Наиболее вероятное число успехов в серии повторных независимых испытаний – это такое число , при котором биномиальная вероятность
является наибольшей для данного числа испытаний
.
Таким образом, вероятность является наибольшей среди вероятностей
,
, …,
, …,
.
Наиболее вероятное число успехов удовлетворяет неравенству
, или
.
Отметим, что - целое число и может быть не единственным.
Пример 5. Найти наивероятнейшее число годных деталей среди 19 проверяемых, если вероятность детали быть годной, равна 0,9.
По условию задачи ,
,
. Найдем целое число
, удовлетворяющее неравенству:
, или
, или
.
Это означает, что вероятности и
- наибольшие среди всех биномиальных вероятностей
при
.
Наивероятнейшее число годных деталей равно 17 или 18. Другими словами, при заданных условиях среди 19 проверяемых деталей вероятнее всего будет 17 или 18 годных деталей.
Локальная теорема Муавра-Лапласа
2.1. Вычисление при больших
и не малых
Теорема. При больших значениях и не малых
вероятность
появления события
раз в схеме из
независимых испытаний Бернулли приближенно вычисляется по формуле
, где вспомогательная величина
.
Функция называется малой функцией Лапласа. Ее значения приведены в таблице (Приложение 1).
Пример 6. Найти вероятность того, что при 100 подбрасываниях монеты герб появится ровно 50 раз.
Событие - появление герба при одном подбрасывании монеты,
. По условию задачи
. Так как число испытаний достаточно велико, то искомую вероятность
найдем по приближенной формуле Муавра-Лапласа:
.
Значение найдено по таблице в Приложении.
2.2. Свойства и график функции
-5 0 5
График функции
Свойства функции
§ Функция четная:
. Значит, ее график симметричен относительно оси ординат.
§ Функция принимает только положительные значения. Значит, ее график выше оси абсцисс.
§ Если значения аргумента , то значение функции
. Поэтому в таблице приведены значения функции
только для значений аргумента от 0 до 5.
Интегральная теорема Муавра-Лапласа
3.1. Вычисление при больших
Теорема. При большом числе независимых испытаний вероятность появления события
от
до
раз приближенно вычисляется по интегральной формуле Муавра-Лапласа
, где
и
.
Функция называется функцией Лапласа, еезначения приведены в таблице (Приложение 2).
3.2. Свойства и график функции Лапласа
0,5
-5 0 5
-0,5
График функции Лапласа
Свойства функции Лапласа
§ , значит, график
проходит через начало координат.
§ - нечетная функция, значит, график
симметричен относительно начала координат.
§ , значит, прямые
и
являются горизонтальными асимптотами. При
полагают
, а при
полагают
Пример 7. Найти вероятность того, что при = 100 подбрасываниях монеты герб появится от
= 40 до
= 60 раз.
Вероятность найдем, применяя приближенную формулу Муавра Лапласа.
Здесь: ;
;
;
.
По формуле получим:
Здесь использовано свойство нечетности функции Лапласа . Значение
найдено по таблице.
Теорема Пуассона
Теорема. Если число испытаний велико, а вероятность появления события
в каждом испытании мала (
), то для вычисления вероятности
применяют приближенную формулу Пуассона
, где
- число появлений события
в
независимых испытаниях;
- среднее число появления события
в
испытаниях. Значения функции Пуассона
приведены в таблице (Приложение 3).
Пример 8. Телефонная станция обслуживает 400 абонентов. Для каждого абонента вероятность того, что в течение часа он позвонит на станцию, равна 0,01. Найти вероятность того, что в течение часа позвонят на станцию только один абонент.
Вероятность того, что абонент дозвонится в течение часа (успех) мала,
. Число одинаковых испытаний (звонки абонентов) велико
.
Для нахождения вероятности применим теорему Пуассона. Найдем значение
, тогда вероятность
.
Контрольные вопросы
1. Опишите схему независимых испытаний Бернулли. Приведите пример.
2. Можно ли считать схемой Бернулли многократное бросание кубика?
3. Вероятность какого события обозначается ?
4. Как можно найти вероятность : 1) при небольшом числе испытаний; 2) при большом числе испытаний?
5. Почему сумма всех биномиальных вероятностей равна 1?
6. Вероятность какого события обозначается ? Как можно найти эту вероятность: 1) при небольшом числе испытаний; 2) при большом числе испытаний?
7. Как в последовательности независимых испытаний найти вероятности: 1) только одного успеха; 2) хотя бы одного успеха; 3) полного успеха; 4) полной неудачи?
8. Что понимается под наиболее вероятным числом успехов? Как найти это число?
9. При каких условиях применима локальная теорема Лапласа?
10. Запишите функцию Лапласа и сформулируйте ее свойства.
11. При каких условиях применима интегральная теорема Муавра-Лапласа?
12. Как находится параметр в локальной формуле Лапласа?
13. При каких условиях применима формула Пуассона? Приведите пример.
14. Как находится параметр для формулы Пуассона?