☰ خطة العام · الإحصاء (بالعربية)

مسلمات الاحتمال ونتائجها

الأسبوع 12 · Axioms of probability and their corollaries: 0 ≤ P ≤ 1, P(S) = 1, additivity, P(A′), P(A − B) and P(A ∪ B), and solving problems · 3 دروس
1

المسلمات الثلاث ونتائجها ⁦P(∅) = 0⁩ و⁦P(A′) = 1 − P(A)⁩ و⁦P(A − B)⁩ و⁦P(A ∪ B)⁩

Statistics Sec 3 Term 1, Unit 3, Lesson 1
Goalأذكر مسلمات الاحتمال الثلاث، وأستعمل ⁦P(∅) = ٠‎⁩ و⁦P(A′) = ١‎ − P(A)⁩ و⁦P(A − B)⁩ و⁦P(A ∪ B)⁩.
New words
مسلّمة · قاعدة نقبلها لكل احتمالنتيجة · قاعدة تُستنتج من المسلماتقاعدة الجمع · ⁦P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)⁩
Explanation

يخضع الاحتمال لثلاث قواعد هي المسلمات. (١) ⁦٠‎ ≤ P(A) ≤ ١‎⁩ لكل حدث A من S. (٢) ⁦P(S) = ١‎⁩. (٣) إذا كان A و B متنافيين فإن ⁦P(A ∪ B) = P(A) + P(B)⁩، ويصح ذلك لأي عدد منته من الأحداث المتنافية مثنى مثنى. وكل ما عدا ذلك نتائج. فالحدثان S و ∅ متنافيان واتحادهما ⁦S ∪ ∅ = S⁩، فتعطي المسلمة الثالثة ⁦P(S) = P(S) + P(∅)⁩ ومنه ⁦P(∅) = ٠‎⁩. والحدثان A و ⁦A′⁩ متنافيان واتحادهما S، فيكون ⁦P(A) + P(A′) = ١‎⁩ ومنه ⁦P(A′) = ١‎ − P(A)⁩. ويتجزأ الحدث A إلى جزأين متنافيين هما ⁦A − B⁩ و⁦A ∩ B⁩، فيكون ⁦P(A) = P(A − B) + P(A ∩ B)⁩ ومنه ⁦P(A − B) = P(A) − P(A ∩ B)⁩. ويتجزأ الحدث ⁦A ∪ B⁩ إلى جزأين متنافيين هما ⁦A − B⁩ و B، فيكون ⁦P(A ∪ B) = P(A) − P(A ∩ B) + P(B)⁩. وأخيرًا إذا كان ⁦A ⊂ B⁩ فإن ⁦P(A) ≤ P(B)⁩، فالمجموعة الأكبر لا يمكن أن تكون أقل احتمالًا. ويسمّي الشكل المناطق الأربع لحدثين.

ABP(A − B)P(A ∩ B)P(B − A)P((A ∪ B)′)
Worked examples
AB0.300.250.150.30
ليكن ⁦P(A) = ٠٫٥٥‎⁩ و⁦P(B) = ٠٫٤٠‎⁩ و⁦P(A ∩ B) = ٠٫٢٥‎⁩. إذن ⁦P(A ∪ B) = ٠٫٥٥‎ + ٠٫٤٠‎ − ٠٫٢٥‎ = ٠٫٧٠‎⁩ و⁦P(A′) = ١‎ − ٠٫٥٥‎ = ٠٫٤٥‎⁩ و⁦P(A − B) = ٠٫٥٥‎ − ٠٫٢٥‎ = ٠٫٣٠‎⁩ و⁦P((A ∪ B)′) = ١‎ − ٠٫٧٠‎ = ٠٫٣٠‎⁩. والمناطق الأربع ٠٫٣٠ و٠٫٢٥ و٠٫١٥ و٠٫٣٠ مجموعها ١.
35%25%40%أحمرأزرقألوان أخرى
يستقر مؤشر دوّار على الأحمر باحتمال ٠٫٣٥ وعلى الأزرق باحتمال ٠٫٢٥، ويقع المؤشر في قطاع واحد في كل مرة، فالأحمر والأزرق متنافيان. بالمسلمة الثالثة ⁦P(⁧أحمر أو أزرق⁩) = ٠٫٣٥‎ + ٠٫٢٥‎ = ٠٫٦٠‎⁩، و⁦P(⁧لا أحد منهما⁩) = ١‎ − ٠٫٦٠‎ = ٠٫٤٠‎⁩.
مجموعة جزئية. إذا كان ⁦A ⊂ B⁩ مع ⁦P(A) = ٠٫٢‎⁩ و⁦P(B) = ٠٫٥‎⁩ فإن ⁦A ∩ B = A⁩، ومنه ⁦P(B − A) = P(B) − P(A ∩ B) = ٠٫٥‎ − ٠٫٢‎ = ٠٫٣‎⁩، و⁦P(A) = ٠٫٢‎ ≤ ٠٫٥‎ = P(B)⁩ كما تقول قاعدة المجموعات الجزئية.
Class activity

على ورق مربعات ارسم مربعًا ⁦١٠‎ × ١٠‎⁩: مربعاته الصغيرة المئة تمثّل S، فيكون كل مربع صغير ٠٫٠١. ظلّل ٥٥ مربعًا للحدث A و٤٠ مربعًا للحدث B بحيث يظلَّل ٢٥ مربعًا مرتين بالضبط. عُدّ المربعات في ⁦A ∪ B⁩ وفي ⁦A′⁩ وفي الجزء الخارج عن الحدثين معًا، وتحقق أن هذه الأعداد مقسومة على ١٠٠ توافق النتائج.

Practice
1
⁦P(A) = ٠٫٧‎⁩. أوجد ⁦P(A′)⁩.
2
⁦P(A) = ٠٫٥‎⁩ و⁦P(B) = ٠٫٣‎⁩ و⁦P(A ∩ B) = ٠٫١‎⁩. أوجد ⁦P(A ∪ B)⁩ و⁦P(A − B)⁩.
3
A و B متنافيان، ⁦P(A) = ١‎/٥‎⁩ و⁦P(B) = ٣‎/١٠‎⁩. أوجد ⁦P(A ∪ B)⁩ و⁦P((A ∪ B)′)⁩.
4
بيّن لماذا كل عبارة مما يأتي مستحيلة: (أ) ⁦P(A) = −٠٫١‎⁩؛ (ب) ⁦P(A) = ٠٫٦‎⁩ و⁦P(A′) = ٠٫٥‎⁩.
5
⁦P(A) = ٠٫٤٥‎⁩ و⁦P(A ∩ B) = ٠٫١٥‎⁩. أوجد ⁦P(A − B)⁩.