Относительная частота. Устойчивость относительной частоты

Классическое определение вероятности

Вероятность - одно из основных понятий теории вероятностей. Существует несколько определений этого понятия. Вероятность есть число, характеризующее степень возможности появление того или иного события.

Каждый из возможных результатов испытания называется элементарным исходом (элементарным событием). Обозначения: …,

Те элементарные исходы, в которых интересующее нас событие наступает, назовем благоприятствующими.

Пример: В урне 10 одинаковых шаров, из которых 4 – черные, 6- белые. Событие - из урны извлекается белый шар. Число благоприятствующих исходов, в которых из урны будут извлекаться белые шары, равно 4-м.

Отношение числа благоприятствующих событию элементарных исходов к их общему числу называют вероятностью события; обозначение В нашем примере

Вероятностью события называют отношение числа благоприятствующих этому событию исходов к общему числу всех равновозможных несовместных элементарных исходов, образующих полную группу,

где число элементарных исходов, благоприятствующих событию ; число всех возможных элементарных исходов испытания.

Свойства вероятности:

1. Вероятность достоверного события равна единице, т.е.

2. Вероятность невозможного события равно нулю, т. е.

3. Вероятность случайного события есть положительное число, заключенное между нулем и единицей, т. е.

или

С учетом свойств 1 и 2, вероятность любого события удовлетворяет неравенству

4. Основные формулы комбинаторики

Комбинаторика изучает количество комбинаций, подчиненных определенным условиям, которые можно составить из заданного конечного множества элементов произвольной природы. При непосредственном вычислении вероятностей часто используют формулы комбинаторики. Приведем наиболее употребительные из них.

Перестановками называют комбинации, состоящие из одних и тех же различных элементов и отличающиеся только порядком их расположения.

Число всех возможных перестановок

,

где Принято, что

Пример. Число трехзначных чисел, когда каждая цифра входит в изображение трехзначного числа только один раз, равно

Размещениями называют комбинации, составленные из различных элементов по элементов, которые отличаются либо составом элементов, либо их порядком. Число всех возможных размещений

.

Пример. Число сигналов из 6 флажков различного цвета, взятых по 2:

Здесь

Сочетаниями называют комбинации, составленные из различных элементов по элементов, которые отличаются хотя бы одним элементом. Число сочетаний

Пример. Число способов выбора двух деталей из ящика, содержащего 10 деталей:

Числа размещений, перестановок и сочетаний связаны равенством

При решении задач комбинаторики используют следующие правила:

Правило суммы. Если некоторый объект может быть выбран из совокупности объектов способами, а другой объект может быть выбран способами, то выбрать либо , либо можно способами.

Правило произведения. Если объект можно выбрать из совокупности объектов способами и после каждого такого выбора объект можно выбрать способами, то пара объектов в указанном порядке может быть выбрана способами.

Относительная частота также является основным понятием теории вероятностей.

Относительной частотой события называют отношение числа испытаний, в которых событие появилось, к общему числу фактически произведенных испытаний и определяется формулой

,

где число появлений события в испытаниях, общее число испытаний.

Сопоставляя определения вероятности и относительной частоты, заключаем, что определение вероятности не требует проведения испытаний, а определение относительной частоты предполагает фактическое проведение испытаний.

Длительные наблюдения показывают, что при проведении опытов в одинаковых условиях, относительная частота обладает свойством устойчивости. Это свойство состоит в том, что в различных сериях опытов относительная частота испытаний от серии к серии изменяется мало, колеблясь около некоторого постоянного числа. Это постоянное число и есть вероятность появления события.

Классическое определение вероятности имеет некоторые недостатки:

1) число элементарных исходов испытания конечно, на практике это число может быть и бесконечным;

2) очень часто результат испытания невозможно представить в виде совокупности элементарных событий;

3) мало оснований, позволяющие считать элементарные события равновозможными, предметы испытаний симметричными.

По этим причинам наряду с классическим определением вероятности используют статистическое определение: в качестве статистической вероятности события принимают относительную частоту.

В этом случае вероятность достоверного события ; если событие невозможно, то ; для любого события , т.е. статистическая вероятность любого события заключена между нулем и единицей.

Недостатком статистического определения вероятности является ее неоднозначность. Статистической вероятностью события являются все значения относительной частоты в ее малой -окрестности .

6. Геометрическая вероятность – вероятность попадания точки в область (отрезок, часть плоскости и т.д.), применяется к испытаниям с бесконечным числом исходов.

Пример 1. Пусть отрезок составляет часть отрезка и на отрезок наудачу поставлена точка. В этих предположениях вероятность попадания точки на отрезок определяется формулой

и не зависит от его расположения относительно отрезка .

Пример 2. Пусть плоская фигура составляет часть плоской фигуры .

На фигуру наудачу брошена точка. Вероятность попадания точки в фигуру определяется равенством

и не зависит от ее формы и ее расположения относительно .

Приведенные определения являются частными случаями общего определения геометрической вероятности (как отношения двух мер)

.

Глава 2. Теорема сложения вероятностей

Дата добавления: 2014-01-06