Решение.

Число способов извлечь первый шар из корзины равно 20. Так как извлеченный шар вернулся в корзину, то число способов извлечь второй шар также равно 20 и т.д. Тогда число способов извлечь 5 шаров в этом слу­чае равно 20 · 20 · 20 · 20 · 20 = 3200000.

Число способов извлечь первый шар из корзины рав­но 20. Так как извлеченный шар после извлечения не вернулся в корзину, то число способов извлечь второй шар стало равно 19 и т.д. Тогда число способов извлечь 5 шаров без возвращения равно 20 · 19 · 18 · 17 · 16 = A⁵_{2 0}

Число способов извлечь из корзины 5 шаров сразу рав­но числу сочетаний из 20 по 5:

Задача. 1.2.5 Подброшены две игральные кости. Найти вероятность события A того, что выпадет хотя бы одна единица.

Решение. На каждой кости может выпасть любое число очков от 1 до 6. Поэтому пространство элементарных со­бытий содержит 36 равновозможных исходов. Событию A благоприятствуют 11 исходов: (1,1), (1,2), (2,1), (1,3), (3,1), (1,4), (4,1), (1,5), (5,1), (1,6), (6,1), поэтому

 

Задача. 1.2.6 На красных карточках написаны буквы у, и, я, к, ц, ф, н, на синих — буквы а, а, о, т, т, с, ч. После тща­тельного перемешивания, что вероятнее: с первого раза из букв на красных карточках составить слово «функция» или из букв на синих карточках слово «частота»?

Решение. Пусть событие A — наудачу составленное из 7 букв слово «функция», событие B — наудачу составлен­ное из 7 букв слово «частота». Так как упорядочиваются два множества из 7 букв, то число всех исходов для со­бытий A и B равно n = 7!. Событию A благоприятствует один исход m = 1, так как все буквы на красных карточ­ках различны. Событию B благоприятствуют m = 2! · 2! ис­ходов, так как буквы «а» и «т» встречаются дважды. Тогда P(A) = 1/7!, P(B) = 2! • 2! /7!, P(B) > P(A).

Задача. 1.2.7 На экзамене студенту предлагается 30 би­летов; в каждом билете два вопроса. Из 60 вопросов, вошед­ших в билеты, студент знает только 40. Найти вероят­ность того, что взятый студентом билет будет состо­ять

1. из известных ему вопросов;

2. из неизвестных ему вопросов;

3. из одного известного и одного неизвестного вопроса.

Решение. Пусть A — событие, состоящее в том, что на оба вопроса студент знает ответ; B — не знает ответа на оба вопроса; C — на один вопрос знает ответ, на другой — не знает. Выбор двух вопросов из 60 можно осуществить n = C²₆₀ = ⁶⁰ ₂ ^·59 = 1770 способами.

1. Имеется m = C²₄₀ = ⁴⁰ ₂ ^·39 = 780 возможностей выбора известных студенту вопросов. Тогда P(A) = ^m _n = ₁ ⁷ ₇ ⁸ ₇ ⁰ ₀ = 0,44

2. Выбор двух неизвестных вопросов из 20 можно осуществить m = C²₂₀ = ²⁰ ₂ ^·19 = 190 способами. В таком случае

P(B) = ^m _n = ₁ ¹ ₇ ⁹ ₇ ⁰ ₀ = 0,11

3. Существует m = C¹_{4 0} ·C₂¹ ₀ = 40·20 = 800 способов выбрать билет с одним известным и одним неизвестным вопроcом. Тогда P(C) = ₁ ⁸ ₇ ⁰ ₇ ⁰ ₀ = 0,45.

Задача. 1.2.8 По трем каналам послана некоторая ин­формация. Каналы работают независимо друг от друга. Найти вероятность того, что информация достигнет це­ли

1. только по одному каналу;

2. хотя бы по одному каналу.

Решение. Пусть A — событие, состоящее в том, что инфор­мация достигает цели только по одному каналу; B — хотя бы по одному каналу. Опыт — передача информации по трем каналам. Исход опыта — информация достигла цели. Обозначим A_i — информация достигает цели по i-му каналу. Пространство элементарных событий имеет вид:

 

Событию A благоприятствуют 3 исхода:

 

Событию B благоприятствуют 7 исходов: все исходы, кро­ме Тогда n = 8; m_A = 3; m_B = 7; P(A) = ³ ₈; P(B) = ⁷ ₈.

Задача. 1.2.9 На отрезке единичной длины случайным об­разом появляется точка. Найти вероятность того, что расстояние от точки до концов отрезка больше 1/8.

Решение. По условию задачи искомому событию удовле­творяют все точки, появляющиеся на интервале (a; b).

Так как его длина s = 1 - ¹ ₈ + ¹ ₈ = ³ ₄, а длина всего отрезка S = 1, то искомая ве­роятность равна P = s/S = ^3/₁⁴ = 0.75.

 

Задача. 1.2.10 В партии из n изделий k изделий являются бракованными. Для контроля выбирается m изделий. Най­ти вероятность того, что из m изделий l окажутся брако­ванными (событие А).

Решение. Выбор m изделий из n можно осуществить способами, а выбор l бракованных из k бракованных — способами. После выбора l бракованных изделий останется (m - l) годных, находящихся среди (n - k) изделий. Тогда число исходов, благоприятствующих событию A, равно ·

и искомая вероятность

Задача. 1.3.1 B урне 30 шаров: 15 красных, 10 синих и 5 белых. Найти вероятность того, что наугад вынутый шар — цветной.

Решение. Пусть событие A — вынут красный шар, собы­тие B — вынут синий шар. Тогда события (A + B) — вынут цветной шар. Имеем P(A) = ¹ ₃ ⁵ ₀ = ¹ ₂, P(B) = ¹ ₃ ⁰ ₀ = ¹ ₃. Так как

события A и B несовместны, то P(A + B) = P(A) + P(B) = ¹ ₂ + ¹ ₃ = ⁵ ₆ = 0.83.

Задача. 1.3.2 Вероятность того, что будет снег (событие A ), равна 0.6, а того, что будет дождь (событие B ), равна 0.45. Найти вероятность плохой погоды, если вероятность дождя со снегом (событие AB ) равна 0.25.

Решение. События A и B совместны, поэтому P(A + B) = P(A) + P(B) - P(AB) = 0.6 + 0.45 - 0.25 = 0.8

Задача. 1.3.3 B первом ящике 2 белых и 10 черных шаров, во втором — 3 белых и 9 черных шаров, в третьем — 6 бе­лых и 6 черных шаров. Из каждого ящика вынули по шару. Найти вероятность того, что все вынутые шары белые.

Решение. Событие A — вынут белый шар из первого ящи­ка, B — из второго ящика, C – из третьего. Тогда P(A) = ₁ ² ₂ = ¹ ₆; P(B) = ₁ ³ ₂ = ¹ ₄; P(C) = ₁ ⁶ ₂ = ¹ ₂. Событие ABC — все вынутые

шары — белые. События A,B,C — независимые, поэтому

P(ABC) = P(A)· P (B)· P (C) = ¹ ₆ · ¹ ₄ · ¹ ₂ = ₄ ¹ ₈ = 0.02

Задача. 1.3.4 B электрическую цепь последовательно включены 5 элементов, работающие независимо друг от друга. Вероятность отказов первого, второго, третье­го, четвертого, пятого элементов соответственно равны 0.1; 0.2; 0.3; 0.2; 0.1. Найти вероятность того, что тока в цепи не будет (событие A ).

Решение. Так как элементы включены последовательно, то тока в цепи не будет, если откажет хотя бы один эле­мент. Событие A_i(i =1...5) — откажет i -й элемент. События

Задача. 1.3.5 Цепь состоит из независимых блоков, соеди­ненных в систему с одним входом и одним выходом.

Выход из строя за время Т различных элементов цепи - независимые события, имеющие следующие вероятно­сти P ₁ = 0.1; P ₂ = 0.2; P ₃ = 0.3; P ₄ = 0.4. Отказ любого из элементов приводит к прерыванию сигнала в той ветви цепи, где находится данный элемент. Найти надежность системы.

Решение. Если событие A — {СИСТЕМА НАДЕЖНА}, A_i — {i- й БЛОК РАБОТАЕТ БЕЗОТКАЗНО}, то A = (A₁ + A₂)(A₃ + A₄). События A₁+A₂, A₃+A₄ — независимые, события A₁ и A₂, A₃ и A₄ — совместные. По формулам умножения и сложения вероятностей

Задача. 1.3.6 Рабочий обслуживает 3 станка. Вероят­ность того, что в течение часа станок не потребует вни­мания рабочего, равна для первого станка 0.9, для второго станка — 0.8, для третьего станка — 0.7.

Найти вероятность того, что в течение некоторого часа

1. потребует внимания второй станок;

2. потребуют внимания два станка;

3. потребуют внимания не менее двух станков.

Решение. Пусть A_i — i-й станок потребует внимания ра­бочего, — i-й станок не потребует внимания рабочего. Тогда

Пространство элементарных событий:

1. Событие A — потребует внимания второй станок: Тогда

Так как события несовместные и независимые. P(A) = 0.9·0.8·0.7 + 0.1·0.8·0.7 + 0.9·0.8·0.3 + 0.1·0.8·0.3 = 0.8

2. Событие B — потребуют внимания два станка:

3. Событие C — потребуют внимания не менее двух стан­
ков:

Задача. 1.3.7 B машину «Экзаменатор» введено 50 вопро­сов. Студенту предлагается 5 вопросов и ставится оценка «отлично», если на все вопросы получен верный ответ. Най­ти вероятность получить “отлично”, если студент подго­товил только 40 вопросов.

Решение. A — {ПОЛУЧЕНА ОЦЕНКА «ОТЛИЧНО»}, A_i — {ОТВЕТИЛ НА i- й ВОПРОС}. Тогда A = A₁A₂A₃A₄A₅, имеем:

 

Или, другим способом — c помощью формулы классической вероятности: и

Задача. 1.3.8 Вероятности того, что нужная сборщику деталь находится в I, II, III, IV ящике, соответственно рав­ны 0.6; 0.7; 0.8; 0.9. Найти вероятность того, что сборщику придется проверить все 4 ящика (событие A).

Решение. Пусть A_i — {Нужная сборщику деталь находит­ся в i-м ящике.} Тогда

Имеем:

Так как события несовместны и независимы, то

Задача. 1.4.1 Обследовалась группа из 10000 человек в возрасте свыше 60 лет. Оказалось, что 4000 человек яв­ляются постоянно курящими. У 1800 курящих обнаружи­лись серьезные изменения в легких. Среди некурящих изме­нения в легких имели 1500 человек. Какова вероятность того, что наугад обследованный человек, имеющий изме­нения в легких, является курящим?

Решение. Введем гипотезы: H₁ — обследованный является постоянно курящим, H₂ — является некурящим. Тогда по условию задачи

4000 6000

P(H₁)= ------- =0,4, P(H₂)=--------- =0,6

10000 10000

Обозначим через A событие, состоящее в том, что об­следованный имеет изменения в легких. Тогда по условию задачи

По формуле (1.15) находим

Искомая вероятность того, что обследованный человек является курящим, по формуле Байеса равна

Задача. 1.4.2 В продажу поступают телевизоры трех за­водов: 30% с первого завода, 20% — со второго, 50% — с третьего. Продукция первого завода содержит 20% теле­визоров со скрытым дефектом, второго — 10%, третьего — 5%. Какова вероятность приобрести исправный телеви­зор?

Решение. Рассмотрим события: A — приобретен исправ­ный телевизор; гипотезы H₁, H₂, H₃ — телевизор поступил в продажу соответственно с первого, второго, третьего заво­да. По условию задачи

По формуле (1.15) находим

Задача. 1.4.3 Имеются три одинаковых по виду ящика. В первом 20 белых шаров, во втором — 10 белых и 10 черных шаров, в третьем — 20 черных шаров. Из наугад выбран­ного ящика вынут белый шар. Найти вероятность того, что этот шар из второго ящика.

Решение. Пусть событие A — вынут белый шар, гипотезы H₁, H₂, H₃ — шар вынут соответственно из первого, второго, третьего ящика. Из условия задачи находим

Тогда по формуле (1.15) находим

По формуле (1.16) находим

Задача. 1.4.4 Телеграфное сообщение состоит из сигна­лов «точка» и «тире». Статистические свойства помех та­ковы, что искажаются в среднем 2/5 сообщений «точка» и 1/3 сообщений «тире». Известно, что среди передавае­мых сигналов «точка» и «тире» встречаются в соотноше­нии 5: 3. Определить вероятность того, что принят пе­редаваемый сигнал, если:

а) принят сигнал «точка»;

б) принят сигнал «тире».

Решение. Пусть событие A — принят сигнал «точка», а со­бытие B — принят сигнал «тире».

Можно сделать две гипотезы: H₁ — передан сигнал «точ­ка», H₂ — передан сигнал «тире». По условию P(H₁): P(H₂) =5: 3. Кроме того, P(H₁ ) + P(H₂) = 1. Поэтому P( H₁ ) = 5/8, P(H₂) = 3/8. Известно, что

Вероятности событий A и B находим по формуле пол­ной вероятности:

Искомые вероятности будут:

Задача. 1.4.5 Из 10 каналов радиосвязи 6 каналов защи­щены от воздействия помех. Вероятность того, что за­щищенный канал в течении времени t не выйдет из строя, равна 0.95, для незащищенного канала - 0.8. Найти ве­роятность того, что случайно выбранные два канала не выйдут из строя в течение времени t, причем оба канала не защищены от воздействия помех.

Решение. Пусть событие A - оба канала не выйдут из строя в течение времени t, событие A1 - выбран защищен­ный канал, A₂ - выбран незащищенный канал.

Запишем пространство элементарных событий для опыта - {выбрано два канала}:

Ω = {A₁A₁, A₁A₂, A₂A₁, A₂A₂}

Гипотезы:

H₁ - оба канала защищены от воздействия помех;

H₂ - первый выбранный канал защищен, второй вы­бранный канал не защищен от воздействия помех;

H₃ - первый выбранный канал не защищен, второй выбранный канал защищен от воздействия помех;

H₄ — оба выбранных канала не защищены от помех. Тогда

и

 

Задача. 1.5.1 По каналу связи передается 6 сообщений. Каждое из сообщений может быть искажено помехами с вероятностью 0.2 независимо от других. Найти вероят­ность того, что

1. 4 сообщения из 6 не искажены;

2. не менее 3 из 6 переданы искаженными;

3. хотя бы одно сообщение из 6 искажено;

4. не более 2 из 6 не искажены;

5. все сообщения переданы без искажения.

Решение. Так как вероятность искажения 0.2, то вероят­ность передачи сообщения без помех — 0.8.

1. Используя формулу Бернулли (1.17), найдем вероят­
ность передачи 4 сообщений из 6 без помех:

2. не менее 3 из 6 переданы искаженными:

3. хотя бы одно сообщение из 6 искажено:

4. хотя бы одно сообщение из 6 искажено:

5. все сообщения переданы без искажения:

Задача. 1.5.2 Вероятность того, того, что летом день будет ясным, равна 0.42; вероятность пасмурного дня рав­на 0.36 и переменной облачности - 0.22. Сколько дней из 59 можно ожидать ясных и пасмурных?

Решение. Из условия задачи видно, что надо искать наи­более вероятное число ясных и пасмурных дней.

Для ясных дней p = 0.42, n = 59. Составляем неравен­ства (1.20):

59 • 0.42 + 0.42 — 1 < m₀ < 59 • 0.42 + 0.42.

Отсюда

24.2 ≤ m_o ≤ 25.2 → m_o = 25.

Для пасмурных дней p = 0.36, n = 59 и

0.36 • 59 + 0.36 — 1 ≤ M₀ ≤ 0.36 • 59 + 0.36;

Следовательно 20.16 ≤ M₀ ≤ 21.60; → M₀ = 21.

Таким образом, наиболее вероятное число ясных дней m_o =25, пасмурных дней - M₀ = 21. Тогда летом можно ожи­дать m_o + M₀ =46 ясных и пасмурных дней.

Задача. 1.5.3 На лекции по теории вероятностей при­сутствует 110 студентов курса. Найти вероятность того что

1. k студентов (k = 0,1,2) из присутствующих родились первого сентября;

2. хотя бы один студент курса родился первого сентя­бря.

Решение. Вероятность родиться 1 сентября любому сту­денту курса

p =1/365 очень мала, поэтому используем фор­мулу Пуассона (1.22). Найдем параметр Пуассона. Так как

n = 110, то λ = np = 110 • 1 /365 = 0.3.

Тогда по формуле Пуассона

Задача. 1.5.4 Вероятность того, что деталь не стан­дартная, равна 0.1. Сколько деталей нужно отобрать, чтобы с вероятностью P = 0.964228 можно было утвер­ждать, что относительная частота появления нестан­дартных деталей отклоняется от постоянной вероятно­сти p = 0.1 по абсолютной величине не более, чем на 0.01?