2) Вероятность каждого отдельного исхода можно подсчитать по формуле произведения вероятностей независимых событий. Например, вероятность появления комбинации:
равна . Очевидно, что вероятности остальных комбинаций равны также .Поскольку все исходы являются несовместными событиями, то вероятность, что событие
в испытаниях появится ровно раз: .Определение 2. Числа
называются биномиальными вероятностями.Пример 1. Для контроля качества из партии деталей отбирается 5 деталей. Партия бракуется, если в выборке хотя бы две бракованные детали. Найти вероятность того, что партия будет забракована, если каждая деталь может оказаться бракованной с вероятностью 0,01.
Решение. Найдем вероятность того, что в выборке из 5 деталей будет не более одной бракованной детали:
.Тогда вероятность того, что партия будет забракована:
.Если каждое испытание имеет
исходов, вероятности которых , , то вероятность того, что в испытаниях первый исход появится раз, второй исход появится раз и т.д. определится по формуле: . (1.20)Доказательство формулы аналогично случаю двух исходов.
Определение 3. Число успехов
, которому соответствует наибольшая вероятность в испытаниях по схеме Бернулли, называется наивероятнейшим числом успехов.Для нахождения
исследуем поведение биномиальных вероятностей с ростом . Найдем отношение: будет больше , если их отношение будет больше единицы, то есть когда . Таким образом, с ростом последовательность вероятностей будет возрастать до тех пор, пока . Kак только станет больше, чем последовательность начнет убывать. Если существует такое, что , то в этом случае существуют два значения случайной величины обладающие наибольшей вероятностью и , так как при этом . Если нет такого значения , то значением, обладающим наибольшей вероятностью, будет последнее значение, для которого , то есть в этом случае наивероятнейшее число успехов . Наивероятнейшее число успехов может совпасть с первым значением , либо с последним , соответственно последовательность будет либо убывающей, либо возрастающей.При больших значениях
и вычисление вероятностей по формуле Бернулли (1.19) представляет значительные трудности. В этих случаях для подсчета биномиальных вероятностей используют приближенные формулы.1. Локальная формула Муавра-Лапласа. Вероятность того, что в
испытаниях по схеме Бернулли “успех” наступит ровно раз при приближенно равна: , где , (1.21)2. Интегральная формула Муавра-Лапласа. Вероятность того, что в
испытаниях по схеме Бернулли “успех” наступит не менее раз и не более раз, при приближенно равна: , (1.22)где
- функция Лапласа, , .Функция Лапласа является табулированной функцией. При использовании таблиц следует учитывать, что
, .Пример 2. Монета подбрасывается 1000 раз. Найти вероятность того, что орел появится не менее 480 раз и не более 520 раз.
Решение. По условию , , , , . Воспользуемся интегральной формулой Муавра-Лапласа. Вычислим и :
, .
По таблице функции Лапласа находим и, учитывая нечетность функции Лапласа, находим искомую вероятность:
.Если вероятность успеха в одном испытании мала (
), лучше вместо формулы (1.21) использовать приближенную формулу Пуассона, дающую в этом случае меньшую погрешность.3. Формула Пуассона. Вероятность того, что в
испытаниях по схеме Бернулли “успех” наступит ровно раз при и приближенно равна: