28.5 Prawdopodobieństwo klasyczne
Kartkówka
Grupa A
Zadanie 1 (4 pkt)
Doświadczenie losowe polega na dwukrotnym rzucie symetryczną sześcienną kostką do gry. Oblicz prawdopodobieństwo zdarzenia:
a) $A$ – suma liczb wyrzuconych oczek jest równa $7$,
b) $B$ – iloczyn liczb wyrzuconych oczek jest liczbą podzielną przez $4$,
c) $C$ – w drugim rzucie wypadła większa liczba oczek niż w pierwszym rzucie,
d) $D$ – co najmniej raz wypadła nieparzysta liczba oczek.
a) $P(A) = \frac{1}{6}$
b) $P(B) = \frac{5}{12}$
c) $P(C) = \frac{5}{12}$
d) $P(D) = \frac{3}{4}$
Doświadczenie polega na dwukrotnym rzucie kostką. Zbiór wszystkich zdarzeń elementarnych $\Omega$ to zbiór par $(x, y)$, gdzie $x, y \in \{1, 2, 3, 4, 5, 6\}$.
Liczba wszystkich zdarzeń elementarnych wynosi:\[|\Omega| = 6 \cdot 6 = 36\]a) Zdarzenie $A$ polega na tym, że suma wyrzuconych oczek jest równa $7$. Wypiszmy zdarzenia sprzyjające:\[A = \{(1, 6), (2, 5), (3, 4), (4, 3), (5, 2), (6, 1)\}\]Liczba zdarzeń sprzyjających wynosi $|A| = 6$. Prawdopodobieństwo zdarzenia $A$ wynosi:\[P(A) = \frac{|A|}{|\Omega|} = \frac{6}{36} = \frac{1}{6}\]b) Zdarzenie $B$ polega na tym, że iloczyn wyrzuconych oczek jest liczbą podzielną przez $4$. Wypiszmy zdarzenia sprzyjające:\[B = \{(1, 4), (2, 2), (2, 4), (2, 6), (3, 4), (4, 1), (4, 2), (4, 3), (4, 4), (4, 5), (4, 6), (5, 4), (6, 2), (6, 4), (6, 6)\}\]Liczba zdarzeń sprzyjających wynosi $|B| = 15$. Prawdopodobieństwo zdarzenia $B$ wynosi:\[P(B) = \frac{|B|}{|\Omega|} = \frac{15}{36} = \frac{5}{12}\]c) Zdarzenie $C$ polega na tym, że w drugim rzucie wypadła większa liczba oczek niż w pierwszym. Wypiszmy zdarzenia sprzyjające:\[C = \{(1, 2), (1, 3), (1, 4), (1, 5), (1, 6), (2, 3), (2, 4), (2, 5), (2, 6), (3, 4), (3, 5), (3, 6), (4, 5), (4, 6), (5, 6)\}\]Liczba zdarzeń sprzyjających wynosi $|C| = 5+4+3+2+1=15$. Prawdopodobieństwo zdarzenia $C$ wynosi:\[P(C) = \frac{|C|}{|\Omega|} = \frac{15}{36} = \frac{5}{12}\]d) Zdarzenie $D$ polega na tym, że co najmniej raz wypadła nieparzysta liczba oczek. Zdarzenie przeciwne $D'$ polega na tym, że w obu rzutach wypadła liczba parzysta. Zbiór liczb parzystych to $\{2, 4, 6\}$.
Liczba zdarzeń sprzyjających zdarzeniu $D'$ wynosi:\[|D'| = 3 \cdot 3 = 9\]Prawdopodobieństwo zdarzenia $D'$ wynosi:\[P(D') = \frac{|D'|}{|\Omega|} = \frac{9}{36} = \frac{1}{4}\]Prawdopodobieństwo zdarzenia $D$ wynosi:\[P(D) = 1 - P(D') = 1 - \frac{1}{4} = \frac{3}{4}\]
Zadanie 2 (4 pkt)
Doświadczenie losowe polega na rzucie dwiema czworościennymi symetrycznymi kostkami z liczbami 1, 2, 3, 4 na poszczególnych ściankach. Oblicz prawdopodobieństwo zdarzenia:
a) $A$ — suma otrzymanych liczb jest liczbą parzystą,
b) $B$ — iloczyn otrzymanych liczb jest większy od 10,
c) $C$ — wartość bezwzględna różnicy otrzymanych liczb jest równa 2,
d) $D$ — co najmniej na jednej z kostek wypadła liczba 3.
a) $P(A) = \frac{1}{2}$
b) $P(B) = \frac{3}{16}$
c) $P(C) = \frac{1}{4}$
d) $P(D) = \frac{7}{16}$
Przestrzeń zdarzeń elementarnych $\Omega$ jest taka sama jak w poprzednim zadaniu, a jej moc wynosi:\[|\Omega| = 4 \cdot 4 = 16\]a) Zdarzenie $A$ — suma otrzymanych liczb jest liczbą parzystą.
Suma dwóch liczb jest parzysta, gdy obie są parzyste lub obie są nieparzyste. Liczby nieparzyste to {1, 3}, a parzyste to {2, 4}.
Zdarzenia sprzyjające (obie nieparzyste): $(1,1), (1,3), (3,1), (3,3)$.
Zdarzenia sprzyjające (obie parzyste): $(2,2), (2,4), (4,2), (4,4)$.\[A = \{(1,1), (1,3), (3,1), (3,3), (2,2), (2,4), (4,2), (4,4)\}\]Liczba zdarzeń sprzyjających wynosi $|A| = 8$.
Prawdopodobieństwo zdarzenia $A$:\[P(A) = \frac{|A|}{|\Omega|} = \frac{8}{16} = \frac{1}{2}\]b) Zdarzenie $B$ — iloczyn otrzymanych liczb jest większy od 10 ($k_1 \cdot k_2 > 10$).
Zdarzenia sprzyjające to:\[B = \{(3,4), (4,3), (4,4)\}\]Liczba zdarzeń sprzyjających wynosi $|B| = 3$.
Prawdopodobieństwo zdarzenia $B$:\[P(B) = \frac{|B|}{|\Omega|} = \frac{3}{16}\]c) Zdarzenie $C$ — wartość bezwzględna różnicy otrzymanych liczb jest równa 2 ($|k_1 - k_2| = 2$).
Zdarzenia sprzyjające to:\[C = \{(1,3), (3,1), (2,4), (4,2)\}\]Liczba zdarzeń sprzyjających wynosi $|C| = 4$.
Prawdopodobieństwo zdarzenia $C$:\[P(C) = \frac{|C|}{|\Omega|} = \frac{4}{16} = \frac{1}{4}\]d) Zdarzenie $D$ — co najmniej na jednej z kostek wypadła liczba 3.
Rozważmy zdarzenie przeciwne $D'$ — na żadnej kostce nie wypadła liczba 3. Oznacza to, że wyniki losujemy ze zbioru {1, 2, 4}.
Liczba zdarzeń sprzyjających $D'$ wynosi $|D'| = 3 \cdot 3 = 9$.
Prawdopodobieństwo zdarzenia $D'$:\[P(D') = \frac{|D'|}{|\Omega|} = \frac{9}{16}\]Prawdopodobieństwo zdarzenia $D$ wynosi:\[P(D) = 1 - P(D') = 1 - \frac{9}{16} = \frac{7}{16}\]
Zadanie 3 (4 pkt)
Ze zbioru 52 kart losujemy jedną kartę. Oblicz prawdopodobieństwo zdarzenia:
a) $A$ – wylosowana karta jest królem w czarnym kolorze lub kartą w kolorze pik,
b) $B$ – wylosowana karta jest asem lub treflem,
c) $C$ – wylosowana karta jest starsza od dziewiątki i nie jest kierem,
d) $D$ – wylosowana karta jest w czerwonym kolorze i nie jest asem ani królem.
a) $P(A) = \frac{7}{26}$
b) $P(B) = \frac{4}{13}$
c) $P(C) = \frac{15}{52}$
d) $P(D) = \frac{11}{26}$
Zbiór wszystkich zdarzeń elementarnych $\Omega$ to zbiór 52 kart. Moc tego zbioru wynosi $|\Omega| = 52$
a) Zdarzenie $A$: wylosowana karta jest królem w czarnym kolorze lub kartą w kolorze pik.
Niech $A_1$ oznacza zdarzenie, że wylosowano króla w czarnym kolorze. Są dwa takie króle (król pik i król trefl), więc $|A_1| = 2$.
Niech $A_2$ oznacza zdarzenie, że wylosowano kartę w kolorze pik. Jest 13 takich kart, więc $|A_2| = 13$.
Zdarzenie $A_1 \cap A_2$ polega na wylosowaniu króla pik. Jest jedna taka karta, więc $|A_1 \cap A_2| = 1$.
Liczba kart sprzyjających zdarzeniu $A$ wynosi: $|A| = |A_1| + |A_2| - |A_1 \cap A_2| = 2 + 13 - 1 = 14$.
Prawdopodobieństwo zdarzenia $A$ wynosi:\[P(A) = \frac{|A|}{|\Omega|} = \frac{14}{52} = \frac{7}{26}\]b) Zdarzenie $B$: wylosowana karta jest asem lub treflem.
Niech $B_1$ oznacza zdarzenie, że wylosowano asa. Są 4 asy w talii, więc $|B_1| = 4$.
Niech $B_2$ oznacza zdarzenie, że wylosowano trefla. Jest 13 trefli, więc $|B_2| = 13$.
Zdarzenie $B_1 \cap B_2$ polega na wylosowaniu asa trefl. Jest jedna taka karta, więc $|B_1 \cap B_2| = 1$.
Liczba kart sprzyjających zdarzeniu $B$ wynosi: $|B| = |B_1| + |B_2| - |B_1 \cap B_2| = 4 + 13 - 1 = 16$.
Prawdopodobieństwo zdarzenia $B$ wynosi:\[P(B) = \frac{|B|}{|\Omega|} = \frac{16}{52} = \frac{4}{13}\]c) Zdarzenie $C$: wylosowana karta jest starsza od dziewiątki i nie jest kierem.
Karty starsze od dziewiątki to 10, walet, dama, król, as. Jest 5 takich rang.
Są 3 kolory, które nie są kierami (karo, trefl, pik). W każdym z tych kolorów jest 5 kart starszych od dziewiątki. Zatem $|C| = 3 \cdot 5 = 15$.
Prawdopodobieństwo zdarzenia $C$ wynosi:\[P(C) = \frac{|C|}{|\Omega|} = \frac{15}{52}\]d) Zdarzenie $D$: wylosowana karta jest w czerwonym kolorze i nie jest asem ani królem.
W talii jest 26 kart w czerwonym kolorze (kiery i kara).
Wśród czerwonych kart są 2 asy (as kier i as karo) oraz 2 króle (król kier i król karo), łącznie 4 karty.
Liczba czerwonych kart, które nie są ani asem, ani królem, wynosi $26 - 4 = 22$.
Zatem $|D| = 22$.
Prawdopodobieństwo zdarzenia $D$ wynosi:\[P(D) = \frac{|D|}{|\Omega|} = \frac{22}{52} = \frac{11}{26}\]
Zadanie 4 (4 pkt)
Ze zbioru wszystkich liczb dwucyfrowych losujemy jedną liczbę. Oblicz prawdopodobieństwo zdarzenia:
a) $A$ — wylosowana liczba jest podzielna przez $13$,
b) $B$ — wylosowana liczba jest nie większa niż $52$ i nie mniejsza niż $41$,
c) $C$ — wylosowana liczba jest podzielna przez $4$ i nie jest podzielna przez $6$,
d) $D$ — wylosowana liczba jest całkowitą wielokrotnością liczby $7$ lub liczby $9$.
a) $P(A) = \frac{7}{90}$
b) $P(B) = \frac{2}{15}$
c) $P(C) = \frac{7}{45}$
d) $P(D) = \frac{11}{45}$
Zbiór wszystkich liczb dwucyfrowych to liczby od $10$ do $99$. Liczba wszystkich możliwych wyników losowania wynosi:\[|\Omega| = 99 - 10 + 1 = 90\]a) Zdarzenie $A$: wylosowana liczba jest podzielna przez $13$.
Liczby dwucyfrowe podzielne przez $13$ to: $13, 26, 39, 52, 65, 78, 91$.
Liczba zdarzeń sprzyjających $A$ wynosi:\[|A| = 7\]Prawdopodobieństwo zdarzenia $A$ wynosi:\[P(A) = \frac{|A|}{|\Omega|} = \frac{7}{90}\]b) Zdarzenie $B$: wylosowana liczba jest nie większa niż $52$ i nie mniejsza niż $41$.
Oznacza to, że wylosowana liczba $x$ spełnia warunek $41 \le x \le 52$.
Liczby dwucyfrowe spełniające ten warunek to: $41, 42, \dots, 52$.
Liczba zdarzeń sprzyjających $B$ wynosi:\[|B| = 52 - 41 + 1 = 12\]Prawdopodobieństwo zdarzenia $B$ wynosi:\[P(B) = \frac{|B|}{|\Omega|} = \frac{12}{90} = \frac{2}{15}\]c) Zdarzenie $C$: wylosowana liczba jest podzielna przez $4$ i nie jest podzielna przez $6$.
Niech $C_4$ będzie zbiorem liczb dwucyfrowych podzielnych przez $4$.
Liczby podzielne przez $4$ to: $12, 16, \dots, 96$.
Liczba elementów zbioru $C_4$:\[|C_4| = \frac{96-12}{4} + 1 = \frac{84}{4} + 1 = 21 + 1 = 22\]Niech $C_6$ będzie zbiorem liczb dwucyfrowych podzielnych przez $6$.
Liczby podzielne przez $6$ to: $12, 18, \dots, 96$.
Liczba elementów zbioru $C_6$:\[|C_6| = \frac{96-12}{6} + 1 = \frac{84}{6} + 1 = 14 + 1 = 15\]Liczby podzielne przez $4$ i przez $6$ są podzielne przez najmniejszą wspólną wielokrotność liczb $4$ i $6$, czyli przez $\text{NWW}(4, 6) = 12$.
Niech $C_{12}$ będzie zbiorem liczb dwucyfrowych podzielnych przez $12$.
Liczby podzielne przez $12$ to: $12, 24, \dots, 96$.
Liczba elementów zbioru $C_{12}$:\[|C_{12}| = \frac{96-12}{12} + 1 = \frac{84}{12} + 1 = 7 + 1 = 8\]Liczba zdarzeń sprzyjających $C$ to liczba elementów zbioru $C_4$ pomniejszona o liczbę elementów zbioru $C_{12}$ (ponieważ te są podzielne przez $6$).\[|C| = |C_4| - |C_{12}| = 22 - 8 = 14\]Prawdopodobieństwo zdarzenia $C$ wynosi:\[P(C) = \frac{|C|}{|\Omega|} = \frac{14}{90} = \frac{7}{45}\]d) Zdarzenie $D$: wylosowana liczba jest całkowitą wielokrotnością liczby $7$ lub liczby $9$.
Niech $D_7$ będzie zbiorem liczb dwucyfrowych podzielnych przez $7$.
Liczby podzielne przez $7$ to: $14, 21, \dots, 98$.
Liczba elementów zbioru $D_7$:\[|D_7| = \frac{98-14}{7} + 1 = \frac{84}{7} + 1 = 12 + 1 = 13\]Niech $D_9$ będzie zbiorem liczb dwucyfrowych podzielnych przez $9$.
Liczby podzielne przez $9$ to: $18, 27, \dots, 99$.
Liczba elementów zbioru $D_9$:\[|D_9| = \frac{99-18}{9} + 1 = \frac{81}{9} + 1 = 9 + 1 = 10\]Liczby podzielne przez $7$ i przez $9$ są podzielne przez najmniejszą wspólną wielokrotność liczb $7$ i $9$, czyli przez $\text{NWW}(7, 9) = 63$.
Niech $D_{63}$ będzie zbiorem liczb dwucyfrowych podzielnych przez $63$.
Liczby podzielne przez $63$ to: $63$.
Liczba elementów zbioru $D_{63}$:\[|D_{63}| = 1\]Liczba zdarzeń sprzyjających $D$ wynosi:\[|D| = |D_7| + |D_9| - |D_{63}| = 13 + 10 - 1 = 22\]Prawdopodobieństwo zdarzenia $D$ wynosi:\[P(D) = \frac{|D|}{|\Omega|} = \frac{22}{90} = \frac{11}{45}\]
Zadanie 5 (2 pkt)
Ze zbioru liczb $\{11, 12, ..., 305\}$ losujemy jedną liczbę. Oblicz prawdopodobieństwo zdarzenia:
a) $A$ - wylosowana liczba w wyniku dzielenia przez $5$ daje resztę $2$,
b) $B$ - wylosowana liczba w wyniku dzielenia przez $6$ daje resztę $3$.
a) $P(A) = \frac{59}{295}$
b) $P(B) = \frac{49}{295}$
Na początku obliczamy liczbę wszystkich możliwych wyników, czyli moc zbioru $\Omega$. Zbiór $\Omega$ to zbiór liczb całkowitych od $11$ do $305$ włącznie.\[|\Omega| = 305 - 11 + 1 = 295\]a) Zdarzenie $A$ polega na wylosowaniu liczby, która przy dzieleniu przez $5$ daje resztę $2$. Są to liczby postaci $5k+2$, gdzie $k$ jest liczbą naturalną. Musimy znaleźć, ile takich liczb znajduje się w zbiorze $\{11, 12, ..., 305\}$.
Najmniejszą liczbą w zbiorze, która spełnia ten warunek, jest $12$, ponieważ $12 = 5 \cdot 2 + 2$.
Największą liczbą w zbiorze, która spełnia ten warunek, jest $302$, ponieważ $302 = 5 \cdot 60 + 2$.
Liczby sprzyjające zdarzeniu $A$ tworzą ciąg arytmetyczny, w którym pierwszy wyraz $a_1 = 12$, ostatni wyraz $a_n = 302$, a różnica $r=5$. Liczbę wyrazów tego ciągu, czyli $|A|$, możemy obliczyć ze wzoru na $n$-ty wyraz ciągu arytmetycznego:\[a_n = a_1 + (n-1)r\]\[302 = 12 + (n-1) \cdot 5\]\[290 = (n-1) \cdot 5\]\[58 = n-1\]\[n = 59\]Zatem moc zdarzenia $A$ wynosi $|A| = 59$.
Prawdopodobieństwo zdarzenia $A$ jest równe:\[P(A) = \frac{|A|}{|\Omega|} = \frac{59}{295}\]b) Zdarzenie $B$ polega na wylosowaniu liczby, która przy dzieleniu przez $6$ daje resztę $3$. Są to liczby postaci $6k+3$.
Najmniejszą liczbą w zbiorze spełniającą ten warunek jest $15$, ponieważ $15 = 6 \cdot 2 + 3$.
Największą liczbą w zbiorze spełniającą ten warunek jest $303$, ponieważ $303 = 6 \cdot 50 + 3$.
Liczby te tworzą ciąg arytmetyczny o pierwszym wyrazie $b_1 = 15$, ostatnim wyrazie $b_n = 303$ i różnicy $r=6$. Obliczamy liczbę wyrazów tego ciągu, czyli $|B|$:\[b_n = b_1 + (n-1)r\]\[303 = 15 + (n-1) \cdot 6\]\[288 = (n-1) \cdot 6\]\[48 = n-1\]\[n = 49\]Zatem moc zdarzenia $B$ wynosi $|B| = 49$.
Prawdopodobieństwo zdarzenia $B$ jest równe:\[P(B) = \frac{|B|}{|\Omega|} = \frac{49}{295}\]
Grupa B
Zadanie 1 (4 pkt)
Doświadczenie losowe polega na dwukrotnym rzucie symetryczną sześcienną kostką do gry. Oblicz prawdopodobieństwo zdarzenia:
a) $A$ – suma liczb wyrzuconych oczek jest równa $6$,
b) $B$ – iloczyn liczb wyrzuconych oczek jest kwadratem liczby całkowitej,
c) $C$ – w obu rzutach wypadła ta sama liczba oczek,
d) $D$ – w obu rzutach wypadła liczba oczek większa od $2$.
a) $P(A) = \frac{5}{36}$
b) $P(B) = \frac{2}{9}$
c) $P(C) = \frac{1}{6}$
d) $P(D) = \frac{4}{9}$
Zadanie 2 (4 pkt)
Doświadczenie losowe polega na rzucie dwiema trójściennymi symetrycznymi kostkami z liczbami 1, 2, 3 na poszczególnych ściankach. Oblicz prawdopodobieństwo zdarzenia:
a) $A$ — iloczyn otrzymanych liczb jest liczbą nieparzystą,
b) $B$ — suma otrzymanych liczb jest nie mniejsza niż 4,
c) $C$ — liczba na pierwszej kostce jest większa od liczby na drugiej kostce,
d) $D$ — suma kwadratów otrzymanych liczb jest mniejsza od 10.
a) $P(A) = \frac{4}{9}$
b) $P(B) = \frac{2}{3}$
c) $P(C) = \frac{1}{3}$
d) $P(D) = \frac{4}{9}$
Zadanie 3 (4 pkt)
Ze zbioru 52 kart losujemy jedną kartę. Oblicz prawdopodobieństwo zdarzenia:
a) $A$ – wylosowana karta jest waletem lub kartą w kolorze czerwonym,
b) $B$ – wylosowana karta jest figurą (walet, dama, król) lub pikiem,
c) $C$ – wylosowana karta jest numeryczna (od 2 do 10) i nie jest karo,
d) $D$ – wylosowana karta jest czarna i jest wyższa od ósemki.
a) $P(A) = \frac{7}{13}$
b) $P(B) = \frac{11}{26}$
c) $P(C) = \frac{27}{52}$
d) $P(D) = \frac{3}{13}$
Zadanie 4 (4 pkt)
Ze zbioru wszystkich liczb dwucyfrowych losujemy jedną liczbę. Oblicz prawdopodobieństwo zdarzenia:
a) $A$ — wylosowana liczba jest podzielna przez $15$,
b) $B$ — wylosowana liczba jest nie większa niż $80$ i nie mniejsza niż $65$,
c) $C$ — wylosowana liczba jest podzielna przez $3$ i nie jest podzielna przez $4$,
d) $D$ — wylosowana liczba jest całkowitą wielokrotnością liczby $4$ lub liczby $10$.
a) $P(A) = \frac{1}{15}$
b) $P(B) = \frac{8}{45}$
c) $P(C) = \frac{11}{45}$
d) $P(D) = \frac{3}{10}$
Zadanie 5 (2 pkt)
Ze zbioru liczb $\{23, 24, ..., 422\}$ losujemy jedną liczbę. Oblicz prawdopodobieństwo zdarzenia:
a) $A$ - wylosowana liczba w wyniku dzielenia przez $7$ daje resztę $3$,
b) $B$ - wylosowana liczba w wyniku dzielenia przez $5$ daje resztę $1$.
a) $P(A) = \frac{57}{400}$
b) $P(B) = \frac{1}{5}$
