3.4 ΔΕΣΜΕΥΜΕΝΗ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ - ΑΝΕΞΑΡΤΗΤΑΕΝΔΕΧΟΜΕΝΑ Δεσμευμένη Πιθανότητα Για το διοικητικό συμβούλιο μιαςεπιχείρησης θα εκλεγεί ένας αντιπρόσωπος. Υποψήφιοι είναι 7 άνδρεςκαι 8 γυναίκες. Από τους υποψηφίους 3 άνδρες και 6 γυναίκες είναιδιοικητικοί υπάλληλοι, ενώ 4 άνδρες και 2 γυναίκες είναι τεχνικοίυπάλληλοι. Σύμφωνα με αυτά τα δεδομένα οι υποψήφιοι μπορούν ναταξινομηθούν στον ακόλουθο πίνακα ως εξής: Θεωρούμε τα ενδεχόμενα: Γενικά, έστω Α καιΒ δύο ενδεχόμενα ενός δειγματικού χώρου Ω μεP(B) > 0. Ας υποθέσουμε ότι ζητάμε την πιθανότητα τουΑ με δεδομένο ότι το Β έχει ήδηπραγματοποιηθεί. |
Η πιθανότητα αυτή λέγεταιδεσμευμένη πιθανότητα του Α με δεδομένο τοΒ. Γενικά: Αν Α και Β είναιδύο ενδεχόμενα ενός πειράματος και P(B) > 0, τότε ολόγος λέγεταιδεσμευμένη πιθανότητα του Α με δεδομένο το Β καισυμβολίζεται με P(A|B). Δηλαδή: Ομοίως, αν P(A) > 0,τότε Έτσι στο προηγούμενο παράδειγμα ηπιθανότητα να εκλεγεί διοικητικός με δεδομένο ότι έχει εκλεγείγυναίκα είναι: Άμεση συνέπεια του παραπάνω ορισμούείναι ότι Οι παραπάνω ισότητες εκφράζουν τονπολλαπλασιαστικό νόμο των πιθανοτήτων. Ανεξάρτητα Ενδεχόμενα Στο προηγούμενο παράδειγμαδιαπιστώσαμε ότι η πιθανότητα πραγματοποίησης του ενδεχομένου Α, μεδεδομένο ότι το ενδεχόμενο Β έχει ήδη πραγματοποιηθεί, είναι ενώ Δηλαδή,P(A|B)≠P(A). Με άλλα λόγια η πραγματοποίηση τουΒ επηρέασε την πιθανότητα πραγματοποίησης του Α.Υπάρχουν όμως και ενδεχόμενα στα οποία η πληροφορία για τηνπραγματοποίηση του ενός δεν επηρεάζει την πιθανότηταπραγματοποίησης του άλλου. Για παράδειγμα, αν στο πείραμα της ρίψηςδύο ζαριών θεωρήσουμε τα ενδεχόμενα Α: “Το πρώτο ζάρι ναφέρει 1” και Β: “Το δεύτερο ζάρι να φέρει άρτιο”, έχουμε: |
Επομένως, Παρατηρούμε, δηλαδή, ότι P(A|B)= P(A) και P(B|A) = P(B). Γι’αυτό λέμε ότι ταενδεχόμενα Α και Β είναιανεξάρτητα. Γενικά: Δύο ενδεχόμενα Α καιΒ με P(A) > 0 και P(B) > 0λέγονται ανεξάρτητα, αν και μόνον αν P(A|B) = P(A) καιP(B|A) = P(B). Λαμβάνοντες υπόψη τονπολλαπλασιαστικό νόμο των πιθανοτήτων συμπεραίνουμε ότι για δύοανεξάρτητα ενδεχόμενα έχουμε P(A ∩ B) = P(A) · P(B). Ηισότητα αυτή χρησιμοποιείται και ως ορισμός των ανεξάρτητωνενδεχομένων, χωρίς μάλιστα τον περιορισμό P(A) > 0 καιP(B) > 0. Δηλαδή: Δύο ενδεχόμενα Α καιΒ λέγονται ανεξάρτητα, αν Δύο ενδεχόμενα που δεν είναιανεξάρτητα λέγονται εξαρτημένα. ΣΧΟΛΙΟ Με την ισότητα P(A ∩ B) = P(A) ·P(B) μπορούμε να διαπιστώσουμε αν δύο ενδεχόμενα Ακαι Β είναι ανεξάρτητα. Στην πράξη, όμως, η ανεξαρτησίαδύο ενδεχομένων ή ισχύει από μόνη της, λόγω της φύσης τουπειράματος ή έχει περιληφθεί στις υποθέσεις κατασκευής του μοντέλουπου περιγράφει κάποια φαινόμενα. |
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 1. Για την ασφαλήπτήση ενός αεροπλάνου με δύο κινητήρες, πρέπει να δουλεύει ο έναςτουλάχιστον κινητήρας. Οι κινητήρες δουλεύουν ανεξάρτητα ο ένας απότον άλλον. Αν υποθέσουμε ότι η πιθανότητα να πάθει κάποιοςκινητήρας βλάβη είναι 0,003, να βρεθεί η πιθανότητα για μια ασφαλήπτήση.
ΛΥΣΗ Το αεροπλάνο δεν εκτελεί ασφαλήπτήση, όταν πάθουν βλάβη και οι δύο κινητήρες. Επειδή οι κινητήρεςλειτουργούν ανεξαρτήτως ο ένας από τον άλλον, η πιθανότητα ναπάθουν βλάβη και οι δύο συγχρόνως είναι ίση με 0,003 · 0,003. Άρα,η πιθανότητα μιας ασφαλούς πτήσης είναι ίση με 1 - 0,003 · 0,003 = 0,999991 δηλαδή99,9991%.
2. Από τρεις όμοιεςμηχανές ενός εργοστασίου η πρώτη (Ι) παράγει το 20%, η δεύτερη (ΙΙ)το 30% και η τρίτη (ΙΙΙ) το 50% της συνολικής παραγωγής ενόςεξαρτήματος. Επιπλέον, το 5% της παραγωγής της μηχανής Ι, το 4% τηςΙΙ και το 2% της ΙΙΙ είναι ελαττωματικά εξαρτήματα. Δύοερωτήσειςτου λεγόμενου ποιοτικού ελέγχου είναι οι εξής:
ΛΥΣΗ Αν A1,A2 και A3 είναι ταενδεχόμενα το επιλεγμένο εξάρτημα να προέρχεται από τις μηχανές Ι,ΙΙ και ΙΙΙ αντιστοίχως, τότεP(A1) = 0,2, P(A2 ) = 0,3 καιP(A3 ) = 0,5. ΤαA1, A2 καιA3 είναι ανά δύο ξένα μεταξύ τους και επιπλέονA1 ∪ A2 ∪A3 = Ω. Αν Α είναι το ενδεχόμενο τοεπιλεγμένο εξάρτημα να είναι ελαττωματικό, τότε A = (A ∩A1) ∪ (A ∩ A2) ∪(A ∩ A3) και P(A) = P(A ∩A1) + P(A ∩ A2) +P(A ∩A3). (1) Από τα δεδομένα του προβλήματοςέχουμε P(A|A1) = 0,05,P(A|A2) = 0,04 καιP(A|A3) = 0,02. Επομένως: |
P(A) = P(A1) ·P(A|A1) + P(A2) · P(A|A2) +P(A3) · P(A|A3) ii) Ζητάμε την πιθανότηταP(A1|A). Έχουμε δηλαδή, 31,25%. Η λύση προβλημάτων όπως τοπροηγούμενο, διευκολύνεται με τη βοήθεια ενός δεντροδιαγράμματος,όπως φαίνεται στο σχήμα: Οι κλάδοιOA1,OA2 καιOA3 αντιστοιχούν στα ενδεχόμενα προέλευσης τουεξαρτήματος από τις μηχανές Ι, ΙΙ και ΙΙΙ αντιστοίχως, και οιαντίστοιχες πιθανότητες των ενδεχομένων αυτών είναι γραμμένες πάνωστους κλάδους. Από το τέλος κάθε τέτοιου κλάδου ξεκινούν δύο άλλοικλάδοι, που αντιστοιχούν στα ενδεχόμενα το εξάρτημα ναείναι ελαττωματικό ή μη ελαττωματικό με γραμμένες πάλι επάνω τουςτις αντίστοιχες πιθανότητες. P(A) = 0,2 · 0,05 + 0,3 ·0,04 + 0,5 · 0,02 = 0,032. ΣΧΟΛΙΟ Στο δεύτερο ερώτημα της παραπάνωεφαρμογής γνωρίζουμε το αποτέλεσμα του πειράματος και ζητάμε τηνπιθανότητα να προέρχεται το εξάρτημα από τη μηχανή Ι. Η πιθανότητααυτή P(A1|A) λέγεται “εκ των υστέρων (aposteriori) πιθανότητα”, ενώ η P(A1) λέγεται“εκ των προτέρων (a priori) πιθανότητα”. |
Ασκήσεις
|
|
ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ
|
ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ
|
|