ΤΕΙ ΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΚΑΣΤΟΡΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Η/Υ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ 6o ΜΑΘΗΜΑ Ι ΑΣΚΩΝ ΒΑΣΙΛΕΙΑ ΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ Email: gvasil@math.auth.gr Ιστοσελίδα Μαθήματος: users.auth.gr/gvasil kastoria.teikoz.gr/elearn ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ 1 ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΗ Συνδυαστική είναι ο κλάδος των μαθηματικών που ασχολείται με τεχνικές και μεθόδους απαρίθμησης για διάφορα προβλήματα. Εμείς θα ασχοληθούμε με εκείνες τις τεχνικές απαρίθμησης που χρειάζονται για την εφαρμογή του τύπου N(A) P(A) = = N(Ω) πλήθος πλήθος των των στοιχείων στοιχείων του Α του Ω ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ 2 1
Η επιλογή ενός συγκεκριμένου πλήθους r ατόμων (ή αντικειμένων) από ένα μεγαλύτερο πλήθος n ατόμων (ή αντικειμένων), λέγεται δειγματοληψία. Τρόποι δειγματοληψίας: a) Χωρίς επανάθεση και δεν μας ενδιαφέρει η σειρά. b) Χωρίς επανάθεση και μας ενδιαφέρει η σειρά. c) Με επανάθεση ( μας ενδιαφέρει η σειρά ). Παράδειγμα: Πόσα δείγματα μεγέθους μγ δύο μπορούμε μ να πάρουμε από τους αριθμούς 1,2,3, αν τους επιλέξουμε 1) Χωρίς επανάθεση και δεν μας ενδιαφέρει η σειρά. 2) Χωρίς επανάθεση και μας ενδιαφέρει η σειρά. 3) Με επανάθεση. ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ 3 Βασικές αρχές απαρίθμησης 1) Θεμελιώδης αρχή απαρίθμησης: : Ας υποθέσουμε ότι για την απαρίθμηση ενός συνόλου χωρίζουμε το συνολικό έργο της απαρίθμησης σε m διαδοχικές φάσεις. Ας υποθέσουμε ότι οι φάσεις αυτές είναι μεταξύ τους ανεξάρτητες. Τότε το αποτέλεσμα της συνολικής απαρίθμησης ισούται με το γινόμενο των επιμέρους απαριθμήσεων. n = n1n2 K nm ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ 4 2
Παράδειγμα: Πενταμελής επιτροπή εκλέγεται από 3 καθηγητές και 4 φοιτητές. Με πόσους τρόπους μπορεί να επιλεγεί η επιτροπή αν πρέπει να περιέχει 2 καθηγητές και 3 φοιτητές. ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ 5 2) Αρχή του αθροίσματος: Ας υποθέσουμε ότι το σύνολο του οποίου ζητάμε την απαρίθμηση χωρίζεται σε επιμέρους κατηγορίες ξένες μεταξύ τους ανά δύο. Τότε το αποτέλεσμα της συνολικής απαρίθμησης ισούται με το άθροισμα των επιμέρους απαριθμήσεων. n= n + n + K+ n 1 2 m Παράδειγμα: Με πόσους τρόπους μπορεί να σχηματιστεί η επιτροπή του προηγούμενου παραδείγματος αν πρέπει να περιέχει τουλάχιστον δύο καθηγητές (2 ή 3 καθηγητές) ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ 6 3
ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ 1) Διατάξεις χωρίς επανάληψη: Έστω ένα σύνολο Α με ν στοιχεία. ιάταξη των ν στοιχείων ανά κ (κ ν) ονομάζουμε καθέναν από τους διαφορετικούς τρόπους με τους οποίους μπορούμε να πάρουμε κ διαφορετικά στοιχεία και να τα βάλουμε σε μία σειρά. Ισχύει ότι ν! Δ ν κ = = v( v 1)( v 2) K( v k + 1) (ν κ)! ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ 7 Παραδείγματα: 1) Μία επιτροπή από 11 μέλη συνεδριάζει για να εκλέξει πρόεδρο, όδ γραμματέα και ταμία. Να βρεθεί το πλήθος των δυνατών τριάδων που θα εκλεγούν για τις τρεις θέσεις. 2) Πόσους τριψήφιους αριθμούς μπορούμε να φτιάξουμε με τα στοιχεία του συνόλου Α = { 1,2,3,4,5,6 }, που τα ψηφία κάθε αριθμού να είναι διαφορετικά? ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ 8 4
2) Διατάξεις με επανάληψη: : ιάταξη με επανάληψη των ν στοιχείων ανά κ καλείται κάθε κατάταξη κ στοιχείων που λαμβάνονται από τα ν, αν κάθε στοιχείο μπορεί να επαναληφθεί κ φορές. Ισχύει ότι E = ν κ ν κ ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ 9 Παραδείγματα: 1) Έστω το σύνολο Α={1, {, 2, 3, 4}. Να βρεθεί το πλήθος των τριψηφίων αριθμών που μπορούμε να σχηματίσουμε. 2) Πόσους τετραψήφιους αριθμούς μπορούμε να σχηματίσουμε με τα ψηφία 3 και 4. ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ 10 5
ΜΕΤΑΘΕΣΕΙΣ 1) Μεταθέσεις χωρίς επανάληψη: Μετάθεση των ν στοιχείων ενός συνόλου Α ονομάζεται η διάταξη των ν στοιχείων ανά ν. Ισχύει ότι M v = ν! ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ 11 Παραδείγματα: 1) Κατά πόσους τρόπους μπορούμε να τοποθετήσουμε σε μία σειρά 6 τόμους μίας εγκυκλοπαίδειας? 2) Πόσες λέξεις μπορούμε να σχηματίσουμε με τα γράμματα της λέξης ΧΕΡΙ? ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ 12 6
2) Μεταθέσεις με επανάληψη: Έστω ένα σύνολο Α το οποίο περιέχει κ 1 στοιχεία με το ίδιο χαρακτηριστικό, κ 2 στοιχεία με το ίδιο χαρακτηριστικό,,, κ ρ στοιχεία με το ίδιο χαρακτηριστικό, όπου κ 1 +κ 2 + +κ ρ =ν. Ονομάζουμε μετάθεση των ν στοιχείων ανά κ 1, κ 2,, κ ρ το πλήθος των διατάξεων M ν κ i = ν! κ 1! κ 2! L κ ρ! ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ 13 Παραδείγματα: 1) Κατά πόσους τρόπους μπορούν να τοποθετηθούν σε μία σειρά 12 αυτοκίνητα, αν γνωρίζουμε ότι ανά τρία είναι ίδια. 2) Πόσες λέξεις μπορούμε να σχηματίσουμε με τα γράμματα της λέξεις ΤΑΥΤΟΤΗΤΑ. ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ 14 7
ΣΥΝΔΥΑΣΜΟΙ Έστω ένα σύνολο Ε με ν στοιχεία. Καλούμε συνδυασμό των ν στοιχείων ανά κ κάθε υποσύνολο του Ε που περιέχει κ στοιχεία. Η διάταξη ( η σειρά ) στους συνδυασμούς δεν είναι καθοριστική. Ισχύει ότι ν = κ ν!! κ!(ν κ)! ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ 15 Παραδείγματα: 1) Με πόσους τρόπους μπορούμε να διαλέξουμε από ένα κουτί που περιέχει 6 μπάλες τις 3. 2) Με πόσους τρόπους μπορούμε να σχηματίσουμε μία τριμελή επιτροπή αν πρέπει να επιλέξουμε τα τρία μέλη μεταξύ 5 ατόμων. ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ 16 8
ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1) Έχουμε 100 Η/Υ από τους οποίους οι 20 είναι με ιό. Επιλέγουμε τυχαία 10 Η/Υ. / Ποια η πιθανότητα κανένας απ αυτούς να μην έχει ιό, αν η δειγματοληψία έγινε α) με επανάθεση β) χωρίς επανάθεση. 2) Το δημοτικό συμβούλιο μιας επαρχιακής πόλης αποτελείται από το δήμαρχο και έξι δημοτικούς συμβούλους. Τρεις από αυτούς είναι ανάγκη να ταξιδέψουν ξδέ στην πρωτεύουσα για λάβουν μέρος σ ένα συνέδριο. Αν η επιλογή γίνει τυχαία ( με κλήρωση ) ποια η πιθανότητα ο δήμαρχος να πάει στο συνέδριο? ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ 17 3) Μία κάλπη περιέχει 5 λευκά και 15 μαύρα σφαιρίδια. Βγάζουμε 8 σφαιρίδια χωρίς επανατοποθέτηση. Ποια η πιθανότητα να βγάλουμε περιττό πλήθος λευκών σφαιριδίων. 4) Από ένα σύνολο 10 δισκετών διαφορετικού χρώματος παίρνουμε τυχαίο δείγμα μεγέθους 5 με επανατοποθέτηση. Ποια η πιθανότητα των γεγονότων: Α = { όλες οι δισκέτες του δείγματος είναι διαφορετικού χρώματος}, Β = { δύο τουλάχιστον δισκέτες του δείγματος είναι ίδιου χρώματος }. ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ 18 9
5) Ποια η πιθανότητα ανάμεσα σε κ άτομα που βρίσκονται σε μία αίθουσα, δύο τουλάχιστον να έχουν την ίδια μέρα γενέθλια? 6) Ένα κιβώτιο περιέχει 100 τσιπ της εταιρίας Α και 200 της εταιρίας Β. Επιλέγουμε στη τύχη 4 τσιπ. Να υπολογίσετε την πιθανότητα και τα 4 τσιπ να είναι της εταιρίας Α. 7) Κουτί περιέχει 3 κόκκινες, 4 πράσινες και 5 μαύρες δισκέτες. Επιλέγουμε τυχαία 2 δισκέτες. Ποια η πιθανότητα να έχουν το ίδιο χρώμα? ΘΕΩΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΩΝ 19 10