Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Тема 4. Теория вероятностей.
1. Знать и уметь применять основные формулы комбинаторики. 2. Знать классическое, статистическое и геометрическое определения вероятности. 3. Знать и уметь применять теоремы сложения и умножения вероятностей. 4. Знать и уметь применять формулы полной вероятности и Байеса. 5. Знать и уметь применять формулу Бернулли. 6. Знать и уметь применять локальную и интегральную теоремы Муавра-Лапласа. 7. Знать и уметь применять формулу Пуассона. 8. Знать определение случайной величины. 9. Знать определение функции распределения и ее свойства. 10. Знать определение плотности распределения вероятности и ее свойства. 11. Знать определение математического ожидания, дисперсии и среднего квадратического отклонения случайной величины и их свойства. Задания для самостоятельного выполнения Задача 1. Порядок выступления 8 участников конкурса определяется жребием. Сколько различных вариантов жеребьевки при этом возможно? Задача 2. Расписание одного дня состоит из 4 дисциплин. Определить количество вариантов расписания при выборе из 15 дисциплин. Задача 3. В шахматном турнире участвуют 12 человек. Сколько партий должно быть сыграно в турнире, если между любыми двумя участниками должна быть сыграна одна партия? Задача 4. Из 25 студентов 5 имеют спортивные разряды. Какова вероятность того, что выбранные наудачу 2 студента – разрядники? Задача 5. Среди 1000 новорожденных оказалось 487 девочек. Найти относительную частоту рождения девочек. Задача 6. На отрезке L длины 30 см помещен меньший отрезок l = 15 см. Найти вероятность того, что точка наудачу поставленная на больший отрезок, попадет также и на меньший отрезок. Предполагается, что вероятность попадания точки на отрезок пропорциональна длине отрезка и не зависит от его расположения. Задача 7. Вероятность того, что студент сдаст первый экзамен, равна 0, 9; второй – 0, 8; третий – 0, 7. Найти вероятность того, что студентом будут сданы: а) только первый экзамен; б) только один экзамен; в) три экзамена; г) по крайней мере два экзамена; д) хотя бы один экзамен. Задача 8. Среди 1000 лотерейных билетов 25 выигрышных. Найти вероятность того, что два наудачу выбранные билета окажутся выигрышными. Задача 9. В торговую фирму поступили телевизоры от трех поставщиков в отношении 1: 4: 5. Практика показала, что телевизоры поступающие от 1-го, 2-го и 3-го поставщиков, не потребуют ремонта в течение гарантийного срока в 98%, 88% и 92% случаев. 1) Найти вероятность того, что поступивший в торговую фирму телевизор не потребует ремонта в течение гарантийного срока. 2) Проданный телевизор потребовал ремонта в течение гарантийного срока. От какого поставщика вероятнее всего поступил этот телевизор? Задача 10. В среднем 20% пакетов акций на аукционах продаются по первоначально заявленной цене. Найти вероятность того, что из 8 пакетов акций в результате торгов по первоначально заявленной цене: 1) будет продано 2 пакета; 2) не будут проданы 5 пакетов. Задача 11. По результатам проверок налоговыми инспекциями установлено, что в среднем каждое второе частное предприятие региона имеет нарушение финансовой дисциплины. Найти вероятность того, что из 100 зарегистрированных в регионе частных предприятий имеют нарушения финансовой дисциплины: а) 48 предприятий; б) от 48 до 55. Задача 12. Завод отправил на базу 10000 стандартных изделий. Среднее число изделий, повреждаемых при транспортировке составляет 0, 02%. Найти вероятность того, что из 10000 изделий будет повреждено три изделия. Задача 13. Дискретная случайная величина Х задана законом распределения
Найти функцию распределения и построить ее график. Задача 14. Случайная величина Х задана функцией распределения Вычислить вероятности попадания СВ Х в интервалы (1, 5; 2, 5) и (2, 5; 3, 5). Задача 15. Случайная величина Х задана функцией распределения Найти плотность распределения СВ Х. Задача 16. СВ Х подчинена закону распределения с плотностью f(x), причем Требуется: 1) найти коэффициент а; 2) найти вероятность попадания Х в промежуток (1; 2). Задача 17. Найти математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение СВ Х, заданной законом распределения:
Задача 18. СВ Х в интервале (0; 4) задана плотностью распределения , вне этого интервала . Найти дисперсию Х. Образцы решения заданий Задание 1. Сколько существует способов распределить три премии между десятью сотрудниками отдела: а) одинакового размера; б) разных размеров; в) одинакового размера, если сотрудники могут быть премированы за различные показатели и более одного раза; г) разного размера, если сотрудники могут быть премированы за различные показатели и более одного раза? Решение. Каждому работнику отдела поставим в соответствие некоторый номер – 1, 2, …, 10. Тогда любая тройка номеров из этого списка соответствует одному варианту распределения премий. Условимся также премии располагать слева направо в порядке убывания, когда они различаются по размеру. а) если премии одинакового размера, то наборы номеров, например, (1, 2, 3); (1, 3, 2); (2, 1, 3); (2, 3, 1) неразличимы (они соответствуют факту награждения первых трёх сотрудников по списку). Поэтому здесь важен только состав, порядок расположения элементов в наборе роли не играет. Значит, способов распределить три премии одинакового размера столько же, сколько сочетаний «из 10 по 3», . б) если премии разного размера, то наборы номеров, например, (1, 2, 3); (1, 3, 2) разные (для 2-го и 3-го сотрудников). Поэтому здесь важен не только состав, но и порядок расположения элементов в наборе. Значит, способов распределить три премии разного размера столько же, сколько размещений « из 10 по 3», . в) если премии одинакового размера, а сотрудники могут быть премированы и более одного раза, то наборы номеров, например, (1, 1, 3); (1, 3, 1) неразличимы. В обоих случаях 2 премии получил работник с № 1 и 1 премию – работник № 3. Значит, способов распределить три премии одинакового размера в этом случае столько же, сколько существует сочетаний с повторениями « из 10 по 3», . г) если премии разного размера, а сотрудники могут быть премированы и более одного раза, то наборы номеров, например, (1, 1, 3); (1, 3, 1) различные. В первом варианте 1-й работник имеет премию максимальную и 2-ю по величине, во 2-м варианте 1-й работник имеет премию максимальную и 3-ю по величине. Значит, наборы представляют собой размещения с повторениями. Поэтому способов распределить три премии разного размера в столько же, сколько существует размещений с повторениями « из 10 по 3», . Задание 2. Сколько трехзначных чисел можно составить из множества цифр {1, 2, 3, 4, 5, 6} а) без повторений; б) с повторениями? Решение. а) Так как числа 123 и 321 разные, то порядок расположения внутри набора существенен. Поэтому чисел можно составить столько, сколько будет размещений « из 6 по 3», . б) Если цифры повторяются, то важен и состав, и порядок в наборе. Поэтому чисел можно составить столько, сколько будет размещений с повторениями « из 6 по 3», то есть . Задание 3. В отделении банка работают 25 человек, 10 из них мужчины. Для перевода в другое отделение банка необходимо отобрать 5 сотрудников. Какова вероятность того, что среди отобранных сотрудников три женщины? Решение. Пусть событие A означает, что из 5 отобранных для перевода в другое отделение сотрудников три женщины. Тогда . Общее число n способов выбора 5 сотрудников из 25 равно числу сочетаний из 25 по 5, т.е. . Определим число m, благоприятствующих событию А исходов — «среди отобранных 5 сотрудников будут 3 женщины». Число способов выбрать 3 женщины из 15 равно . Каждому такому выбору соответствует способов выбора 2-х мужчин из 10. Следовательно, . Тогда = = = = = 0, 38. Ответ: Задание 5. В течение года три фирмы независимо друг от друга могут обанкротиться (прекратить функционирование) с вероятностями = 0, 08 соответственно. Вычислить вероятность того, что в течение года будут функционировать: а) только две фирмы; б) хотя бы одна фирма; в) не более одной фирмы. Решение Пусть , i=1, 2, 3 – события, означающие банкротство каждой из трёх фирм. Тогда P( ) = 0, 06, P( ) = 0, 09, P( ) = 0, 08; P( ) =0, 94, P( ) = = 0, 91, P( ) = 0, 92. Здесь , , – противоположные относительно , , случайные события. а) Рассмотрим событие В= + + . Оно заключается в том, что в течение года не обанкротятся только две фирмы. Так как , , несовместны и (i=1, 2, 3) независимы, то на основании теорем сложения и умножения вероятностей получим: Р(В)= Р( ) Р( ) Р( ) + Р( ) Р( ) Р( ) + Р( ) Р( ) Р( )= =0, 94∙ 0, 91∙ 0, 08+0, 94∙ 0, 09∙ 0, 92+0, 06∙ 0, 91∙ 0, 92=0, 196496≈ 0, 1965. б) Обозначим через С событие, состоящее в том, что все три фирмы в течение года обанкротятся. Тогда
Р(С)=Р( )= Р( ) Р( )Р( )=0, 06∙ 0, 09∙ 0, 08=0, 000432.
Вероятность того, что хотя бы одна фирма не обанкротится, равна
1– Р(С)=1–0, 000432=0, 999568≈ 0, 9996.
в) Пусть теперь D – случайное событие, состоящее в том, что в течение года будет функционировать не более одной фирмы. Оно означает, что либо все три фирмы обанкротятся, либо будет функционировать только одна фирма. Тогда D= + + и Р(D) = Р(С)+ Р( Р( Р( ) + Р( ) Р( )Р( ) + Р( )Р( Р( ) = =0, 000432+0, 94∙ 0, 09∙ 0, 08+0, 06∙ 0, 91∙ 0, 08+0, 06∙ 0, 09∙ 0, 92=0, 016536≈ 0, 0165.
Ответ: а) 0, 1965; б) 0, 9996; в)0, 0165.
Задание 6. В магазине имеются холодильники, произведенные двумя заводами в количественном соотношении 2: 9. Вероятность выхода из строя в течение гарантийного срока холодильника, произведенного первым заводом, равна 0, 005, а вторым – 0, 009. Купленный в магазине холодильник выдержал гарантийный срок. Вычислить вероятность того, что этот холодильник произведен вторым заводом. Решение Пусть А–событие, состоящее в том, что холодильник выдержит гарантийный срок, и – гипотезы, состоящие в том, что он произведен первым или вторым заводом соответственно. Тогда ; . Из условия задачи следует, что: . Вероятность того, что холодильник, выдержавший гарантийный срок, произведен вторым заводом, т.е. вычислим по формуле Бейеса: Ответ: 0, 82. Задание 7. При проведении социологического опроса студентов каждый из них, независимо друг от друга, может дать неискренний ответ с вероятностью 0, 12. Вычислить вероятность того, что из 300 ответов неискренних будет: а) ровно 30; б) не более 70; в) не менее 30 и не более 70.
Решение а) Так как число опрошенных студентов достаточно велико, а вероятность сравнительно мала, то воспользуемся локальной теоремой Муавра–Лапласа: , где . В нашем случае , , Функция четная, поэтому (– 1, 07)= (1, 07). По таблице [1, Приложение 1] найдем (1, 07) = 0, 2251. Искомая вероятность . б) Требование, чтобы неискренних ответов было не более 70, означает, что их число может быть равно 0, 1, 2, …, 70. Таким образом, в рассматриваемом случае следует принять , и воспользоваться интегральной теоремой Муавра–Лапласа, по которой , где – функция Лапласа, ; . Вычислим и : ; . Учитывая, что функция Лапласа нечетная, т.е. , используя таблицу значений [1, Приложение 2], получим . Для значений полагают . в) В этом пункте нужно вычислить , т.е. вероятность того, что из ответов трехсот опрошенных студентов неискренних будет не менее 30 и не более 70. Вычислим и : ; . Следовательно, Ответ: а) 0, 0401; б) 1; в) 0, 8577. Задание 8. Два товароведа проверяют партию изделий на качество. Производительности их труда относятся как 5: 4.Вероятность выявления брака первым товароведом составляет 85 %, вторым – 90 %. Из проверенных изделий отбирают три. Составить закон распределения случайного числа – годных изделий среди отобранных. Вычислить математическое ожидание , дисперсию и среднее квадратическое отклонение σ (Х). Решение Из условия задачи следует, что – дискретная случайная величина, возможными значениями которой являются числа , , , . Так как имеют место оба условия схемы Бернулли, вероятности их появления будем вычислять по формуле Бернулли . Пусть А– случайное событие, состоящее в том, что каждое изделие из трех отобранных для проверки окажется годным; – гипотезы, заключающиеся в том, что оно проверено первым или вторым товароведом соответственно. Тогда по формуле полной вероятности . По условию , , , . Значит, . Итак, для вычисления вероятностей возможных значений случайной величины по формуле Бернулли Тогда ; ; ; . Контроль: 0, 002197+0, 044109+0, 295191+0, 658503 = 1. Закон распределения случайной величины имеет вид:
Найдем математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение. По определению . Значит, . По формуле вычислим дисперсию. . Среднее квадратическое отклонение Замечание. Рассмотренная в задаче случайная величина Х – дискретная и распределена по биномиальному закону. Поэтому математическое ожидание и дисперсию можно вычислить так: ; . Задание 9. Вероятность того, что при составлении бухгалтерского баланса не допущена ошибка, равна 0, 9. Аудитору на заключение представлено 4 баланса предприятия. Составьте закон распределения случайной величины Х – числа положительных заключений на проверяемые балансы. Найдите: 1) числовые характеристики этого распределения: М(Х), D(X); 2) функцию распределения F(X) и постройте ее график; 3) вероятность того, что: а) ни один бухгалтерский баланс не получит положительного заключения; б) хотя бы один бухгалтерский баланс получит положительное заключение; в) не более двух бухгалтерских балансов получат положительное заключение. Решение. Составим закон распределения случайной величины Х – числа положительных заключений на проверяемые балансы. Из четырех проверяемых балансов положительное заключение может получить ни один баланс, один, два, три и все четыре баланса, т.е. . Вероятности вычислим по формуле Бернулли , при этом . ; ; ; ; . Проверим выполнение соотношения . . Тогда ряд распределения случайной величины Х – числа положительных заключений на проверяемые балансы примет вид Таблица
1) Найдём математическое ожидание .
Найдём дисперсию . . Замечание. Так как случайная величина Х имеет биномиальное распределение, то числовые характеристики можно вычислять по формулам: . 2) Найдём функцию распределения .
или Построим график функции . Рисунок 1 – График функции 3) Искомые вероятности найдем, используя закон распределения СВХ: а) р(Х = 0)= 0, 0001; б) р(Х ≥ 1) = р(Х = 1) + р(Х = 2) + р(Х = 3) + р(Х = 4) = = 0, 0036 + 0, 0486 + 0, 2916 + 0, 6561 = 0, 9999, Или
р(Х ≥ 1) = 1 – р(Х = 0) = 1 – 0, 0001 = 0, 9999. в) р(Х £ 2) = р(Х = 0) + р(Х = 1) + р(Х = 2) = = 0, 0001 + 0, 0036 + 0, 0486 = 0, 0523. Ответ: 1) ; ; 3) а) 0, 0001; б) 0, 9999; в) 0, 0523. Задание 10. Дана функция распределения СВ Х: F(x) = Найти: 1) коэффициент а; 2) математическое ожидание М(Х), дисперсию D(X); 3) Р . Построить графики функций F(x) и f(x). Решение. Найдем вид функции плотности распределения вероятностей заданной случайной величины. f(x) = F′ (x) = 1) Для нахождения значения параметра а используем свойство нормированности функции плотности распределения вероятностей: = 1. = + + = = 4а = 1, откуда, а = . Таким образом, F(x) = f(x) = 2) Математическое ожидание М(Х) найдем по формуле (8): М(Х) = = = . Дисперсию D(X) найдем по формуле (9): D(X) = – = – = 2 – = . 3) Для нахождения вероятности попадания случайной величины Х в интервал воспользуемся формулой P(α ≤ X ≤ β ) = F(β ) – F(α ). Получим Р = F – F = – = = Построим графики функций F(x) и f(x) (рисунки 1а, 1б)
а) б)
Рисунок 1 – Графики функций F(x) и f(x)
Ответ: 1) а = ; 2) М(Х) = ; D(X) = ; 3) Р = . |
Последнее изменение этой страницы: 2017-05-11; Просмотров: 548; Нарушение авторского права страницы