GLI EVENTI E LA PROBABILITA’ © GIOVANNI CATTARUZZA & LORENZO VISINTINI a.s. 2013/14 INTRODUZIONE Distinguiamo tre tipi di eventi: Certi Impossibili Aleatori Prenderemo in considerazione gli eventi aleatori. PROBABILITA’ Da un mazzo di 52 carte se ne estragga una; si determini la probabilità che esca un fante. Il numero di casi possibili è 52 (numero di carte nel mazzo) Il numero di casi favorevoli (fanti) è 4 p= 4 52 = 1 13 Si lancia un dado; calcolare la probabilità che esca 5 o un numero pari Il numero di casi possibili è 6 Il numero di casi favorevoli è 4 => f = {2; 4; 5; 6} 4 Secondo la formula la probabilità è 6 = 2 3 PROBABILITÀ Definizione La probabilità del verificarsi di un evento è data dal rapporto fra il numero dei casi favorevoli (nell’esempio i fanti) e il numero dei casi possibili (nell’esempio le 52 carte), purché questi siano tutti ugualmente possibili p (E) = 𝑓 𝑢 EVENTI E INSIEMI Possiamo descrivere un evento attraverso il linguaggio degli insiemi. Consideriamo il lancio di un dado, l’evento «esce un numero dispari». I casi possibili sono 6 pertanto l’insieme universo è U = {1,2,3,4,5,6} I casi favorevoli sono 3 F = {1,3,5} Un’urna contiene 5 palline bianche, 8 palline nere e 7 rosse. Calcola la probabilità che: L’EVENTO CONTRARIO Dato un evento E, possiamo dire che l’evento contrario è l’evento che si verifica non si verifica E La somma della probabilità di un evento e quella del suo evento contrario è 1 p (E) + p (Ē) = 1 p (Ē) = 1 – p (E) EVENTI COMPATIBILI E INCOMPATIBILI EVENTI COMPATIBILI Dati due Eventi, E1 e E2, appartenenti allo stesso insieme Universo, si dicono compatibili se possono verificarsi contemporaneamente. EVENTI INCOMPATIBILI Al contrario, si dicono incompatibili se il verificarsi di uno esclude il verificarsi contemporaneo dell’altro. Dati 12 dischetti numerati, prendiamo in considerazione gli eventi: - Esce un multiplo di 5 F = { 5, 10} - Esce un multiplo di 3 F = { 3, 6, 9, 12} SONO INCOMPATIBILI SOMMA DI EVENTI INCOMPATIBILI Riprendiamo l’esempio dei 12 dischetti: F (E1) = {5, 10} F (E2) = {3, 6, 9, 12} p (E) = p (E1) + p (E2) = 2 12 = 6 12 + 4 12 = 1 2 COMPATIBILI U = {dischetti} E1 = «esce un numero pari» E2 = «esce un numero > 7» Per sommare due eventi dobbiamo tenere conto anche della loro intersezione. SOMMA DI EVENTI COMPATIBILI p (E1 U E2) = p (E1) + p (E2) – p (E1 п E2) Nell’esempio p (E1 U E2) = 6+5−3 12 = 8 12 = 2 3 AUB U 1 3 2 4 8 10 6 9 12 11 5 7 Un cassetto contiene 18 calzini blu, 6 neri e 4 grigi. Calcola la probabilità che, estraendone uno a caso, esso sia blu o grigio. U = «28 calzini» E1 = «18 calzini blu» E2 = «4 calzini grigi» E1 U E2 = «18 + 4 calzini» p (E1) + p (E2) = 18+4 28 = 22 28 = 11 14 PROBABILITA’ CONDIZIONATA Prendiamo in considerazione due eventi: U = «12 dischetti numerati» E1 = «esce un multiplo di 3» E2 = «esce un numero < 9» Si verifica l’evento E2 U E2 2 11 5 8 4 E1 1 3 7 12 6 9 10 EVENTI DIPENDENTI p (E1) = 1 3 p (E1 | E2) = 1 4 In questo caso gli eventi si dicono dipendenti, perché p (E1) ≠ p (E1 | E2) TEOREMA DEL PRODOTTO EVENTI DIPENDENTI Consideriamo un sacchetto con 3 gettoni numerati. E1 = «il primo estratto è dispari» E2 = «il secondo estratto è dispari» Supponiamo che, dopo la prima estrazione, il gettone NON venga rimesso nel sacchetto. TEOREMA DEL PRODOTTO EVENTI DIPENDENTI , perché i numeri dispari sono due su tre. p (E1) = p (E2) = 2 3 Si verifica E1: l’insieme Universo si restringe a 2 gettoni. p (E1 | E2) = 1 2 TEOREMA DEL PRODOTTO EVENTI DIPENDENTI Seconda estrazione E = «i due numeri estratti sono entrambi dispari» 3 2 1 0 0 1 2 Prima estrazione 3 TEOREMA DEL PRODOTTO EVENTI DIPENDENTI I casi possibili sono 6 (vedi grafico). I casi favorevoli sono 2, corrispondenti alle coppie (1; 3) e (3; 1). Quindi: p (E) = 2 6 = 1 3 Possiamo dire che: p (E1 ∩ E2) = p (E1) ∙ p (E1 | E2) PROBABILITA’ CONDIZIONATA Consideriamo due eventi nell’insieme Universo precedente: E1 = «esce un multiplo di 3» E3 = «esce un numero pari» Si verifica l’ E3. Rappresentiamo questi eventi in un insieme: EVENTI INDIPENDENTI U 1 11 3 12 9 4 6 2 7 5 10 8 EVENTI INDIPENDENTI La probabilità di E1 è 4 12 = La probabilità di E1 | E3 è 1 3 2 6 = 1 3 In questo caso i due eventi sono indipendenti, poiché p (E1) = p (E1 | E3) TEOREMA DEL PRODOTTO EVENTI INDIPENDENTI Consideriamo i 3 gettoni numerati: E1 = «il primo numero è dispari» E2 = «il secondo numero è dispari» Supponiamo che, dopo la prima estrazione, il gettone venga rimesso nel sacchetto. p (E1) = p (E2) = 2 3 TEOREMA DEL PRODOTTO EVENTI INDIPENDENTI E = «escono due numeri dispari" 3 2 1 0 0 1 2 3 TEOREMA DEL PRODOTTO EVENTI INDIPENDENTI I casi possibili sono 9 (vedi grafico) I casi favorevoli sono 4 corrispondenti alle coppie ( 1; 1) (1; 3) (3; 1) (3; 3) p (E) = 4 9 Possiamo dire che: p (E1 ∩ E2) = p (E1) ∙ p (E2) I 24 libri di uno scaffale sono numerati da 1 a 24. Qual è la probabilità che, scegliendone uno a caso, si prenda un libro con numero pari o minore di 12. U = «24 libri» E1 = «numero pari» E2 = «numero < 12» 𝟏𝟐 𝟏 p1 = = 𝟐𝟒 𝟐 𝟏𝟏 p2 = 𝟐𝟒 𝟏𝟐+𝟏𝟏 𝟓 𝟏𝟖 𝟑 p= = = 𝟐𝟒 𝟐𝟒 𝟐𝟒 𝟒 Dal sacchetto della tombola si fanno due estrazioni successive con reimmissione. Calcola la probabilità di ottenere un numero pari e un numero dispari. U = «90 numeri» E1 = «numeri pari» E2 = «numeri dispari» eventi INDIPENDENTI p (E1) ∙ p (E2) = 𝟒𝟓 𝟒𝟓 ∙ 𝟗𝟎 𝟗𝟎 = 𝟏 𝟐 ∙ 𝟏 𝟐 = 𝟏 𝟒 Nell’estrazione contemporanea di due carte da un mazzo di 40, qual è la probabilità che escano due 5? E1 1 5 5 5 5 40 E2 4 1 p (E1) = = 40 10 3 1 p (E1 | E2) = = 39 13 1 p (E1 ∩ E2) = 10 ∙ 1 1 = 13 130