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

Практикум 3

.pdf
Скачиваний:
66
Добавлен:
15.04.2015
Размер:
211.14 Кб
Скачать

1

Дистанционный курс « Теория вероятностей»

Практикум №3 « Теоремы сложения и умножения вероятностей.Формулы полной вероятности и Бейеса. Схема Бернулли».

Задача 1. В урне 40 шаров: 15 красных, 13 синих и 12 белых. Наудачу вынимают один шар. Найти вероятность того, что будет извлечен цветной шар.

Решение. Пусть событие A={извлечен красный шар}, B={извлечен синий шар}, C={ извлечен цветной шар}. Так как извлечение цветного шара означает появление либо красного, либо си-

 

=

+

 

несовместны, поэтому

него, то

, события A и).BВероятность каждого слагае-

мого( ) = ( + ) = ( ) + (

вычисляем, используя классическое определение вероят-

ности. Тогда

 

 

 

 

( ) =

 

+

 

=

 

= 0,7.

 

 

 

Задача 2. На стеллаже библиотеки в случайном порядке расставлено 15 учебников, причем 5 из них в переплете. Библиотекарь берет наудачу три учебника. Найти вероятность того, что хотя бы один из взятых учебников будет в переплете.

Решение. Пусть событие A={один учебник в переплете}, B={два учебника в переплете}, C={три учебника в переплете}, D={хотя бы один из трех взятых учебников в переплете}. Тогда D=A+B+C, а так как эти события несовместны, то P(D)=P(A+B+ +C)=P(A)+P(B)+P(C). Вероятности всех слагаемых вычисляем, используя классическое определение вероятности. Число исходов, соответствующих данному испытанию ( извлечение трех

учебников), равно

, а число исходов, благоприятствующих

событиям A,B,C, соответственно равны

,

, , тогда

Практикум №3 «Теоремы сложения и умножения вероятностей. Формулы полной вероятности и Бейеса. Схема Бернулли»

 

( ) =

 

 

 

+

 

 

 

+

2

=

 

+

+

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5!10!

 

 

5!10!

 

5!

 

 

 

 

 

 

 

 

=

1!4!2!8!

+

2!3!1!9!

+

3!2!

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3!12!

3!∙4∙5∙9!∙10

 

 

3!∙4∙5

 

 

 

4!5∙8!∙9∙10

+

+

 

 

=

4!∙2∙8!

 

 

2 ∙3!∙9!

 

3!∙2

=

 

 

 

 

 

12!∙13∙14∙15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2∙3∙12!

45+20+2

 

 

 

5∙9∙5+2∙5∙10+2∙5

 

 

=

13 ∙7∙5

 

 

 

=

 

 

 

91

≈ 0,74.

Задача 3. Вероятность попадания в мишень для первого спортсмена равна 0,85, а для второго – 0,8. Спортсмены независимо друг от друга сделали по одному выстрелу. Найти вероятность того, что в мишень попадет хотя бы один спортсмен.

Решение. Пусть событие A={первый спортсмен попал}, B={второй спортсмен попал}, C={хотя бы один спортсмен попал}. Тогда C=A+B, причем события A и B совместны, поэтому

( ) = ( + ) = ( ) + ( )− ( ) = = 0,85+0,8− 0,85∙0,8 = 1,65 −0,68 = 0,97.

Задача 4. Три стрелка попадают в мишень соответственно с вероятностями 0,85;0,8;0,7. Найти вероятность того, что при одном выстреле хотя бы один из них попадет в мишень.

Решение. 1-ый способ: пусть событие A={первый стрелок попал}, B={второй стрелок попал}, C={третий стрелок попал}, D={хотя бы один стрелок попал}. Тогда D=A+B+C, причем эти

события совместны, поэтому ( ) = ( + + ) =

) =

= ( )+ ( ) + ( )− ( ) − ( )− ( ) + (

= 0,85+0,8+0,7− 0,85∙0,8− 0,85∙0,7− 0,8∙0,7+

 

.

+0,85∙0,8∙0,7 = 2,35 −0,68 −0,595 −0,56+0,476 = 0,991

 

2-ой способ: событие D является противоположным событию

Практикум №3 «Теоремы сложения и умножения вероятностей. Формулы полной вероятности и Бейеса. Схема Бернулли»

 

3

 

( ) = 1− (

) =

={ни одного попадания}, поэтому

̅

̅

( )

.

( ) 1−

( ) =

= 1 − ( ) ( ) ( ) = 1− 1−

1−

= 1 −0,15∙0,2∙0,3 = 1− 0,009 = 0,991

Задача 5. Симметричная монета подброшена три раза. Найти вероятность того, что цифра выпадет ровно два раза.

Решение. Пусть Ai={цифра выпадет при i-ом бросании}, i=1,2,3;

A={цифра выпадет ровно два раза}, тогда

 

 

равенства

 

 

. Слагаемые в правой части=этого

 

 

+

попарно+несовместны, поэтому:

 

, ,

 

. Принимая во

внимание независимость событий

, , ,

=

 

)

 

, находим

( ) =

(

)+

(

)+ (

 

( ) = ( ) ( ) (

)+ ( ) ( ) + ( ) ( ) ( )

=

 

 

 

+

 

 

 

+

 

 

 

=

 

= 0,375

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 6. Телефонный номер состоит из шести цифр. Найти вероятность того, что при случайном наборе номер будет оканчиваться на 240.

Решение. Пусть событие A={четвертая цифра – 2}, B={пятая цифра – 4}, C={шестая цифра – 0}, D={номер будет оканчиваться на 240}, тогда D=ABC. Так как события A,B,C независимы,

то ( ) = ( ) = ( ) ( ) ( ) = ∙ ∙ = 0,001.

Задача 7. Абонент забыл последнюю цифру номера телефона и поэтому набирает ее наугад. Найти вероятность того, что ему придется звонить не более чем в четыре места.

Решение. Пусть события Ai={абонент правильно наберет цифру i-ый раз}, i=1,2,3,4. E={абоненту придется позвонить не более чем в четыре места}. Тогда = + ∙ + ∙ ∙ + ∙

Практикум №3 «Теоремы сложения и умножения вероятностей. Формулы полной вероятности и Бейеса. Схема Бернулли»

местные∙ ∙

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

слагаемые в правой части этого равенства - несов-

события,

, поэтому

 

 

 

 

)+ (

)

 

 

 

 

( ) = ( ) + (

)+ (

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

,

 

= 1,2,3,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, так как

события

 

 

являются зависимыми, то

 

( ) = ( ) + ( ) ( ⁄ )+

1

 

 

9 1 9 8 1

 

+ ( ) ( ⁄ ) ( ⁄

)+

 

 

 

 

 

 

( ) ( ) ( ) ( ∕

1

 

) =

10

+

10

9

+

10

9

8

+

9

8

7

1

1

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

10

9

8

7

=

10

+

10

+

10

+

10

= 0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 8. Студент знает 20 из 25 вопросов программы. Найти вероятность того, что студент знает три предложенных ему экзаменатором вопроса.

Решение. Пусть события Ai={студент знает i-й вопрос}, i=1,2,3; B={студент знает три предложенных вопроса}. Тогда

=

, так как эти события зависимые, то

(

) =

 

= ( .

) =

( ) ( ⁄ ) ( ⁄ ) =

20

 

19

 

18

≈ 0,49

 

 

25

 

24

 

23

 

Задача 9. На сборку поступают детали с трех автоматов. Известно, что первый автомат дает 0,1% брака, второй– 0,2%, а третий- 0,3%. Найти вероятность того, что на сборку попала бракованная деталь, если с первого автомата поступило 1000, со второго2000 и с третьего – 3000 деталей.

Решение. Пусть событие A={на сборку поступила бракованная деталь}, гипотезы Hi={деталь изготовлена на i-м автомате},

i=1,2,3. Из условий задачи следует, что ( ) =

 

=

 

,

 

 

Практикум №3 «Теоремы сложения и умножения вероятностей. Формулы полной вероятности и Бейеса. Схема Бернулли»

( ) =

 

=

 

 

( ).=По

5

 

 

( ⁄

 

( ⁄ ) =

 

 

,

=

 

,

)=0,001,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,002

 

( ⁄

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

) = 0,003

 

 

 

формуле полной вероятности полу-

чаем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( ) ( ⁄ ) =

( ) = ( ) ( ⁄ ) + ( ) ( ⁄ )+.

=

 

0,001 +

 

 

0,002 +

 

0,003 ≈ 0,002

 

 

 

 

 

 

 

Задача 10. В первом ящике 10 белых и 8 черных шаров, во втором ящике 12 белых и 6 черных шаров, из первого ящика во второй наудачу перекладывают 5 шаров, а затем из второго берут один шар. Найти вероятность того, что этот шар будет белым. Решение. Пусть событие A={извлеченный из 2-го ящика шар белый}, гипотезы Hi={извлеченный из 2-го ящика шар первоначально принадлежал i-ому ящику}, i=1,2. Так как первоначально во втором ящике было 18 шаров, а положили туда 5 шаров из

первого ящика, то

 

 

 

 

,

 

 

 

 

. Учитывая первона-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

находим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

чальный состав шаров( ,

)

=

 

 

 

(

) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( ⁄

) =

=

 

 

 

 

 

 

формуле полной вероятности вы-

 

 

 

 

 

. Теперь по

 

( ⁄

) =

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

числяем вероятность события A:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( ) =

(

) ( ⁄ ) +

 

( )

(

) =

 

 

 

 

+

 

 

 

≈ 0,64.

 

 

 

 

 

 

Задача 11. Число грузовых машин, проезжающих по шоссе, на котором стоит бензоколонка, относится к числу легковых машин, проезжающих по тому же шоссе как 3:2. Вероятность того, что будет заправляться грузовая машина, равна 0,1; для легковой машины эта вероятность равна 0,2. К бензоколонке подъехала для заправки машина. Найти вероятность того, что это грузовая машина.

Решение. Пусть событие A={машина подъехала для заправки}. Тогда можно рассмотреть следующие гипотезы: H1={машина грузовая}, H2={машина легковая}. По условию задачи

Практикум №3 «Теоремы сложения и умножения вероятностей. Формулы полной вероятности и Бейеса. Схема Бернулли»

(

) =

 

 

= 0,6. По

(

) =

 

6

 

( ⁄

) = 0,1

 

 

 

 

= 0,4

 

 

(

 

 

 

,

 

 

 

 

, а

 

 

 

,

⁄ ) = 0,2

(

)

( ⁄

)

 

 

, ,

 

.

(

) =

 

формуле Бейеса вычисляем:

 

 

( ) (

)

(

 

) ( ⁄ )

=

, ,

, ,

≈ 0,43

Задача 12. В специализированную больницу поступают в среднем 50% больных с заболеванием K, 30% - с заболеванием L, 20% - с заболеванием M. Вероятность полного излечения болезни K равна 0,7; для болезней L и M эти вероятности соответственно равны 0,8 и 0,9. Больной, поступивший в больницу, был выписан здоровым. Найти вероятность того, что он болел заболеванием K.

Решение. Пусть событие A={больной выписан здоровым}, тогда Имеют место следующие гипотезы: H1={больной страдал заболеванием K}, H2={больной страдал заболеванием L}, H3={больной страдал заболеванием }. По условиям задачи

(

) = 0,5

(

) = 0,3

(

.) = 0,2

( ⁄ ) = 0,7

 

(

,

,

 

 

, а

,

 

⁄ ) = 0,8,

( ⁄ ) = 0,9

 

Тогда по формуле Бейеса:

 

( ⁄ ) =

 

 

 

(

) ( ∕

)

 

=

( ) ( ⁄ )+ ( ) ( ⁄ )+ ( ) ( ⁄ )

=

 

 

0,5 0,7

 

 

=

 

0,35

≈ 0,45

 

0,5 0,7+0,3 0,8+0,2 0,9

 

0,35+0,24+0,18

 

Задача 13. Вероятность того, что покупателю необходима мужская обувь 41-го размера, равна 0,25. Найти вероятность, что из шести покупателей двум необходима обувь 41-го размера.

Решение. Шесть покупателей – это шесть независимых испытаний. Пусть событие A={необходима обувь 41-го размера}, оно может произойти в любом из шести испытаний, вероятность появления этого события в отдельном испытании равна 0,25, а вероятность непоявления равна 1-0,25=0,75.

Практикум №3 «Теоремы сложения и умножения вероятностей. Формулы полной вероятности и Бейеса. Схема Бернулли»

7

Вероятность того, что двум покупателям из шести потребуется обувь 41-го размера вычисляется по формуле Бернулли:

, =

=

6!

0,25.

0,75

=

4! 5 6

0,25 0,75 =

2!4!

2 4!

= 5 3 0,25

0,75 ≈ 0,3

 

 

 

 

Задача 14. Всхожесть семян составляет в среднем 80%. Найти наивероятнейшее число всхожих семян из девяти.

Решение. Наивероятнейшее число всхожих семян вычисляется

ем, что

 

= [

+

].

Так как

= 9,

= 0,8. Получено

по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

, то получа-

целое число=,

[9 0,8+0,8] = [7,2+0,8] = [8] = 8

 

 

 

 

значит существует два наивероятнейших числа

всхожих семян: 8 и 7. Вероятности их наибольшие и равны

между собой. Действительно, ,

= (0,8) (0,2) =

9!

 

 

 

 

7! 8 9

 

 

 

 

 

=

7!2!

 

0,2097 0,04 =

 

7! 2

0,2097 0,04 =

 

 

 

 

= 36 0,2097 0,04 ≈ 0,302

8! 9

 

, =

 

(0,8) (0,2)

=

 

9!

0,1678 0,2 =

0,1678 0,2 =

 

 

.

8!

 

 

 

 

 

 

 

8!1!

 

 

 

 

 

= 9 0,1678 0,2 ≈ 0,302

Задача 15. Магазин получил 1000 бутылок минеральной воды. Вероятность того, что при перевозке бутылка окажется разбитой, равна 0,003. Найти вероятность, что магазин получит 5 разбитых бутылок.

Решение. Пусть событие A={бутылка разобьется при перевозке}, так как число испытаний велико, 1000, а вероятность появления события A в отдельном испытании мала, p=0,003, то вероятность того, что магазин получит 5 разбитых бутылок вычис-

ляется по формуле Пуассона:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

= !

,

где λ=

. =

=

 

, тогда

 

1000 0,003 = 3

!

=

 

 

 

 

 

, =

 

 

 

≈ 0,1

Практикум №3 «Теоремы сложения и умножения вероятностей. Формулы полной вероятности и Бейеса. Схема Бернулли»

8

Задача 16. Вероятность изготовления детали первого сорта на данном станке равна 0,8. Найти вероятность того, что среди наудачу взятых 100 деталей окажется 75 деталей первого сорта. Решение. Пусть событие A={деталь первого сорта}, оно может произойти или не произойти в одном из 100 независимых испытаний, вероятность появления события в отдельном испытании = 0,8, а вероятность непоявления этого события = 1− = = 1 −0,8 = 0,2. Так как число испытаний велико, то вероятность того, что среди 100 деталей будет 75 деталей первого сорта надо вычислять по локальной формуле Лапласа, то есть:

,

 

 

=

( )

, где

.=

 

 

. Вычисляем

=

 

 

,

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= −

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

= −1,25

По таблице находим значение∙ ,функции∙ ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

)

: функция

 

(

)

 

 

 

 

, тогда

(− ) =

(

 

)

, поэтому

 

 

 

 

 

 

 

– четная, то есть

 

 

 

 

 

 

(−1,25) =

(1,25) = 0,1826.

 

 

 

 

 

, =

 

,

∙ , ∙ ,

 

=

=

 

,

 

 

=

,

 

 

≈ 0,046

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 17. Игральный кубик бросают 800 раз. Найти вероятность того, что число очков, кратное трем, выпадет не меньше 260 и не больше 274 раз.

Решение. Пусть событие A={число выпавших очков кратно трем}, вероятность появления данного события в одном испы-

тании = = , а вероятность непоявления = 1 − = 1− =

= . Вероятность того, что число очков, кратное трем, выпадет

не меньше 260 и не больше 274 раз при 800 бросаниях кубика надо вычислять по интегральной формуле Лапласа:

( , ) = Φ( )−Φ( ), где = , = .

√ √

Практикум №3 «Теоремы сложения и умножения вероятностей. Формулы полной вероятности и Бейеса. Схема Бернулли»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычисляем:

=

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

=

 

= 0,55, по табли-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

це находим значение функции Лапласа в точке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Φ(

 

) = Φ(0,55) = 0,2088

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

∙ ∙

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

есть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. Аналогично,

 

=

 

0,55, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

= −

 

 

= −0,5, Φ(

 

) = Φ(−0,5) = −Φ(

0,5) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=−0,1915. Тогда (260,274) = 0,2088 −(−0,1915) =

=0,2088+0,1915 = 0,4003.

Задачи для самостоятельного решения.

1.Стрелок производит один выстрел в мишень, состоящую из центрального круга и двух концентрических колец. Вероятность попадания в круг и кольца соответственно равны 0,35;0,2;0,15. Найти вероятность того, что стрелок попал в мишень.

2.Найти вероятность того, что наудачу взятое двузначное число окажется кратным либо 2, либо 9, либо тому и другому одновременно.

3.На десяти карточках напечатаны цифры от 0 до 9. Найти вероятность того, что три наудачу взятые и поставленные в ряд карточки составят число 357.

4.В ящике 10 деталей, из которых 4 первого типа и 6 - второго. Для сборки агрегата нужно сначала взять деталь первого типа, а затем – второго. Найти вероятность того, что при выборке наудачу детали будут взяты в нужной последовательности.

5.Вероятность того, что при одном выстреле стрелок попадет в десятку, равна 0,6. Сколько выстрелов должен

Практикум №3 «Теоремы сложения и умножения вероятностей. Формулы полной вероятности и Бейеса. Схема Бернулли»

10

сделать стрелок, чтобы с вероятностью не менее 0,8 он попал в десятку хотя бы один раз?

6.В четырех ящиках лежат одинаковые по размеру шары. В первом ящике 8 белых и 6 черных шаров, во втором – 10 белых и 7 черных шаров, в третьем – 12 белых и 8 черных шаров, в четвертом – 9 белых и 6 черных шаров. Наудачу выбирается ящик и из него извлекается шар. Найти вероятность того, что этот шар белый.

7.На сборку попадают детали с трех автоматов. Известно, что первый автомат дает 0,2% брака, второй – 0,3% и третий – 0,4%. Найти вероятность попадания на сборку бракованной детали, если с первого автомата поступило 500, со второго – 1000 и с третьего – 1500 деталей.

8.Расследуются причины неудачного запуска космической ракеты, о котором можно высказать четыре предположения (гипотезы). По данным статистики вероятности гипотез соответственно равны 0,2;0,4;0,3;0,1. В ходе расследования обнаружено, что произошла утечка топлива (событие A). Условные вероятности данного события по отношению к каждой гипотезе согласно той же статистике равны: 0,9;0;0,2;0,3. Какая из гипотез наиболее вероятна при данных условиях?

9.Применяемый метод лечения приводит к выздоровлению в 80% случаев. Найти вероятность того, что из 6 больных 4 поправятся.

10.Вероятность попадания в мишень при одном выстреле 0,7. Найти вероятность наивероятнейшего числа попаданий, если произведено 9 выстрелов.

11.Завод отправил на базу 5000 качественных изделий. Вероятность повреждения каждого изделия в пути равна 0,0002. Найти вероятность, что в пути будет повреждено не более 3 изделий.

Практикум №3 «Теоремы сложения и умножения вероятностей. Формулы полной вероятности и Бейеса. Схема Бернулли»

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]