- •Авторы: Новротская Надежда Леонидовна, доцент
- •Рецензент: Хацкевич г.А., профессор
- •Часть I
- • Новротская н.Л.
- •Часть I
- •Тема 1. Введение.
- •§1.1. Предмет теории вероятностей.
- •§1.2. Общие правила комбинаторики.
- •§1.3. Вопросы для самопроверки.
- •§1.4. Задачи.
- •Тема 2. Случайные события и их вероятности.
- •§2.1. Случайные события и их классификация.
- •§2.2. Действия с событиями.
- •§2.3. Вероятностное пространство. Вероятности и правила действия с ними.
- •2.3.1. Определение вероятности события.
- •2.3.2. Вероятность суммы событий.
- •Условная вероятность и теорема умножения вероятностей.
- •2.3.5 Формула Байeса (английский математик 1702–1762 г.Г.)
- •§2.4. Модель независимых испытаний Бернулли.
- •2.4.1. Повторные независимые испытания. Формула Бернулли.
- •§2.5. Вопросы для самопроверки.
- •§2.6. Задачи.
- •Тема 3. Случайные величины и их распределения.
- •§3.1. Виды случайных величин и их распределения.
- •§ 3.2. Плотность распределения вероятностей.
- •§ 3.3. Числовые характеристики распределения вероятностей и их свойства
- •3.3.2. Примеры использования математического ожидания.
- •Дисперсия случайной величины и ее свойства.
- •Моменты.
- •3.3.5. Характеристики формы распределения (асимметрия и эксцесс).
- •Квантили.
- •§ 3.4. Примеры распределений.
- •3.4.2. Распределение Пуассона.
- •3.4.3. Гипергеометрическое распределение.
- •3.4.6. Нормальное распределение.
- •3.4.7. Показательное (экспоненциальное) распределение.
- •§ 3.5. Вопросы для самопроверки.
- •§ 3.6. Задачи.
§1.2. Общие правила комбинаторики.
Пусть имеется n множеств ..., содержащих по ,, ..., элементов каждое. Выбирается по одному элементу из каждого множества и составляется еще одно множество. Число способов, которыми можно выбрать по одному элементу из каждого множества, равно произведению ....
В этом и состоит основной принцип комбинаторики.
В задачах теории вероятностей часто встречаются различные соединения (комбинации) из множества n элементов по k элементов (k n).
Ниже будем рассматривать соединения без повторений, т.е. каждый элемент данного множества может входить в соединения не более одного раза.
Рассмотрим три вида соединений: 1) размещения, 2) перестановки, 3) сочетания.
Определение. Размещениями из n элементов по k элементов называются под- множества k элементов, отличающихся одно от другого или са- мими элементами или их порядком. Число размещений обозна-
чается и равно
= n (n-1) ... (n– (k-1)) .
Доказательство. Для того, чтобы расположить k элементов в определенном порядке, выберем один из них и будем считать его «первым». Это можно сделать n способами. Оставшееся множество содержит n-1 элементов. Из него выберем один и назовем его «вторым». Для выбора второго элемента имеются n-1 способов. Осталось множество из n-2 элементов. Продолжив процесс отбора, последний k-ый элемент можно выбрать n– (k-1) способами. Согласно основному правилу комбинаторики число всех способов, которыми можно составить размещения, т.е. число размещений равно
= n (n-1) ... (n– (k-1))= ,
где n ! – произведение n первых целых чисел (читается эн-факториал).
Пример. Определить, сколько трехзначных чисел можно составить из множества цифр 1,2,3,4,5 без повторения.
Решение. Имеем n=5, k=3, = 543 = 60.
Определение. Перестановками из данных n элементов называются множества из n элементов, различающиеся только порядком.
Перестановки – это частный случай размещений, k = n. Поэтому
= n (n-1) ... (n– (k-1)) ... 1 = = n !
По определению принимается = 0! = 1.
Пример 1. К кассе за получением (или уплатой) денег подошли одновременно 5 человек. Сколькими способами они могут выстроиться в очередь?
Решение. Очередь состоит из пяти различных лиц, поэтому в каждом способе составления очереди учитывается порядок их расположения. Таким образом, имеют место перестановки из пяти человек, их число равно
=1·2·3·4·5=120.
Определение. Сочетаниями, содержащими k элементов, выбранных из n элементов заданного множества, называются всевозможные множества, различающиеся хотя бы одним элементом. Число сочетаний из n элементов по k обозначают или .
Число сочетаний из n элементов по k вычисляется по формуле
=.
Доказательство. Рассмотрим размещения из n элементов по k. Их число. Если не считаться с порядком элементов в перестановке из k элементов, то существует k! перестановок, которые нельзя отличить от первоначальной перестановки. Поэтому число всех сочетаний в k! раз меньше числа всех размещений, т.е. = /=.
Пример. Сколькими способами можно выбрать двух студентов в студенческий совет из 20 студентов?
Решение . Имеем n=20, k=2. Способы отбора считаются различными, если каждая отобранная пара различается хотя бы одним студентом, а это
190.