты кидаешь монетку раза, и хочешь, чтобы оба раза выпал орел. Какова вероятность этого?

Давай переберем все возможные варианты и определим, сколько их:

Орел-Орел, Решка-Орел, Орел-Решка, Решка-Решка. Какие еще?

Всего варианта. Из них нам подходит только один: Орел-Орел. Итого, вероятность равна .

Хорошо. А теперь кидаем монетку раза. Посчитай сам. Получилось? (ответ ).

А теперь раз. Слабо посчитать все варианты?

Ты мог заметить, что с добавлением каждого следующего броска вероятность уменьшается в раза. Общее правило называется правилом умножения :

Вероятности независимых событий переменожаются.

Что такое независимые события? Все логично: это те, которые не зависят друг от друга. Например, когда мы бросаем монетку несколько раз, каждый раз производится новый бросок, результат которого не зависит от всех предыдущих бросков. С таким же успехом мы можем бросать одновременно две разные монетки.

  1. Игральную кость бросают дважды. Какова вероятность, что оба раза выпадет ?
  2. Монетку бросают раза. Какова вероятность, что в первый раз выпадет орел, а потом два раза решка?
  3. Игрок бросает две кости. Какова вероятность, что сумма чисел на них будет равна ?
  1. События независимы, значит, работает правило умножения: .
  2. Вероятность орла равна . Вероятность решки – тоже . Перемножаем:
  3. 12 может получиться только, если выпадут две -ки: .

Несовместные события и правило сложения

Несовместными называются события, которые дополняют друг друга до полной вероятности. Из названия видно, что они не могут произойти одновременно. Например, если бросаем монетку, может выпасть либо орел, либо решка.

В коробке карандашей, среди них синих, красных, зеленых, простых, желтый, а остальные – оранжевые. Какова вероятность вытащить зеленый или красный?

Вероятность вытащить зеленый карандаш равна . Красный – .

Благоприятных событий всего : зеленых + красных. Значит, вероятность вытащить зеленый или красный равна .

Эту же вероятность можно представить в таком виде: .

Это и есть правило сложения: вероятности несовместных событий складываются.

Задачи смешанного типа

Монетку бросают два раза. Какова вероятность того, что результат бросков будет разный?

Имеется в виду, что если первым выпал орел, второй должна быть решка, и наоборот. Получается, что здесь две пары независимых событий, и эти пары друг с другом несовместны. Как бы не запутаться, где умножать, а где складывать.

Есть простое правило для таких ситуаций. Попробуй описать, что должно произойти, соединяя события союзами «И» или «ИЛИ». Например, в данном случае:

Должны выпасть (орел и решка) или (решка и орел).

Там где стоит союз «и», будет умножение, а там где «или» – сложение:

  1. С какой вероятностью при двух бросаниях монетки оба раза выпадет одно и та же сторона?
  2. Игральную кость бросают дважды. Какова вероятность, что в сумме выпадет очков?
  1. (Выпал орел и выпал орел) или (выпала решка и выпала решка): .
  2. Какие есть варианты? и . Тогда:
    Выпало ( и ) или ( и ) или ( и ): .

Бросаем монетку раза. Какова вероятность, что хотя-бы один раз выпадет орел?

Ой, как же не хочется перебирать варианты… Орел-решка-решка, Орел-орел-решка, … А и не надо! Вспоминаем про полную вероятность. Вспомнил? Какова вероятность, что орел не выпадет ни разу ? Это же просто: все время летят решки, значит .

ТЕОРИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ. КОРОТКО О ГЛАВНОМ

Вероятность — это отношение количества благоприятных событий к количеству всех возможных событий.

Два события независимы если при наступлении одного вероятность наступления другого не изменяется.

Вероятность всех возможных событий равна ( ).

Вероятность того, что событие не произойдет, равна минус вероятность того, что событие произойдет.

Правило умножения вероятностей независимых событий

Вероятность определенной последовательности независимых событий, равна произведению вероятностей каждого из событий

Несовместными называются события, которые никак не могут произойти одновременно в результате эксперимента. Ряд несовместных событий образуют полную группу событий.

Вероятности несовместных событий складываются.

Описав что должно произойти, используя союзы «И» или «ИЛИ», вместо «И» ставим знак умножения, а вместо «ИЛИ» — сложения.

ОСТАВШИЕСЯ 2/3 СТАТЬИ ДОСТУПНЫ ТОЛЬКО УЧЕНИКАМ YOUCLEVER!

Стать учеником YouClever,

Подготовиться к ОГЭ или ЕГЭ по математике по цене «чашка кофе в месяц»,

А также получить бессрочный доступ к учебнику «YouClever», Программе подготовки (решебнику) «100gia», неограниченному пробному ЕГЭ и ОГЭ, 6000 задач с разбором решений и к другим сервисам YouClever и 100gia.

Основы теории вероятностей и математической статистики

Разделы: Математика

ВВЕДЕНИЕ

Многие вещи нам непонятны не потому, что наши понятия слабы;
но потому, что сии вещи не входят в круг наших понятий.
Козьма Прутков

Основная цель изучения математики в средних специальных учебных заведениях состоит в том, чтобы дать студентам набор математических знаний и навыков, необходимых для изучения других программных дисциплин, использующих в той или иной мере математику, для умения выполнять практические расчеты, для формирования и развития логического мышления.

В данной работе последовательно вводятся все базовые понятия раздела математики «Основы теории вероятностей и математической статистики», предусмотренные программой и Государственными образовательными стандартами среднего профессионального образования (Министерство образования Российской Федерации. М., 2002г.), формулируются основные теоремы, большая часть которых не доказывается. Рассматриваются основные задачи и методы их решения и технологии применения этих методов к решению практических задач. Изложение сопровождается подробными комментариями и многочисленными примерами.

Методические указания могут быть использованы для первичного ознакомления с изучаемым материалом, при конспектировании лекций, для подготовки к практическим занятиям, для закрепления полученных знаний, умений и навыков. Кроме того, пособие будет полезно и студентам- старшекурсникам как справочное пособие, позволяющее быстро восстановить в памяти то, что было изучено ранее.

В конце работы приведены примеры и задания, которые студенты могут выполнять в режиме самоконтроля.

Методические указания предназначены для студентов заочной и дневной форм обучения.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Теория вероятностей изучает объективные закономерности массовых случайных событий. Она является теоретической базой для математической статистики, занимающейся разработкой методов сбора, описания и обработки результатов наблюдений. Путем наблюдений (испытаний, экспериментов), т.е. опыта в широком смысле слова, происходит познание явлений действительного мира.

В своей практической деятельности мы часто встречаемся с явлениями, исход которых невозможно предсказать, результат которых зависит от случая.

Случайное явление можно охарактеризовать отношением числа его наступлений к числу испытаний, в каждом из которых при одинаковых условиях всех испытаний оно могло наступить или не наступить.

Теория вероятностей есть раздел математики, в котором изучаются случайные явления (события) и выявляются закономерности при массовом их повторении.

Математическая статистика — это раздел математики, который имеет своим предметом изучения методов сбора, систематизации, обработки и использования статистических данных для получения научно обоснованных выводов и принятия решений.

При этом под статистическими данными понимается совокупность чисел, которые представляют количественные характеристики интересующих нас признаков изучаемых объектов. Статистические данные получаются в результате специально поставленных опытов, наблюдений.

Статистические данные по своей сущности зависят от многих случайных факторов, поэтому математическая статистика тесно связана с теорией вероятностей, которая является ее теоретической основой.

I. ВЕРОЯТНОСТЬ. ТЕОРЕМЫ СЛОЖЕНИЯ И УМНОЖЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ

1.1. Основные понятия комбинаторики

В разделе математики, который называется комбинаторикой, решаются некоторые задачи, связанные с рассмотрением множеств и составлением различных комбинаций из элементов этих множеств. Например, если взять 10 различных цифр 0, 1, 2, 3,: , 9 и составлять из них комбинации, то будем получать различные числа, например 143, 431, 5671, 1207, 43 и т.п.

Мы видим, что некоторые из таких комбинаций отличаются только порядком цифр (например, 143 и 431), другие — входящими в них цифрами (например, 5671 и 1207), третьи различаются и числом цифр (например, 143 и 43).

Таким образом, полученные комбинации удовлетворяют различным условиям.

В зависимости от правил составления можно выделить три типа комбинаций: перестановки, размещения, сочетания.

Предварительно познакомимся с понятием факториала.

Произведение всех натуральных чисел от 1 до n включительно называют n-факториалом и пишут .

Вычислить: а) ; б) ; в) .

б) Так как и , то можно вынести за скобки

Комбинация из n элементов, которые отличаются друг от друга только порядком элементов, называются перестановками.

Перестановки обозначаются символом Рn, где n- число элементов, входящих в каждую перестановку. (Р — первая буква французского слова permutation— перестановка).

Число перестановок можно вычислить по формуле

или с помощью факториала:

Запомним, что 0!=1 и 1!=1.

Пример 2. Сколькими способами можно расставлять на одной полке шесть различных книг?

Решение. Искомое число способов равно числу перестановок из 6 элементов, т.е.

Размещениями из m элементов в n в каждом называются такие соединения, которые отличаются друг от друга либо самими элементами (хотя бы одним), либо порядком из расположения.

Размещения обозначаются символом , где m— число всех имеющихся элементов, n— число элементов в каждой комбинации. (А-первая буква французского слова arrangement, что означает «размещение, приведение в порядок»).

При этом полагают, что n m.

Число размещений можно вычислить по формуле

т.е. число всех возможных размещений из m элементов по n равно произведению n последовательных целых чисел, из которых большее есть m.

Запишем эту формулу в факториальной форме:

Пример 3. Сколько вариантов распределения трех путевок в санатории различного профиля можно составить для пяти претендентов?

Решение. Искомое число вариантов равно числу размещений из 5 элементов по 3 элемента, т.е.

Сочетаниями называются все возможные комбинации из m элементов по n, которые отличаются друг от друга по крайней мере хотя бы одним элементом (здесь m и n-натуральные числа, причем n m).

Число сочетаний из m элементов по n обозначаются (С-первая буква французского слова combination — сочетание).

В общем случае число из m элементов по n равно числу размещений из m элементов по n, деленному на число перестановок из n элементов:

Используя для чисел размещений и перестановок факториальные формулы, получим:

Пример 4. В бригаде из 25 человек нужно выделить четырех для работы на определенном участке. Сколькими способами это можно сделать?

Решение. Так как порядок выбранных четырех человек не имеет значения, то это можно сделать способами.

Находим по первой формуле

Кроме того, при решении задач используются следующие формулы, выражающие основные свойства сочетаний:

(по определению полагают и );

1.2. Решение комбинаторных задач

Задача 1. На факультете изучается 16 предметов. На понедельник нужно в расписание поставить 3 предмета. Сколькими способами можно это сделать?

Решение. Способов постановки в расписание трех предметов из 16 столько, сколько можно составить размещений из 16 элементов по 3.

Задача 2. Из 15 объектов нужно отобрать 10 объектов. Сколькими способами это можно сделать?

Задача 3. В соревнованиях участвовало четыре команды. Сколько вариантов распределения мест между ними возможно?

Задача 4. Сколькими способами можно составить дозор из трех солдат и одного офицера, если имеется 80 солдат и 3 офицера?

Решение. Солдат в дозор можно выбрать

способами, а офицеров способами. Так как с каждой командой из солдат может пойти любой офицер, то всего имеется способов.

Задача 5. Найти , если известно, что .

Так как , то получим

По определению сочетания следует, что , . Т.о. .

1.3. Понятие о случайном событии. Виды событий. Вероятность события

Всякое действие, явление, наблюдение с несколькими различными исходами, реализуемое при данном комплексе условий, будем называть испытанием.

Результат этого действия или наблюдения называется событием.

Если событие при заданных условиях может произойти или не произойти, то оно называется случайным. В том случае, когда событие должно непременно произойти, его называют достоверным, а в том случае, когда оно заведомо не может произойти,- невозможным.

События называются несовместными, если каждый раз возможно появление только одного из них.

События называются совместными, если в данных условиях появление одного из этих событий не исключает появление другого при том же испытании.

События называются противоположными, если в условиях испытания они, являясь единственными его исходами, несовместны.

События принято обозначать заглавными буквами латинского алфавита: А, В, С, Д, : .

Полной системой событий А1, А2, А3, : , Аn называется совокупность несовместных событий, наступление хотя бы одного из которых обязательно при данном испытании.

Если полная система состоит из двух несовместных событий, то такие события называются противоположными и обозначаются А и .

Пример. В коробке находится 30 пронумерованных шаров. Установить, какие из следующих событий являются невозможными, достоверными, противоположными:

достали пронумерованный шар (А);

достали шар с четным номером (В);

достали шар с нечетным номером (С);

достали шар без номера (Д).

Какие из них образуют полную группу?

Решение. А — достоверное событие; Д — невозможное событие;

В и С — противоположные события.

Полную группу событий составляют А и Д, В и С.

Вероятность события, рассматривается как мера объективной возможности появления случайного события.

1.4. Классическое определение вероятности

Число, являющееся выражением меры объективной возможности наступления события, называется вероятностью этого события и обозначается символом Р(А).

Определение. Вероятностью события А называется отношение числа исходов m, благоприятствующих наступлению данного события А, к числу n всех исходов (несовместных, единственно возможных и равновозможных), т.е. .

Следовательно, для нахождения вероятности события необходимо, рассмотрев различные исходы испытания, подсчитать все возможные несовместные исходы n, выбрать число интересующих нас исходов m и вычислить отношение m к n.

Из этого определения вытекают следующие свойства:

Вероятность любого испытания есть неотрицательное число, не превосходящее единицы.

Действительно, число m искомых событий заключено в пределах . Разделив обе части на n, получим

2. Вероятность достоверного события равна единице, т.к. .

3. Вероятность невозможного события равна нулю, поскольку .

Задача 1. В лотерее из 1000 билетов имеются 200 выигрышных. Вынимают наугад один билет. Чему равна вероятность того, что этот билет выигрышный?

Решение. Общее число различных исходов есть n=1000. Число исходов, благоприятствующих получению выигрыша, составляет m=200. Согласно формуле, получим

Задача 2. В партии из 18 деталей находятся 4 бракованных. Наугад выбирают 5 деталей. Найти вероятность того, что из этих 5 деталей две окажутся бракованными.

Решение. Число всех равновозможных независимых исходов n равно числу сочетаний из 18 по 5 т.е.

Подсчитаем число m, благоприятствующих событию А. Среди 5 взятых наугад деталей должно быть 3 качественных и 2 бракованных. Число способов выборки двух бракованных деталей из 4 имеющихся бракованных равно числу сочетаний из 4 по 2:

Число способов выборки трех качественных деталей из 14 имеющихся качественных равно

Любая группа качественных деталей может комбинироваться с любой группой бракованных деталей, поэтому общее число комбинаций m составляет

Искомая вероятность события А равна отношению числа исходов m, благоприятствующих этому событию, к числу n всех равновозможных независимых исходов:

Суммой конечного числа событий называется событие, состоящее в наступлении хотя бы одного из них.

Сумму двух событий обозначают символом А+В, а сумму n событий символом А12+ : +Аn.

Теорема сложения вероятностей.

Вероятность суммы двух несовместных событий равна сумме вероятностей этих событий.

Следствие 1. Если событие А1, А2, : ,Аn образуют полную систему, то сумма вероятностей этих событий равна единице.

Следствие 2. Сумма вероятностей противоположных событий и равна единице.

Задача 1. Имеется 100 лотерейных билетов. Известно, что на 5 билетов попадает выигрыш по 20000 руб., на 10 — по 15000 руб, на 15 — по 10000 руб., на 25 — по 2000 руб. и на остальные ничего. Найти вероятность того, что на купленный билет будет получен выигрыш не менее 10000 руб.

Решение. Пусть А, В, и С- события, состоящие в том, что на купленный билет падает выигрыш, равный соответственно 20000, 15000 и 10000 руб. так как события А, В и С несовместны, то

Задача 2. На заочное отделение техникума поступают контрольные работы по математике из городов А, В и С. Вероятность поступления контрольной работы из города А равна 0,6, из города В — 0,1. Найти вероятность того, что очередная контрольная работа поступит из города С.

Решение. События «контрольная работа поступила из города А«, «контрольная работа поступила из города В» и «контрольная работа поступила из города С» образуют полную систему, поэтому сумма их вероятностей равна единице:

Задача 3. Вероятность того, что день будет ясным, . Найти вероятность того, что день будет облачным.

Решение. События «день ясный» и «день облачный» противоположные, поэтому

При совместном рассмотрении двух случайных событий А и В возникает вопрос:

Как связаны события А и В друг с другом, как наступление одного из них влияет на возможность наступления другого?

Простейшим примером связи между двумя событиями служит причинная связь, когда наступление одного из событий обязательно приводит к наступлению другого, или наоборот, когда наступление одного исключает возможность наступления другого.

Для характеристики зависимости одних событий от других вводится понятие условной вероятности.

Определение. Пусть А и В — два случайных события одного и того же испытания. Тогда условной вероятностью события А или вероятностью события А при условии, что наступило событие В, называется число .

Обозначив условную вероятность , получим формулу

Задача 1. Вычислить вероятность того, что в семье, где есть один ребенок- мальчик, родится второй мальчик.

Решение. Пусть событие А состоит в том, что в семье два мальчика, а событие В — что один мальчик.

Рассмотрим все возможные исходы: мальчик и мальчик; мальчик и девочка; девочка и мальчик; девочка и девочка.

Тогда , и по формуле находим

Событие А называется независимым от события В, если наступление события В не оказывает никакого влияния на вероятность наступления события А.

Теорема умножения вероятностей

Вероятность одновременного появления двух независимых событий равна произведению вероятностей этих событий:

Вероятность появления нескольких событий, независимых в совокупности, вычисляется по формуле

Задача 2. В первой урне находится 6 черных и 4 белых шара, во второй- 5 черных и 7 белых шаров. Из каждой урны извлекают по одному шару. Какова вероятность того, что оба шара окажутся белыми.

Решение. Пусть — из первой урны извлечен белый шар; — из второй урны извлечен белый шар. Очевидно, что события и независимы.

Так как , , то по формуле находим

Задача 3. Прибор состоит из двух элементов, работающих независимо. Вероятность выхода из строя первого элемента равна 0,2; вероятность выхода из строя второго элемента равна 0,3. Найти вероятность того, что: а) оба элемента выйдут из строя; б) оба элемента будут работать.

Решение. Пусть событие А— выход из строя первого элемента, событие В— выход их строя второго элемента. Эти события независимы (по условию).

а) Одновременное появление А и В есть событие АВ. Следовательно,

б) Если работает первый элемент, то имеет место событие (противоположное событию А— выходу этого элемента из строя); если работает второй элемент- событие В. Найдем вероятности событий и :

Тогда событие, состоящее в том, что будут работать оба элемента, есть и, значит,

Выжить в теории: какова вероятность, что произойдет нечто невероятное

Классическая формула теории вероятностей до безобразия проста. Допустим, мы хотим выяснить, каковы шансы умереть сегодня. Для этого берем общую численность населения в России (по данным ООН — 146 574 000 человек) и делим на количество умерших сегодня (4500 человек). Отношение 1:33000 и будет искомой вероятностью. С помощью банальных вычислений можно определить что угодно: от шансов выжить при нападении акул, до смерти от зубочистки. Она в том числе лежит в основе рассчетов на рынке ценных бумаг, матанализа азартных игр и даже наличия разумной жизни во Вселенной.

Все прекрасно знают, что самолет — самый безопасный вид транспорта и бла-бла-бла. Не убедительно? А если мы скажем, что шансы погибнуть в авиакатастрофе составляют 1:4000000 и примерно равны тому, что вам на голову упадет не какой-нибудь кирпич, а целый астероид? Живите теперь с этим. Более того, есть масса историй, когда после падения авиалайнера были выжившие. В 1985 году Boeing 747 компании Japan Air Lines врезался в гору Оцутакава, и большинство из 524 человек остались живы! Правда, из-за несогласованности в действиях спасателей и несвоевременно оказанной помощи практически все погибли от полученных травм и переохлаждения. Но это уже совсем другая история… И не забывайте про «правило пяти рядов»: даже при аварии шансы выжить в разы выше, если сесть не далее пятого ряда от аварийного выхода.

Если отталкиваться от авиакатастроф, то есть еще одна занятная цифра для сравнения. Вероятность смерти от падения с кровати составляет в среднем 1:1500000: только в США ежегодно регистрируют порядка 400 таких случаев. В России отдельной статистики по подобным происшествиям нет, но это не значит, что такие истории нам не угроза. В Питере скончался 45-летний мужчина после падения с дивана, а в Севастополе 8-летний мальчик упал с кровати и получил черепно-мозговую травму, не совместимую с жизнью.

Но вернемся к астероидам. Ежегодно в опасной близости от Земли пролетает около 150 небесных тел. Падение одного из них может произойти в любой момент. Ученые подсчитали, что астероид Апофис может свалиться на наши головы в 2068 году, и если это произойдет, то 300-метровое небесное тело сравняет с землей всю Москву и область впридачу. Правда, эксперты успокаивают: учитывая все современные технологии предотвращения подобных катастроф, нам ничего не угрожает. С другой стороны, все мы прекрасно помним Челябинский метеорит: небольшой кусок, отколовшийся от 17-метрового астероида, разрушившегося в результате торможения в атмосфере Земли (по официальной версии). Обнаружили его только после входа в атмосферу, за несколько секунд до падения. Так что не расслабляемся.

Если вероятность столкновения с астероидом ничтожно мала, то мы для вас приготовили кое-что более опасное. Если вы мужчина — остерегайтесь молний, так как вы в группе риска. По статистике, женщины в шесть раз реже погибают от ударов молний, а средний возраст пострадавших — 35 лет. В общей сложности вероятность схватить разряд в несколько сотен тысяч воль составляет 1:600000. Но и тут не стоит паниковать: три случая из пяти с хорошим концом. Более того, есть люди, в которых молния попадала не один, не два и не три раза — и как с гуся вода!

В кубинца Хорхе Маркеса молния била пять раз. Сильнейшие ожоги, выбитые пломбы и опаленная макушка — последствия столкновения с природным явлением. Но парень жив, черт бы его побрал! Насчет того, что молния дважды не бьет в одно место: в Техасе любитель бездорожья укрылся от грозы под деревом (неужели мама в детстве не говорила, что так делать нельзя?), где, конечно же, его настигла молния. Парень без сознания грохнулся на землю. Но на этом его беды не закончились: молния шарахнула уже по лежавшему в отключке бедолаге второй раз. И что вы думаете? После госпитализации у парня диагностировали лишь небольшой ожог ноги, который зажил через пару недель. Но рекордсменом в этой дисциплине вот уже долгое время является рейнджер из Кентукки Рой Кливленд Салливан, о чем даже свидетельствует запись в Книге рекордов Гиннесса. Этот человек-громоотвод получал разряд — внимание! — семь раз. А знаете, от чего умер этот егерь? В возрасте 71 года пустил себе пулю в висок из-за неразделенной любви (при том, что жена Роя была на 30 лет моложе).

Статистика суицидов говорит, что с вероятностью 1:580 вы в этом году сведете счеты с жизнью. Но не обольщайтесь, если вы таки решитесь на самоубийство, то вероятность успеха равна 1:14.Один англичанин, от которого ушла жена, пытался шесть раз наложить на себя руки: вешался, травился, нырял в ванную с феном… И что вы думаете? На седьмой попытке он пустил в квартиру газ — не сработало. Тогда он зажег спичку, и раздался громадный взрыв. Недосамоубийцу — целого и невредимого, в отличие от его дома — осудили на два года условно за поджог.

Если верить статистике, то самые лютые убийцы не обстоятельства, не астероиды с самолетами, а наши с вами организмы. Вероятность умереть от недуга выше всего. В топе болезни сердца (1:4), следом рак (1:6) и расстройства работы мозга (1:7). Но и здесь не все так печально: в случае инфаркта или инсульта вероятность полного выздоровления равна 1:3 — не густо, но и не безнадежно.

Статистика по возрасту говорит, что в 65 лет шанс прожить еще десять лет 1:2, а если вы и этот рубеж перевалили, то шансы протянуть еще столько же сокращаются вдвое — 1:4. И не забывайте, что если вы не попали ни в одну из вероятностей, не болеете, за вами не гонится насильник с топором и все у вас хорошо, то есть так называемый предел Хейфлика. Ваши клетки не вечны, и умирают примерно после полсотни делений. Так что рано или поздно у организма попросту истечет срок эксплуатации.

Список надежных брокеров бинарных опционов на русском языке:
  • Бинариум
    Бинариум

    1 место! Лидер на рынке — самый честный брокер бинарных опционов!
    Идеально для новичков — предоставляется бесплатное онлайн-обучение и демо-счет!
    Получите бонус за регистрацию по ссылке:

Добавить комментарий