28.4 Określenie prawdopodobieństwa
Kartkówka
Grupa A
Zadanie 1 (2 pkt)
Czy zdarzenia $A$ i $B$ zawarte w przestrzeni $\Omega$ mogą się wykluczać, jeśli:
a) $P(A)=0,25$ oraz $P(B)=0,71$
b) $P(A)=0,82$ oraz $P(B)=0,23$?
a) Tak, mogą się wykluczać.
b) Nie, nie mogą się wykluczać.
Dwa zdarzenia $A$ i $B$ nazywamy wykluczającymi się (lub rozłącznymi), gdy nie mogą zajść jednocześnie. Oznacza to, że ich część wspólna jest zbiorem pustym: $A \cap B = \emptyset$.
Dla zdarzeń wykluczających się, prawdopodobieństwo ich sumy jest równe sumie ich prawdopodobieństw:\[P(A \cup B) = P(A) + P(B)\]Ponieważ suma zdarzeń $A \cup B$ jest również zdarzeniem w przestrzeni $\Omega$, jej prawdopodobieństwo nie może być większe od 1. Zatem, aby zdarzenia $A$ i $B$ mogły się wykluczać, musi być spełniony warunek:\[P(A) + P(B) \le 1\]a) Sprawdzamy sumę prawdopodobieństw:\[P(A) + P(B) = 0,25 + 0,71 = 0,96\]Ponieważ $0,96 \le 1$, zdarzenia $A$ i $B$ mogą się wykluczać.
b) Sprawdzamy sumę prawdopodobieństw:\[P(A) + P(B) = 0,82 + 0,23 = 1,05\]Ponieważ $1,05 > 1$, zdarzenia $A$ i $B$ nie mogą się wykluczać.
Zadanie 2 (3 pkt)
Wykaż, że jeśli $A \subset \Omega$, $B \subset \Omega$ oraz $P(A) = 0,8$ i $P(B) = 0,6$, to $P(A \cap B) \ge 0,4$.
Nierówność $P(A \cap B) \ge 0,4$ została wykazana.
Korzystamy ze wzoru na prawdopodobieństwo sumy zdarzeń:\[P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)\]Z faktu, że $P(A \cup B) \le 1$, wynika nierówność:\[P(A) + P(B) - P(A \cap B) \le 1\]Przekształcając nierówność, otrzymujemy:\[P(A \cap B) \ge P(A) + P(B) - 1\]Podstawiamy podane wartości $P(A) = 0,8$ oraz $P(B) = 0,6$:\[P(A \cap B) \ge 0,8 + 0,6 - 1\]\[P(A \cap B) \ge 1,4 - 1\]\[P(A \cap B) \ge 0,4\]Co należało wykazać.
Zadanie 3 (3 pkt)
Wiadomo, że $A \subset \Omega$ oraz $P(A') \ge 0,9$. Wykaż, że dla dowolnego zdarzenia $B$, $B \subset \Omega$, zachodzi nierówność $P(A \cap B) < 0,15$.
Nierówność $P(A \cap B) < 0,15$ jest prawdziwa, co zostało wykazane w rozwiązaniu.
Korzystamy z własności prawdopodobieństwa zdarzenia przeciwnego $A'$, która mówi, że $P(A') = 1 - P(A)$.
Z treści zadania wiemy, że $P(A') \ge 0,9$.
Podstawiając wzór na prawdopodobieństwo zdarzenia przeciwnego, otrzymujemy:\[1 - P(A) \ge 0,9\]Przekształcamy nierówność, aby wyznaczyć $P(A)$:\[-P(A) \ge 0,9 - 1\]\[-P(A) \ge -0,1\]Mnożąc obie strony przez $-1$ i zmieniając znak nierówności, otrzymujemy:\[P(A) \le 0,1\]Iloczyn zdarzeń $A$ i $B$, czyli $A \cap B$, jest podzbiorem zdarzenia $A$. Zatem jego prawdopodobieństwo nie może być większe niż prawdopodobieństwo zdarzenia $A$. Formalnie zapisujemy to jako:\[A \cap B \subset A \implies P(A \cap B) \le P(A)\]Łącząc obie nierówności, otrzymujemy:\[P(A \cap B) \le P(A) \le 0,1\]Ponieważ $0,1 < 0,15$, to tym bardziej $P(A \cap B) < 0,15$.
Co należało wykazać.
Zadanie 4 (2 pkt)
Na sześciennej symetrycznej kostce do gry są dwie ścianki z liczbą $6$, a na pozostałych ściankach znajdują się odpowiednio liczby $1, 2, 3, 4$. Doświadczenie polega na jednokrotnym rzucie kostką do gry. Oblicz prawdopodobieństwo zdarzenia $B$ – na ściance wypadła liczba parzysta.
Prawdopodobieństwo zdarzenia $B$ wynosi $\frac{2}{3}$.
Zbiór wszystkich możliwych zdarzeń elementarnych $\Omega$ to zbiór liczb na ściankach kostki. Kostka jest sześcienna, więc ma $6$ ścianek.\[\Omega = \{1, 2, 3, 4, 6, 6\}\]Liczba wszystkich zdarzeń elementarnych jest równa liczbie ścianek kostki:\[|\Omega| = 6\]Zdarzenie $B$ polega na wyrzuceniu liczby parzystej. Zbiór zdarzeń sprzyjających zdarzeniu $B$ to:\[B = \{2, 4, 6, 6\}\]Liczba zdarzeń sprzyjających zdarzeniu $B$ wynosi:\[|B| = 4\]Prawdopodobieństwo zdarzenia $B$ obliczamy ze wzoru:\[P(B) = \frac{|B|}{|\Omega|}\]\[P(B) = \frac{4}{6} = \frac{2}{3}\]
Zadanie 5 (4 pkt)
W pudełku znajdują się kartki z różnymi numerami. Prawdopodobieństwo wylosowania kartki z numerem nie mniejszym niż 15 jest równe $\frac{2}{3}$, a prawdopodobieństwo wylosowania kartki z numerem nie większym niż 15 jest równe $\frac{1}{2}$. Oblicz prawdopodobieństwo wylosowania kartki z numerem 15.
Prawdopodobieństwo wylosowania kartki z numerem 15 jest równe $\frac{1}{6}$.
Oznaczmy zdarzenia:
$A$ - wylosowanie kartki z numerem nie mniejszym niż 15 (czyli $n \ge 15$).
$B$ - wylosowanie kartki z numerem nie większym niż 15 (czyli $n \le 15$).
Z treści zadania wiemy, że:\[P(A) = \frac{2}{3}\]\[P(B) = \frac{1}{2}\]Szukamy prawdopodobieństwa wylosowania kartki z numerem 15. Zdarzenie to jest częścią wspólną (iloczynem) zdarzeń $A$ i $B$, ponieważ liczba 15 jest jednocześnie nie mniejsza niż 15 i nie większa niż 15. Zatem szukamy $P(A \cap B)$.
Suma zdarzeń $A \cup B$ oznacza wylosowanie kartki z numerem, który jest nie mniejszy niż 15 lub nie większy niż 15. Warunek ten spełnia każda liczba, więc suma zdarzeń $A$ i $B$ jest zdarzeniem pewnym. Prawdopodobieństwo zdarzenia pewnego jest równe 1.\[P(A \cup B) = 1\]Korzystamy ze wzoru na prawdopodobieństwo sumy zdarzeń:\[P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)\]Podstawiamy znane wartości do wzoru:\[1 = \frac{2}{3} + \frac{1}{2} - P(A \cap B)\]Przekształcamy równanie, aby obliczyć $P(A \cap B)$:\[P(A \cap B) = \frac{2}{3} + \frac{1}{2} - 1\]Sprowadzamy ułamki do wspólnego mianownika, którym jest 6:\[P(A \cap B) = \frac{2 \cdot 2}{3 \cdot 2} + \frac{1 \cdot 3}{2 \cdot 3} - \frac{6}{6}\]\[P(A \cap B) = \frac{4}{6} + \frac{3}{6} - \frac{6}{6}\]\[P(A \cap B) = \frac{4 + 3 - 6}{6}\]\[P(A \cap B) = \frac{1}{6}\]
Grupa B
Zadanie 1 (2 pkt)
Czy zdarzenia $A$ i $B$ zawarte w przestrzeni $\Omega$ mogą się wykluczać, jeśli:
a) $P(A)=0,55$ oraz $P(B)=0,45$
b) $P(A)=0,39$ oraz $P(B)=0,62$?
a) Tak, mogą się wykluczać.
b) Nie, nie mogą się wykluczać.
Zadanie 2 (3 pkt)
Wykaż, że jeśli $A \subset \Omega$, $B \subset \Omega$ oraz $P(A) = 0,9$ i $P(B) = 0,7$, to $P(A \cap B) \ge 0,6$.
Nierówność $P(A \cap B) \ge 0,6$ została wykazana.
Zadanie 3 (3 pkt)
Wiadomo, że $A \subset \Omega$ oraz $P(A') \ge 0,75$. Wykaż, że dla dowolnego zdarzenia $B$, $B \subset \Omega$, zachodzi nierówność $P(A \cap B) < 0,3$.
Nierówność $P(A \cap B) < 0,3$ jest prawdziwa, co zostało wykazane w rozwiązaniu.
Zadanie 4 (2 pkt)
Na sześciennej symetrycznej kostce do gry są trzy ścianki z liczbą $1$, a na pozostałych ściankach znajdują się odpowiednio liczby $2, 4, 6$. Doświadczenie polega na jednokrotnym rzucie kostką do gry. Oblicz prawdopodobieństwo zdarzenia $C$ – na ściance wypadła liczba mniejsza od $4$.
Prawdopodobieństwo zdarzenia $C$ wynosi $\frac{2}{3}$.
Zadanie 5 (4 pkt)
W pudełku znajdują się kartki z różnymi numerami. Prawdopodobieństwo wylosowania kartki z numerem nie mniejszym niż 25 jest równe $\frac{4}{7}$, a prawdopodobieństwo wylosowania kartki z numerem nie większym niż 25 jest równe $\frac{5}{8}$. Oblicz prawdopodobieństwo wylosowania kartki z numerem 25.
Prawdopodobieństwo wylosowania kartki z numerem 25 jest równe $\frac{11}{56}$.
