Формула полной вероятности. Формула Бейеса

Следствием теорем сложения и умножения является формула полной вероятности.

Допустим, что предполагается провести опыт, об условиях которого можно сделать n исключающих друг друга предположений (гипотез) ,, причем .

Вероятность некоторого события A, которое может появиться только вместе с одной из гипотез, вычисляется по формуле

.

Эта формула носит название формулы полной вероятности..

Если же событие A совершилось и необходимо найти вероятность того, что оно произошло совместно с некоторой гипотезой , то необходимо воспользоваться формулой Бейеса

.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

ПРИМЕР 13.2.30. Имеются три одинаковые на вид урны; в первой 2 белых и 3 черных шара, во второй – 4 белых и 1 черный шар, в третьей – 3 белых шара. Наугад выбирается одна из урн и из нее вынимается один шар. Найти вероятность того, что этот шар будет белым.

Решение. Опыт предполагает 3 гипотезы:

выбор первой урны; ;

выбор второй урны; ;

выбор третьей урны; .

Рассмотрим интересующее нас событие.

A — вынутый шар белый. Данное событие может произойти только с одной из гипотез .

Тогда .

ПРИМЕР 13.2.31. Два автомата производят одинаковые детали, которые поступают на общий конвейер. Производительность первого автомата вдвое больше производительности второго. Первый автомат производит в среднем 60% деталей отличного качества, а второй – 84%. Наудачу взятая с конвейера деталь оказалась отличного качества. Найти вероятность того, что эта деталь произведена первым автоматом.

Решение. Можно сделать два предположения (гипотезы):

деталь произведена первым автоматом, причем (поскольку первый автомат производит вдвое больше деталей, чем второй) ;

деталь произведена вторым автоматом, причем .

Условная вероятность того, что деталь будет отличного качества, если она произведена первым автоматом , если произведена вторым автоматом .

Вероятность того, что наудачу взятая деталь окажется отличного качества, по формуле полной вероятности равна
.

Искомая вероятность того, что взятая отличная деталь произведена первым автоматом, по формуле Бейеса равна
.

ПРИМЕР 13.2.32. Два стрелка независимо друг от друга стреляют по одной и той же мишени, делая каждый по одному выстрелу. Вероятность попадания в мишень для первого стрелка равна 0,8, для второго – 0,4. После стрельбы в мишени обнаружена одна пробоина. Найти вероятность того, что эта пробоина принадлежит первому стрелку (исход «обе пробоины совпали» отбрасываем, как ничтожно маловероятный).

Решение. До опыта возможны следующие гипотезы:

ни первый, ни второй стрелки не попадут;

оба стрелка попадут;

первый стрелок попадет, а второй – нет;

первый стрелок не попадет, а второй попадает.

Доопытные (априорные) вероятности гипотез:

,

,

,

.

Условные вероятности осуществленного события A — в мишени одна пробоина, при этих гипотезах равны:
.

После опыта гипотезы и становятся невозможными, а послеопытные (апостериорные) вероятности гипотез и по формуле Бейеса будут

; .

Примеры и задачи для самостоятельного решения

Решить задачи, используя формулу полной вероятности и формулу Бейеса

13.2.5.1. В группе спортсменов 20 лыжников, 6 велосипедистов и 4 бегуна. Вероятность выполнить квалификационную норму такова: для лыжника – 0,9, для велосипедиста – 0,8 и для бегуна – 0,75. Найти вероятность того, что спортсмен, выбранный наудачу, выполнит норму.

Отв.:0,86

13.2.5.2. Из урны, содержащей 5 белых и 3 черных шара, извлекается наудачу один шар и перекладывается в другую урну, которая до этого содержала 2 белых и 7 черных шаров. Цвет перекладываемого шара не фиксируется. Из второй урны наудачу извлекается один шар. Какова вероятность, что этот шар окажется белым?

Отв.:21/80

13.2.5.3. В урну, содержащую шаров, опущен белый шар, после чего наудачу извлечен один шар. Найти вероятность того, что извлеченный шар окажется белым, если равновозможны все возможные предположения о первоначальном составе шаров (по цвету).

Отв.:(n+2)/(2(n+1))

13.2.5.4. В условиях предыдущей задачи из урны был извлечен белый шар. Найти вероятность того, что в урне было белых шаров.

Отв.:2(m+1)/((n+1)(n+2))

13.2.5.5. В пирамиде 5 винтовок, три из которых снабжены оптическим прицелом. Вероятность того, что стрелок поразит мишень при выстреле из винтовки с оптическим прицелом равна 0,95; для винтовки с обычным прицелом эта вероятность равна 0,7. Найти вероятность того, что мишень будет поражена, если стрелок произведет один выстрел из наудачу взятой винтовки.

Отв.:0,85

13.2.5.6. В условиях предыдущей задачи стрелок попал в мишень. Определить вероятность того, что он стрелял а) из винтовки с оптическим прицелом; б) из винтовки с обычным прицелом.

Отв.:а)57/85; б)28/85

13.2.5.7. Для участия в студенческих отборочных спортивных соревнованиях выделено из первой группы курса 4, из второй – 6, из третьей группы – 5 студентов. Вероятности того, что студент первой, второй и третьей группы попадает в сборную института, соответственно равны 0,9; 0,7 и 0,8. Наудачу выбранный студент в итоге соревнования попал в сборную. К какой из групп вероятнее всего принадлежал этот студент?

Отв.:18/59;21/59;20/59

13.2.5.8. Из полного набора 28 костей домино наудачу извлечена кость. Найти вероятность того, что вторую извлеченную наудачу кость можно приставить к первой.

Отв.:7/18

13.2.5.9. В первой урне содержится 10 шаров, из них 8 белых; во второй урне 20 шаров, из них 4 белых. Из каждой урны наудачу извлекли по одному шару, а затем из этих двух шаров наудачу взят один шар. Найти вероятность того, что взят белый шар.

Отв.:0,5

13.2.5.10. Число грузовых автомашин, проезжающих по шоссе, на котором стоит бензоколонка, относится к числу легковых машин, проезжающих по тому же шоссе как 3:2. Вероятность того, что будет заправляться грузовая машина равна 0,1; для легковой машины эта вероятность равна 0,2. Найти вероятность того, что наудачу выбранная машина потребует заправки.

Отв.:

13.2.5.11. В условиях предыдущей задачи к бензоколонке подъехала для заправки машина. Найти вероятность того, что это грузовая машина.

Отв.:3/7

13.2.5.12. В группе из 10 студентов, пришедших на экзамен, 3 подготовлены на отлично, 4 – хорошо, 2 – посредственно, 1 – плохо. В экзаменационных билетах имеется 20 вопросов. Отлично подготовленный студент знает все 20 вопросов, хорошо подготовленный – 16 вопросов, посредственно подготовленный – 10 вопросов и двоечник – 5 вопросов. Вызванный наугад студент ответил на три произвольно заданных вопроса. Найти вероятность того, что этот студент подготовлен а) отлично; б) плохо.

Отв.:а)114/197; б)1/591

13.2.5.13. При отклонении от нормального режима работы автомата срабатывает сигнализатор С-1 с вероятностью 0,8, а сигнализатор С-11 срабатывает с вероятностью 1. Вероятности того, что автомат снабжен сигнализатором С-1 или С-11 соответственно равны 0,6 и 0,4. Получен сигнал о разделке автомата. Что вероятнее: автомат снабжен сигнализатором С-1 или С-11?

Отв.:P(С-1)= 6/11, Р(С-11)= 5/11

13.2.5.14. В каждой из трех урн содержится 6 черных и 4 белых шара. Из первой урны наудачу извлечен один шар и переложен во вторую урну, после чего из второй урны наудачу извлечен один шар и переложен в третью урну. Найти вероятность того, что шар, наудачу извлеченный из третьей урны, окажется белым.

Отв.:0,4

13.2.5.15. Имеется урн, в каждой из которых белых и черных шаров. Из первой урны во вторую перекладывается наудачу один шар, затем из второй в третью и так далее. Затем из последней урны извлекается один шар. Найти вероятность того, что он белый.

Отв.:a/(a+b)

13.2.5.16. По объекту производится три одиночных независимых выстрела. Вероятность попадания при первом выстреле равна 0,4; при втором – 0,5; при третьем – 0,7. Для вывода объекта из строя заведомо достаточно трех попаданий, при двух попаданиях он выходит из строя с вероятностью 0,6; при одном – с вероятностью 0,2. Найти вероятность того, что в результате трех выстрелов объект будет выведен из строя.

Отв.:0,458

13.2.5.17. Имеются три партии деталей по 20 деталей в каждой. Число стандартных деталей в первой, второй и третьей партиях соответственно равно 20, 15, 10. Из наудачу выбранной партии наудачу извлечена деталь, оказавшаяся стандартной. Деталь возвращают в партию и вторично из той же партии наудачу извлекают деталь, которая также оказывается стандартной. Найти вероятность того, что детали были извлечены из третьей партии.

Отв.:4/29

13.2.5.18. Три стрелка произвели залп, причем две пули поразили мишень. Найти вероятность того, что третий стрелок поразил мишень, если вероятности попадания в мишень первым, вторым и третьим стрелками соответственно равны 0,6; 0,5 и 0,4.

Отв.:10/19

13.2.5.19. Ребенок, не умеющий читать, рассыпал разрезанное на буквы слово “каракатица”. Какова вероятность того, что, потеряв одну из гласных букв, неизвестно какую именно, и взяв затем, друг за другом 5 букв он составит слово “карат”?

Отв.:1/1050

13.2.5.20. В урне 3 белых и 2 черных шара. Два игрока поочередно вынимают из урны по шару, не вкладывая их обратно. Выигрывает тот, кто раньше получит белый шар. Найти вероятность того, что выиграет первый игрок.

Отв.:0,7

13.2.5.21. Для передачи сообщения путем подачи сигналов ”точка” и ”тире” используется телеграфная система. Статистические свойства помех таковы, что искажается в среднем 2/5 сообщений ”точка” и 1/5 сообщений ”тире”. Известно, что среди передаваемых сигналов ”точка” и ”тире” встречаются в отношении 5:3. Определить вероятности того, что при приеме сигналов ”точка” и ”тире” в действительности были переданы эти сигналы.

Отв.:5/6;6/11

Онлайн помощь по математике >
Лекции по высшей математике >
Примеры решения задач >