Esame di Stato_Sessione Ordinaria 2006-PNI- QUESTIONARIO Quesito_7 (probabilità) 7. Bruno de Finetti (1906-1985), tra i più illustri matematici italiani del secolo scorso, del quale ricorre quest’anno il centenario della nascita, alla domanda: “che cos’è la probabilità?” era solito rispondere: “La probabilità non esiste!”. Quale significato puoi attribuire a tale risposta? E’ possibile collegarla ad una delle diverse definizioni di probabilità che sono state storicamente proposte? Soluzione Occupandosi di eventi aleatori ciascuno tende ad esprimere con un numero p non negativo compreso tra zero ed uno la possibilità che questo si realizzi. In alcuni casi due persone diverse dovendo scommettere sulla realizzabilità di una certa ipotesi, rischiando in solido (per esempio dichiarandosi disponibili a perdere una certa somma), non è detto che attribuiscano all’ipotesi fatta uguale “probabilità” che la stessa si verifichi e ciò perché ciascuno valuta autonomamente le informazioni di cui dispone e decide quale sia il grado di realizzabilità dell’ipotesi fatta. Dunque, persone diverse possono attribuire valori diversi (probabilità diverse) al verificarsi di un stesso evento. In altri casi le due persone sono concordi nell’attribuire ad un evento la stessa probabilità che si verifichi. Facciamo alcuni esempi per chiarire il concetto. a) Se si lancia una moneta non truccata e si chiede a due persone si valutare la probabilità che nel lancio si verifichi l’evento E=”Il risultato sarà testa”, non c’è alcun dubbio che entrambe assegneranno probabilità p=0,5. b) Si chiede a due persone A, B di valutare la probabilità dell’evento E=”Nell’ incontro di calcio del 22-08-06 tra la Stella Rossa di Belgrado ed il Milan il risultato sarà un pareggio”(1). Difficilmente A e B assegneranno all’evento la stessa probabilità p; ciascuna studierà la verificabilità dell’evento valutando autonomamente le diverse informazioni di cui dispone (situazione ambientale, stato fisico dei calciatori, …) e che ritiene importanti ai fini del risultato della partita. Se si chiedesse alle due persone di scommettere una somma S=p € euro per ricevere in cambio 1€ nel caso si verifichi l’evento indicato, molto probabilmente le due persone rischierebbero somme diverse, pA, pB; la somma rischiata da ciascuna è tanto più alta quanto maggiore è il grado di fiducia che l’evento su cui scommette si possa verificare. c) Nella notte del 10-agosto di ogni anno (notte di San Lorenzo), molti osservano il cielo nella speranza di vedere qualche “stella cadente”. Si chiede a due persone A, B, che normalmente hanno l’abitudine di osservare il cielo la notte indicata, di attribuire una probabilità all’evento: E=” Nella notte del prossimo 10-agosto si vedranno almeno 10 stelle cadenti nella località L”. Nell’attribuire la probabilità all’evento ciascuna delle due terrà conto delle esperienze vissute negli anni precedenti, delle condizioni meteorologiche (il cielo sarà limpido o nuvoloso), … e ritengo che difficilmente saranno concordi sulla previsione da fare. d) Dovendo estrarre una carta da un mazzo di carte napoletane si chiede a due persone di valutare la probabilità di ciascuno dei seguenti eventi: E1=”la carta estratta sarà di denari”; E2=”la carta estratta sarà una figura” E3=”la carta estratta non sarà un asso”. In questo caso, poiché si conosce la composizione del mazzo di carte, le due persone, con semplici considerazioni di carattere logico, sono portate ad attribuire a ciascuno degli eventi indicati la stessa probabilità di verificarsi. La previsioni dovrebbero essere P(E1)=10/40=0,25; P(E2)=12/40=0,3; P(E3)=36/40=0,9. (1) Nel momento in cui scrivo queste note, 15-agosto-2006, si è già svolta la partita di andata Milan-Stella Rossa a Milano il 9-08-06, finita con il risultato di 1-0. Luigi Lecci: www.matematicaescuola.it 1 Esame di Stato_Sessione Ordinaria 2006-PNI- QUESTIONARIO e) Un arciere si è esercitato a lungo, in più riprese, ed ha calcolato ogni volta il rapporto tra il numero f dei centri realizzati ed il numero n di tiri effettuati. Il valore medio dei rapporti è risultato essere 0,6. Ora si appresta a scagliare una freccia. Valutare la probabilità dell’evento E=”L’arciere farà centro”. In questo caso due diverse persone assegnerebbero al verificarsi dell’evento la probabilità p=0,6 solo se sapessero che il lancio avverrebbe nelle stesse condizioni ambientali, fisiche e tecniche presenti durante le prove di esercitazione dell’arciere. La risposta di B. De Finetti: “La probabilità non esiste!” Con la risposta fornita De Finetti tendeva a precisare che per uno stesso evento aleatorio non esiste un parametro, denominato probabilità, che lo possa caratterizzare in modo tale che ciascun soggetto razionale possa condividerlo. L’attribuzione della probabilità al verificarsi di un evento in molti casi è frutto esclusivamente di valutazioni soggettiva, una previsione su cui il singolo soggetto è disposto a rischiare qualcosa di proprio, sostenendo la tesi della verificabilità, con la promessa di ricevere una posta prestabilita in caso di previsione esatta. E’ questa l’impostazione soggettivista della teoria della probabilità. Altre teorie sono la teoria classica e la teoria frequentista. La teoria classica basa la definizione di probabilità di un evento definendola come il rapporto tra i casi favorevoli ed i casi possibili (esempi a) e d) indicati sopra). La concezione frequentista fonda il concetto di probabilità di un evento sull’ipotesi che lo stesso sia ripetibile (e non tutti gli eventi lo sono, la partita Stella Rossa -Milan è un evento unico), tenendo conto del numero f (frequenza) di volte che si verifica su n prove effettuate. La probabilità dell’evento è posta uguale al rapporto f / n . Esempi 1) Possiamo lanciare n volte la stessa moneta nelle stesse condizioni e contare quante volte si presenta testa (f = numero di teste uscite). 2) Potremmo osservare gli n pezzi prodotti in serie da una certa macchina (ad esempio un tornio a controllo numerico) impostata ad eseguire le operazioni necessarie sempre nello stesso modo (algoritmo di lavorazione) e verificare quanti di quei pezzi sono buoni(2) (f = numero di pezzi buoni). La probabilità che la macchina produca un nuovo pezzo buono, secondo la teoria frequentista è p=f / n. Concludiamo ricordando che per un evento ripetibile il valore della probabilità attribuita secondo la teoria frequentista, con l’aumentare del numero delle prove tende al valore definito per lo stesso secondo la teoria classica (legge dei grandi numeri). (2) In questo caso, entrano in giogo altre cause che incidono sulla qualità della produzione, come la qualità del materia prima da lavorare, le condizioni tecniche in cui la lavorazione avviene,… per cui il rapporto tra il numero di pezzi buoni e quello dei pezzi prodotti può variare per diverse sessioni di lavoro.Non riteniamo, comunque, di doverci ulteriormente soffermare su questi aspetti in questa sede. Luigi Lecci: www.matematicaescuola.it 2