Twój postęp zapisuje się tylko w tej przeglądarce. Zaloguj się, żeby nie stracić go po zmianie urządzenia. Zaloguj się
Rachunek prawdopodobieństwa

Drzewko probabilistycznePodstawa

Drzewko probabilistyczne zamienia wieloetapowe losowanie w czytelną mapę decyzji. Każda gałąź pokazuje jeden możliwy krok, a iloczyny na ścieżkach pozwalają szybko policzyć szansę nawet wtedy, gdy prawdopodobieństwa zmieniają się po każdym etapie.

Matematyka ·2 min czytania ·6 ćwiczeń


Drzewko probabilistyczne przedstawia kolejne etapy doświadczenia wraz z ich prawdopodobieństwami. Wzdłuż jednej ścieżki mnożymy szanse, a prawdopodobieństwa rozłącznych ścieżek sprzyjających zdarzeniu dodajemy.

Pojęcia, od których zaczynamy

Początek drzewka to sytuacja przed doświadczeniem. Każda gałąź prowadzi do możliwego wyniku następnego etapu. Węzeł oznacza sytuację po dotychczasowych wynikach, a liść koniec pełnej próby. Ułamek na drugiej gałęzi opisuje szansę w sytuacji osiągniętej wcześniej, nie zawsze w początkowej puli.

Gałęzie wychodzące z jednego węzła muszą opisywać wszystkie rozłączne możliwości. Ich prawdopodobieństwa sumują się do jedności. Nie sumujemy w tym celu gałęzi pochodzących z różnych węzłów. Ścieżka jest ciągiem od początku do konkretnego liścia.

Zasada i zapis

\[P(\text{ścieżka})=p_1\cdot p_2\cdots p_k\]

Każde \(p_i\) jest szansą kolejnego kroku przy wcześniejszych wynikach tej ścieżki. Nie wymaga to niezależności, jeśli prawdopodobieństwa poprawnie aktualizujemy.

Jak czytać rysunek?

Drzewko: dwie białe i jedna czarna kulaPierwsze szanse dwa trzecie i jedna trzecia. Po białej szanse po połowie, po czarnej biała jest pewna. Różne kolory mają szansę dwa trzecie.Drzewko: dwie białe i jedna czarna kulaB2/3C1/3B1/2BB: 1/3C1/2BC: 1/3B1CB: 1/3C0CC: 0BCB — biała; C — czarna. Bez zwracania.

B oznacza białą kulę, C czarną. Po białej w urnie zostaje jedna biała i jedna czarna. Po czarnej zostają dwie białe, więc kolejna czarna ma szansę zero. Zaznaczone ścieżki BC i CB opisują różne kolory. Nie trzeba rysować niemożliwej ścieżki, ale tutaj pokazano ją z zerową szansą dla kontroli.

Przykład krok po kroku

W urnie są dwie białe kule i jedna czarna. Losujemy równomiernie dwie bez zwracania. Oblicz prawdopodobieństwo różnych kolorów.

  1. Pierwsza możliwość to biała, potem czarna. Po białej pozostają dwie kule.\(P(BC)=\frac23\cdot\frac12=\frac13\)
  2. Druga możliwość to czarna, potem biała. Po czarnej obie pozostałe są białe.\(P(CB)=\frac13\cdot1=\frac13\)
  3. Kolejności są rozłączne, dlatego dodajemy ich szanse.\(P(\text{różne kolory})=\frac13+\frac13=\frac23\)

Typowy błąd

Na ścieżce BC dodaję \(\frac23+\frac12\).To dwa kolejne etapy tej samej próby, a suma dodatkowo przekroczyłaby jeden.
Mnożę szanse na ścieżce, a dopiero gotowe szanse BC i CB dodaję.

Dodatkowy przykład i kontrola

Sprawdzenie całego drzewka daje \(P(BB)=\frac13\), \(P(BC)=\frac13\), \(P(CB)=\frac13\), \(P(CC)=0\). Suma liści wynosi jeden. Cztery narysowane liście nie oznaczają czterech równych szans — jeden wynik jest niemożliwy.

Ze zwracaniem i ponownym mieszaniem drugi poziom zachowałby początkowe szanse. Różne kolory miałyby wtedy prawdopodobieństwo \(\frac23\cdot\frac13+\frac13\cdot\frac23=\frac49\). Zmiana jednej zasady doświadczenia zmienia całe drzewko i odpowiedź.

Najczęstsze pytania

Czy w drzewku zawsze mnożymy te same ułamki?
Nie. Drugi i dalsze ułamki zależą od wcześniejszych wyników, np. od składu urny po zabraniu kuli.
Jak sprawdzić kompletność drzewka?
Prawdopodobieństwa gałęzi z każdego osiągalnego węzła oraz wszystkich pełnych ścieżek powinny sumować się do jedności.

Poćwicz

ABCD

Jedna pełna ścieżka ma szanse kolejnych kroków \(\frac12\) i \(\frac13\). Ile wynosi jej prawdopodobieństwo?

ABCD

Jak obliczamy prawdopodobieństwo jednej pełnej ścieżki drzewka?

ABCD

Co robimy z prawdopodobieństwami dwóch rozłącznych ścieżek prowadzących do badanego zdarzenia?

ABCD

Ile powinna wynosić suma prawdopodobieństw gałęzi wychodzących z jednego węzła pełnego drzewka?

ABCD

Każdy dostępny obiekt ma równe szanse w danym losowaniu. W urnie są 2 kule białe i 1 czarna. Losujemy dwie bez zwracania. Jakie jest prawdopodobieństwo kolejności biała–czarna?

ABCD

Dlaczego w losowaniu bez zwracania prawdopodobieństwa na drugim poziomie drzewka zależą od pierwszej gałęzi?

Sprawdź, ile już umiesz

Przećwicz to zagadnienie na fiszkach albo przejdź do zestawu zadań z całego działu.

Ebook PDF 395 zadań maturalnych z matematyki podstawowej z rozwiązaniami krok po kroku w jednym pliku. Zobacz ebook (19,99 zł)