Предпросмотр материала:
|
Условная вероятность, дерево случайного опыта, формула полной вероятности и независимость событий 10 класс
|
|||||
|
1. Словарь новых терминов |
|||||
|
№ урока |
Дата проведения |
Тема урока |
Название |
Определение, правило, формула, свойства, виды, элементы, … (допустимо на описательном уровне) |
Примеры, основные типы задач |
|
Основное содержание: Условная вероятность. Умножение вероятностей. Дерево случайного эксперимента. Формула полной вероятности. Независимые события. Основные виды деятельности обучающихся: Решать задачи на нахождение вероятностей событий, в том числе условных с помощью дерева случайного опыта. Определять независимость событий по формуле и по организации случайного опыта |
|||||
|
|
|
|
1. Условная вероятность |
Определение условной вероятности. Вероятность события А при условии, что наступило событие В, называется условной вероятностью события А при условии В. Обозначается эта вероятность P(A|B).
|
Пример. В семье двое детей. Если считать, что рождение мальчика и девочки равновозможны, ответьте на вопросы: а) какова вероятность того, что в семье оба ребенка девочки; б) известно, что один из них девочка. Какова вероятность того, что другой ребенок тоже девочка? Желательный результат обсуждения. а) элементарных
исходов четыре: ММ, МД, ДМ, ДД. Вероятность рождения двух девочек равна б) спрашивается
тоже о вероятности рождения двух девочек. Но кардинальное отличие состоит в
том, что вероятность надо найти исходя из дополнительного условия: один из
детей — девочка. Это условие меняет суть эксперимента. Элементарных
событий уже не четыре, а три: МД, ДМ, ДД. И искомая вероятность события ДД
равна |
|
|
|
|
2. Умножение вероятностей |
Правило умножения вероятностей. Вероятность пересечения двух событий равна произведению вероятности одного из них на условную вероятность другого, вычисленную при условии, что первое имело место. P(A ∩B) = P(A|B)·P(B).
|
Пример. В некотором городе пятую часть населения составляют дети и подростки. Среди взрослых жителей четверть не работают (пенсионеры, студенты, домохозяйки и т.п.). Какова вероятность того, что случайно выбранный житель города — взрослый работающий человек? Желательный результат обсуждения. Пусть событие А
«выбранный горожанин работает» и событие В «выбранный горожанин —
взрослый». Из условия следует, что доля взрослого населения Вероятность
одновременного наступления событий А и В оказалась равна произведению
вероятностей, то есть P(A ∩B) = P(A|B)·P(B)= |
|
|
|
|
3. Дерево случайного эксперимента |
Дерево случайного опыта или дерево вероятностей — удобный инструмент решения задач, который позволяет рассматривать составной эксперимент как бы «по частям», мысленно расположить случайные события во времени или разбить на этапы.
|
Пример. Велосипедист едет по парковой дорожке (рис. 11) и планирует выехать из парка через один из пяти выходов (А, В, С, D или Е).
Велосипедист едет только вперед и на каждой развилке случайным образом выбирает одну из дорожек, по которой еще не ехал. Какова вероятность того, что велосипедист покинет парк: а) через выход А; б) через выход Е? Желательный результат обсуждения. Начальное состояние, когда велосипедист не проехал ни один из перекрестков, изобразим точкой S (рис. 12).
Начальную точку, конечную и точки ветвления будем называть вершинами дерева. На первом перекрестке велосипедист может с равными шансами поехать к одному из двух перекрестков — назовем их 2а и 2б. Проведем стрелки от точки S вниз, вправо и влево. Стрелки будем называть ребрами дерева. Около ребер подпишем вероятности событий: в нашем случае вероятности равны 1/2 , так как, по условию, велосипедист выбирает дальнейший путь случайным образом. Предположим, что велосипедист поехал к перекрестку 2а. После этого может наступить одно из трех событий: он направится к выходу А, к выходу В или к выходу С. Изобразим эти элементарные исходы точками А, В и С и проведем к ним ребра. Вероятности тоже будут одинаковы и равны 1/3. Аналогично изобразим варианты, когда велосипедист поехал к перекрестку 2б. Обратите внимание учащихся на то, что сумма вероятностей около всех ребер, выходящих из одной вершины, равна единице. При построении дерева эксперимента важно за этим следить, особенно поначалу. Элементарные события эксперимента в дереве изображаются конечными вершинами дерева. К каждой конечной вершине ведет единственная цепочка от точки S. Поэтому можно считать, что элементарные события изображаются не только конечными вершинами, но и ведущими к ним цепочками. Например, в нашей задаче пять элементарных исходов и, соответственно, пять цепочек. Событию «велосипедист выехал через выход А» соответствует цепочка S—2a—A. Вероятности, которые мы подписывали на ребрах, — условные. Например, условная вероятность того, что велосипедист покинет парк через выход А, при условии, что он был на перекрестке 2а, равна 1/3. Предложите учащимся найти вероятности всех возможных элементарных событий. Для этого, пользуясь правилом умножения вероятностей, нужно найти произведения условных вероятностей вдоль каждой цепочки, ведущей от S к конечной вершине. Найденные произведения нужно сложить. Подпишите полученные вероятности на рисунке рядом с элементарными событиями (рис. 13).
|
|
|
|
|
4. Формула полной вероятности |
Равенство записанное в виде формулы: Это равенство называется формулой полной вероятности. Рассмотрим ее в общем виде. Разобьём множество всех элементарных событий эксперимента на непересекающиеся подмножества B1, B2, B3, ..., Bn (см. рис. 9).
Если нас интересует некоторое событие A, то можно записать очевидное равенство:
Выразив вероятности пересечений через условные вероятности события A, получим формулу полной вероятности:
|
Пример. В группе 3 мальчика и 5 девочек. Случайным образом выбирают двух человек. Какова вероятность того, что будут выбраны один мальчик и одна девочка? Желательный результат обсуждения. Мысленно разобьем одновременный выбор двоих на два последовательных выбора и изобразим дерево случайного опыта. Выбор мальчика обозначим буквой М, а девочки – Д. При первом выборе вероятность выбрать мальчика равна 3/8, а девочку – 5/8. Укажем эти вероятности около рёбер SM и SD (см. рис. 8).
При втором выборе вероятности мальчика и девочки становятся условными и зависят от того, кто был выбран в первый раз. Если в первый раз был выбран мальчик, то мальчиков осталось 2 из 7 человек. Поэтому во второй раз мальчик будет выбран (ребро М – ММ) с вероятностью 2/7, а девочка будет выбрана (М – МД) с вероятностью 5/7. Точно так же, если в первый раз была выбрана девочка, то остаётся 4 девочки и 3 мальчика из 7 оставшихся детей. Вероятности выбора мальчика и девочки теперь 3/7 и 4/7 соответственно. Ранее изучалось, что вероятности сложных событий можно найти умножением условных вероятностей вдоль соответствующих цепочек рёбер. Событие А состоит из двух таких событий, поэтому для нахождения вероятности этого события мы складываем вероятности каждой цепочки в соответствии с правилом сложения вероятностей для несовместных событий.
|
|
|
|
|
5.Независимые события |
Если событие А не зависит от события В, а событие В не зависит от события А, то события А и В называются независимыми. Два события и называются независимыми, если вероятность их пересечения равна произведению их вероятностей:
|
Пример. Монету бросают два раза. Являются ли независимыми события: а) А «при первом броске выпал орёл» и В «при втором броске выпала решка»; б) А «при первом броске выпал орёл» и В «орёл выпал хотя бы один раз»? Решение. В
случае (а) получаются следующие вероятности событий: Равенство
В случае (б) получаются следующие вероятности:
В этом
случае поэтому события не являются независимыми. Это можно понять и без формул. Ясно, что если произошло событие А, то и В заведомо произошло. |
Практикум по теме
«Условная вероятность, дерево случайного опыта,
формула полной вероятности и независимость событий»
1. Условная вероятность
1. Правильную игральную кость бросают дважды. Найдите вероятности событий:
а) в первый раз выпало менее шести очков и сумма очков равна 8;
б) в первый раз выпало менее шести очков, если известно, что сумма выпавших очков равна 8.
2. При двукратном бросании игральной кости сумма выпавших очков равна 9. Найдите условную вероятность следующих событий:
а) в первый раз выпало 5 очков;
б) при одном из бросков выпало 4 очка;
в) в первый раз выпало меньше очков, чем во второй;
г) во второй раз выпало меньше чем 3 очка.
3. В некотором опыте произошло событие B. Может ли это:
а) увеличить вероятность другого события;
б) уменьшить вероятность другого события?
Приведите примеры, когда условная вероятность события больше и когда она меньше исходной вероятности этого события.
4. Игральную кость бросают дважды. Событие А заключается в том, что при втором броске выпало не больше 3 очков. Приведите пример события, наступление которого:
а) не меняет вероятность события А;
б) уменьшает вероятность события А;
в) увеличивает вероятность события А.
2. Умножение вероятностей
1. В парке установлены два автомата, продающие кофе. Вероятность того, что к концу дня кофе закончится в каждом отдельном автомате, равна 0,3. В обоих автоматах кофе заканчивается к вечеру с вероятностью 0,21. Вечером пришел мастер, чтобы обслужить автоматы, и обнаружил, что в первом кофе закончился. Какова теперь вероятность того, что во втором автомате кофе тоже закончился?
2. Предположим, что в некотором городе 48% населения — мужчины, а среди мужчин 15% — пенсионеры. Какова вероятность того, что случайно выбранный житель города окажется мужчиной на пенсии?
3. В некотором случайном опыте могут наблюдаться события A и B, причем P(A) = 0,75, P(B) = 0,8, а вероятность совместного наступления этих событий P(A ∩ B) = 0,5. Найдите: а) вероятность события A при условии, что наступило событие B; б) вероятность события B при условии, что наступило событие A.
4. Тест по истории сдали 85% учащихся школы, а тест по английскому языку — 70% учащихся. Известно, что тест по английскому языку сдали 77% тех, кто сдал тест по истории. Найдите вероятность того, что случайно выбранный ученик из тех, кто сдал тест по английскому, также сдал тест по истории.
5. Тест по обществознанию сдали 90% учащихся школы, а тест по химии сдали 75% учащихся. При этом известно, что тест по химии сдали 63% тех, кто сдал тест по обществознанию. Найдите вероятность того, что ученик, случайно выбранный из тех, кто сдал тест по химии, также сдал тест по обществознанию.
6. . Рассеянный ученый проводил исследование и в некотором случайном эксперименте у него получились следующие вероятности: P(N) = 0,44, P(M) = 0,8, P(N|M) = 0,65. Не ошибся ли он?
7. В некотором случайном опыте наступление события B увеличивает вероятность события A. Докажите, что в этом случае наступление события A увеличивает вероятность события B.
3. Дерево случайного эксперимента. Формула полной вероятности
1. На рисунке 15 изображено дерево опыта. Найдите: а) P(K); б) P(b|K); в) P(A|K); г) P(b); д) P(A).

2. Автоматическая линия изготавливает зарядные устройства для телефонов. Известно, что 3% готовых устройств неисправны. Из этих неисправных устройств 98% обнаруживаются при контроле качества продукции. Однако система контроля ошибочно бракует 1% исправных устройств. Устройства, которые не забракованы, упаковываются и поступают в продажу. Найдите вероятность того, что случайно выбранное сошедшее с автоматической линии зарядное устройство поступит в продажу.
3. Агрофирма закупает куриные яйца в двух фермерских хозяйствах. 95% яиц из первого хозяйства — яйца высшей категории, а из второго хозяйства 20% яиц высшей категории. Всего высшую категорию получают 80% яиц. Найдите вероятность того, что случайное яйцо, купленное у этой агрофирмы, окажется из первого хозяйства.
4. Игральную кость последовательно бросают до тех пор, пока сумма всех выпавших очков не станет больше или равна 4. Найдите вероятность, что будет сделано ровно два броска.
5. Экзаменационный билет состоит из трех вопросов. Вероятность того, что студент ответит на первый вопрос, равна 0,9, на второй — 0,8, на третий — 0,7. Найдите вероятность того, что студент, выбрав случайный билет, ответит по крайней мере на два вопроса.
6. На столе было десять монет: две по 10 рублей, а остальные по 5 рублей. Антон, не глядя, кладет в один карман три случайные монеты, а все остальные — в другой карман. Найдите вероятность того, что обе десятирублевые монеты оказались в одном кармане.
7. Всем пациентам с подозрением на одну из тропических лихорадок делают анализ крови. Если анализ выявляет возбудителя лихорадки, то результат анализа называется положительным. У больных лихорадкой анализ дает положительный результат с вероятностью 0,9. Если лихорадки нет, то анализ может дать ложный положительный результат с вероятностью 0,02. Известно, что у пациентов, поступающих с подозрением на лихорадку, анализ оказывается положительным в 19,6% случаев. Найдите вероятность того, что поступивший с подозрением пациент действительно болен этой лихорадкой.
8. Чтобы поступить на специальность «Международные отношения», абитуриент должен набрать на ЕГЭ не менее 68 баллов по каждому из трёх предметов — математике, русскому языку и иностранному языку. Чтобы поступить на специальность «Таможенное дело», нужно набрать не менее 68 баллов по каждому из трёх предметов — математике, русскому языку и обществознанию. Вероятность того, что абитуриент Р получит не менее 68 баллов по математике, равна 0,6, по русскому языку — 0,8, по иностранному языку — 0,5 и по обществознанию — 0,7. Найдите вероятность того, что Р сможет поступить хотя бы на одну из двух упомянутых специальностей.
9. Известно, что в некоторой школе ЕГЭ по обществознанию планируют сдавать 57% выпускников, а ЕГЭ по физике – 39%. Известно, что ЕГЭ по физике сдаёт 65% тех, кто сдает ЕГЭ по обществознанию. Найдите вероятность того, что случайно выбранный выпускник из числа тех, кто сдает ЕГЭ по физике, также сдает и ЕГЭ по обществознанию.
10. Две фабрики выпускают одинаковые стекла для автомобильных фар. Первая фабрика выпускает 45% этих стекол, вторая — 55%. Первая фабрика выпускает 3% бракованных стекол, а вторая — 1%. Найдите вероятность того, что случайно купленное в магазине стекло окажется бракованным.
11. Ковбой Джон попадает в муху на стене с вероятностью 0,9, если стреляет из пристрелянного револьвера. Если Джон стреляет из непристрелянного револьвера, то он попадает в муху с вероятностью 0,2. На столе лежит 10 револьверов, из них только 4 пристрелянные. Ковбой Джон видит на стене муху, наудачу хватает первый попавшийся револьвер и стреляет в муху. Найдите вероятность того, что Джон промахнётся.
12. На фабрике керамической посуды 10% произведённых тарелок имеют дефект. При контроле качества продукции выявляется 80% дефектных тарелок. Остальные тарелки поступают в продажу. Найдите вероятность того, что случайно выбранная при покупке тарелка не имеет дефектов. Результат округлите до сотых.
4.Независимые события
1. В шахматной коробке лежат 16 белых и 16 черных фигур. Из коробки не глядя достают по очереди две фигуры. Найдите вероятность события «обе фигуры чёрные», если а) перед тем, как достать вторую фигуру, первую не кладут в коробку; б) перед тем, как достать вторую фигуру, первую снова кладут в коробку.
2. Если гроссмейстер А. играет белыми, то он выигрывает у гроссмейстера Б. с вероятностью 0,5. Если А. играет чёрными, то А. выигрывает у Б. с вероятностью 0,3. Гроссмейстеры А. и Б. играют две партии, причём во второй партии меняют цвет фигур. Найдите вероятность того, что А. выиграет оба раза.
3. Экзаменационный билет состоит из трёх вопросов. Вероятность того, что студент ответит на первый вопрос, равна 0,9; на второй — 0,8; на третий — 0,7. Найдите вероятность того, что студент, выбрав билет, ответит а) на все вопросы; б) по крайней мере на два вопроса.
4. В магазине три продавца. Каждый из них занят с клиентом с вероятностью 0,3. Найдите вероятность того, что в случайный момент времени все три продавца заняты одновременно (считайте, что клиенты заходят независимо друг от друга).
5. По отзывам покупателей Иван Иванович оценил надёжность двух интернет-магазинов. Вероятность того, что нужный товар доставят из магазина А, равна 0,8. Вероятность того, что этот товар доставят из магазина Б, равна 0,9. Иван Иванович заказал товар сразу в обоих магазинах. Считая, что интернет-магазины работают независимо друг от друга, найдите вероятность того, что ни один магазин не доставит товар.
6. Биатлонист пять раз стреляет по мишеням. Вероятность попадания в мишень при одном выстреле равна 0,8. Найдите вероятность того, что биатлонист первые три раза попал в мишени, а последние два промахнулся. Результат округлите до сотых.
Профессия: Учитель математики и информатики
В каталоге 7 300 курсов по разным направлениям