☰ Year plan · Statistics (Arabic)

الأحداث المستقلة وغير المستقلة

Week 14 · Independent and dependent events: the test P(A ∩ B) = P(A) × P(B), drawing with and without replacement, and independent against mutually exclusive · 3 lessons
1

عندما لا يغيّر حدث احتمال الآخر: الأحداث المستقلة واختبار ⁦P(A ∩ B) = P(A) × P(B)⁩

Statistics Sec 3 Term 1, Unit 3, Lesson 3
Goalأقرر هل حدثان مستقلان باختبار ⁦P(A ∩ B) = P(A) × P(B)⁩.
New words
أحداث مستقلة · معرفة وقوع أحدها لا تغيّر احتمال الآخرأحداث غير مستقلة · وقوع أحدها يغيّر احتمال الآخراختبار الاستقلال · ⁦P(A ∩ B) = P(A) × P(B)⁩، ويساوي ⁦P(A | B) = P(A)⁩ عندما ⁦P(B) > ٠‎⁩
Explanation

يكون الحدثان مستقلين إذا كانت معرفة وقوع أحدهما لا تغيّر احتمال الآخر: ⁦P(A | B) = P(A)⁩. وبوضع ذلك في قاعدة الضرب ⁦P(A ∩ B) = P(A | B) × P(B)⁩ نحصل على الاختبار: يكون A و B مستقلين تمامًا عندما ⁦P(A ∩ B) = P(A) × P(B)⁩. فالاستقلال تحسمه الأعداد، لا الشعور بأن الحدثين لا علاقة بينهما. وقطعة النقود مع حجر النرد حالة واضحة لأن أيًّا منهما لا يؤثر في الآخر: ⁦P(⁧صورة وزوجي⁩) = ١‎/٢‎ × ١‎/٢‎ = ١‎/٤‎⁩ وهذا يطابق ٣ من ١٢ زوجًا. لكن الأحداث على حجر نرد واحد قد تخدعنا. ليكن A «زوجي» ⁦= {٢‎, ٤‎, ٦‎}⁩ و B «لا يزيد على ٤» ⁦= {١‎, ٢‎, ٣‎, ٤‎}⁩ و C «لا يزيد على ٣» ⁦= {١‎, ٢‎, ٣‎}⁩. إذن ⁦A ∩ B = {٢‎, ٤‎}⁩ فيكون ⁦P(A ∩ B) = ١‎/٣‎ = ١‎/٢‎ × ٢‎/٣‎⁩ وA و B مستقلان. أما ⁦A ∩ C = {٢‎}⁩ فيكون ⁦P(A ∩ C) = ١‎/٦‎⁩ بينما ⁦P(A) × P(C) = ١‎/٤‎⁩ فـ A و C غير مستقلين. والاختبار هو الذي يحسم لا الحدس.

الحدثان على حجر نرد واحد⁦P(A ∩ B)⁩⁦P(A) × P(B)⁩الحكم
A زوجي، B لا يزيد على ٤⁦2/6 = 1/3⁩⁦1/2 × 2/3 = 1/3⁩مستقلان
A زوجي، C لا يزيد على ٣⁦1/6⁩⁦1/2 × 1/2 = 1/4⁩غير مستقلين
Worked examples
قطعة نقود وحجر نرد. أوجد احتمال كتابة وعدد أكبر من ٤. الحدثان مستقلان، فيكون الاحتمال ⁦١‎/٢‎ × ٢‎/٦‎ = ١‎/٦‎⁩. والعدّ يوافق ذلك: الزوجان ⁦T٥‎⁩ و⁦T٦‎⁩ هما ٢ من ١٢ زوجًا، و⁦٢‎/١٢‎ = ١‎/٦‎⁩.
الاختبار من احتمالات معطاة. ⁦P(A) = ٠٫٤‎⁩ و⁦P(B) = ٠٫٥‎⁩. إذا كان ⁦P(A ∪ B) = ٠٫٧‎⁩ فإن ⁦P(A ∩ B) = ٠٫٤‎ + ٠٫٥‎ − ٠٫٧‎ = ٠٫٢‎ = ٠٫٤‎ × ٠٫٥‎⁩ فالحدثان مستقلان. أما إذا كان ⁦P(A ∪ B) = ٠٫٨‎⁩ فإن ⁦P(A ∩ B) = ٠٫١‎⁩ وهو لا يساوي ٠٫٢ فالحدثان غير مستقلين.
الموقفمستقلان؟السبب
تُلقى قطعة نقود مرتين: صورة أولًا وكتابة ثانيًانعمالقطعة لا تتذكر
تُسحب بطاقة وتُعاد ثم تُسحب أخرىنعمالسحب الثاني يرى البطاقات نفسها
تُسحب بطاقة وتُحفظ ثم تُسحب أخرىلابطاقة أقل في السحب الثاني
التلميذ متأخر؛ وحافلته متأخرةلاتأخر الحافلة يرجّح التأخر
الحكم على مواقف. قبل أي أعداد اسأل: هل يغيّر الحدث الأول ما هو ممكن للثاني؟ يعرض الجدول أربع حالات.
Class activity

اكتب الأزواج الاثني عشر لقطعة نقود وحجر نرد (⁦H١‎, …, T٦‎⁩). عُدّ ⁦n(S) = ١٢‎⁩ و⁦n(⁧صورة⁩) = ٦‎⁩ و⁦n(⁧زوجي⁩) = ٦‎⁩ و⁦n(⁧صورة وزوجي⁩) = ٣‎⁩. تحقق أن ⁦n(A ∩ B) × n(S) = n(A) × n(B)⁩ أي ⁦٣‎ × ١٢‎ = ٦‎ × ٦‎⁩، وهذا هو الاختبار مكتوبًا بالأعداد.

Practice
1
قطعة نقود وحجر نرد. أوجد احتمال صورة وعدد أقل من ٣.
2
⁦P(A) = ٠٫٣‎⁩ و⁦P(B) = ٠٫٦‎⁩ و⁦P(A ∩ B) = ٠٫١٨‎⁩. هل A و B مستقلان؟
3
⁦P(A) = ٠٫٥‎⁩ و⁦P(B) = ٠٫٢‎⁩ و⁦P(A ∪ B) = ٠٫٦٥‎⁩. هل A و B مستقلان؟
4
تُسحب بطاقة من عشر بطاقات مرقّمة من ١ إلى ١٠. ⁦A = {١‎, ٢‎, ٣‎, ٤‎, ٥‎}⁩ و⁦B = {٢‎, ٤‎, ٦‎, ٨‎, ١٠‎}⁩. هل A و B مستقلان؟
5
يُلقى حجرا نرد. هل «الأول يُظهر ٦» و«الثاني يُظهر ٦» مستقلان؟ وهل «الأول يُظهر ٦» و«المجموع ١٢» مستقلان؟