28.2 Doświadczenie losowe
Kartkówka
Grupa A
Zadanie 1 (2 pkt)
Wykonujemy jeden rzut kostką sześcienną i jeden rzut kostką czworościenną (z liczbami oczek od $1$ do $4$). Wypisz wszystkie zdarzenia elementarne dla tego doświadczenia losowego.
Zbiór zdarzeń elementarnych: $\{(1, 1), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (2, 1), (2, 2), (2, 3), (2, 4), (3, 1), (3, 2), (3, 3), (3, 4), (4, 1), (4, 2), (4, 3), (4, 4), (5, 1), (5, 2),\ (5, 3), (5, 4), (6, 1), (6, 2), (6, 3), (6, 4)\}$.
Zdarzenie elementarne w tym doświadczeniu losowym to para uporządkowana, której pierwszym elementem jest wynik rzutu kostką sześcienną, a drugim wynik rzutu kostką czworościenną.
Możliwe wyniki rzutu kostką sześcienną to zbiór $S = \{1, 2, 3, 4, 5, 6\}$.
Możliwe wyniki rzutu kostką czworościenną to zbiór $C = \{1, 2, 3, 4\}$.
Zbiór wszystkich zdarzeń elementarnych $\Omega$ jest iloczynem kartezjańskim zbiorów $S$ i $C$. Liczba zdarzeń elementarnych wynosi $|\Omega| = |S| \cdot |C| = 6 \cdot 4 = 24$.
Wypisujemy wszystkie możliwe pary:\[\Omega = \{(1, 1), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (2, 1), (2, 2), (2, 3), (2, 4), (3, 1), (3, 2), (3, 3), (3, 4), (4, 1), (4, 2), (4, 3), (4, 4), (5, 1), \ \ \ (5, 2), (5, 3), (5, 4), (6, 1), (6, 2), (6, 3), (6, 4)\}\]
Zadanie 2 (2 pkt)
Ala, Basia i Czesia ustawiają się losowo w jednym rzędzie do zdjęcia. Wypisz wszystkie zdarzenia elementarne dla tego doświadczenia. Opisz przestrzeń zdarzeń elementarnych.
$\Omega = \{(A, B, C), (A, C, B), (B, A, C), (B, C, A), (C, A, B), (C, B, A)\}$, gdzie $A$ to Ala, $B$ to Basia, a $C$ to Czesia.
Oznaczmy osoby literami: $A$ - Ala, $B$ - Basia, $C$ - Czesia. Doświadczenie polega na losowym ustawieniu tych trzech osób w jednym rzędzie. Zdarzeniem elementarnym jest każda możliwa kolejność ich ustawienia. Musimy znaleźć wszystkie permutacje zbioru {$A, B, C$}.
Liczba wszystkich możliwych ustawień (permutacji) trzech różnych osób wynosi:\[3! = 1 \cdot 2 \cdot 3 = 6\]Wypiszmy wszystkie zdarzenia elementarne, czyli wszystkie możliwe kolejności ustawienia osób:
1. $(A, B, C)$
2. $(A, C, B)$
3. $(B, A, C)$
4. $(B, C, A)$
5. $(C, A, B)$
6. $(C, B, A)$
Przestrzeń zdarzeń elementarnych $\Omega$ jest zbiorem wszystkich tych zdarzeń.\[\Omega = \{(A, B, C), (A, C, B), (B, A, C), (B, C, A), (C, A, B), (C, B, A)\}\]
Zadanie 3 (3 pkt)
Ze zbioru $\{5, 6, 7\}$ losujemy kolejno dwie liczby:
a) ze zwracaniem
b) bez zwracania
i zapisujemy je w kolejności losowania. Wypisz wszystkie zdarzenia elementarne dla tego doświadczenia.
a) $\Omega = \{ (5,5), (5,6), (5,7), (6,5), (6,6), (6,7), (7,5), (7,6), (7,7) \}$
b) $\Omega = \{ (5,6), (5,7), (6,5), (6,7), (7,5), (7,6) \}$
Zdarzenia elementarne to uporządkowane pary liczb $(x, y)$, gdzie $x$ to wynik pierwszego losowania, a $y$ to wynik drugiego losowania.
a) Losowanie ze zwracaniem.
W pierwszym losowaniu możemy wylosować jedną z trzech liczb. Ponieważ losujemy ze zwracaniem, w drugim losowaniu również możemy wylosować jedną z trzech liczb. Liczba wszystkich zdarzeń elementarnych wynosi $3 \cdot 3 = 9$. Zbiór zdarzeń elementarnych $\Omega$ jest następujący:\[ \Omega = \{ (5,5), (5,6), (5,7), \]\[ (6,5), (6,6), (6,7), \]\[ (7,5), (7,6), (7,7) \} \]b) Losowanie bez zwracania.
W pierwszym losowaniu możemy wylosować jedną z trzech liczb. W drugim losowaniu możemy wylosować jedną z dwóch pozostałych liczb (ponieważ losujemy bez zwracania). Liczba wszystkich zdarzeń elementarnych wynosi $3 \cdot 2 = 6$. Zbiór zdarzeń elementarnych $\Omega$ jest następujący:\[ \Omega = \{ (5,6), (5,7), \]\[ (6,5), (6,7), \]\[ (7,5), (7,6) \} \]
Zadanie 4 (3 pkt)
Z klasy liczącej 25 uczniów wybieramy losowo trzyosobową delegację. Opisz przestrzeń zdarzeń elementarnych. Ile jest tych zdarzeń elementarnych?
Przestrzenią zdarzeń elementarnych jest zbiór wszystkich trzyosobowych delegacji, jakie można utworzyć z 25 uczniów. Liczba tych zdarzeń wynosi 2300.
Niech $U$ będzie zbiorem wszystkich uczniów w klasie, $|U| = 25$.
Przestrzeń zdarzeń elementarnych $\Omega$ to zbiór wszystkich trójelementowych podzbiorów zbioru $U$. Każdy taki podzbiór reprezentuje jedną możliwą trzyosobową delegację. Kolejność wyboru osób do delegacji nie ma znaczenia, więc używamy kombinacji.
Liczbę zdarzeń elementarnych, czyli moc zbioru $\Omega$, obliczamy za pomocą wzoru na kombinacje $k$-elementowe ze zbioru $n$-elementowego:\[ |\Omega| = C^k_n = \binom{n}{k} = \frac{n!}{k!(n-k)!} \]W naszym przypadku $n=25$ (liczba uczniów) i $k=3$ (liczebność delegacji).\[ |\Omega| = C^3_{25} = \binom{25}{3} = \frac{25!}{3!(25-3)!} = \frac{25!}{3! \cdot 22!} = \frac{22! \cdot 23 \cdot 24 \cdot 25}{3 \cdot 2 \cdot 1 \cdot 22!} = \frac{23 \cdot 24 \cdot 25}{6} \]\[ |\Omega| = 23 \cdot 4 \cdot 25 = 23 \cdot 100 = 2300 \]Jest 2300 możliwych trzyosobowych delegacji.
Zadanie 5 (4 pkt)
Z talii 24 kart wybieramy losowo 3 karty. Opisz przestrzeń zdarzeń elementarnych tego doświadczenia. Ile jest tych zdarzeń elementarnych?
Przestrzeń zdarzeń elementarnych to zbiór wszystkich 3-elementowych podzbiorów zbioru 24 kart. Liczba zdarzeń elementarnych wynosi 2024.
Przestrzeń zdarzeń elementarnych $\Omega$ to zbiór wszystkich możliwych wyników losowania. W tym przypadku, zdarzeniem elementarnym jest wylosowanie zestawu 3 kart z talii 24 kart. Kolejność losowania kart nie ma znaczenia, więc każdy wynik jest 3-elementowym podzbiorem (kombinacją) zbioru 24 kart.
Liczbę zdarzeń elementarnych, czyli moc zbioru $\Omega$, obliczamy za pomocą wzoru na kombinacje bez powtórzeń:\[C_n^k = \binom{n}{k} = \frac{n!}{k!(n-k)!}\]gdzie $n$ to liczba wszystkich elementów w zbiorze (liczba kart w talii), a $k$ to liczba losowanych elementów (liczba losowanych kart).
W naszym przypadku $n=24$ i $k=3$.\[|\Omega| = \binom{24}{3} = \frac{24!}{3!(24-3)!} = \frac{24!}{3!21!}\]\[|\Omega| = \frac{22 \cdot 23 \cdot 24}{3 \cdot 2 \cdot 1}\]Po uproszczeniu:\[|\Omega| = 22 \cdot 23 \cdot 4 = 2024\]
Grupa B
Zadanie 1 (2 pkt)
Z urny zawierającej trzy kule ponumerowane liczbami $1, 2, 3$ losujemy jedną kulę, a następnie rzucamy monetą. Wypisz wszystkie zdarzenia elementarne dla tego doświadczenia losowego.
Zbiór zdarzeń elementarnych: $\{(1, O), (1, R), (2, O), (2, R), (3, O), (3, R)\}$.
Zadanie 2 (2 pkt)
Ze zbioru cyfr ${1, 2, 3}$ losujemy kolejno bez zwracania trzy cyfry i tworzymy z nich liczbę trzycyfrową. Wypisz wszystkie zdarzenia elementarne dla tego doświadczenia. Opisz przestrzeń zdarzeń elementarnych.
$\Omega = \{123, 132, 213, 231, 312, 321\}$.
Zadanie 3 (3 pkt)
Ze zbioru liter $\{A, B, C\}$ losujemy kolejno dwie litery:
a) ze zwracaniem
b) bez zwracania
i zapisujemy je w kolejności losowania. Wypisz wszystkie zdarzenia elementarne dla tego doświadczenia.
a) $\Omega = \{ (A,A), (A,B), (A,C), (B,A), (B,B), (B,C), (C,A), (C,B), (C,C) \}$
b) $\Omega = \{ (A,B), (A,C), (B,A), (B,C), (C,A), (C,B) \}$
Zadanie 4 (3 pkt)
Z grupy liczącej 20 sportowców wybieramy losowo dwuosobową reprezentację. Opisz przestrzeń zdarzeń elementarnych. Ile jest tych zdarzeń elementarnych?
Przestrzenią zdarzeń elementarnych jest zbiór wszystkich dwuosobowych reprezentacji, jakie można utworzyć z 20 sportowców. Liczba tych zdarzeń wynosi 190.
Zadanie 5 (4 pkt)
W grze liczbowej losuje się 6 liczb spośród 49. Opisz przestrzeń zdarzeń elementarnych tego doświadczenia. Ile jest tych zdarzeń elementarnych?
Przestrzeń zdarzeń elementarnych to zbiór wszystkich 6-elementowych podzbiorów zbioru 49 liczb. Liczba zdarzeń elementarnych wynosi 13 983 816.
