Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Методичка 5175 Теор вер

.pdf
Скачиваний:
278
Добавлен:
06.06.2020
Размер:
1.64 Mб
Скачать

Другая типовая задача:

В урне 4 белых и 6 черных шаров. Из урны дважды вынимают по одному шару, не возвращая их обратно. Найти вероятность появления белого шара при втором испытании (событие ), если при первом испытании был извлечен черный шар (событие ).

Решение:

1 способ. После первого испытания в урне осталось 9 шаров, из них 4

белых. Искомая условная вероятность .

2 способ. Этот же результат можно получить по формуле, полученной из теоремы умножения вероятностей:

Действительно, вероятность появления черного шара при первом ис-

пытании

 

 

 

.

 

 

Найдем

 

− вероятность совместного наступления событий и

, т.е. вероятность того, что в первом испытании появится черный шар, а во втором − белый. Общее число исходов − совместного появления двух шаров, безразлично какого цвета, равно числу размещений

. Из этого числа исходов событию

 

благоприятствуют

исходов. Следовательно,

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В итоге, искомая условная вероятность

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

Ответ: .

Задача 4

1 способ. Событие {хотя бы из одного ящика вынут белый шар}

можно представить в виде суммы , где события и означают выборку одного белого шара из первого и второго ящика соответственно. Вероятность вытащить белый шар из первого ящика равна

 

 

, а вероятность вытащить белый шар

из

второго ящика

 

 

 

 

 

 

 

. Кроме того, в силу независимости

и

, по теореме ум-

 

 

 

 

ножения независимых событий

 

 

11

Если события

и

 

 

независимы,

тогда

 

 

 

 

 

 

 

имеем:

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

По теореме сложения совместных событий

Если события

и

 

 

совместны,

тогда

 

 

 

 

 

 

 

получаем:

2 способ. Искомую вероятность можно определить, используя формулу вычисления вероятности некоторого события с помощью противоположного события:

Именно, в данном случае

{из каждого ящика вынут черный

шар}, а значит

(в терминах обозначений из 1˗го способа). В

силу независимости и

по теореме умножения имеем:

И тогда

Ответ: .

Задача 5

Обозначим события:

{из первой коробки извлечена стандартная деталь}; {из второй коробки в первую переложена стандартная деталь};

{из второй коробки в первую переложена нестандартная деталь}.

Событие

может наступить при условии наступления одного из со-

бытий , .

Эти события несовместны и образуют полную группу, т.е.

являются гипотезами в формуле полной вероятности.

12

Пусть событие может наступить в результате одного из по-

парно несовместных событий

, образующих пол-

ную группу и которые по отношению к

называются гипоте-

зами. Тогда вероятность события можно вычислить по формуле полной вероятности:

 

Вероятность того, что из второй коробки извлечена стандартная де-

таль,

 

 

. Вероятность того, что из второй коробки извлечена не-

 

 

стандартная деталь,

 

.

 

Условная вероятность того, что из первой коробки извлечена стандартная деталь, при условии, что из второй коробки в первую была перело-

жена стандартная деталь, . Условная вероятность того, что из

первой коробки извлечена стандартная деталь, при условии, что из второй

коробки в первую была переложена нестандартная деталь, .

Тогда искомая вероятность того, что из первой коробки будет извлечена стандартная деталь, по формуле полной вероятности равна:

Ответ: .

Другая типовая задача:

К больному с приступом аппендицита приехала скорая помощь. В городе четыре больницы (№ 1, № 2, № 3, № 4). Вероятность попасть в первую больницу составляет 10%; во вторую – 20%; в третью – 30%; в четвертую – 40%. В первой больнице вероятность послеоперационного осложнения – 50%; во второй – 30%; в третьей – 20%; в четвертой – 5%.

А) Какова вероятность того, что у больного операция пройдет без осложнений?

Б) Известно, что некоторый человек был отвезен «скорой» в некоторую клинику и прооперирован удачно (без осложнений). Какова вероятность того, что операция производилась в 1-й, 2-й, 3-й и 4-й больницах?

13

Решение:

 

А) Обозначим через , ,

и

события (=гипотезы), заключаю-

щиеся в попадании в больницы № 1, № 2, № 3 и № 4, соответственно, при-

чем их вероятности по условию равны

 

,

,

,

. Пусть

«операция прошла без осложнений» и, как сле-

дует из условия,

,

,

,

.

По формуле полной вероятности имеем:

 

 

 

Б) Сохраним прежние обозначения и воспользуемся вероятностью, найденной в пункте А), . По условию событие наступило, значит, для нахождения необходимых вероятностей применяем формулы Байеса:

Предположим, что в условиях формулы полной вероятности событие уже наступило. Тогда условные вероятности гипотез вычисляются по формулам Байеса:

где

Таким образом, при том условии, что операция прошла успешно, вероятности того, что больной оперировался в 1-й, 2-й, 3-й и 4-й клиниках равны соответственно:

Ответ: А)

; Б)

;

;

;

.

14

Задача 6

В данном случае вероятность того, что взятая наугад буханка имеет

высший сорт, равна

 

(не имеет:

 

) и не изменяется от из-

 

 

делия к изделию. Поэтому можно считать, что мы имеем дело со схемой независимых испытаний, и, значит, можем воспользоваться формулой Бер-

нулли:

Пусть производится серия независимых опытов, в каждом из которых может произойти или не произойти событие , причем вероятность наступления события в каждом опыте равна , а вероятность «ненаступления» равна .Тогда вероятность того, что событие в серии испытаний наступит ровно

раз, вычисляется по формуле Бернулли:

В нашем случае,

Ответ:

Другая типовая задача:

Система радиолокационных станций ведет наблюдение за группой объектов, состоящей из 8 единиц. Каждый объект может быть (независимо от других) потерян с вероятностью 0,1. Найти вероятность того, что хотя бы один из объектов будет потерян.

Решение:

Пусть событие {потерять системой радиолокационных станций хотя бы один объект}, тогда вероятность этого события равна сумме вероятностей событий, состоящих в том, что локатор потеряет один, два, и т.д., восемь объектов, т.е. , где каждое слагаемое вычисляется по формуле Бернулли.

Но проще искомую вероятность можно найти, используя формулу вероятности события с помощью противоположного события. В нашем случае

15

противоположное событие

состоит в том, что локатор не потеряет ни

один объект, а следовательно:

 

Ответ:

Задача 7

Так как – достаточно большое число, применять форму Бернулли не целесообразно из-за громоздких вычислений. Поэтому воспользуемся ло-

кальной теоремой Муавра Лапласа:

Пусть производится серия из ( – велико) независимых опытов, в каждом из которых может произойти или не произойти событие , причем вероятность наступления события в каждом

опыте равна

, а вероятность «ненаступления»

равна

. Тогда вероятность того, что событие в се-

рии из испытаний наступит ровно раз, вычисляется по локальной формуле Муавра − Лапласа:

где

 

 

 

 

– функция Гаусса, значения

которой

 

 

 

 

 

 

 

 

можно определить по специальным таблицам.

 

По условию задачи

 

 

, сле-

довательно (учитывая четность функции Гаусса):

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

По таблице значений функции Гаусса определяем

. Зна-

чит,

.

 

Ответ:

Другие типовые задачи:

1) Вероятность поражения мишени при одном выстреле равна 0,8. Какова вероятность того, что при 100 выстрелах мишень будет поражена а) не менее 75 раз и не более 90 раз?

16

б) не менее 75 раз? в) не более 74 раз?

Решение:

В данном случае целесообразно воспользоваться интегральной фор-

мулой Муавра Лапласа:

Пусть производится серия из ( – велико) независимых опытов, в каждом из которых может произойти или не произойти событие , причем вероятность наступления события в каж-

дом опыте равна

 

 

 

 

, а вероятность «ненаступле-

ния» равна

. Тогда вероятность того, что событие в

серии из испытаний наступит не менее

раз и не более

раз, вычисляется по интегральной формуле Муавра − Лапласа:

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– функция

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лапласа, значения которой можно определить по специальным

таблицам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) По условию задачи Тогда, воспользовавшись интегральной формулой и нечетностью

функции Лапласа, получаем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где значения функции

определены по таблице.

б) Требование того, чтобы событие наступило не менее 75 раз, означает следующее: число появлений события может быть равно либо 75, либо 76, … , либо 100.Тогда следует принять . Воспользовавшись интегральной формулой и свойствами функции Лапласа, получаем:

где значения функции

определены по таблице.

17

в) Событие {мишень поражена не более 74 раз} и событие {мишень поражена не менее 75 раз} являются противоположными. Поэтому сумма их вероятностей равна 1. Следовательно, с учетом пункта б) искомая вероятность:

Ответ:

;

;

2) Учебник издан тиражом 100000 экземпляров. Вероятность того, что один учебник сброшюрован неправильно, равна 0,0001. Какова вероятность того, что тираж содержит 5 бракованных книг?

Решение:

По

условию задачи

 

, а значит,

.

События {из книг ровно

книг сброшюрованы неправильно},

где

 

,

при фиксированном являются независимыми.

Так как

число

велико,

а вероятность мала (при этом

), вероятность

можно вычислить по формуле Пуассона

:

 

 

В нашем случае

. Поэтому искомая вероят-

ность

(5) определяется равенством

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

.

Задача 8

а) Так как сумма вероятностей возможных значений дискретной слу-

чайной величины равна 1, то

 

б) Найдем функцию распределения

. Геометрически

это равенство можно истолковать следующим образом:

есть вероят-

ность того, что случайная величина примет значение, которое изображается на числовой оси точкой, лежащей левее точки .

Если , то , так как на интервале нет ни одного значения данной случайной величины;

18

Если

 

 

, то

 

 

, так как в промежуток

попадает только одно значение

 

;

 

 

 

Если

 

,

то

 

 

 

 

 

,

так как в промежуток

 

 

попадают два значения

 

и

;

Если

 

,

то

 

 

 

 

 

 

,

так

как в

промежуток

 

попадают

три

значения

,

и

 

;

 

 

 

 

 

 

Если

 

,

то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, так как в промежуток

 

 

попадают

четыре значения

 

 

,

,

и

;

 

 

 

Если

, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, так как в промежуток

попадают четыре значения

,

,

,

и

 

.

Итак,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изобразим функцию

графически:

в) Найдем числовые характеристики, используя формулы для вычисления математического ожидания, дисперсии и среднеквадратичного отклонения для дискретной случайной величины:

19

г)

Заметим, что если все значения случайной величины сосредоточены

на промежутке

, то и математическое ожидание должно быть величи-

ной из этого же промежутка. В нашем случае

д) Вероятность

вычислим двумя способами:

1)(непосредственно)

2)для применения формулы в дискретном случае

необходимо слагаемое вида

, а именно

В последнем

равенстве

использовался тот факт, что четыре события

,

,

,

– попарно несовместны.

А значит,

Задача 9

 

Рассматриваемая случайная величина

в результате экзамена может

принять одно из следующих значений:

. Найдем веро-

ятность принять каждое. Обозначим события:

 

20