Основные перечислительные правила

1. Правило произведения

Если первое событие может произойти n₁ способами, а второе - n₂ способами независимо от первого, то совместная реализация может произойти n₁n₂ способами.

2. Правило суммы

Если первое событие может произойти n₁ способами, а второе - n₂ способами независимо от первого, то первое или второе события могут произойти n₁+n₂ способами.

Комбинаторный метод вычисления вероятностей

При подсчете числа элементарных исходов, составляющих события в классической схеме, часто используются известные формулы комбинаторики. Каждая из комбинаторных формул определяет общее число элементарных исходов в некотором идеализированном эксперименте по выбору наудачу m элементов из n различных элементов исходного множества E = {e₁, e₂, ..., e_n}.

При постановке каждого такого эксперимента строго оговорено, каким способом производится выбор и что понимается под различными выборками. Существуют две принципиально отличные схемы выбора: в первой схеме выбор осуществляется без возвращения элементов (это значит, что отбираются либо сразу все m элементов, либо последовательно по одному элементу, причем каждый отобранный элемент исключается из исходного множества). Во второй схеме выбор осуществляется поэлементно с обязательным возвращением отобранного элемента на каждом шаге и тщательным перемешиванием исходного множества перед следующим выбором. После того, как выбор тем или иным способом осуществлен, отобранные элементы (или их номера) могут быть либо упорядочены (т.е. выложены в последовательную цепочку), либо нет. В результате получаются следующие четыре различные постановки эксперимента по выбору наудачу m элементов из общего числа n различных элементов множества Е.

А. Схема выбора, приводящая к сочетаниям

Если опыт состоит в выборе m элементов без возвращения и без упорядочивания, то различными исходами следует считать m-элементные подмножества множества E, имеющие различный состав. Получаемые при этом комбинации элементов (элементарные исходы) носят название сочетания из n элементов по m, а их общее число N() определяется по формуле:

C^m_n = n!/[m!(n - m)!] = n(n - 1)...(n - m + 1)/m!.

Для чисел C^m_n, называемых также биномиальными коэффициентами, справедливы следующие тождества, часто оказывающиеся полезными при решении задач:

C^m_n = C^n-m_n (свойство симметрии),

C^k_n+1 = C^k_n + C^k-1_n; C⁰_n = 1 (рекуррентное соотношение),

C⁰_n + C¹_n + ... + Cⁿ_n = 2ⁿ (следствие биномиальной формулы Ньютона).

Пример 1. Множество Е содержит 10 первых букв русского алфавита. Сколько различных алфавитов из трех букв можно составить из данного множества букв? Какова вероятность того, что случайно выбранный алфавит будет содержать букву «a»?

Решение Число различных алфавитов равно числу трехэлементных подмножеств множества Е (числу сочетаний из 10 элементов по 3): N() = C³₁₀ = 1098/(123) = 120.

Пусть событие A - случайно выбранный алфавит из трех букв, содержащий букву «a». Число элементов множества А равно числу всех возможных способов отобрать две буквы из девяти (из десяти букв исключена буква «a»), т.е. равно числу сочетаний из 9 элементов по 2: N(A) = C²₉ = 98/2 = 36.

Таким образом, Р(A) = N(A)/N() = 36/120 = 0,3.