Слайд 1Основные понятия теории вероятностей. Определение вероятности случайного события. Элементы комбинаторики:
Перестановки;
Размещения;
Сочетания.
Слайд 2Теория вероятностей изучает закономерности массовых случайных явлений (не единичных!).
Зародилась в
связи с азартными играми в Швейцарии (XVI – XVII в.в
н.э.)
Отцы-основатели: Паскаль, Ферма, Гюйгенс, Якоб Бернулли.
Русские: Чебышев П.Л., Буняковский, Хинчин, Колмогоров.
Слайд 3Пространство элементарных событий
Будем полагать, что результатом реального опыта (эксперимента) может
быть один или несколько взаимоисключающих исходов; эти исходы неразложимы и
взаимно исключают друг друга. В этом случае говорят, что эксперимент заканчивается одним и только одним элементарным исходом.
Слайд 4Множество всех элементарных событий, имеющих место в результате случайного эксперимента,
будем называть пространством элементарных событий Ω
Случайными событиями будем называть подмножества
пространства элементарных событий Ω .
Определение. Под случайным событием или просто событием будем понимать всякий факт, который в результате опыта может произойти или не произойти.
События будем обозначать большими латинскими буквами A, B, C, D, …
Слайд 5Пример
Бросаем один раз игральную кость. В этом опыте пространство элементарных
событий Ω = {w 1, w 2, w 3, w
4, w 5, w 6}, где w i- выпадение i очков.
Событие A - выпадение четного числа очков, A = {w 2,w 4,w 6}, A Ω .
Слайд 6Достоверное событие
Событие Ω называется достоверным событием
Достоверное событие не
может не произойти в результате эксперимента, оно происходит всегда.
Пример. Бросаем
один раз игральную кость. Достоверное событие состоит в том, что выпало число очков, не меньше единицы и не больше шести, т.е. Ω = {w 1, w 2, w 3, w 4, w 5, w 6}, где w i- выпадение i очков,Ω - достоверное событие.
Слайд 7Невозможное событие
Невозможным событием называется пустое множество Ø .
Невозможное событие
не может произойти в результате эксперимента, оно не происходит никогда.
Пример.
Бросаем один раз игральную кость. Выпадение более шести очков - невозможное событие .
Слайд 8Совместимость событий
Два события называются несовместными, если наступление одного из них
исключает наступление другого в одном и том же испытании.
Совместными называются
события, если они могут наступить одновременно в одном испытании
Слайд 9Противоположное событие
Два несовместных события, составляющих полную группу, называются противоположными
Обозначается
,
Пример. Бросаем один раз игральную кость. Событие
A - выпадение четного числа очков, тогда событие - выпадение нечетного числа очков. Здесь Ω = {w 1, w 2, w 3,w 4, w 5,w 6}, где w i- выпадение i очков, A = {w 2,w 4,w 6},
=
Слайд 10Действия со случайными событиями
Суммой событий A и B называется событие,
состоящее из всех элементарных событий, принадлежащих одному из событий A
или B. Обозначается A + B.
Пример. Бросаем один раз игральную кость. В этом опыте пространство элементарных событий
Ω = {w 1, w 2, w 3, w 4, w 5, w 6}, Событие A - выпадение четного числа очков, A = {w 2,w 4,w 6}, событие B - выпадение числа очков, большего четырех, B = {w 5, w 6}.
Событие A + B = {w 2,w 4, w 5, w 6}
Слайд 11Произведением событий A и B называется событие, состоящее из всех
элементарных событий, принадлежащих одновременно событиям
A и B. Обозначается AB.
Пример.
Бросаем один раз игральную кость. В этом опыте пространство элементарных событий
Ω = {w 1, w 2, w 3,w 4, w 5,w 6}. Событие A - выпадение четного числа очков, A = {w 2,w 4,w 6}, событие
B - выпадение числа очков, большего четырех,
B = {w 5, w 6}.
Событие A B состоит в том, что выпало четное число очков, большее четырех, т.е. произошли оба события, и событие A, и событие B, A B = {w 6}
A B Ω .
Слайд 12
Классическое определение вероятности события.
Его свойства.
Рассмотрим следующую классическую схему:
Пространство элементарных
исходов Ω - конечно; т.е. состоит из конечного числа элементарных
исходов.
Элементарные исходы i равновозможные.
Слайд 13Определение:
Вероятностью события А (обозначение Р(А)) называют отношение числа
m благоприятствующих этому событию элементарных исходов к общему числу n
всех несовместных, равновозможных элементарных исходов, образующих полную группу событий.
Слайд 14Свойства вероятности согласно классическому определению.
P(Ω)=1;
P(Ø)=0;
0≤P(A)≤1, A- случайное событие.
Слайд 15Слабые стороны классического определения вероятности:
1) Не всегда интересующие нас событие
можно представить в виде совокупности элементарных исходов.
2) Даже если удастся
построить пр-во элементных исходов, зачастую нет никаких оснований считать эти исходы равновозможными.
3) Во многих случаях пр-во элементарных исходов бесконечно
Слайд 16Статистическое определение вероятности. Относительная частота (частность) события.
В основе
статистического определения вероятности лежит понятие частоты.
Def: О т н о
с и т е л ь н о й ч а с т о т о й Ẃ(А) случайного события А - называется отношение числа m испытаний, в которых событие А наступило, к общему
числу n, фактически
проведённых испытаний.
Слайд 17Пример:
# Монета подброшена 100 раз. Герб выпал 47раз. Если А-
выпадение герба, то
Ẃ(А)= =0,47
! Относительная частота – величина случайная.
Слайд 18Свойства относительной частоты:
Из определения следует, что:
Ẃ(Ω)=1
Ẃ(Ø)=0 - Ø-невозможное событие.
0≤Ẃ(А)≤1
Слайд 19Свойство устойчивости:
Длительные наблюдения показали, что, если в одинаковых условиях
производят опыты, в каждом из которых число испытаний достаточно велико,
то относительная частота обнаруживает свойство устойчивости. Это свойство состоит в том, что:
в различных опытах относительная частота изменяется мало (тем меньше, чем больше произведено испытаний), колеблясь около некоторого постоянного числа. Оказалось, что это постоянное число есть вероятность появления события.
В качестве статистической вероятности случайного события выбирают относительную частоту этого события или число, близкое к относительной частоте.
Слайд 20Для существования статической вероятности события А требуется:
а)Возможность, хотя бы принципиально,
производить неограниченное число испытаний, в
каждом из которых событие А
наступает или не
наступает;
б)Устойчивость относительных частот
появления А в различных сериях достаточно большого
числа испытаний.
Недостатком статистического
определения является неоднозначность
статистической вероятности.
Слайд 21Элементы комбинаторики:
перестановки; размещения; сочетания.
Комбинаторика – раздел
алгебры, занимающийся подсчётом количества комбинаций элементов, которые можно составить по
определённым правилам из элементов конечных множеств.
М – конечное множество, содержащее n различных элементов.
M={a1,a2,…,an}
Слайд 221) Перестановки без повторений:
Перестановками называют комбинации,
состоящие из одних и тех же n различных элементов и
отличающиеся только порядком их расположения.
Слайд 23Число всех возможных перестановок
Pn=n! ,
где n!=1•2•3•...•n (n-факториал)
По определению полагаем:
0!=1
Слайд 24Задача. Сколькими способами можно расставить трехтомник на полке?
Каждое
расположение трёх различных книг в
определенном порядке (на полке) представляет
собой перестановку из 3-х книг, и следовательно,
м. б. реализовано P3=3! =6 различными способами.
Слайд 252)Размещения без повторений.
Размещениями называют комбинации,
составленные из n различных
элементов по
m элементов, которые отличаются либо
составом элементов, либо
их порядком.
Слайд 26Задача. Сколько можно составить сигналов из 7 флагов разного цвета,
взятых по 3?
Слайд 273)Сочетания без повторений.
Сочетаниями называют комбинации,
составленные из n различных
элементов по
m элементов, которые отличаются хотя бы
одним элементом.
Число сочетаний:
Слайд 28Пример:
Сколькими способами можно выбрать две детали из ящика,
содержащего 10 различных деталей?
Слайд 29Связь между размещениями, сочетаниями и перестановками:
Число размещений, перестановок
и сочетаний связаны равенством:
Слайд 30Замечание:
Предполагалось, что все n элементы различны. Если же некоторые элементы
повторяются, то в этом случае комбинации с повторениями вычисляют по
другим формулам.
Например, если среди n элементов есть n1 элементов одного вида, n2 элементов другого вида и т.д., то число перестановок с повторениями:
где