Главная страница
Навигация по странице:

  • С какой вероятностью каждому из троих друзей достанется по сюрпризу

  • Пример 2. С какой вероятностью при бросании двух кубиков на них выпадет разное число очков

  • Лекции 1-4. Лекции 14 Е. А. Бунимович, В. А. Булычев Е. А. Бунимович, В. А. Булычев, 2005 Педагогический университет Первое сентября


    Скачать 0.58 Mb.
    НазваниеЛекции 14 Е. А. Бунимович, В. А. Булычев Е. А. Бунимович, В. А. Булычев, 2005 Педагогический университет Первое сентября
    Дата27.03.2022
    Размер0.58 Mb.
    Формат файлаpdf
    Имя файлаЛекции 1-4.pdf
    ТипЛекции
    #419622
    страница6 из 10
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
    2 15 . Сколько в урне белых шаров?
    23. Из коробки с 3 белыми и 3 черными шарами вынимают, не глядя,
    2 шара. Какова вероятность того, что они оба белые? Найдите ответ для каждой из трех схем выбора: а) с возвращением; б) без возвращения;
    в) одновременный.
    24. Три друга делят поровну 30 конфет, 3 из которых с сюрпризом.

    С какой вероятностью каждому из троих друзей достанется по сюрпризу?
    Методические замечания
    Основная школа. Примеры решения комбинаторных задач: перебор вариантов, правило умножения. Равновозможные события и подсчет их вероятности.
    Старшая школа. Поочередный и одновременный выбор нескольких элементов из конечного множества. Формулы числа перестановок, со- четаний, размещений. Решение комбинаторных задач. Решение практи- ческих задач с применением вероятностных методов.
    К разделу 1
    Уже признано, что главная причина неудач комбинаторики в школе —
    стремление с первых шагов сделать акцент не на составлении, а на под- счете комбинаций. Перечислительные задачи, безусловно, должны пред- шествовать задачам подсчета или идти параллельно с ними. Именно такой
    Комбинаторика и вероятность

    60
    подход принят в [1], где изучение комбинаторики начинается с перечисле- ния комбинаций различного вида. Для этих целей используются деревья,
    обсуждается логика перебора, рассматриваются различные виды комби- наций (без специальных терминов и формул для их подсчета).
    Перебором простейших комбинаций мы уже занимались в предыду- щей лекции, когда выписывали все возможные исходы опытов, в кото- рых участвовало несколько объектов (шаров, кубиков, монет, перчаток и т.д.). Здесь мы возвращаемся к этому вопросу снова. Чтобы перечис- ление не было стихийным (а в этом случае мы рискуем упустить какие- то комбинации), предлагается ввести на комбинациях отношение по- рядка. Наиболее естественным здесь является лексикографический по- рядок, хорошо знакомый школьникам по работе с обычным словарем.
    В качестве рабочего инструмента, аналогичного рассмотренной ра- нее схеме решения задач на классическую вероятность, можем предло- жить следующую общую схему решения переборных задач:
    1. Придумать обозначения элементов, участвующих в комбинациях
    (если это не числа или буквы).
    2. Выписать первую комбинацию и несколько следующих за ней.
    3. Выписать последнюю комбинацию и несколько предшествующих ей.
    4. Выписать произвольную комбинацию. Найти непосредственно ей предшествующую и следующую за ней.
    5. Сформулировать правило, по которому ищется следующая комби- нация в общем случае.
    Третий шаг в этой схеме интересно организовать в форме коллектив- ного соревнования: кто быстрее найдет следующую комбинацию. Отве- ты, которые предлагают ученики, либо сразу отбрасываются (комбина- ция оказывается меньше заданной), либо остаются в качестве претен- дента на ответ (кто найдет комбинацию между заданной и предложен- ной?) — пока не будет найден правильный ответ. Четвертый шаг наибо- лее сложный и требует от учащихся достаточно высокой математичес- кой и алгоритмической культуры.
    Как уже упоминалось выше, можно использовать для перечисления комбинаций деревья, хотя, откровенно говоря, наша практика занятий со школьниками не показала их особой продуктивности. Дело в том, что при малом числе элементов легко перечислить все комбинации и без деревьев, а при большом — дерево слишком быстро ветвится и стано- вится необозримым.
    Лекция 2

    61
    В данном разделе вводятся главные правила для подсчета комбина- ций: правило умножения и правило сложения. Собственно, правилом как таковым можно считать только правило умножения. Правило сло- жения — это скорее один из методов решения комбинаторных задач.
    Если для подсчета комбинаций не идет правило умножения (не понятно,
    на что умножать на следующем шаге) — попытайтесь использовать пра- вило сложения: поделить комбинации на непересекающиеся классы,
    посчитать число комбинаций внутри каждого класса, а потом сложить эти числа.
    Умение перебирать комбинации и находить их число с помощью правил умножения и сложения — основа комбинаторной культуры школьника и залог успешного решения большинства комбинаторных задач. Эти умения должны быть сформированы в основной школе. Стар- шая школа предусматривает знакомство ученика с основными типами комбинаций, о которых и идет речь в следующих разделах лекции.
    К разделу 2
    С перестановок, как правило, начинается знакомство с основными типами комбинаций. Подсчет числа перестановок не вызывает затрудне- ний у школьников и является прекрасной иллюстрацией правила умно- жения.
    Гораздо сложнее оказывается задача перебора всех перестановок.
    В лекции приведен пример, в котором предлагается выписать для данной перестановки непосредственно следующую за ней. Замечательно, если учащиеся смогут самостоятельно сформулировать общее правило пере- бора перестановок. Ну, а если в классе есть ученики, увлекающиеся программированием, то им можно предложить составление программы перебора перестановок.
    Размещения обобщают понятие перестановки. Для решения веро- ятностных задач они играют еще большую роль, чем перестановки,
    поскольку именно на них строится схема выбора без возвращения: из
    M объектов друг за другом вынимают без возвращения N объектов.
    Каждый исход такого опыта — это и есть размещение из M по N. Как и для перестановок, число размещений легко находится по правилу умножения.
    При подсчете числа перестановок и размещений школьники впервые сталкиваются с факториалом. Самое время уделить ему здесь немного внимания, поговорить о его замечательных свойствах. Обязательно нужно
    Комбинаторика и вероятность

    62
    показать учащимся, как быстро растут значения N!, вычислив несколько первых значений и оценив их величину при больших N. Хорошая задача для программистов — написать программу, которая выписывает все цифры числа 100! (для математиков — найти количество нулей в конце этого числа).
    К разделу 3
    В этом разделе мы предлагаем наряду с традиционными правилами умножения и сложения ввести в рассмотрение незаслуженно «обижен- ные» два других комбинаторных правила — вычитания и деления. Как и правило сложения, это скорее общие методы решения задач: правило вычитания следует применять, когда легче посчитать комбинации, кото- рые НЕ обладают заданным свойством, а правило деления — когда при умножении одна и та же комбинация считается многократно (но при этом каждая комбинация — одно и то же число раз).
    Далее в разделе вводятся сочетания — пожалуй, самый важный для вероятностных задач тип комбинаций. Если без формул для числа пере- становок и размещений, вообще говоря, можно обойтись — достаточно знать правило умножения, — то без формулы для числа сочетаний ре- шить многие вероятностные задачи будет весьма затруднительно. На со- четаниях строится схема с одновременным выбором предметов: из M
    объектов одновременно вынимают наугад N объектов. Каждый исход такого опыта — сочетание из M по N.
    При переборе сочетаний нужно учитывать, что сочетания отличаются друг от друга только составом предметов — значит, порядок элементов внутри сочетания не важен. Для этого при выписывании сочетания сле- дует всегда располагать все его элементы по возрастанию.
    К разделу 4
    Материал этого раздела служит своеобразным «оправданием» тех трудностей, которые приходится преодолевать при изучении комбинато- рики. Именно здесь содержится наибольшее количество интересных ве- роятностных задач с нетривиальным решением и интересным практичес- ким содержанием.
    На материале этого раздела школьники должны почувствовать, на- сколько мощный инструмент для вычисления вероятности они получили в виде только что изученных комбинаторных правил и формул.
    В приведенных примерах разбираются случайные опыты, исходы ко- торых представляют собой рассмотренные перед этим типы комбинаций:
    Лекция 2

    63
    перестановки, размещения, сочетания. Ключевым шагом в решении та- ких задач является, как правило, определение типа комбинации, после чего подсчет вероятности становится делом техники.
    К разделу 5
    В этом разделе обобщаются те модели случайных опытов, которые разбирались в этой и предыдущей лекциях. Выясняется, что большин- ство из них может быть сведено к одной из трех классических моделей с выбором элементов из конечного множества. Понимание этого требует от школьника довольно высокого уровня абстрактного мышления. Мож- но сказать, что здесь закладывается (или развивается) одна из важней- ших сторон математической культуры: умение видеть одинаковое в раз- ном и разное в одинаковом.
    Теория вероятностей, как никакая другая область математики, дает для этого богатейший материал. Кроме того, она предоставляет реаль- ную возможность проверить адекватность выбранных моделей на прак- тике: для этого достаточно провести серию соответствующих экспери- ментов и сверить найденную вероятность с частотой. Здесь неоценимую помощь может оказать компьютер, снабженный соответствующим про- граммным обеспечением (см., например, [5]).
    Комбинаторика и вероятность

    64
    Лекция 3
    Свойства вероятностей
    В этой лекции мы узнаем, что с событиями можно работать как с множествами: объединять, пересекать, находить дополнение. А глав- ное, мы выясним, что происходит при этом с их вероятностями.
    1. Противоположное событие и его вероятность.
    Диаграммы Эйлера
    В наших первых лекциях мы неоднократно обращались к понятию случайного события. Сначала мы назвали случайным любое событие,
    которое может произойти или не произойти в результате случайного эк- сперимента. Затем мы выяснили, что событие можно рассматривать как некоторое подмножество исходов данного эксперимента, — а именно тех исходов, при которых это событие наступает.
    Обозначая множество всех возможных исходов эксперимента через
    ?, мы рассматривали каждый элементарный исход как элемент этого множества:
    ??? ,
    а каждое случайное событие — как его подмножество:
    A ? ?
    В соответствии с таким взглядом на события естественно перенести на них те операции, которые хорошо известны в теории множеств: объе- динение, пересечение, дополнение. Каждая из них допускает естествен- ную интерпретацию в терминах случайных событий.
    Начнем с дополнения. Напомним еще раз, что все множества,
    о которых будет идти речь, являются подмножествами некоторого объемлющего множества ?, содержащего все возможные исходы эксперимента.
    Определение 1 (для множеств). Множество
    A
    называется допол- нением к множеству A, если оно состоит из тех и только тех элементов
    ?, которые не входят в A. Как вы уже поняли, черта над множеством как раз и обозначает операцию дополнения.

    65
    Определение 1 (для событий). Событие
    A
    называется противопо- ложным к событию A, если оно происходит тогда и только тогда, когда не происходит A. Другими словами, противоположное событие состоит из тех элементарных исходов множества ?, при которых событие A не происходит.
    Последнее замечание показывает, что мы имеем по существу два одинаковых определения, выраженных разным языком. Поэтому проти- воположное событие часто также называют дополнением.
    Интересно, что свойство «дополнять» или «быть противоположным»
    для двух событий является взаимным: если B противоположно A, то и A
    противоположно B:
    B A
    = , A B
    =
    Этот факт можно записать еще и таким необычным образом:
    A A
    = .
    Приведем примеры противоположных событий.
    Пример 1. Рассмотрим следующие случайные события, связанные с подбрасыванием кубика:
    A = {выпадет четное число очков},
    B = {выпадет шестерка},
    C = {выпадет число меньше трех}.
    Каждое из них можно записать в виде множества благоприятных исходов:
    A = {2, 4, 6},
    B = {6},
    C = {1, 2}.
    Противоположными событиями будут:
    A = {выпадет нечетное число очков},
    B = {выпадет не шестерка},
    C
    = {выпадет число больше или равное трех},
    а дополнительными множествами —
    A = {1, 3, 5},
    B = {1, 2, 3, 4, 5},
    C
    = {3, 4, 5, 6}.
    Свойства вероятностей

    66
    Отметим, что «словесная» формулировка события может быть раз- ной, а вот представление его в виде подмножества исходов всегда одно- значно. Например, событие
    C
    можно описать и так:
    C
    = {выпадет число больше двух},
    однако его запись в виде подмножества от этого не изменится.
    * * *
    Почти очевидным является тот факт, что вероятность противополож- ного события можно вычислить по формуле:
    ( ) 1
    ( )
    P A
    P A
    = ?
    В самом деле, каждый раз, когда событие Aпроисходит, событие A
    не происходит и наоборот. Значит, после любых N случайных опытов выполняется равенство
    A
    A
    N
    N
    N
    +
    = ,
    в котором через N
    A
    обозначена абсолютная частота A, а через
    A
    N

    абсолютная частота A . Поделив обе части этого равенства на N, полу- чим, что сумма относительных частот для событий A и A всегда равна
    1. Поскольку при увеличении числа испытаний равенство сохраняется, а частоты приближаются к вероятностям, то сумма вероятностей для A и
    A также равна 1, откуда и следует наша формула.
    В случае с равновозможными исходами эту формулу можно полу- чить и по-другому. Пусть наш опыт может закончиться одним из n рав- новозможных исходов, m из которых благоприятствуют наступлению события A. Тогда остальные n – m исходов благоприятствуют наступле- нию A . Поэтому
    ( )
    1 1
    ( )
    n m m
    P A
    P A
    n n
    ?
    =

    = ? = ?
    Полученная формула оказывается особенно полезной в задачах, где найти вероятность противоположного события проще, чем вероятность заданного события.
    Лекция 3

    67

    Пример 2. С какой вероятностью при бросании двух кубиков на них выпадет разное число очков?
    Пусть A = {на кубиках выпало разное число очков}. Тогда A = {на кубиках выпало одинаковое число очков}, или A = {(1; 1), (2; 2), (3; 3),
    (4; 4), (5; 5), (6; 6)}. Отсюда
    6 1
    ( )
    36 6
    P A =
    = и
    1 5
    ( ) 1 6 6
    P A = ? = .
    Рассмотренные в этом и последующих разделах данной лекции соот- ношения между событиями удобно изображать в виде специальных ри- сунков, получивших название диаграмм Эйлера. Каждое событие на таком рисунке изображается в виде круга или какой-нибудь другой фи- гуры. Взаимное расположение фигур должно соответствовать соотно- шению событий. При этом все такие фигуры размещаются внутри одно- го и того же прямоугольника, изображающего множество всех возмож- ных исходов опыта ?. В частности, событие A и противоположное к нему A будут изображаться на диаграмме Эйлера так:
    ?
    A
    A
    2. Объединение и пересечение событий
    Наиболее важными теоретико-множественными операциями являют- ся объединение и пересечение. Напомним, как они определяются, и вве- дем соответствующие понятия для событий.
    Определение 1 (для множеств). Объединением множеств A и B
    называется множество C, которое содержит те и только те элементы,
    которые входят хотя бы в одно из двух множеств A или B.
    Определение 1 (для событий). Объединением событий A и B на- зывается событие C, которое происходит тогда и только тогда, когда про- исходит хотя бы одно из двух событий A или B. Поясним, что слова
    Свойства вероятностей

    68
    «хотя бы одно из двух» означают, что может наступить: только собы- тие A, только событие B, а также оба эти события одновременно.
    Объединение событий (как и объединение множеств) обозначается так:
    C A B
    = ? .
    Иногда вместо термина «объединение» используется термин «сумма событий». В этом случае используют и другую символическую запись этой операции:
    C A B
    = + .
    На диаграмме Эйлера объединение событий можно изобразить так:
    Пример 1. Рассмотрим эксперимент с кубиком. Найдем объедине- ние событий A и B в каждом из перечисленных случаев:
    а) A = {выпадет тройка}, B = {выпадет пятерка};
    б) A = {выпадет простое число}, B = {выпадет нечетное число};
    в) A = {выпадет четное число}, B = {выпадет нечетное число};
    г) A = {выпадет четное число}, B = {выпадет шестерка}.
    Для ответа на вопрос представим каждое событие в виде множества благоприятных исходов и найдем соответствующие объединения:
    а) A = {3}, B = {5}, A B
    ? = {3, 5};
    б) A = {2, 3, 5}, B = {1, 3, 5}, A B
    ? = {1, 2, 3, 5};
    в) A = {2, 4, 6} и B = {1, 3, 5}, A B
    ? = {1, 2, 3, 4, 5, 6};
    г) A = {2, 4, 6} и B = {6}, A B
    ? = {2, 4, 6}.
    Словами результат объединения можно описать по-разному — на- пример, так:
    B
    A
    ?
    Лекция 3

    69
    B
    A
    B
    A
    A
    B
    Свойства вероятностей а) A B
    ? = {выпадет тройка или пятерка};
    б) A B
    ? = {выпадет любое число, кроме 4 и 6};
    в) A B
    ? = {выпадет любое число};
    г) A B
    ? = {выпадет четное число}.
    Интересно показать каждый из перечисленных случаев на диаграмме
    Эйлера, — все эти диаграммы будут иметь некоторые принципиальные отличия друг от друга. Попробуйте сформулировать эти отличия само- стоятельно:
    а)
    б)
    в)
    г)
    Важно понимать, что при нахождении объединения не нужно включать в него общие исходы событий A и B дважды — ведь один и тот же эле- мент вообще не может входить дважды в какое бы то ни было множество.
    Именно поэтому в случае г) результат объединения совпадает с одним из исходных множеств. Рассмотрим еще один пример на эту тему.
    Пример 2. Рассмотрим эксперимент, в котором из колоды в 36
    карт случайно вытягивается одна карта. Сколько элементарных исхо- дов содержит объединение событий A = {вытянут даму} и B = {вытя- нут пику}?
    B
    A
    ?
    ?
    ?
    ?

    70
    Событие
    B
    A ?
    наступает, когда из колоды вытягивают пику (таких карт восемь) или даму (их четыре). При этом могут произойти и оба эти события одновременно (вытянут даму пик). Значит, для определения числа элементарных исходов, входящих в объединение, нужно сложить 8 и 4,
    а потом вычесть 1. Получится 11 исходов. Мы еще вернемся к такому подсчету в следующем разделе нашей лекции.
    * * *
    Последний пример вплотную подвел нас к рассмотрению второй важ- нейшей теоретико-множественной операции — пересечения множеств.
    Определение 2 (для множеств). Пересечением множеств A и B
    называется множество C, которое содержит те и только те элементы,
    которые входят в оба множества A и B.
    Определение 2 (для событий). Пересечением событий A и B на- зывается событие C, которое происходит тогда и только тогда, когда про- исходят одновременно оба события A и B. Другими словами, экспери- мент заканчивается исходом, благоприятным как для A, так и для B.
    Пересечение событий (как и пересечение множеств) обозначается так:
    C A B
    = ?
    Иногда вместо термина «пересечение» используется термин «произ- ведение событий». В этом случае, как и для суммы событий, использу- ют другую символическую запись:
    C A B
    = ? .
    На диаграмме Эйлера пересечение изображается так:
    Из определения объединения и пересечения множеств немедленно следует, что пересечение любых множеств содержится в их объедине- нии (это хорошо видно на диаграмме Эйлера).
    B
    A
    ?
    Лекция 3

    71
    Пример 3. Вернемся к примеру 1 и найдем пересечения приведен- ных там событий (напомним, что рассматривается эксперимент с куби- ком):
    а) A = {выпадет тройка}, B = {выпадет пятерка};
    б) A = {выпадет простое число}, B = {выпадет нечетное число};
    в) A = {выпадет четное число}, B = {выпадет нечетное число};
    г) A = {выпадет четное число}, B = {выпадет шестерка}.
    Как и при нахождении объединений удобнее всего представить каж- дое событие в виде множества благоприятных исходов и найти общие исходы A и B:
    а) A = {3}, B = {5}, A B
    ? = ? ;
    б) A = {2, 3, 5}, B = {1, 3, 5}, A B
    ? = {3, 5};
    в) A = {2, 4, 6} и B = {1, 3, 5}, A B
    ? = ? ;
    г) A = {2, 4, 6} и B = {6}, A B
    ? = {6}.
    Напомним, что знак «?» используется в математике для обозначения пустого множества, не содержащего ни одного элемента. Диаграммы
    Эйлера в этих четырех случаях будут следующими:
    а)
    б)
    в)
    г)
    B
    A
    A
    B
    A
    B
    Свойства вероятностей
    B
    A
    ?
    ?
    ?
    ?

    72
    В случаях а), в) пересечение событий пусто, поэтому на соответству- ющих диаграммах ничего не заштриховано. На языке событий правиль- нее было бы сказать, что пересечением событий A и B в этих случаях является невозможное событие, — другими словами, они не могут про- изойти одновременно, у них нет общих благоприятных исходов.
    Такие события играют в теории вероятностей настолько важную роль,
    что для них вводят специальное определение, которое мы рассмотрим в следующем разделе.
    3. Несовместные события.
    Формула сложения вероятностей
    Определение 1. Два события A и B называются несовместными,
    если их пересечение пусто, т.е. они не могут наступить одновременно в результате одного случайного эксперимента.
    Приведем несколько примеров несовместных событий.
    Пример 1. В следующих экспериментах пары событий A и B явля- ются несовместными:
    а) бросают монету: A = {«орел»}, B = {«решка»};
    б) бросают 2 кубика: A = {сумма очков нечетна}, B = {на кубиках выпало одинаковое число очков};
    в) из коробки, в которой 2 красных, 2 желтых и 2 зеленых шара вытаскивают 2 шара: A = {шары одного цвета}, B = {шары разных цветов};
    г) из той же коробки снова вытаскивают 2 шара: A = {оба шара крас- ные}, B = {оба шара зеленые}.
    Заметим, что говорить о несовместности событий можно только в рамках одного эксперимента. Если в пункте а) указанные события A
    и B относятся к разным опытам, то говорить об их несовместности,
    разумеется, нельзя. Условия эксперимента тоже очень важны: стоит в пункте б) перейти от двух кубиков к трем, и события станут совмест- ными.
    В приведенном примере можно выделить в особую категорию слу- чаи а), в) — в них события A и B являются противоположными. Понят- но, что противоположные события A и A всегда несовместны — ведь у них не может быть общих исходов по определению противоположного события (в A входит все то, что не входит в A). С другой стороны, если
    Лекция 3

    73
    взять объединение противоположных событий, то в него войдут все воз- можные исходы опыта:
    A A
    ? = ? ,
    A A
    ? = ?
    Можно сказать, что A и A образуют разбиение множества ? на два непересекающихся множества.
    * * *
    Если два события A и B несовместны, то событие A B
    ? происходит в одной из двух взаимоисключающих ситуаций: либо происходит собы- тие A, либо событие B. Это означает, что если обозначить через
    ,
    ,
    A
    B
    A B
    N N N
    ?
    абсолютные частоты событий A, B и A B
    ? , то после лю- бого числа экспериментов будет выполняться соотношение
    A B
    A
    B
    N
    N
    N
    ?
    =
    +
    Поделив обе части равенства на обще число экспериментов N, полу- чим соотношение для относительных частот:
    A B
    A
    B
    N
    N
    N
    N
    N
    N
    ?
    =
    +
    Поскольку это соотношение остается верным после любого числа экспериментов, а с ростом N частоты приближаются к вероятностям, то аналогичное равенство будет выполнено и для вероятностей несовмест- ных событий:
    (
    )
    ( )
    ( )
    P A B
    P A P B
    ?
    =
    +
    Это тождество называется формулой сложения вероятностей для несовместных событий. Она легко обобщается на любое количество случайных событий, несовместных попарно:
    1 2
    1 2
    (
    )
    ( )
    ( ) ...
    ( )
    k k
    P A
    A
    A
    P A
    P A
    P A
    ?
    ? ?
    =
    +
    + +
    Пример 2. Вернемся к рассмотренному ранее примеру 5 из преды- дущего раздела. Напомним, что там рассматривался опыт, в котором из коробки с 2 красными, 2 желтыми и 2 зелеными шарами извлекались наугад 2 шара. Найдем вероятности событий:
    A = {шары будут одного цвета};
    B = {шары будут разных цветов};
    С = {среди вынутых шаров будет хотя бы один красный}.
    Свойства вероятностей

    74
    Обратившись к событиям A
    1
    , …, A
    6
    , рассмотренным в примере 5,
    выразим через них перечисленные события:
    1 2
    3
    A A
    A
    A
    =
    ?
    ?
    ;
    4 5
    6
    B A
    A
    A
    =
    ?
    ?
    ;
    1 5
    6
    C A
    A
    A
    =
    ?
    ?
    А теперь применим формулу сложения вероятностей для несовмест- ных событий:
    1 1
    1 3
    1
    ( )
    15 15 15 15 5
    P A =
    +
    +
    =
    = ;
    1 1
    1 3
    1
    ( )
    15 15 15 15 5
    P B =
    +
    +
    =
    = ;
    1 4
    4 9
    3
    ( )
    15 15 15 15 5
    P C =
    +
    +
    =
    = .
    * * *
    А что будет с формулой сложения вероятностей, если события A и B
    пересекаются? Дело в том, что в этом случае равенство для частот
    A B
    A
    B
    N
    N
    N
    ?
    =
    +
    перестает выполняться, поскольку события A и B могут произойти одновременно. Вместо него можно записать более сложное соотношение, остающееся справедливым после любого числа экспери- ментов:
    A B
    A
    B
    A B
    N
    N
    N
    N
    ?
    ?
    =
    +
    ?
    Доказывается оно очень просто: сложив частоты событий A и B, мы дважды посчитаем те опыты, в которых эти события произошли одновре- менно. Значит, если вычесть количество таких опытов, то останется в точно- сти количество тех, в которых происходило хотя бы одно из событий A, B.
    Как и раньше, можно переписать эту формулу для относительных частот, а от нее перейти к вероятностям:
    (
    )
    ( )
    ( )
    (
    )
    P A B
    P A P B P A B
    ?
    =
    +
    ?
    ?
    Лекция 3

    75
    Полученная формула называется формулой сложения вероятнос- тей и справедлива для любых случайных событий A и B.
    * * *
    Можно ли считать приведенные выше рассуждения строгим мате- матическим доказательством полученных формул? Скорее нет, чем да.
    Это вполне разумные, правдоподобные рассуждения, но для строгого доказательства в них есть одно слабое место. Переход на последнем шаге доказательства от относительных частот к вероятностям выглядит не совсем обоснованным. В математике такой прием называется пре- дельным переходом, однако здесь он не совсем обоснован, так как ве- роятность не определялась нами в строгом смысле как предел относи- тельной частоты (да ее так и невозможно определить).
    При аксиоматическом подходе к определению вероятности формула сложения вероятностей для несовместных событий принимается как ак- сиома, а общая формула легко выводится из нее через элементарные теоретико-множественные преобразования.
    Покажем теперь, как можно применять полученную формулу на практике.
    Пример 3. Бросают 2 кубика. С какой вероятностью будет выброше- на хотя бы одна шестерка? Рассмотрим случайные события:
    A = {шестерка выпадет на первом кубике};
    B = {шестерка выпадет на втором кубике};
    A B
    ? = {шестерка выпадет хотя бы на одном кубике};
    A B
    ?
    = {выпадут две шестерки}.
    По формуле сложения вероятностей получаем ответ:
    1 1 1 11
    (
    )
    ( )
    ( )
    (
    )
    6 6 36 36
    P A B
    P A P B P A B
    ?
    =
    +
    ?
    ?
    = + ?
    =
    Можно решить задачу и по-другому, воспользовавшись формулой для вероятности противоположного события. Рассмотрим
    C = {шестерка выпадет хотя бы на одном кубике};
    C
    = {шестерка не выпадет ни на одном из кубиков}.
    Тогда
    25
    ( )
    36
    P C =
    и
    25 11
    ( ) 1
    ( ) 1 36 36
    P C
    P C
    = ?
    = ?
    =
    — получаем тот же ответ.
    Свойства вероятностей

    76
    По поводу двух последних решений отметим следующее. Чем даль- ше мы будем изучать теорию вероятностей, тем больше у нас будет раз- личных понятий и формул, а значит, и подходов к решению одной и той же задачи. Как всегда особенно приятно в таких случаях получить один и тот же ответ, решив задачу разными способами. Вот еще один пример такого же рода.

    1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


    написать администратору сайта