Разработка программы факультативного курса по теории вероятностей в курсе математики 8 класса (стр. 2 из 12)
Результат, исход испытания, называется событием. Событиями являются выпадение герба или цифры, попадание в цель или промах, появление того или иного числа очков на брошенной игральной кости.Для обозначения событий используют большие буквы латинского алфавита: А,В, С и т.д.
Два события называют совместимыми, если появление одного из них не исключает появления другого в одном и том же испытании.
Испытание - однократное бросание игральной кости. Событие А - появление четырех очков. Событие В - появление четного числа очков. События А и В совместимые.
Два события называют несовместимыми, если появление одного из них исключает появление другого в одном и том же испытании.
Испытание - однократное бросание монеты. Событие А - выпадение герба, событие В - выпадение цифры. Эти события несовместимы, так как появление одного из них исключает появление другого.
Несовместимость более чем двух событий означает их попарную несовместимость.
Испытание - однократное бросание игральной кости. Пусть события А1 , А2 , А3, А4 , А5 , А6, - соответственно выпадение одного очка, двух, трех и т.д. Эти события являются несовместимыми.
Два события А и В называются противоположными, если в данном испытании они несовместимы и одно из них обязательно происходит. Событие, противоположное событию А, обозначают через
.Испытание - бросание монеты. Событие А - выпадение герба, событие В - выпадение цифры. Эти события противоположны, так как исходами бросания могут быть лишь они, и появление одного из них исключает появление другого, т.е.
А =
или = В.Событие называют достоверным, если в данном испытании оно является единственно возможным его исходом, и невозможным, если в данном испытании оно заведомо не может произойти. Испытание - извлечение шара из урны, в которой все шары белые. Событие А - вынут белый шар - достоверное событие; событие В - вынут черный шар - невозможное событие.
Достоверное и невозможное события в данном испытании являются противоположными.
Событие А называют случайным, если оно объективно может наступить или не наступить в данном испытании.
Событие А6 - выпадение шести очков при бросании игральной кости - случайное. Оно может наступить, но может и не наступить в данном испытании.
Всякое испытание влечет за собой некоторую совокупность исходов - результатов испытания, т.е. событий. Во многих случаях возможно перечислить все события, которые могут быть исходами данного испытания.
Классическое определение вероятности
Говорят, что совокупность событий образует полную группу событий для данного испытания, если его результатом обязательно становится хотя бы одно из них.
Примеры полных групп событий: выпадение герба и выпадение цифры при одном бросании монеты; попадание в цель и промах при одном выстреле; выпадение одного, двух, трех, четырех, пяти и шести очков при одном бросании игральной кости.
Рассмотрим полную группу попарно несовместимых событий U1, U2, ., Un, связанную с некоторым испытанием. Предположим, что в этом испытании осуществление каждого из событий
, (i = 1,2, ..., n) равновозможное, т.е. условия испытания не создают преимущества в появлении какого-либо события перед другими возможными. 
События U1, U2,..., Un, образующие полную группу попарно несовместимых и равновозможных событий, называется элементарными событиями.Вернемся к опыту с подбрасыванием игральной кости. Пусть
- событие, состоящее в том, что кость выпала гранью с цифрой 1. События U1 , U2, ... , U6 образуют полную группу попарно несовместимых событий. Так как кость предполагается однородной и симметричной, то события U1 , U2,... , U6 являются и равновозможными, т.е. элементарными.Событие А называют благоприятствующим событию В, если наступление события А влечет за собой наступление события В.
Пусть при бросании игральной кости события U2, U4, и U6 -появление соответственно двух, четырех и шести очков и А - событие, состоящее в появлении четного числа очков; события U2, U4 и U6 благоприятствуют событию А.
Вероятностью Р(А) события А называют отношение
числаэлементарных событий, благоприятствующих событию А, к числу всех элементарных событий, т.е.Р(А)=
.Вычислим вероятность выпадения герба при одном бросании монеты. Очевидно, событие А - выпадение герба и событие В — выпадение цифры образуют полную группу несовместимых и равновозможных событий для данного испытания. Значит, здесь n = 2. Событию А благоприятствует лишь одно событие - само А, т.е. здесь m = 1. Поэтому
Р(А) =
.Найти вероятность того, что при бросании игральной кости выпадет число очков, делящееся на 2 (событие А).
Число элементарных событий здесь 6. Число благоприятствующих элементарных событий 3 (выпадение 2, 4 и 6). Поэтому Р(А)=
= .Из приведенного классического определения вероятности вытекают следующие ее свойства [1, 510].
Свойства классического определения вероятности
1. Вероятность достоверного события равна единице. Действительно, достоверному событию должны благоприятствовать все n элементарных событий, т.е. m = n и, следовательно,
Р(А)=
= 
=1.2. Вероятность невозможного события равна нулю. В самом деле, невозможному событию не может благоприятствовать ни одно из элементарных событий, т.е. m = 0, откуда
Р(А)=
= 
=0.3. Вероятность случайного события есть положительное число, заключенное между нулем и единицей.
Действительно, случайному событию благоприятствует лишь часть из общего числа элементарных событий. Поэтому в этомслучае 0 < m < n и, значит, 0 <
< 1. Следовательно, 0 < Р(А) < 1.Итак, вероятность любого события удовлетворяет двойному неравенству, 0
Р(А) 1 [2, 17].Статистическое определение вероятности
Классическое определение вероятности не является пригодным для изучения произвольных случайных событий. Так, оно неприемлемо, если результаты испытания не равновозможны. Например, при бросании неправильной игральной кости выпадение ее различных граней не равновозможно.
В таких случаях используется, так называемое, статистическое определение вероятности.
Пусть произведено n испытаний, при этом некоторое событие А наступило m раз (m < n).
Число m называют абсолютной частотой (или просто частотой) события А, а отношениеР*(А) =
называют относительной частотой события А.При транспортировке из 10 000 арбузов испортилось 26. Здесь m = 26 - абсолютная частота испорченных арбузов, а Р*(А) =
= 0,0026 - относительная.Результаты многочисленных опытов и наблюдений помогают заключить: при проведении серий из n испытаний, когда число сравнительно мало, относительная частота Р*(А) принимает значения, которые могут довольно сильно отличаться друг от друга. Но с увеличением n - числа испытаний в сериях – относительная частота Р*(А) =
приближается к некоторому числу Р(А), стабилизируясь возле него и принимая все более устойчивые значения.Было проведено 10 серий бросаний монеты, по 1000 бросаний в каждой. Относительные частоты выпадения герба оказались равными 0,501 0,485; 0,509; 0,536; 0,485; 0,488; 0,500; 0,497; 0,494; 0,484. Эти частота группируются около числа 0,5.
По официальным данным шведской статистики относительные частоты рождения девочек по месяцам 1935 г. характеризуются следующими числами (расположены в порядке следования месяцев, начиная с января): 0,486; 0,489; 0,490; 0,471; 0,478; 0,482; 0,462; 0,484; 0,485; 0,491; 0,482; 0,47. Эти частоты группируются около числа 0,482.
Относительная частота события приближенно совпадает с его вероятностью, если число испытаний достаточна велико. Имеется огромный опытный материал по проверке последнего утверждения. Укажем еще один такой пример с бросанием монеты (приложение 1).
Здесь относительные частоты незначительно отклоняются от числа 0,5, причем тем меньше, чем больше число испытаний. При 4040 испытаниях отклонение равно 0,008, а при 24 000 - 0,0005.
Таких примеров очень много. Возникли целые науки о том, как же эффективно действовать в нашем случайном мире. Их задачей является уменьшение неприятностей от случайного при использовании самой случайности.