4.1. Лекция Формула Бернулли и ее асимптотические приложения.. 1. Формула Бернулли и её асимптотические приложения
 Скачать 112.96 Kb.
|
|
1. Формула Бернулли и её асимптотические приложения. Если производится несколько испытаний и вероятность наступления события А в каждом из них не зависит от исхода других испытаний, то такие испытания называются независимыми. В разных независимых испытаниях событие А может иметь либо различные вероятности, либо одну и ту же. Далее мы будем рассматривать лишь такие независимые испытания, в которых событие А имеет одну и ту же вероятность. Вероятность того, что в n независимых испытаниях событие А наступит ровно m раз, определяется формулой Бернулли:   Формула Бернулли дает точное значение вероятности события. Однако, из-за трудностей вычисления, она применяется только тогда, когда число испытаний n невелико (n<10). ***** Пример 1.В коробке 10 фантов, из которых в семи - просьба спеть, а в остальных - рассказать анекдот. Случайным образом вынимается 4 фанта. Найти вероятность того, что в трех из них будет просьба спеть. Решение. По условию задачи n=4, m=3, p=0.7, q=0.3. Тогда, по формуле Бернулли получаем: Р4(3)=4! /3! *(0.73*0.3)=4*0.343*0.3=0.4116. ***** Пример 2. Имеется 2 урны. В первой урне 5 белых и 5 черных шаров. Во второй урне 3 белых и 2 черных шара. Наудачу выбирается урна и из нее вынимается шар. Затем шар возвращается в урну из которой его вынули, и процедура повторяется еще 5 раз (всего процедура проведена 6 раз). Какова вероятность того, что число вынутых белых шаров будет: а) три; б) более трех. Решение. Событие А – из урны вынут белый шар; событие Н1 – выбрана первая урна; Н2 – выбрана вторая урна. Тогда, р(Н1)= р(Н2 )=1/2; р(А/Н1)=5/10=1/2; р(А/Н2)=3/5; Р(А)=1/2*(1/2+3/5)=0,55. а)  б)  При n>10 используют так называемые асимптотические (приближенные) формулы: формулу Пуассона и формулы Муавра-Лапласа. Формула Пуассона применяется при большом числе испытаний, при условии, что вероятность появления события в одном испытании весьма мала: a=np<10. Она имеет вид: pn (m)» [am/m!] e-a. Функция pn (m) табулирована, ее значения для различных значений a и m приведены в таблице 1 (см. приложение). Значения функции  приведены в таблице 2.***** Пример 3. На факультете учатся 500 студентов. Найти вероятность того, что первое сентября является днем рождения: трех студентов; не менее трех. Решение. Число испытаний n=500; число студентов, родившихся первого сентября m=3; вероятность того, что студент родился 1 сентября р=1/365. Так как n велико, а р мало и а=nр=500/365=1,37, воспользуемся формулой Пуассона:  ***** Пример 4. Возможно короткое замыкание, вероятность которого равна 0,0005 для каждого провода коммуникации. Всего проходит 4000 проводов. Определить вероятность возникновения обесточивания всей системы,если для этого достаточно хотя бы одного замыкания. Решение. А - событие, состоящее в том, что произойдёт хотя бы одно замыкание; В – событие, состоящее в том, что не произойдёт ни одного замыкания, тогда р(В)=р4000(0); Р(А)= 1-Р(В); n=4000,p=0.0005,a=2,m=0. По формуле Пуассона имеем р4000(0)=1/0!*e-2=0.13534; р(А)=1-0,13534=0,86466. ***** Пример 5. В пекарне выпекают пирожки с изюмом. Всего 10 штук. В тесто кладут около 300 грамм изюма. Предполагается, что средний вес изюмины около 1гр. Найти вероятность того, что в одной булочке окажется 15 изюмин. Решение. Среднее число изюмин в одной булочке а=30 т.к. 300/10=30;  Наибольшая вероятность при 7-8 изюминах и вероятности 0,139. 2. Локальная формула Муавра-Лапласа. Локальная формула Муавра-Лапласа удобна при большом количестве испытаний и при условии, что вероятность появления события в одном независимом испытании p>0,1. Если вероятность появления события А в каждом испытании постоянна и отлична от нуля и единицы, то вероятность того, что событие А появится в n испытаниях ровно m раз, равна:  Функция  табулирована. Её значения для различных х приведены в таблице 3 (см. приложение). Функция является четной, то есть  ***** Пример 6. 100 разбойников пробираются по замку по одиночке. Каждого из них подстерегает ловушка, вероятность попадания в которую равна 0.8, при этом вероятность его смерти равна 0.9. Какова вероятность летального исхода у 60 разбойников. Решение. А – событие, заключающееся в том, что разбойник умрет. Тогда, р(А)=0.8*0.9=0 .72   Согласно локальной формуле Муавра-Лапласа р100(60)=0.00265. ****** Пример 7. В первые классы школы должны быть приняты 200 детей. Вероятность рождения мальчика 0,515. Найти вероятность того, что среди них девочек и мальчиков будет поровну. Решение. Число детей n=200, число мальчиков m=100, вероятность того, что ученик мальчик р=0,515, q=0,485. Так как n велико, р не мало, используем локальную формулу Муавра-Лапласа:  В том случае, если необходимо найти вероятность появления события А не менее m1 раз, но не более m2 раз, используют интегральную теорему Муавра-Лапласа:  Функция Ф(х) табулирована, ее значения для различных х приведены в таблице 4 (см. приложение). При этом надо иметь в виду, что функция Ф(х) является нечетной функцией, то есть Ф(-х)=-Ф(х). В таблице приведены значения функции лишь до х=5, при х≥5, с большей степенью точности можно считать, что Ф(х)=0,5.***** Пример 8. Вероятность того, что зашедший в ресторан посетитель сделает заказ, равна 0,8. Определить вероятность того, что из 100 зашедших не менее 75 человек сделают заказ. Решение. Поскольку n=100 велико, p=0,8 и q=0,2 немалы, применим интегральную формулу Муавра-Лапласа, получим   ***** Пример 9.Известно, что 30% призывников имеют 27 размер обуви. Сколько пар обуви надо иметь на складе воинской части чтобы с вероятностью р0=0,9 были обеспечены все такие призывники, если в часть прибыло 200 новобранцев. Решение. Очевидно, имеет место схема Бернулли: подбор пары обуви каждому призывнику – одно из 200 испытаний, причем вероятность того, что ему потребуется обувь 27 размера, р=0,3. Пусть на складе имеется к пар обуви, где к пока не известно. Требуется подобрать такое к, чтобы  Применим интегральную теорему Муавра-Лапласа, получим    По таблице 4 находим, что Ф(х)>0,4 при х>1,28. Следовательно,  То есть на складе достаточно иметь 69 пар обуви такого размера, чтобы с вероятностью 0,9 обеспечить спрос.***** Пример 10. В первые классы школы должны быть приняты 200 детей. Вероятность рождения мальчика 0,515. Найти вероятность того, что среди них мальчиков меньше, чем девочек. Решение. Для вычисления р200(m<100) используем интегральную формулу Муавра-Лапласа.  |