8. évfolyam
Függetlenség 1.
Szükséges előismeret
A valószínűségszámítás klasszikus képlete, feltételes valószínűség.
Módszertani célkitűzés
A függetlenség fogalmának bevezetése feltételes valószínűségekkel.
Az alkalmazás nehézségi szintje, tanárként
Könnyű, nem igényel külön készülést.
Módszertani megjegyzés
Bár az Alkalmazás a leírásban megfogalmazott események alapján működik, azonban alkalmas más események függetlenségének vizsgálatára is. Ebben az esetben a tábla színezése használható fel további kérdések megválaszolásához. (Vigyázat! Az Alkalmazás más kérdésnél csak a színezésre használható.) Például: Legyen a D esemény az, hogy a kihúzott szám kettővel osztható! Legyen az E esemény az, hogy a kihúzott szám néggyel osztható! Legyen az F esemény az, hogy a kihúzott szám legfeljebb húsz! Kérdések: Vizsgáld meg, hogy a D és C események függetlenek-e! (Igen.) Vizsgáld meg, hogy a D és F események függetlenek-e! (Igen.) Vizsgáld meg, hogy az E és C események függetlenek-e! (Nem.) Vizsgáld meg, hogy az E és D események függetlenek-e! (Igen.)
Felhasználói leírás
BEVEZETŐ
Egy urnában 40 egyforma golyó van, 1-től 40-ig sorszámozva. Véletlenszerűen húznak közülük egyet, de neked nem mutatják meg a húzás eredményét. Ha a kihúzott szám 3-mal osztható, akkor nyertél, ha nem, akkor vesztettél.
- Mekkora a nyerési esélyed?
- Gergő látja, hogy melyik számot húzták ki és „megsúgja neked”, hogy a kihúzott szám páratlan (de mást nem tudsz meg a húzás eredményéről).
Az új információ birtokában módosítod-e a nyerési esélyedre vonatkozó megállapításodat? Ha igen, akkor hogyan, ha nem, akkor miért nem?
Egy urnában 40 egyforma golyó van, 1-től 40-ig beszámozva. Véletlenszerűen húzunk közülük egyet. Legyen az A esemény az, hogy a kihúzott szám 5-tel osztható, a B esemény az, hogy a kihúzott szám 3-mal osztható és a C esemény az, hogy a kihúzott szám legfeljebb 10.
Vizsgáld meg, hogy az A esemény független-e a C eseménytől!
Vizsgáld meg, hogy az B esemény független-e a C eseménytől!
Tanácsok az interaktív alkalmazás használatához
Az gomb megnyomásával visszatérhetünk az Alkalmazás kezdőállapotába.
Feladatok
- Az Alkalmazás segítségével határozd meg P(A) értékét: jelöld be az öttel osztható számokat a táblázatban, majd nyomd meg az gombot!
P(A)=.
- Az Alkalmazás segítségével határozd meg P(A\C) értékét: a „Következő lépés” megnyomása után jelöld be az öttel osztható számokat, ha a kihúzott szám legfeljebb tíz, majd nyomd meg az gombot!
P(A\C)==.
- A „Következő lépés” megnyomása után vizsgáld meg, hogy P(A) és P(A\C) egyenlők? Ez mit jelent? Az A esemény független a C eseménytől?
P(A) = P(A\C) tehát az A esemény független a C-től, ugyanis az A esemény bekövetkezésének valószínűségét nem befolyásolja (nem módosítja) a C esemény bekövetkezése. Az A eseményt a C eseménytől független eseménynek nevezzük, ha az A esemény bekövetkezésének valószínűségét nem befolyásolja (nem módosítja) a C esemény bekövetkezése. (Ebből a megfogalmazásból nyilvánvaló, hogy két esemény függetlenségének kérdését csak akkor lehet felvetni, ha a két esemény egyszerre is bekövetkezhet.)
Pontosabban: az A esemény a C eseménytől független, ha az A esemény valószínűsége egyenlő az A esemény C eseményre vonatkozó feltételes valószínűségével: P(A) = P(A\C). - Állítsd át az „osztó” csúszkát úgy, hogy az értéke 3 legyen! Az Alkalmazás segítségével határozd meg: P(B) értékét: jelöld be a hárommal osztható számokat a táblázatban, majd nyomd meg az gombot!
P(B)=.
- Az Alkalmazás segítségével határozd meg P(B\C) értékét: a „Következő lépés” megnyomása után jelöld be a hárommal osztható számokat, ha a kihúzott szám legfeljebb tíz, majd nyomd meg az gombot!
P(B\C)==.
- A „Következő lépés” megnyomása után vizsgáld meg, hogy P(B) és P(B\C) egyenlők-e! Ez mit jelent? A B esemény független a C eseménytől?
P(B)≠ P(B\C)tehát a B esemény nem független a C-től, ugyanis a B esemény bekövetkezésének valószínűségét befolyásolja (módosítja) a C esemény bekövetkezése.
Megfigyelhető, hogy függetlenség esetén a mintázat a teljes táblában hasonló, mint a tábla első sorában. A teljes táblában is és a tábla első sorában is az 5-tel osztható számok az 5. és 10. oszlopban helyezkednek el.
Ugyanakkor a teljes táblát megfigyelve az látható, hogy van olyan sor, ahol három és van olyan sor, ahol négy 3-mal osztható szám van, míg a tábla első sorában három 3-mal osztható szám van. Tehát, ha nem áll fenn a függetlenség, akkor a mintázat „különbözik”. Ez a csúszka áthúzásával szemléltethető. - Mutasd meg, hogy ha az A esemény független a C eseménytől, P(A) = P(A\C) vagyis), akkor P(A∩C)=P(A)∙P(C)!
- Mutasd meg, hogy ha az A esemény független a C eseménytől, akkor C is független az A-tól, vagyis, ha P(A) = P(A\C), akkor P(C) = P(C\A)!
- Igaz-e, hogy ha az A és C eseményekre fennáll P(AC)=P(A)∙P(C), akkor a két esemény független egymástól? (Bizonyítsd be!)
Vagyis, ha A esemény független C eseménytől, akkor C esemény is független A eseménytől. A függetlenségtől „elvárjuk”, hogy szimmetrikus reláció legyen, emiatt a következő módon is szokták definiálni: az A és C események egymástól függetlenek, ha az együttes bekövetkezésük valószínűsége egyenlő a valószínűségeik szorzatával: P(AC)=P(A)∙P(C).
Tanács: Miután ez utóbbi definíció nem fejezik ki a függetlenség lényegét, emiatt célszerű a tanórán a feltételes valószínűséggel megközelíteni a függetlenség fogalmát, majd ekvivalensen átalakítva eljutni a második definícióhoz.