Действия над событиями. Теоремы сложения и умножения вероятностей.
Определение 1: суммой нескольких событий называется событие состоящее в наступлении хотя бы одного из данных событий.
Причем, если А и В совместные события, то их сумма А+В означает наступление или события А, или события В, или обоих событий вместе. Если же А и В – несовместные события, то их сумма А+В означает наступление или события А или события В.
Определение 2: произведением нескольких событий называется событие состоящее в совместном наступлении этих событий.
Определение 3: разностью А – В двух событий А и В называется событие, которое состоится, если событие А произойдет, а событие В не произойдет.
Пример: Победитель соревнования награждается призом (событие А), денежной премией (событие В), медалью (событие С). Событие А∙В – С – награждение победителя одновременно и призом и премией без выдачи медали.
Пусть события А и В – несовместные, причем вероятности этих событий известны. Как найти вероятность того, что наступит либо событие А либо событие В? Ответ на этот вопрос дает теорема сложения вероятностей.
Теорема 1 (теорема сложения вероятностей для несовместных событий): вероятность суммы двух несовместных событий равна сумме вероятностей этих событий
Р(А+В) = Р(А)+Р(В) (5) Аналогично для суммы нескольких попарно несовместных событий:
Р(А1+ А2+…+Аn) = Р(А1)+ Р(А2)+..+ Р(Аn) (6) Следствие 1: Сумма вероятностей событий образующих полную группу равна 1.
Следствие 2: Сумма вероятностей противоположных событий равна 1, т.е.
Р(А) + Р(Ā)=1 (7)
Теорема 2 (теорема сложения вероятностей для совместных событий): вероятность суммы двух совместных событий равна сумме вероятностей этих событий без вероятности их совместного наступления
Р(А+В) = Р(А)+Р(В) – Р(А∙В) (8) Как отмечалось выше, вероятность Р(А) как мера степени объективной возможности наступления события А имеет смысл при выполнении определенного комплекса условий (условия испытания, опыта). При изменении условий (например, если к условиям добавить событие В) вероятность события А может измениться.
Определение 1: Вероятность события А, найденная в предположении, что событие В произошло, называется условной вероятностью события А. Обозначается РВ(А) (или Р(А/В)).
Теорема 3 (теорема умножения вероятностей): вероятность произведения двух событий равна произведению вероятности одного из них на условную вероятность другого, найденную в предположении, что первое событие уже произошло
Р(А∙В) = Р(А)∙РА(В) = Р(В)∙РВ(А) (9) Эта теорема обобщается на любое конечное число событий: вероятность произведения нескольких событий равна произведению вероятности одного из этих событий на условные вероятности других, при этом условная вероятность каждого последующего события вычисляется в предположении, что все предыдущие события произошли:
Р(А∙В∙С∙…∙K∙L)= Р(А)∙РА(В)∙РАВ(С)∙…∙РАВC…K(L) (10) В случае, рассматриваемом выше, вероятность события А менялась при добавлении к комплексу условий события В. Если этого не происходит, то события А и В называются независимыми.
Определение 2: Событие А называется независимым от события В, если вероятность события а не зависит от того, произошло событие В или нет, т.е. РВ(А) = Р(А).
Пример: поражение цели двумя стрелками – независимые события.
Для независимых событий теорема умножения вероятностей для двух и нескольких событий примет вид:
Р(А∙В) = Р(А)∙Р(В) (11) Р(А∙В∙С∙…∙K∙L)= Р(А)∙Р(В)∙Р(С)∙…∙ Р(L) (12)
Пример: В двух ящиках находятся белые и черные шары, причем в первом ящике 30% белых шаров, а во втором 60% белых шаров. Наудачу из каждого ящика вынимают по одному шару. Найти вероятность того, что среди них: а) два черных шара; б) один белый и один черный шар; в) хотя бы один черный шар.
Решение:
Рассмотрим события А1 и А2, состоящие в том, что из первого и второго ящика соответственно извлечен белый шар, тогда противоположные им события Ā1 и Ā2 заключаются в извлечении черного шара из первого и второго ящика соответственно.
По условию Р(А1) = 0,3 и Р(А2) = 0,6, тогда Р(Ā1) = 1–0,3 =0,7, Р(Ā2) = 1–0,6 =0,4.
а) Событие В – извлекли два черных шара
Событие В состоит в совместном наступлении событий Ā1 и Ā2, т.е. В = Ā1∙ Ā2
Учитывая, что события Ā1 и Ā2 – независимые, по теореме умножения вероятностей для независимых событий, получим
Р(В) = Р(Ā1∙ Ā2) = Р(Ā1)∙Р(Ā2) = 0,7 ∙ 0,4 = 0,28
б) Событие С – извлекли один белый и один черный шар
Событие С заключается в том, что из первого ящика извлекают белый шар, а из второго – черный, либо из первого ящика извлекают черный шар, а из второго белый. Т.о. С = А1 ∙ Ā2 + Ā1 ∙ А2
Учитывая, что события А1 ∙ Ā2 и Ā1 ∙ А2 – несовместные, то по теореме сложения вероятностей для несовместных событий, имеем
Р(С) = Р(А1 ∙ Ā2 + Ā1 ∙ А2) = Р(А1 ∙ Ā2)+Р(Ā1 ∙ А2) = 0,3∙0,4+0,7∙0,6 = 0,54.
в) Событие D – извлекли хотя бы один черный шар
Рассмотрим событие 
противоположное событию D состоящее в том, что извлечены два белых шара, т.е.
= А1∙ А2
Р(
) = Р(А1∙ А2) = Р(А1)∙Р(А2) = 0,3 ∙ 0,6 = 0,18
Р(D) = 1 – Р(
) = 1 – 0,18 = 0,82.
Ответ: Р(В) = 0,28; Р(С) = 0,54; Р(D) = 0,82.