Kombinatorika, valószínűségszámítás - Sulinet
Kombinatorika, valószínűségszámítás - Sulinet
Kombinatorika, valószínűségszámítás - Sulinet
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
MATEMATIKA „A”<br />
11. évfolyam<br />
1. modul:<br />
<strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong><br />
Készítette: Lövey Éva
Matematika „A” – 11. évfolyam – 1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 2<br />
A modul célja A valószínűség fogalmának elmélyítése. A <strong>valószínűségszámítás</strong> eszköztárát felhasználva az élet<br />
valós helyzeteinek elemzése. Az eseményalgebra és a kombinatorika mint segédeszközök felelevenítése.<br />
Időkeret 8 óra<br />
Ajánlott korosztály 11. évfolyam<br />
Modulkapcsolódási pontok<br />
Tágabb környezetben:<br />
Hétköznapi szituációk. Humán, reál tudományterületeken az esélyek felmérése.<br />
A képességfejlesztés fókuszai<br />
Szűkebb környezetben:<br />
Halmazok, műveletek a valós számkörben, hatványozás, statisztikai adatsokaságok elemzése.<br />
Szöveges feladatok szövegének értelmezése. Grafikonok elemzése.<br />
Ajánlott megelőző tevékenységek: Előző években tanultak: permutáció, ismétléses permutáció,<br />
kombináció (ismétlés nélkül), variáció ismétléssel és ismétlés nélkül kis elemszámok esetén.<br />
Valószínűség fogalma, kombinatorikus valószínűség kis elemszámok esetén.<br />
Ajánlott követő tevékenységek: 12. évfolyamon a rendszerező összefoglalásban az eddig tanultak<br />
áttekintése, gyakorlás feladatokon keresztül.<br />
Számolás, számlálás, számítás:<br />
Hatványozás és a faktoriális számolása zsebszámológéppel is. Számolás nagyon nagy és nagyon kis<br />
abszolútértékű számokkal, normálalakkal.<br />
Szöveges feladatok, metakogníció:<br />
A valóságból merített szöveges feladatok alapján felismerni az alkalmazandó eljárást, képletet.<br />
A megkapott végeredmény értelmezése. Szövegben előforduló tartalmi összefüggések megkeresése.<br />
Rendszerezés, kombinatív gondolkodás:<br />
A kiválasztás és a sorbarendezés szükségességének felismerése. Adatok kiolvasása és elemzése<br />
táblázatokból, illetve valós életből merített szövegekből.
Matematika „A” – 11. évfolyam – 1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 3<br />
TÁMOGATÓ RENDSZER<br />
• http://www.sulinet.hu/tart/fcikk/Kcv/0/15635/1<br />
• A <strong>Sulinet</strong> honlapján: e-tananyag > matematika > valószínűség témakörnél találunk szimulációkat;<br />
• http://nces.ed.gov/nceskids/chances/index.asp<br />
• mazsola.iit.uni-miskolc.hu/~komaromi/galton a Galton-deszkához;<br />
• interaktív grafikonok binomiális eloszláshoz:<br />
http://www.stat.wvu.edu/SRS/Modules/Binomial/binomial.html<br />
http://www.ruf.rice.edu/~lane/stat_sim/binom_demo.html<br />
http://www.stat.tamu.edu/~west/applets/binomialdemo.html<br />
http://www.ruf.rice.edu/~lane/stat_sim/normal_approx/index.html<br />
• http://www.sulinet.hu/tart/fcikk/Kcv/0/21815/1 animáció egy céltáblára leadott szimulált lövésekről.<br />
JAVASOLT ÓRABEOSZTÁS<br />
1. óra <strong>Kombinatorika</strong> ismétlés 1. (1 óra)<br />
2. óra <strong>Kombinatorika</strong> ismétlés 2. (1 óra)<br />
3. óra Valószínűségszámítás (2 óra)<br />
4. óra Kombinatorikus valószínűség (1 óra)<br />
5. óra Binomiális eloszlás (1 óra)<br />
6. óra A szerencsejátékos szerencséje (1 óra)<br />
7. óra Geometriai valószínűség* } (1 óra)<br />
8. óra Valószínűség és statisztika*<br />
A *-gal jelölt órák helyett – olyan csoportnál, ahol (a tanár érzése szerint) arra nagyobb szükség van - gyakorló órákat iktathatunk be.
Matematika „A” – 11. évfolyam – 1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 4<br />
ÉRETTSÉGI KÖVETELMÉNYEK<br />
<strong>Kombinatorika</strong><br />
Középszint<br />
Tudjon egyszerű sorbarendezési, kiválasztási és egyéb kombinatorikai feladatokat megoldani. Tudja kiszámolni a binomiális együtthatókat.<br />
Emelt szint<br />
Ismerje, bizonyítsa és alkalmazza a permutációk, variációk (ismétlés nélkül és ismétléssel), kombinációk (ismétlés nélkül) kiszámítására<br />
vonatkozó képleteket. Ismerje és alkalmazza a binomiális tételt.<br />
A <strong>valószínűségszámítás</strong> elemei<br />
Középszint<br />
Véges sok kimenetel esetén szimmetria megfontolásokkal számítható valószínűségek (egyenlő esélyű elemi eseményekből) egyszerű<br />
feladatokban. Esemény, eseménytér konkrét példák esetén. A klasszikus (Laplace)-modell ismerete. Szemléletes kapcsolat a relatív<br />
gyakoriság és a valószínűség között. Valószínűségek kiszámítása visszatevéses mintavétel esetén, binomiális eloszlás.<br />
Emelt szint<br />
Ismerje és alkalmazza a következő fogalmakat: események egyesítésének, metszetének és komplementerének valószínűsége, feltételes<br />
k<br />
valószínűség, függetlenség, függőség. A nagy számok törvényének szemléletes tartalma (nagyobb n-ekre valószínűbb, hogy − p < δ ).<br />
n<br />
Geometriai valószínűség. A binomiális eloszlás (visszatevéses modell) és a hipergeometriai eloszlás (visszatevés nélküli modell)<br />
tulajdonságai és ábrázolása. Várható érték, szórás fogalma és kiszámítása a diszkrét egyenletes és a binomiális eloszlás esetén. A binomiális<br />
eloszlás alkalmazása. A minta relatív gyakoriságának becslése a sokaság paraméterének ismeretében.<br />
Statisztikai adatok gyűjtése, rendszerezése, különböző ábrázolásai<br />
Középszint<br />
Statisztikai adatok és ábrázolásuk (kördiagram, oszlopdiagram, gyakorisági diagram, stb.), számtani közép, medián, módusz; adatok<br />
szóródásának mérése. Relatív gyakoriság. Szórás kiszámolása adott adathalmaz esetén számológéppel.<br />
Emelt szint<br />
Tudjon hisztogramot készíteni, és adott hisztogramról információt kiolvasni. Ismerje az adathalmazok egyesítése és átlaguk közötti<br />
kapcsolatot.
Matematika „A” – 11. évfolyam – 1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 5<br />
MODULVÁZLAT<br />
Lépések,<br />
tevékenységek<br />
I. <strong>Kombinatorika</strong> ismétlés 1. (1 óra)<br />
Kiemelt készségek, képességek Eszköz/ Feladat/ Gyűjtemény<br />
1. Olyan példák, esetek gyűjtése, amikor csak a Rendszerezés, kombinatív gondolkodás,<br />
sorrendnek van jelentősége<br />
szabatos fogalmazás<br />
2. Permutáció 1. mintapélda<br />
3. Ismétléses permutáció<br />
4. Ciklikus permutáció<br />
Rendszerezés, kombinatív gondolkodás<br />
2. mintapélda<br />
3. mintapélda<br />
5. Feladatmegoldás Szövegértés, rendszerezés, kombinatív<br />
gondolkodás, adatok képletbe rendezése<br />
1., 3., 4. feladatok<br />
II. <strong>Kombinatorika</strong> ismétlés 2. (1 óra)<br />
1. Kiválasztási problémák gyűjtése. Megkülönböztetve<br />
azt, ha van a sorrendnek is jelentősége<br />
Rendszerezés, kombinatív gondolkodás,<br />
szabatos fogalmazás<br />
1 pakli kártya<br />
2. Kombináció Rendszerzés, logikus gondolkodás 4. mintapélda<br />
3. Variáció Számlálás, logikus gondolkodás 5. mintapélda<br />
4. Ismétléses variáció Kombinatív gondolkodás, becslés 6. mintapélda<br />
5. Feladatmegoldás Szövegértés, rendszerezés, kombinatív<br />
gondolkodás, adatok képletbe rendezése<br />
11–13. feladatok
Matematika „A” – 11. évfolyam – 1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 6<br />
III. Valószínűségszámítás (2 óra)<br />
1. Kockadobások, majd gyakorisági függvény<br />
készítése (helyettesíthető a táblázattal), a<br />
valószínűség definíciója<br />
Kombinatív gondolkodás, adatok képletbe<br />
rendezése<br />
Tanulónként egy- egy dobókocka,<br />
esetleg egy számítógép<br />
táblázatkezelő programmal<br />
21. feladat<br />
2. Valószínűség az esetek összeszámlálásával Számlálás, logikus gondolkodás 7. mintapélda<br />
17. feladat<br />
3. Valószínűség és eseményalgebra Logikus és kombinatív gondolkodás 8–10. mintapélda<br />
16. feladat<br />
IV. A valószínűség kiszámítása kombinatorikus úton (1 óra)<br />
1. Összetettebb feladatok megoldása<br />
2. Feladatmegoldás csoportban<br />
V. Binomiális eloszlás (1 óra)<br />
Szövegértés, kombinatív gondolkodás, adatok<br />
képletbe rendezése, becslés, határérték-fogalom<br />
előre vetítése<br />
11. mintapélda<br />
23. feladat<br />
25. feladat<br />
26. feladat<br />
1. Ismerkedés a Galton dezskával, golyók „eloszlása” Megfigyelés, becslés Galton-deszka<br />
2. Egy összetett feladat Szövegértés, kombinatív gondolkodás, adatok<br />
képletbe rendezése<br />
12. mintapélda<br />
3. Valószínűségi változó, eloszlásgörbe Grafikon készítése és értelmezése 13. mintapélda<br />
4. Önálló feladatmegoldás Szövegértés, kombinatív gondolkodás, adatok<br />
képletbe rendezése<br />
27., 28., 31. feladat
Matematika „A” – 11. évfolyam – 1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 7<br />
VI. A szerencsejátékos szerencséje (1 óra)<br />
1. A rulett szabályai Szövegértés, kombinatív gondolkodás Esetleg egy európai rulettkerék és<br />
tét-tábla<br />
2. Rulett, „igazságos” fogadás<br />
15. mintapélda<br />
16. mintapélda<br />
Szövegértés, kombinatív gondolkodás, becslés 33. feladat<br />
3. Várható érték, sorsjegy<br />
17. mintapélda<br />
35. feladat<br />
VII. Geometriai valószínűség (1 ? óra)<br />
1. A geometriai valószínűség<br />
2. Terület és valószínűség<br />
3. A geometriai valószínűség alkalmazása más jellegű<br />
feladatban<br />
VIII. Valószínűség és statisztika (1 ? óra)<br />
1. Esély, valószínűség becslése statisztikai adatközlés<br />
alapján<br />
2. Statisztikai közepek és valószínűségük<br />
3. Korfa, feltételes valószínűség<br />
Szövegértés, szöveg lefordítása a geometriai<br />
fogalmakra<br />
Statisztikai táblázatok és adatok helyes<br />
értelmezése, szövegértés, becslés<br />
18. mintapélda<br />
38. 43. feladat<br />
20. mintapélda<br />
36., 37. f eladat<br />
21. mintapélda<br />
40., 41. feladat<br />
22. mintapélda<br />
23. mintapélda<br />
24. mintapélda<br />
44. feladat
Matematika „A” – 11. évfolyam – 1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 8<br />
IX. Gyakorló óra (1 óra)<br />
1. Csoportmunka Kooperatív munka, logikus és kombinatív<br />
gondolkodás<br />
2. Csoportmunka Kooperatív munka, logikus és kombinatív<br />
gondolkodás, statisztikai táblázatok és adatok<br />
helyes értelmezése, szövegértés, becslés<br />
32., 34., 46. feladat<br />
45. feladat
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 9<br />
Valószínűség, statisztika<br />
I. <strong>Kombinatorika</strong> ismétlés 1.<br />
A kombinatorika ismétlésére szükség van a kombinatorikus valószínűség előtt, mert – bár a<br />
diákok szeretik ezt a témakört – a dolgozatokban gyakran kiderül, hogy nem értik világosan a<br />
feladatot. A képleteket természetesen meg kell adnunk, de érdemes – még itt az ismétlésnél is<br />
– egy-egy példán keresztül rávezetni a tanulókat: a képlet miért pont olyan, amilyen. A kom-<br />
binatorika és <strong>valószínűségszámítás</strong> témakör feladatai egyes diákoknak rendkívül egyszerűek,<br />
másoknak pedig szinte leküzdhetetlen problémát okoznak. Utóbbiak megsegítése érdekében<br />
javasoljuk, hogy minden közösen megoldott feladat előtt tisztázzuk: kiválasztunk vagy sorba<br />
rakunk (a sorrendek számát keressük-e), vagy esetleg mindkettőt egyszerre, számít-e a sor-<br />
rend (vannak-e azonos eredményt adó sorrendek).<br />
Ha akad diák, akinek még mindig problémát okoz annak eldöntése, milyen képletet alkalmaz-<br />
zon, javasoljuk számára a következő módszert: csökkentse a feladatban levő számokat. Kis<br />
elemszám esetén írja fel az összes lehetőséget, majd az általa jónak sejtett képletet alkalmazza<br />
a kis elemszámra. Ha a két módszerrel kapott eredmény megegyezik, nyugodtan alkalmazhat-<br />
ja a képletet az eredeti adatokra is.<br />
Mintapélda1<br />
Kata a héten elért osztályzatokról a következőképpen számolt<br />
be szüleinek: Kaptam egy csillagos ötöst, egy ötöst,<br />
egy négyes alát, egy négyest és egy négyes fölét.<br />
Tudjuk, hogy osztályzatait németből, történelemből, matematikából,<br />
informatikából és testnevelésből kapta. Számoljuk<br />
ki, hogy hányféleképpen szerezhette ezeket az osztályzatokat az egyes tárgyakból!<br />
Megoldás:<br />
Rögzítsük a tantárgyak sorrendjét, és nézzük meg, hányféleképpen írhatjuk alájuk az 5<br />
különböző osztályzatot:<br />
5<br />
*<br />
német történelem matematika informatika testnevelés<br />
5<br />
4<br />
/<br />
4 4<br />
\<br />
5<br />
*<br />
5<br />
4<br />
/<br />
4<br />
\<br />
5<br />
\<br />
4 / 4<br />
\<br />
4 / 4 4 /<br />
A német osztályzatot még öt különböző közül választhatjuk. Ha pl német osztályzatát 4-<br />
es volt, történelemből már csak 4 lehetőség marad, ha azt *<br />
5 -re sikerült, akkor a mate-<br />
matika jegyre már csak 3 lehetőség marad….Ha az első tárgyból a jegyek közül 5-öt választhatunk,<br />
akkor a másodiknál már csak 4-et, bármit is választottunk az elsőnél. Így az
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 10<br />
első és második tárgyhoz összesen 5 ⋅ 4 = 20 lehetőségünk van…. A megoldást tehát az<br />
5 ⋅ 4 ⋅3<br />
⋅ 2 ⋅1<br />
= 120 számítás adja.<br />
Az öt lehetséges osztályzat sorrendjét az elemek permutációjának hívjuk. Az öt elem összes<br />
lehetséges sorrendje tehát 120.<br />
Általában: Helyezzünk el n különböző dolgot egy n rekeszből álló dobozba:<br />
Az első rekeszbe n különböző elem közül választhatunk, de a másodikba már csak eggyel<br />
kevesebből, és így tovább… Az utolsóba már csak 1 marad.<br />
n különböző dolgot n·(n–1)· … ·2·1 féleképpen tudunk sorbarendezni.<br />
Ezt a szorzatot röviden felkiáltójellel írjuk: n! és n faktoriálisnak olvassuk.<br />
Ez n elem összes permutációinak száma.<br />
Mintapélda2<br />
A tanárok a haladási naplóba csak ötöst, négyest, hármast kettest és egyest írnak.<br />
Számítsuk ki, hogy ebben az estben hány lehetőség van Kata osztályzatainak beírására!<br />
Megoldás:<br />
Az első mintapéldában megkülönböztettük a következő lehetőségeket:<br />
*<br />
\<br />
5 5 4 4 4<br />
5<br />
5<br />
*<br />
*<br />
5<br />
5<br />
4<br />
4<br />
/<br />
/<br />
4<br />
4<br />
/<br />
\<br />
4<br />
4<br />
*<br />
5<br />
\<br />
5 4 4 4 /<br />
*<br />
5<br />
\<br />
5 4 4 / 4<br />
*<br />
5<br />
\<br />
5 4 4 4<br />
\<br />
/<br />
Ezek száma azért 3 ! = 6 , mert ennyiféleképpen rendezhetem sorba a három különböző<br />
5<br />
5<br />
5<br />
*<br />
*<br />
*<br />
5<br />
5<br />
5<br />
4<br />
4<br />
4<br />
/<br />
/<br />
\<br />
4 4<br />
\<br />
4 4<br />
4<br />
/<br />
4<br />
*<br />
5<br />
\<br />
5 4 4 4 /<br />
*<br />
5<br />
\<br />
5 4 4 / 4<br />
*<br />
5<br />
\<br />
5 4 4 4<br />
\<br />
/<br />
5 *<br />
5<br />
4<br />
4<br />
4<br />
négyest. Ha első lépésben csak a négyesek<br />
különböző jelöléseitől tekintünk el, akkor<br />
ebből a 6 lehetőségből csak 1 marad:<br />
Tehát az első mintapéldában szereplő 120<br />
120 120<br />
lehetőségből már csak = = 20 ma-<br />
3!<br />
6<br />
rad. Ha most a csillag jelölést is
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 11<br />
„letöröljük” az ötösről, akkor bármely két – eddig különböző – lehetőség csak egynek<br />
tekinthető, hiszen<br />
5 5 4 4 4<br />
Így az eddigi 20 sorrend felére változik, 10<br />
5 5 4 4 4 lesz.<br />
*<br />
5 5 4 4 4<br />
*<br />
Összefoglalva: n=5 osztályzatról van szó, ezek közül k1=3 azonos (négyesek) és k2=2 szintén<br />
5!<br />
120<br />
azonos (ötösök). Ezek lehetséges sorrendje tehát: = = 10 .<br />
3!<br />
⋅2!<br />
6 ⋅ 2<br />
Ha az n elem nem mind különböző, vagyis van köztük k1, k2,…km<br />
azonos, akkor ismétléses permutációról beszélünk.<br />
n!<br />
Ezek száma:<br />
, ahol k k ... km<br />
n<br />
k ⋅ k ! ⋅...<br />
⋅ k !<br />
≤ + + + 1 2<br />
.<br />
1! 2 m<br />
Mintapélda3<br />
Egy henger alakú hirdetőtáblára 4 plakátot akarnak elhelyezni egymás mellé. Hány különböző<br />
elrendezés lehetséges?<br />
Megoldás:<br />
Jelöljük a négy plakátot A, B, C és D betűkkel. Terítsük ki a henger alakban összeragasztott<br />
plakátokat (természetesen a kiterítéskor plakátot nem vághatunk ketté)! A négy<br />
betűt 4! sorrendben lehetne felsorolni, de az alábbi 4 elrendezés ugyanazt a képet eredményezi:<br />
A B C D B C D A C D A B D A B C<br />
4!<br />
Így a megoldások száma = 3!<br />
= 6 lesz.<br />
4<br />
Ciklikus permutációról beszélünk, ha n különböző elemet úgy rendezünk<br />
sorba, hogy nincs első és utolsó elem. Két permutáció akkor számít különbözőnek,<br />
ha van olyan tagja a permutációnak, melynek jobb vagy bal oldali<br />
szomszédja nem azonos.<br />
n elem ciklikus permutációinak száma: (n – 1)! .
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 12<br />
Feladatok<br />
1. Műkorcsolyázó versenyen nőknél a junior rövid programnak az alábbi előírt elemeket<br />
kell tartalmaznia: (részlet az ISU MŰKORCSOLYA SZABÁLYKÖNYVéből):<br />
a) dupla Axel Paulsen<br />
b) egy dupla vagy tripla Lutz, amelyet közvetlenül megelőz összekötő lépés vagy hasonló<br />
szabadkorcsolyázó mozdulatsor<br />
c) egy ugráskombináció két dupla, vagy egy dupla és egy tripla ugrásból<br />
d) beugrós libelle<br />
e) hátra vagy oldalra hajlós forgás<br />
f) forgáskombináció, egy lábváltással és legalább két testhelyzetváltással (ülő, mérleg,<br />
álló helyzet vagy ezek variációja)<br />
g) spirál lépéssorozat<br />
h) lépéssorozat (egyenes, kör-, ill. kígyóvonal alakú).<br />
Hányféleképpen építheti fel valaki a kűrjét ezeket az elemeket figyelembe véve, ha<br />
mindegyikből csak egyet-egyet épít be?<br />
Megoldás:<br />
Mivel 8 különböző elemnek kell szerepelnie, ezért ezeket 8!=40320 féle különböző sorrendben<br />
tudja a kűrjébe illeszteni.<br />
2. Tudjuk, hogy 2006 utolsó ötöslottó sorsolásán a kihúzott számok emelkedő sorrendben<br />
a következők voltak: 5 , 21 , 35 , 62 , 76.<br />
Hány különböző sorrendben történhetett meg ezeknek a számoknak a kihúzása?<br />
Megoldás: Az 5 különböző számot 5!=120 féleképpen tudjuk sorbarendezni.
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 13<br />
3. 5 Malév, 3 KLM, 4 Lufthansa, 2 Air France, 5 British Airways, 2 AUA gép várakozik<br />
felszállásra a Ferihegy II. repülőtéren. Hány különböző sorrendben engedélyezhetik az<br />
indulásukat,<br />
a) ha minden járatot különbözőnek tekintünk?<br />
b) ha csak a gépek üzemeltetői szerint különböztetjük meg az egyes repülőket?<br />
Megoldás:<br />
a) A járatok száma 21, tehát<br />
21! ⋅<br />
19<br />
≈ 5,<br />
11 10 féleképpen indulhatnak.<br />
b) Most ismétléses permutációval kell számolnunk, így<br />
a lehetőségek száma.<br />
21!<br />
≈ 6,<br />
16 ⋅10<br />
5!<br />
⋅3!<br />
⋅ 4!<br />
⋅ 2!<br />
⋅5!<br />
⋅2!<br />
4. Az egyik metróállomáson a következő információkat közli egy végtelenített fényreklám:<br />
1. KÉRJÜK A BIZTONSÁGI SÁVOT SZABADON HAGYNI!<br />
2. A METRÓN CSAK ÉRVÉNYES MENETJEGY BIRTOKÁBAN UTAZHAT.<br />
3. VIGYÁZZON ÉRTÉKEIRE!<br />
4. EGY VONALJEGY CSAK 30 PERCES UTAZÁSRA JOGOSÍT!<br />
Hány lényegesen különböző sorrendje lehet ezeknek az információknak a szalagon?<br />
Megoldás:<br />
Ha az információk egy végtelenített szalagon futnak, lényegesen különböző sorrend ciklikusságuk<br />
miatt csak (4 – 1)!=6 lesz.<br />
5. Egy barátodnak CD-t állítasz össze a 10 kedvenc dalából (5 lassú és 5 gyors).<br />
a) Hányféleképpen teheted ezt meg?<br />
b) Hányféleképpen teheted ezt meg, ha azt akarod, hogy az első szám mindenképpen<br />
gyors, az utolsó pedig lassú legyen?<br />
c) Hányféleképpen teheted ezt meg, ha azt akarod, hogy a gyors és lassú számok váltogassák<br />
egymást?<br />
Megoldás:<br />
a) 10 ! = 3628800<br />
b) Az elsőt és az utolsót 5 ⋅ 5 -féleképpen választhatom ki, a középső 8-at 8!-féleképpen<br />
rakhatom sorba, így a megoldás: 5 ⋅ 5 ⋅8!<br />
= 1008000 .<br />
c) Az 1., 3., 5., 7. és 9. helyekre a lassú számokat 5!-féleképpen, a 2., 4., 6., 8. és 10. helyekre<br />
a gyors számok is 5!-féleképpen helyezhetők el. A lassú számok bármely rög-<br />
12<br />
lesz
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 14<br />
zített sorrendjéhez 5! gyors szám sorrend tartozik, így a 10 szám lehetséges sorrendje<br />
5! ⋅ 5!<br />
. Ugyanennyi lehetőség adódik, ha a lemezt gyors számmal kezdjük, így a meg-<br />
oldás: 2 ⋅ 5!<br />
⋅5!<br />
= 28800 .<br />
6. A bölcs király minden évben megjutalmaz 5 tudóst. Kioszt 1 Nemzet Bölcse, 2 Nemzet<br />
Okosa és 2 Nemzet Tudósa kitüntetést. Az öt jutalmazandó személyét már eldöntötték,<br />
(köztük volt Mindentudó Jakab is,) de tanácsnokai mind különböző javaslatot adtak arra,<br />
hogyan osszák meg az 5 tudós között a kitüntetéseket, mi több: pontosan annyian voltak,<br />
hogy minden lehetőségre esett egy szavazat. Ezért a király úgy döntött, felvesz még egy<br />
tanácsnokot, így biztosan lesz legalább kettő, aki azonos véleményen van.<br />
a) Hány tanácsnoka lesz így a királynak?<br />
b) Hányan gondolták eredetileg úgy, hogy az egyik Nemzet Okosa kitüntetés Mindentudó<br />
Jakabnak jár?<br />
Megoldás:<br />
a)Ki kell számítani, hogy hányféleképpen oszthatta volna ki a király a kitüntetéseket, hiszen<br />
ez egyezik meg a tanácsnokok eredeti számával. Rögzítsük az 5 tudós egyik lehet-<br />
5 !<br />
séges sorrendjét, és képzeletben helyezzük nevük alá a kitüntetéseket. Ezeket = 30<br />
2!<br />
⋅2!<br />
különböző módon helyezhetjük el, mivel az 5 kitüntetés közül 2-2 egyforma. Tehát a<br />
31. tanácsnok már csak valamely kollégájával megegyező véleményt mondhat.<br />
b) Mivel a tanácsnokok eredetileg az összes lehetséges sorrendet képviselték, köztük<br />
kell szerepelnie mindazoknak, akiknél Mindentudó Jakab kapja az egyik Nemzet Okosa<br />
4 !<br />
kitüntetést. Ezek száma = 12 hiszen a megmaradó 4 kitüntetés között csak 2 egyfor-<br />
2!<br />
ma van.<br />
7. A körtáncot tanuló lányok minden próbán más-más sorrendben állnak fel. 10 próbájuk<br />
volt. Legalább hányan táncolnak?<br />
Megoldás:<br />
Itt ciklikus permutációval kell számolnunk. 4 lány esetén 3!=6 próba lenne csak lehetséges,<br />
5 lány viszont már akár 4!=24 különböző felállásban is próbálhatna. Tehát legalább<br />
5 lány táncolt.
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 15<br />
II. <strong>Kombinatorika</strong> ismétlés 2.<br />
Mutassunk fel a magyar kártyából két lapot mondjuk egy hetest és egy 8-ast, majd szólítsuk<br />
fel a diákokat, fogalmazzanak meg vele kapcsolatos kérdéseket. Ilyenek lehetnek:<br />
• Hányféleképpen tehetem sorba ezt a két lapot?<br />
• Hányféleképpen választhatok ki két lapot?<br />
• Hányféleképpen választhatok ki két lapot, ha az is számít, melyiket húztam ki előbb?<br />
• Hányféleképpen választhatok ki két ászt?<br />
• Hányféleképpen húzhatok ki két lapot, úgy legyen köztük 7-es?<br />
• És így tovább…<br />
Törekedjünk arra, hogy a kérdések megfogalmazása pontos legyen. A nem túl összetett kérdé-<br />
sekre esetleg meg is adhatjuk majd a választ, ha már felidéztük a megfelelő elméletet.<br />
Mintapélda4<br />
Egy vetélkedő 100 fős közönségéből véletlenszerűen kiválasztott 3 embert meg akarnak egyformán<br />
megjutalmazni. Hányféleképpen tehetik ezt meg?<br />
Megoldás:<br />
Képzeljük el, hogy az előadás előtt 30 perccel az ügyelő valamelyik három szék alá piros<br />
cédulát ragaszt; ezek lesznek a kiválasztottak. Mivel a jutalmak egyformák, lényegtelen,<br />
hogy a három cédulát milyen sorrendben helyezte el. A 100 szék közül kell tehát<br />
hármat kiválasztnia, és a kiválasztás sorrendje közömbös. Mivel 97 „cédula nélküli” és 3<br />
100!<br />
100 ⋅99<br />
⋅98<br />
„cédulás” hely van, ezért az összes lehetőségek száma =<br />
= 161700.<br />
97!<br />
⋅3!<br />
3⋅<br />
2 ⋅1<br />
Ha n különböző elemből k darabot kell kiválasztani úgy, hogy a<br />
sorrend nem számít, kombinációról beszélünk. (k ≤ n)<br />
n!<br />
Ezek száma , melyet egy szimbólummal is jelölünk:<br />
k!<br />
⋅(<br />
n − k)!<br />
n!<br />
⎛ n⎞<br />
= ⎜ ⎟ (Olvasása: n alatt a k).<br />
k!<br />
⋅( n − k)<br />
! ⎝k<br />
⎠<br />
100!<br />
⎛100⎞<br />
A fenti példa esetén felírható⎜ ⎟ alakban is.<br />
97!<br />
⋅3!<br />
⎝ 3 ⎠<br />
Az ismétléses kombináció képletének ismerete még az emelt szintű érettségin sem követel-<br />
mény. A modul végén található „Vegyes feladatok” 47. feladata segít a képlet megértésében.
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 16<br />
Mintapélda5<br />
Egy pályázat eredményhirdetésére az első 10 helyezettet hívták meg. Az első helyezett pénzjutalmat,<br />
a második utazást, a harmadik elektronikus berendezést, a többiek pedig oklevelet<br />
kaptak. A meghívottak közül hányféleképpen kerülhettek ki azok, akik tárgyjutalmat kaptak?<br />
1. Megoldás:<br />
Az első helyezettet 10, a másodikat már csak 9, a<br />
harmadikat pedig a maradék 8 meghívottból lehet<br />
kiválasztani, tehát a jutalmazottak névsora 10 ⋅ 9⋅8<br />
= 720 féle lehet.<br />
2. Megoldás:<br />
⎛10⎞<br />
A 3 tárgyjutalmat kapók a 10 helyezett közül ⎜ ⎟ -féleképpen választhatók ki- Mivel a<br />
⎝ 3 ⎠<br />
nyeremények nem egyformák, ezért ezeket 3! esetben lehet szétosztani. Így az első 3 he-<br />
⎛10⎞<br />
10!<br />
lyezettet ⎜ ⎟⋅<br />
3!<br />
= = 10⋅<br />
9⋅<br />
8 = 720 féleképpen jutalmazhatták.<br />
⎝ 3 ⎠ 7!<br />
Mintapélda6<br />
Magyarországon a rendszámok most 3 betűből és 3 számjegyből állnak. A betűk ékezet nélküliek,<br />
egyjegyűek. Hány autót jelölhetünk így különböző rendszámmal?<br />
Megoldás:<br />
Ha n különböző elemből k-t akarunk kiválasztani ( k ≤ n ),<br />
de a sorrend is számít, akkor variációról beszélünk.<br />
n!<br />
⎛n<br />
⎞<br />
Ezek száma , vagy másképpen: ⎜ ⎟⋅<br />
k!<br />
.<br />
( n − k)!<br />
⎝k<br />
⎠<br />
Először vizsgáljuk meg, hogy hány darab<br />
3 betűs sorozatot tudunk felírni. Egyjegyű,<br />
ékezet nélküli betűből 26 van<br />
(abcdefghijklmnopqrstuvwxyz). Ezekből rendszámot készíthetünk úgy, hogy minden<br />
helyre 26 betű közül választhatunk. Itt a lehetőségek száma<br />
rész minden karakterére 10 számjegyből választhatunk, tehát itt<br />
3<br />
26 . A számjegyekből álló<br />
3<br />
10 lehetőség lesz. Te-<br />
3 3<br />
hát 26 ⋅ 10 = 17576⋅1000<br />
= 17576000 autót tudnak így ellátni különböző rendszámmal.<br />
(Itt nem háromjegyű számokról van szó, tehát az első számjegy is lehet 0.)
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 17<br />
Feladatok<br />
8. Egy kézilabdacsapatnak egyetlen kapusa van. A csapat 12 fővel utazik egy meccsre.<br />
Hányféleképpen tudja kiválasztani az edző a 6 kezdőjátékost?<br />
Megoldás:<br />
⎛11<br />
⎞<br />
Egy játékos biztosan adott, a kapus. Az öt játékost 11 közül ⎜ ⎟ = 462 különböző mó-<br />
⎝ 5 ⎠<br />
don tudja kiválasztani, hiszen a kiválasztás sorrendje közömbös.<br />
9. A történelem érettségi kezdetén az első 3 vizsgázó még mind a 20 tétel közül húzhat.<br />
Hány különböző húzás lehetséges?<br />
Megoldás:<br />
Az első vizsgázó 20, a második 19, a harmadik már csak 18 tételből választhat, ezért a<br />
lehetőségek száma 20 ⋅ 19 ⋅18<br />
= 6840 .<br />
10. Ha tudjuk, hogy az érettségi első napján nem volt bukás, akkor a 12 felelő eredményei<br />
hányfélék lehetnek magyarból?<br />
Megoldás: Mivel csak 4 osztályzat lehetséges, és ezek közül bármelyik felelő bármelyik je-<br />
gyet kaphatta, a lehetőségek száma 4 16777216<br />
12 = .<br />
11. Hány olyan 6 jegyű szám van, amelyben szerepel a 2-es számjegy?<br />
Megoldás:<br />
Ha n különböző elemből k darabot akarunk kiválasztani majd ezeket sorba<br />
rendezni, de egy elemet akár többször is választhatunk, akkor ismétléses<br />
variációról beszélünk. Ezek száma n k .<br />
Először érdemes kiszámolni, hány olyan hatjegyű szám van, melyben nem fordul elő a<br />
2-es, majd az alaphalmaz (hatjegyű számok) számosságából levonva a komplementer<br />
halmaz számosságát, megkapjuk a keresett számot.<br />
Nincs benne 2-es: Az első számjegy<br />
helyére 8 számjegy kerülhet
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 18<br />
(13456789), a következőkre pedig 9-ből választhatunk (013456789). Így a lehetőségek<br />
száma<br />
5<br />
8 ⋅ 9 .<br />
Hatjegyű szám, hasonlóan meggondolva<br />
5 5<br />
ben szerepel a kettes számjegy 9 ⋅ 10 − 8 ⋅ 9 = 427608 van.<br />
5<br />
9 ⋅ 10 van, tehát olyan hatjegyű szám, mely-<br />
12. A szinkronugrást 9 pontozóbíró figyeli. 2-2 bíró az egyes versenyzők mozgását pontozza,<br />
5 pedig a szinkronitásra ügyel. Ha előre ismert a pontozóbírák személye, hányféleképpen<br />
osztható ki nekik a feladat?<br />
Megoldás:<br />
⎛9<br />
⎞<br />
Azt az 5 bírót, aki a szinkronitásra ügyel ⎜ ⎟ féleképpen lehet kiválasztani. AZ 5 bíró<br />
⎝5⎠<br />
minden egyes kiválasztásához a maradék 4 bíróból az a kettő, aki az egyik versenyzőre<br />
⎛4<br />
⎞<br />
figyel ⎜ ⎟ féleképpen választható, a maradék kettő pedig nyilván a másikat pontozza.<br />
⎝2<br />
⎠<br />
⎛9⎞<br />
⎛4<br />
⎞ ⎛2<br />
⎞<br />
Így az összes lehetőség ⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟ = 126 ⋅ 6 = 756 .<br />
⎝5⎠<br />
⎝2<br />
⎠ ⎝2<br />
⎠<br />
Módszertani megjegyzés: Ha ezt a feladatot önálló munkára adtuk fel, ellenőrzéskor ér-<br />
demes felhívni a figyelmet arra, hogy különböző sorrendben kiválasztva az egyes bíró-<br />
csoportokat ugyanazt az eredményt kapjuk:<br />
⎛9⎞<br />
⎛4<br />
⎞⎛2<br />
⎞ ⎛9<br />
⎞ ⎛7<br />
⎞ ⎛5⎞<br />
⎛9<br />
⎞ ⎛7<br />
⎞ ⎛2<br />
⎞ 9!<br />
⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟⎜<br />
⎟ = ⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟ = ⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟ =<br />
⎝5⎠<br />
⎝2<br />
⎠⎝2<br />
⎠ ⎝2<br />
⎠ ⎝2<br />
⎠ ⎝5⎠<br />
⎝2<br />
⎠ ⎝5<br />
⎠ ⎝2<br />
⎠ 5!<br />
⋅2!<br />
⋅2!<br />
Ezen kívül meg kell említeni a feladat megoldásának másik megközelítését:<br />
A 9 bíró közül 2-2, illetve 5 egyforma feladatot lát el, így a megbízások száma<br />
9!<br />
= 756 .<br />
5!<br />
⋅2!<br />
⋅2!<br />
13. Nyolc fős társaság a hullámvasútra száll. Egymás mögötti helyekre ülnek párosával.<br />
a) Hányféleképpen helyezkedhetnek el?<br />
b) Hányféleképpen ülhetnek le akkor, ha csak az számít, ki kinek a szomszédja és<br />
milyen messze ül a vonat elejétől?<br />
Megoldás:
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 19<br />
a) A hullámvasút 4 pár, azaz 8 helyét meg is számozhatjuk, és azt nézzük, hányféleképpen<br />
ülhetnek le a 8 helyre, akkor a megoldás 8!=40320.<br />
b) Az első párt 8 emberből választhatjuk (köztük lévő sorrend nem számít, mert most<br />
mindegy ki ül jobbra ill. balra), a másodikat már csak hatból, a következőt 4-ből,<br />
míg a negyedik pár már adódik. Így a lehetőségek száma:<br />
⎛ 8⎞<br />
⎛6<br />
⎞ ⎛4<br />
⎞ ⎛2<br />
⎞ 8⋅<br />
7 6 ⋅5<br />
4 ⋅3<br />
2 ⋅1⎛<br />
8!<br />
⎞<br />
⎜ ⎟ ⋅⎜<br />
⎟ ⋅⎜<br />
⎟ ⋅⎜<br />
⎟ = ⋅ ⋅ ⋅ ⎜=<br />
= = 2520<br />
4 ⎟<br />
⎝2<br />
⎠ ⎝2<br />
⎠ ⎝2<br />
⎠ ⎝2<br />
⎠ 2 2 2 2 ⎝ 2 ⎠<br />
Módszertani megjegyzés: A zárójelben levő kifejezés sugallja a megoldás másik lehet-<br />
séges megközelítését: az a) részben szereplő megoldást osztani kell<br />
4<br />
2 -nel, mivel most<br />
a párok közti sorrend nem számít, így minden párnál feleződik a megoldások száma.<br />
14. A szalagavató bálon a 11.b osztály 10 lánya is táncol a nyitótáncban. A ruhapróbán két<br />
fülke áll rendelkezésükre, egy két és egy 3 személyes. Hányféleképpen juthatnak a<br />
fülkébe próbálni, ha<br />
a) csak az számít, hogy előbb, vagy később kerülnek sorra?<br />
b) ha az is számít, hogy a két, vagy a háromszemélyes fülkében próbálnak?<br />
Megoldás:<br />
a) Egy-egy alkalommal egyszerre 5 lány próbálhat, tehát ahányféleképpen a 10 lányból<br />
⎛10<br />
⎞<br />
ki tudunk választani 5-öt a sorrendre való tekintet nélkül: ⎜ ⎟ = 252 .<br />
⎝ 5 ⎠<br />
⎛10⎞<br />
⎛7<br />
⎞ ⎛5⎞<br />
⎛2<br />
⎞<br />
b) ⎜ ⎟ ⋅⎜<br />
⎟ ⋅⎜<br />
⎟ ⋅⎜<br />
⎟ = 25200.<br />
⎝ 3 ⎠ ⎝2<br />
⎠ ⎝3⎠<br />
⎝2<br />
⎠
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 20<br />
III. Valószínűségszámítás<br />
A mintapélda megbeszélése előtt, vagy akár utána érdemes megmutatni egy szimulációt a két<br />
kocka feldobására. A könyv elkészültének pillanatában ez a<br />
http://www.sulinet.hu/tart/fcikk/Kcv/0/15635/1 web-oldalon található, de ha helye változik is,<br />
sulinet honlapján, e-tananyag, matematika részén található szimulációk között leltem rá a va-<br />
lószínűség témakörnél. Nagyon szimpatikus szimuláció található még a következő oldalon:<br />
http://nces.ed.gov/nceskids/chances/index.asp<br />
Ez rögtön ki is rajzolja a grafikont és felsorolja az egyes kimenetelek gyakoriságát. Belépés-<br />
kor a dobások számát kell megadni<br />
Az elmúlt években sokszor találkoztunk már a valószínűség fogalmával. A <strong>valószínűségszámítás</strong><br />
arra próbál választ adni, hogy bizonyos véletlen események milyen eséllyel következnek<br />
be. Ahhoz, hogy ezt vizsgálhassuk, sok információra van szükségünk. Az információk<br />
megszerzéséhez adatokat kell gyűjteni. Az adatgyűjtést a valószínűség-számításban kísérletnek<br />
is mondjuk akkor, ha az tetszőlegesen sokszor, ugyanolyan feltételek mellett végezhető el<br />
és többféle kimenetele lehet. A kísérlet lehetséges kimeneteleit eseményeknek (bizonyos esetekben<br />
elemi eseményeknek) nevezzük.<br />
Dobjunk fel egy kockát egymás után legalább 300-szor, és jegyezzük fel a dobások eredményét.<br />
A táblázat egy ilyen dobássorozat kimenetelét mutatja:<br />
1-20 1 5 2 6 2 4 4 4 1 5 1 4 2 6 2 6 3 3 2 3<br />
21-40 6 3 1 1 2 6 4 6 3 3 5 1 3 2 1 3 4 2 1 4<br />
41-60 5 2 6 5 5 5 3 2 4 3 1 4 3 5 2 6 1 1 6 2<br />
61-80 2 5 2 6 6 2 5 6 2 4 4 3 6 4 5 2 4 4 4 2<br />
81-100 3 5 4 1 4 6 1 1 6 1 4 4 6 6 4 3 2 5 6 5<br />
101-120 1 4 3 3 4 3 2 2 5 1 2 6 6 1 2 5 4 5 6 2<br />
121-140 5 5 1 5 5 4 6 1 2 4 2 3 4 3 5 1 5 3 4 3<br />
141-160 2 1 1 4 1 5 4 5 5 3 2 2 1 4 1 4 1 1 5 1<br />
161-180 1 6 1 1 6 5 2 5 6 1 1 6 4 5 1 5 2 5 4 2<br />
181-200 3 2 2 6 6 3 2 6 3 6 6 4 5 4 2 6 6 6 2 4<br />
201-220 3 6 4 1 3 5 5 3 5 2 2 4 1 3 6 4 5 3 4 5<br />
221-240 4 4 6 6 6 1 4 6 4 2 6 6 2 2 2 1 4 5 1 3<br />
241-260 4 4 6 6 5 1 4 5 5 1 2 1 1 1 1 5 5 5 6 2<br />
261-280 3 3 4 1 4 3 2 3 5 5 2 3 2 4 5 3 3 2 4 3<br />
281-300 4 2 1 1 6 5 5 5 4 2 6 2 2 1 5 5 1 2 1 6<br />
Vizsgáljuk meg hogyan változott a 1-es dobás gyakorisága, ahogy a dobások száma nő:
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 21<br />
0,25<br />
0,2<br />
0,15<br />
0,1<br />
0,05<br />
1-es dobások relatív gyakorisága<br />
0<br />
0 50 100 150 200 250 300 350<br />
1<br />
Az az érték, ami körül a dobás gyakorisága ingadozik – és amit vártunk is – az = 0,<br />
16&<br />
érték.<br />
6<br />
Azt a számot, amely körül egy A esemény relatív gyakorisága ingadozik, az<br />
illető esemény valószínűségének nevezzük; jelölése: P(A) .<br />
A fenti definíció alapján annak valószínűsége, hogy egy szabályos dobókockával egyest do-<br />
1<br />
bunk: .<br />
6<br />
Ugyanezt az értéket kaptuk volna akkor is, ha annak valószínűségét keressük, hogy kettest,<br />
hármast, négyest, ötöst, vagy hatost dobunk.<br />
Legyen az A1 esemény, hogy 1-est dobunk A2 esemény, hogy 2-est dobunk<br />
A3 esemény, hogy 3-ast dobunk A4 esemény, hogy 4-est dobunk<br />
A5 esemény, hogy 5-öst dobunk A6 esemény, hogy 6-ost dobunk,<br />
Mivel kísérletünknek ezeken kívül más kimenetele nem lehet és valamelyik esemény biztosan<br />
bekövetkezik, ezeknek az elemi eseményeknek a valószínűsége egyenlő. Ekkor az A1, A2, A3,<br />
A4, A5, A6 események teljes eseményteret alkotnak.<br />
Ilyen valószínűségi mezők körében vizsgálódott P. S. Laplace, aki a <strong>valószínűségszámítás</strong><br />
klasszikus modelljét alkotta meg. Ő egy esemény bekövetkezésének valószínűségét így adta<br />
meg:<br />
P ( A ) =<br />
kedvező esetek száma<br />
összes esetek száma<br />
Laplace, Pierre-Simon (ejtsd: laplasz)(1749-1827) francia matematikus, fizikus és csillagász<br />
volt. Egy katonai iskolában tanára volt Napóleonnak, majd rövid ideig belügyminisztere<br />
is. Nevéhez fűződik az első monográfia megírása a <strong>valószínűségszámítás</strong> témakörében<br />
(1812). Címe magyarul: A <strong>valószínűségszámítás</strong> analitikai elmélete.
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 22<br />
Mintapélda7<br />
A Catan telepesei nevű társasjátékban az egyes mezők 2-12 számmal vannak jelölve. A játékosok<br />
két dobókockával dobnak, majd annak a mezőnek a jövedelméből részesülnek, mely<br />
megfelel a dobókockák által mutatott számok összegének. A hetes szám a rablót jelöli. Minek<br />
nagyobb a valószínűsége: annak, hogy a 10-es mező termésének jövedelméből részesül egy<br />
játékos, vagy annak, hogy a rablónak megfelelő számot dobjuk?<br />
Megoldás:<br />
I. Ha két kockával dobunk, a dobott számok összege 11 féle lehet (2-től 12-ig), ezek közül<br />
egyik a 10 és másik a 7.<br />
Egyik lehetséges válasz az lenne, hogy a kedvező estek száma mindkét esetben 1, az<br />
1<br />
összes lehetséges kimenetelek száma pedig 11, így a két esemény azonos, valószínű-<br />
11<br />
séggel fordul elő.<br />
II. Gondosabb vizsgálat esetén látjuk, hogy két kockával dobás esetén a különböző összegek<br />
így alakulhatnak:<br />
1+<br />
1 = 2 1+<br />
2 = 3 1+<br />
3 = 4 2 + 2 = 4 1+<br />
4 = 5 2 + 3 = 5<br />
1+<br />
5 = 6 2 + 4 = 6 3 + 3 = 6 1+<br />
6 = 7 2 + 5 = 7 3 + 4 = 7<br />
2 + 6 = 8 3 + 5 = 8 4 + 4 = 8 3 + 6 = 9 4 + 5 = 9 4 + 6 = 10<br />
5 + 5 = 10 5 + 6 = 11 6 + 6 = 12<br />
A lehetséges összegek száma 21, ezek közül a 10-es mezőnek kedvező esetek száma 2,<br />
2<br />
így P(10-es mező)= . A rabló számára kedvező összegek száma 3, így a keresett há-<br />
21<br />
3<br />
nyados P(rabló)= .<br />
21<br />
III. Képzeljük el, hogy két különböző színű kockával dobunk, milyen kimenetelek lehetségesek:<br />
Látható, hogy most az összes esetek száma 36, a kedvező<br />
eseteké pedig 3, illetve 6, így a valószínűségek<br />
3 1<br />
6 1<br />
P(10-es mező)= = , illetve P(rabló)= = .<br />
36 12<br />
36 6<br />
A három gondolatmenettel három különböző eredményt<br />
kaptunk. Az első szerint azonos a két esemény valószínűsége,<br />
a második szerint annak a valószínűsége, hogy<br />
a rabló léphet színre, másfélszer akkora, mint annak,
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 23<br />
hogy a 10-es mező előnyeit élvezhetnénk, harmadik szerint pedig a rabló esélye kétszer akkora.<br />
Melyiknek lehet hinni? Mi okozza a különbséget?<br />
kedvező esetek száma<br />
Láthatjuk, hogy a valószínűség kiszámításakor a<br />
képlet csak akkor<br />
összes eset száma<br />
alkalmazható, ha gondosan határozzuk meg a kedvező esetek és összes esetek számát az adott<br />
feladatban. Ezt az elemi események vizsgálatával tehetjük meg.<br />
Módszertani megjegyzés: ha a valószínűséget a nagyszámú kísérletben tükröződő objektív<br />
mértéknek tekintjük, akkor a kapott különböző eredmények nem ellentmondásosak, hanem<br />
azt illusztrálják, hogy az események valószínűségeit mindig meghatározott körülmények kö-<br />
zött kell tekinteni.<br />
Annak a valószínűsége, hogy két kocka dobásával 2 pontot érjünk el, nem ugyanakkora, mint<br />
hogy 4-et, mert a két pont csak 1+1-ként, míg a 4 pont 1+3 vagy 2+2-ként is létrejöhet. Annak<br />
a valószínűsége, hogy két kockával 2+2-t, vagy 1+3-at dobunk, nem ugyanakkora, mert az<br />
1+3 kétféleképpen is létrejöhet, ha a piros kockával dobunk 1-est, feketével 3-ast, vagy fordítva.<br />
Tehát első két módszerünk hibás eredményt hozott, mert mindkét esetben elkövettük<br />
azt a hibát, hogy a számlálóban, és a nevezőben olyan eseményeket számoltunk össze, melyek<br />
kimenetele nem azonos valószínűségű.<br />
A harmadik megoldásban szereplő elemi események száma 36, közülük mind azonos valószínűséggel<br />
következik be, így<br />
1 1<br />
P(rabló)= > P(10-es mező)=12 , tehát a rabló színrelépésének valószínűsége a nagyobb.<br />
6<br />
Mintapélda8<br />
Egyetlen dobókockával dobunk.<br />
Két dobókockával dobunk, egy pirossal és<br />
Legyen A esemény, hogy párosat dobunk, egy kékkel.<br />
B esemény, hogy 4-nél kisebb számot dobunk. Legyen az A esemény, hogy párosat dobunk a<br />
piros kockával, a<br />
B esemény, hogy 4-nél kisebb számot dobunk<br />
a kék kockával.<br />
Soroljuk fel a kísérletek lehetséges kimeneteleit!<br />
1,2,3,4,5,6 11,12,13,14,15,16, 21,22,23,24,25,26<br />
31,32,33,34,35,36 41,42,43,44,45,46<br />
Mekkora lesz a P(A) és a P(B) valószínűség?<br />
51,52,53,54,55,56 61,62,63,64,65,66
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 24<br />
Az előző tanévben már megfogalmaztuk, mit jelent az A + B , A⋅ B , A − B , A , A ⋅ B esemény!<br />
Ebben a feladatban számítsuk ki a valószínűségüket!<br />
P<br />
P<br />
( A)<br />
( B)<br />
kedvező<br />
=<br />
összes<br />
kedvező<br />
=<br />
összes<br />
3<br />
= =<br />
6<br />
3<br />
= =<br />
6<br />
A + B esemény, hogy párosat, vagy 4-nél<br />
kisebbet dobunk, ennek csak az 5 nem felel<br />
5<br />
meg, tehát P ( A + B)<br />
= .<br />
6<br />
A⋅ B esemény, hogy párosat és 4-nél kisebbet,<br />
azaz 2-t dobunk, tehát<br />
1<br />
P ( A ⋅ B)<br />
= .<br />
6<br />
A − B esemény, hogy páros számot dobunk,<br />
de ezek közül ki kell hagyni a 4-nél kisebbeket,<br />
tehát 4-et, vagy 6-ot dobok, tehát<br />
2 1<br />
P ( A − B)<br />
= = .<br />
6 3<br />
A esemény, hogy páratlan számot dobunk,<br />
3 1<br />
P = = .<br />
6 2<br />
tehát ( A)<br />
1<br />
2<br />
1<br />
2<br />
P<br />
P<br />
( A)<br />
( B)<br />
kedvező<br />
=<br />
összes<br />
kedvező<br />
=<br />
összes<br />
18<br />
= =<br />
36<br />
18<br />
= =<br />
36<br />
A + B esemény, hogy piros páros, vagy kék<br />
4-nél kisebb, tehát<br />
18 + 9 27 3<br />
P ( A + B)<br />
= = = .<br />
36 36 4<br />
A⋅ B esemény, hogy a pirossal párosat dobunk<br />
és ugyanakkor a kékkel 4-nél kisebbet,<br />
9 1<br />
tehát P ( A ⋅ B)<br />
= = .<br />
36 4<br />
A − B esemény, hogy pirossal párost dobunk,<br />
de kékkel nem dobok 4-nél kisebbet, tehát<br />
9 1<br />
P ( A − B)<br />
= = .<br />
36 4<br />
A esemény, hogy a piros kockával páratlant<br />
dobunk (függetlenül a kék kocka eredményé-<br />
től) tehát ( A)<br />
1<br />
2<br />
1<br />
2<br />
18 1<br />
P = = .<br />
36 2<br />
A ⋅ B esemény, hogy páratlan és 4-nél kiseb- A ⋅ B esemény, hogy pirossal páratlant do-<br />
2 1<br />
bet dobunk, tehát P ( A ⋅ B)<br />
= = .<br />
6 3<br />
bunk és kékkel 4-nél kisebbet, tehát<br />
9 1<br />
P ( A ⋅ B)<br />
= = .<br />
36 4<br />
Az itt tapasztalt eredmények általában is igazak:<br />
Az A + B esemény valószínűségét úgy kapjuk meg, hogy a két esemény<br />
valószínűségének összegéből levonjuk az együttes bekövetkezés valószínűségét,<br />
azaz<br />
P<br />
( A + B)<br />
= P(<br />
A)<br />
+ P(<br />
B)<br />
− P(<br />
A ⋅ B)
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 25<br />
Ez az eredmény szemléletünkből is következik, hiszen mind az A esemény, mind a B esemény<br />
bekövetkezésének valószínűségének meghatározásakor beszámítjuk a két esemény együttes<br />
bekövetkezését.<br />
Két egymást kizáró esemény esetén annak a valószínűsége, hogy<br />
közülük legalább az egyik bekövetkezik, a két esemény valószínűségének<br />
összege, azaz<br />
ha P ( A ⋅ B)<br />
= 0 , akkor P ( A + B)<br />
= P(<br />
A)<br />
+ P(<br />
B)<br />
.<br />
Mintapélda9<br />
Egy osztályban mindenki beszél németül vagy franciául. Tudjuk, hogy az osztály 30%-a tanul<br />
franciául, 85%-a pedig németül.<br />
a) Mi a valószínűsége annak, hogy ha valakit véletlenszerűen megkérdezünk, akkor az mindkét<br />
nyelven beszél?<br />
b) Mi a valószínűsége annak, hogy egy véletlenszerűen megkérdezett tanuló csak az egyik<br />
nyelven beszél?<br />
Megoldás:<br />
a) Legyen az A esemény, hogy valaki beszél németül. Tudjuk, hogy ( A)<br />
0, 85<br />
P = .<br />
Legyen a B esemény, hogy valaki beszél franciául. Tudjuk, hogy ( B)<br />
0, 3<br />
Tudjuk, hogy ( A + B)<br />
= 1<br />
P = .<br />
P , hiszen mindenki tanul a két nyelv valamelyikén. Az elő-<br />
zőkben elmondottak alapján az együttes bekövetkezés valószínűsége:<br />
( A ⋅ B)<br />
= P(<br />
A)<br />
+ P(<br />
B)<br />
− P(<br />
A + B)<br />
= 0 , 85 + 0,<br />
3 −1<br />
= 0,<br />
15<br />
P , tehát 15% a valószínűsége,<br />
hogy olyan diákkal találkozunk, aki mindkét nyelvet tanulja.<br />
b) Itt az ( A − B )+( B − A ) esemény valószínűségére vagyunk kíváncsiak. Mivel az osztályban<br />
mindenki tanul valamilyen idegen nyelvet, az<br />
A − B azaz csak németül tanul<br />
B − A azaz csak franciául tanul és az<br />
A⋅ B azaz mindkét nyelven tanul események közül biztosan bekövetkezik<br />
valamelyik, és csakis az egyik következik be, vagyis ez a három esemény teljes<br />
eseményrendszert alkot. Tehát P ( A − B)<br />
+ P(<br />
A ⋅ B)<br />
+ P(<br />
B − A)<br />
= 1,<br />
így<br />
( A − B)<br />
+ P(<br />
B − A)<br />
= 1 − P(<br />
A ⋅ B)<br />
= 1−<br />
0,<br />
15 = 0,<br />
85<br />
P .
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 26<br />
Módszertani megjegyzés: A b) kérdésre az előbbinél egyszerűbben is megadhatjuk a választ:<br />
mivel valamelyik nyelven minden diák beszél és a „kétnyelvűek” valószínűsége P ( K)<br />
= 0,<br />
15 ,<br />
így az „egynyelvűek” valószínűsége P (E) = P(<br />
K)<br />
= 1−<br />
0,<br />
15 = 0,<br />
85 .<br />
Az alábbi definíció ismerete nem tartozik a középszintű érettségi követelményeibe.<br />
Adott kísérlet kimeneteleit vizsgálva az A1, A2, …, Akesemények teljes<br />
eseményrendszert (eseményteret) alkotnak akkor, ha közülük két esemény<br />
soha nem következhet be egyszerre, és nincs a kísérletnek olyan<br />
kimenetele, mely nem tartozik valamely eseményhez. A teljes eseményrendszer<br />
eseményeihez tartozó valószínűségeket összeadva 1-et kapunk,<br />
és az eseménytér bármely két eseményének együttes bekövetkezésének<br />
valószínűsége 0.<br />
P(Ai · Aj) = 0, ha Ai és Aj tagjai az eseményrendszernek, és<br />
P(A1) + P(A2) + … + P(Ak) = 1<br />
Mintapélda10<br />
Ez előtt a feladat előtt érdemes a gyerekeket megkérdezni, megtippeltetni a végeredményt.<br />
Valószínűleg többen is szavaznának a 0 , 4 ⋅ 0,<br />
0008 = 0,<br />
00032 megoldásra. Utóbb megmutathatjuk,<br />
hogy ez a „csúszik a járda és ezért elesünk” valószínűsége.<br />
Sok éves tapasztalat alapján tudjuk, hogy januárban annak valószínűsége, hogy a járdák síkosak<br />
0,4. Azt is tudjuk, hogy míg jó útviszonyok mellett csak minden tízezredik gyalogost ér<br />
baleset a járdán, addig csúszós időben minden 10000 gyalogos közül 8 összetöri magát.<br />
Mi a valószínűsége annak, hogy egy januári napon valakit baleset ér a járdán?<br />
Megoldás:<br />
Képzeljük el, hogy egy januári napon egymillió gyalogos sétál a járdákon, az országban<br />
egyenletes eloszlásban. Ezen a napon az ország 0,4 részén, tehát ott, ahol 400000 ember<br />
sétál, csúszós a járda. A fenti statisztika szerint közülük minden 10000-ből 8 balesetet<br />
szenved, így 40 ⋅8 = 320 -at baleset ér. Az ország maradék 0,6 részén viszont nem<br />
csúsznak a járdák, tehát az ott sétáló 600000 ember közül csak minden tízezredik esik el,<br />
tehát itt 60 ember esik el. Így 1000000 emberből 380-at ér baleset ezen az „átlagos” ja-<br />
380<br />
nuári napon, így a sérülés valószínűsége = 0,<br />
00038.<br />
1000000<br />
Csak valószínűségekkel számolva:
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 27<br />
8<br />
1<br />
Csúszós úton ⋅ 0,<br />
4 = 0,<br />
00032 , jó útviszonyok mellett ⋅ 0,<br />
6 = 0,<br />
00006 ,<br />
10 000<br />
10 000<br />
együttesen tehát 0,00038 a sérülés valószínűsége, függetlenül attól, hogy hány ember<br />
volt aznap az utcákon.<br />
Feladatok<br />
15. Legyen az A esemény, hogy a 32 lapos magyar kártyából ászt húzunk. Legyen a B esemény,<br />
hogy a csomagból makkot húzunk. Add meg a következő események valószínűségét:<br />
a) A , B . b) A⋅ B . c) A + B . d) A + B .<br />
(A magyar kártyában alsó, felső, király, ász, VII, VIII, IX, X lapok vannak tök, makk,<br />
zöld és piros „színekben”.)<br />
Megoldás:<br />
4 1 8 1<br />
P = = , P ( B)<br />
= = .<br />
32 8 32 4<br />
a) ( A)<br />
A⋅ jelentése makk és király, tehát makk király ( A ⋅ B)<br />
b) B<br />
c) A + B jelentése ászt vagy makkot húzok. ( A + B)<br />
A + jelentése ász, vagy nem makk ( A + B)<br />
d) B<br />
1<br />
P = .<br />
32<br />
4 + 8 −1<br />
11<br />
P = = .<br />
32 32<br />
4 + 24 − 3 25<br />
P = = .<br />
32 32<br />
16. Legyen az A esemény, hogy a kockával páros számot dobunk,<br />
B esemény, hogy a kockával páratlan számot dobunk, és<br />
C esemény, hogy a kockával 4-gyel osztható számot dobunk.<br />
Mi lesz az A⋅ B , B ⋅C<br />
és A + B események valószínűsége?<br />
Megoldás:<br />
( A ⋅ B)<br />
P annak a valószínűsége, hogy a dobott szám páros és páratlan legyen. Ez lehetet-<br />
len esemény, tehát ( A ⋅ B)<br />
= 0<br />
( B ⋅ C)<br />
P .<br />
P annak a valószínűsége, hogy a dobott páratlan szám 4-gyel osztható legyen. Ez<br />
lehetetlen esemény, tehát ( B ⋅ C)<br />
= 0<br />
P .
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 28<br />
1 1<br />
P , P ( A + B)<br />
= P(<br />
A)<br />
+ P(<br />
B)<br />
= + = 1.<br />
Ez az eredmény azt is jelenti,<br />
2 2<br />
hogy az A és a B események teljes eseményrendszert alkotnak.<br />
Mivel ( A ⋅ B)<br />
= 0<br />
17. Egy ötöslottó sorsoláson az elsőnek kihúzott szám a 35 volt.<br />
a) Mi a valószínűsége annak, hogy a következőnek kihúzott szám ennél kisebb lesz?<br />
b) Tudjuk, hogy ezen a bizonyos héten a kihúzott számok emelkedő sorrendben a következők<br />
voltak: 5 , 21 , 35 , 62 , 76. Mi a valószínűsége annak, hogy a 35 után kihúzott<br />
szám ennél kisebb volt?<br />
Megoldás:<br />
a) Az összes lehetőség 89, ebből kedvező lehetőség 34, tehát a keresett valószínűség:<br />
34<br />
≈ 0,<br />
38 .<br />
89<br />
b) Az összes lehetőség 4, ebből kedvező lehetőség 2, tehát a keresett valószínűség:<br />
2<br />
= 0,<br />
5.<br />
4<br />
Nem csak hatlapú szabályos testből lehet készíteni dobókockát, hanem a többi szabályos test<br />
minden lapjára is azonos eséllyel esik le a homogén anyagból készült test, így belőlük is készíthető<br />
„dobókocka”. A következő feladatok különböző lapszámú dobókockákra vonatkoznak.<br />
18. A tetraéderből készített dobókockánál dobáskor egy lapot nem látok, a másik három<br />
lapon 3-3 szám áll. Itt valójában nem is a lapok, hanem a csúcsok vannak megszámozva<br />
úgy, hogy a csúcsban találkozó 3 lap mindegyikén látható a csúcs közelében a<br />
szám. Azt a számot tekintjük a dobás eredményének, amelyik mindhárom lap felső<br />
csúcsán szerepel.<br />
a) Mi a valószínűsége annak, hogy páros számot dobunk?<br />
b) Mi a valószínűsége annak, hogy prímszámot dobunk?
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 29<br />
c) Ha két tetraéderrel dobunk, mi a valószínűsége annak, hogy a dobott számok összege<br />
prím lesz?<br />
d) Ha két ilyen testtel dobunk, mi a valószínűsége annak, hogy a dobott számok öszszege<br />
páros lesz?<br />
Megoldás:<br />
2<br />
2<br />
a) = 0,<br />
5.<br />
b) = 0,<br />
5.<br />
4<br />
4<br />
9<br />
c) d)<br />
16<br />
8 1<br />
= .<br />
16 2<br />
19. A hagyományos (kocka alakú) dobókockán a számok 1-6-ig szerepelnek.<br />
a) Mi a valószínűsége annak, hogy páros számot dobunk?<br />
b) Mi a valószínűsége annak, hogy prímszámot dobunk?<br />
c) Ha két ilyen kockával dobunk, mi a valószínűsége annak, hogy a dobott számok<br />
összege prím lesz?<br />
d) Ha két ilyen kockával dobunk, mi a valószínűsége annak, hogy a dobott számok<br />
összege páros lesz?<br />
Megoldás:<br />
a)<br />
3 1 3 1<br />
= ; b) = ;<br />
6 2 6 2<br />
15 5<br />
c) = ≈ 0,<br />
42 ;<br />
36 12<br />
18 1<br />
d) = .<br />
36 2<br />
20. Az oktaéder alakú dobókockán a számok 1-8-ig szerepelnek.<br />
a) Mi a valószínűsége annak, hogy páros számot dobunk?<br />
b) Mi a valószínűsége annak, hogy prímszámot dobunk?<br />
c) Ha két ilyennel dobunk, mi a valószínűsége annak, hogy a dobott számok összege<br />
prím lesz?<br />
d) Ha két ilyennel dobunk, mi a valószínűsége annak, hogy a dobott számok összege<br />
páros lesz?
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 30<br />
Megoldás:<br />
4 1<br />
a) = ;<br />
8 2<br />
4 1<br />
b) = ;<br />
8 2<br />
23<br />
c) ;<br />
64<br />
32 1<br />
d) = .<br />
64 2<br />
21. Igaz-e, hogy az alábbi eseményterekben az események valószínűsége megegyezik?<br />
a) Három kockával dobva a dobások összege lehet: 3,4,…,18.<br />
b) Két érmével dobva a lehetséges kimenetelek: FF, FI, IF, II.<br />
c) Déli 12 órakor a négy lehetséges időjárási helyzet:<br />
eső+fúj a szél eső+nincs szél nincs eső+nincs szél nincs eső+fúj a szél.<br />
d) Három érmével dobva a lehetséges kimenetelek: 3fej, vagy 2 fej+1 írás, vagy 1<br />
fej+2 írás, vagy 3 írás.<br />
Megoldás:<br />
a) Nem, mivel annak a valószínűsége, hogy a dobott számok összege 3 lesz, sokkal kisebb,<br />
mint az, hogy pl. 10 lesz az összeg.<br />
1<br />
b) Igen, mind a négy elemi esemény valószínűsége .<br />
4<br />
c) Nem, semmi nem biztosítja, hogy ezeknek az eseményeknek a valószínűsége egyenlő,<br />
sőt, a tapasztalat azt mutatja, hogy az esőt gyakran kíséri szél.<br />
d) Nem, a 3 fej valószínűsége kisebb, mint a 2fej+1 írásé.<br />
22. Mi a valószínűsége annak, hogy Anna és Kati ugyanúgy töltse ki a totó-szelvényét, ha<br />
mindketten véletlenszerűen töltik ki?<br />
Megoldás:<br />
Annak valószínűsége, hogy Anna ugyanúgy töltse ki, mint Kati, ugyanakkora, mint annak<br />
valószínűsége, hogy Anna eltalálja a megoldást. Az összes lehetőség (mivel 13+1<br />
találatra kell tippelni) és minden tipp 3-féle lehet (1, 2, vagy x) 3 4782969<br />
14 = , jó<br />
„megoldás” viszont csak 1. Tehát a keresett valószínűség<br />
1 −<br />
4782969<br />
7<br />
≈ 2,<br />
1⋅10<br />
.
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 31<br />
IV. A valószínűség kiszámítása kombinatorikus úton<br />
Mintapélda11<br />
Egy vidámparkban a számítógép vezérelte „félkarú rabló”- három oszlopában 3 féle jel fut:<br />
hold, szív és mosolygó arc. �♥☺. A gépet úgy állították be, hogy mindhárom jel azonos va-<br />
lószínűséggel forduljon elő mindhárom helyen. Akinek a gép 3 egyforma, vagy 3 különböző<br />
jelet sorsol, az nyer egy csokit. A játszma ára 1 peták, a szomszédos büfében ezt a csokit<br />
2 petákért lehet kapni.<br />
Hosszú távon kinek nyereséges ez a játék?<br />
Megoldás:<br />
A játék akkor lenne számunkra hosszú távon veszteség nélküli vagy nyyereséges, ha<br />
legalább (átlagban) minden második esetben nyernénk, tehát ha nyerési esélyünk 0,5,<br />
vagy annál nagyobb lenne.<br />
Most az összes esetek és kedvező esetek számának módszerét fogjuk alkalmazni, ügyelve<br />
arra, hogy mindkét esetben azonos valószínűségű elemi eseményekkel számoljunk.<br />
Az összes esetek száma 3 27<br />
3 = , hiszen minden figura mellé bármelyik másik kettő vá-<br />
lasztható.<br />
A kedvező esetek két részre bonthatók:<br />
I. csupa egyforma, számuk 3 ���, ♥♥♥, ☺☺☺<br />
II. csupa különböző, számuk 3!=6 ☺�♥, ☺♥�, �☺♥, �♥☺, ♥�☺, ♥☺�<br />
A nyerési esély tehát<br />
3 + 6<br />
=<br />
27<br />
1<br />
3<br />
<<br />
1<br />
2<br />
. A játék hosszú távon az üzemeltetőnek kedvez.<br />
A fejezet végén a tanári példányban a feladatbankban 50. sorszámmal található feladatban<br />
szerepel ennek a feladatnak a folytatása, amit érdeklődő csoportoknál javaslunk megoldásra.<br />
Feladatok<br />
23. Egy 30 fős osztályban az irodalomtanár úgy döntött, hogy a házi dolgozatát az osztály<br />
előtt három kisorsolt diák adja elő szóban. Mi a valószínűsége annak, hogy a kisorsolt<br />
három tanuló a névsorban egymás után következik?<br />
Megoldás:<br />
Az összes lehetőség, ahányféleképpen a három diákot a 30 közül ki lehet választani, te-<br />
⎛30⎞<br />
30!<br />
30 ⋅ 29 ⋅ 28<br />
hát ⎜ ⎟ = = = 4060 . Kedvező lehetőség 28 van, hiszen 3 egymást<br />
⎝ 3 ⎠ 27!<br />
⋅3!<br />
6
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 32<br />
ábécében követő tanuló közül az első lehet a névsorban 1., 2., …, 28. Tehát annak való-<br />
28<br />
színűsége, hogy a három diák a névsorban egymást követi, ≈ 0,<br />
0069 .<br />
4060<br />
24. Az alábbi táblázat a Forma1 2006-os Hungaroring futamának végeredményét mutatja.<br />
a) Ha a verseny előtt megkérünk egy mit sem tudó kívülállót (mondjuk, egy marslakót),<br />
jósolja meg a végeredményt, milyen eséllyel találta volna el?<br />
b) Ezen a versenyen a konstruktőrök versenyében (istállók) 1. helyezett lett a Honda,<br />
2. a McLaren, 3. a BMW Sauber, 4. a Honda,…<br />
Ha a fent említett marslakót a futam sorrendjéről úgy kérdezzük, hogy csak az istállók<br />
sorrendje érdekel, milyen eséllyel találja el?<br />
Hely. Versenyző Istálló Motor Idő Körök<br />
1. Jenson Button Honda Honda 01:52:21 70<br />
2. Pedro de la Rosa McLaren Mercedes 01:52:52 70<br />
3. Nick Heidfeld BMW Sauber BMW 01:53:04 70<br />
4. Rubens Barrichello Honda Honda 01:53:06 70<br />
5. David Coulthard Red Bull Racing Ferrari 00:00:00 69<br />
6. Ralf Schumacher Toyota Toyota 00:00:00 69<br />
7. Felipe Massa Ferrari Ferrari 00:00:00 69<br />
8. Michael Schumacher Ferrari Ferrari 00:00:00 67<br />
9. Tiago Monteiro Midland F1 Toyota 00:00:00 67<br />
10. Christijan Albers Midland F1 Toyota 00:00:00 67<br />
11. Scott Speed Scuderia Toro Rosso Cosworth 00:00:00 66<br />
12. Jarno Trulli Toyota Toyota 00:00:00 65<br />
13. Takuma Sato Super Aguri Honda 00:00:00 65<br />
14. Fernando Alonso Renault Renault 00:00:00 51<br />
15. Kimi Räikkönen McLaren Mercedes 00:00:00 25<br />
16. Vitantonio Liuzzi Scuderia Toro Rosso Cosworth 00:00:00 25<br />
17. Nico Rosberg Williams Cosworth 00:00:00 19<br />
18. Giancarlo Fisichella Renault Renault 00:00:00 18<br />
19. Christian Klien Red Bull Racing Ferrari 00:00:00 6<br />
20. Mark Webber Williams Cosworth 00:00:00 1
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 33<br />
Megoldás:<br />
21. Sakon Yamamoto Super Aguri Honda 00:00:00 0<br />
22. Robert Kubica BMW Sauber BMW 00:00:00 69<br />
a) A lehetséges<br />
22 ⋅<br />
21<br />
! ≈ 1,<br />
124 10 sorrendből, csak 1 a helyes, ennek tehát<br />
8<br />
−22<br />
, 897 ⋅10<br />
az<br />
esélye.<br />
b) A 22 versenyző nem mind különböző istállókból érkezett. 11 istálló képviseltette<br />
11<br />
22!<br />
magát 2-2 autóval. Így az összes eset 2 -ed részére csökken:<br />
2<br />
a helyes eredmény eltalálásának a valószínűsége pedig ennek reciproka: 1,<br />
822<br />
17<br />
≈ 5,<br />
489 ⋅10<br />
lesz,<br />
11<br />
−18<br />
⋅ 10 .<br />
25. Egy urnában 5 fehér és 5 piros golyó van. Két golyót veszünk ki belőle egymás után<br />
úgy, hogy a kihúzott golyót a második húzás előtt visszatesszük. Mi a valószínűsége<br />
annak, hogy 2 piros golyót húzunk ki belőle?<br />
Megoldás:<br />
1<br />
Annak valószínűsége, hogy az első golyó piros , a második húzásnál is ugyanaz a va-<br />
2<br />
lószínűsége a piros golyó húzásának. Tehát a keresett valószínűség:<br />
1 1 1<br />
⋅ = .<br />
2 2 4<br />
Módszertani megjegyzés: Az alábbi feladatot csoportos feldolgozásra javasoljuk. 4 vagy 5 fős<br />
csoportok dolgozhatnak. Nagyon jó képességű osztályban az e) feladat is kiadható, vagy az<br />
elsőként a saját feladataival végző csoport megkaphatja bonusként. Az eredeti csoportbontás-<br />
ban különböző képességű tanulók kerüljenek, majd közülük 1-1 elvonul a csoportból azokkal<br />
együtt dolgozni, akik a vele azonos betűjelű részfeladatot kapták. Szakértői mozaik. Vissza-<br />
megy saját csoportjához, ahol közösen kitöltik a táblázatot, majd megpróbálnak következteté-<br />
seket levonni a valószínűségek változásából.<br />
A kisorsolt csapat egy tagja ismerteti az osztállyal az a) – d), vagy az a) – e) feladatok megol-<br />
dásait. Az osztály megvitatja, hogy milyen következtetéseket lehet levonni a feladatból.<br />
26. a) Egy urnában 5 fehér és 5 piros golyó van. Két golyót veszünk ki belőle egymás után<br />
úgy, hogy a kihúzott golyót nem tesszük vissza. Mi a valószínűsége annak, hogy 2<br />
piros golyót húzunk ki belőle?
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 34<br />
b) Egy urnában 10 fehér és 10 piros golyó van. Két golyót veszünk ki belőle egymás<br />
után úgy, hogy a kihúzott golyót nem tesszük vissza. Mi a valószínűsége annak,<br />
hogy 2 piros golyót húzunk ki belőle?<br />
c) Egy urnában 500 fehér és 500 piros golyó van. Két golyót veszünk ki belőle egymás<br />
után úgy, hogy a kihúzott golyót nem tesszük vissza. Mi a valószínűsége annak,<br />
hogy 2 piros golyót húzunk ki belőle?<br />
d) Egy urnában 5000 fehér és 5000 piros golyó van. Két golyót veszünk ki belőle egymás<br />
után úgy, hogy a kihúzott golyót nem tesszük vissza. Mi a valószínűsége annak,<br />
hogy 2 piros golyót húzunk ki belőle?<br />
e) Egy urnában n fehér és n piros golyó van. Két golyót veszünk ki belőle egymás után<br />
úgy, hogy a kihúzott golyót nem tesszük vissza. Mi a valószínűsége annak, hogy 2<br />
piros golyót húzunk ki belőle?<br />
Megoldás:<br />
a) Összes lehetőség: ahányféleképpen a 10 golyóból kihúzhatunk kettőt, tehát<br />
⎛10<br />
⎞<br />
⎜ ⎟ = 45.<br />
⎝ 2 ⎠<br />
Kedvező lehetőség, hogy pont az öt piros golyóból választjuk a kettőt, ennek szá-<br />
⎛5<br />
⎞<br />
10 2<br />
ma: ⎜ ⎟ = 10 . Tehát a keresett valószínűség = ≈ 0,<br />
222.<br />
⎝2<br />
⎠<br />
45 9<br />
Másképpen is okoskodhatunk: Első golyó piros lesz, ennek valószínűsége:<br />
5 1<br />
= ,<br />
10 2<br />
4<br />
második golyó ismét piros lesz, ennek valószínűsége . Tehát a két piros golyó ki-<br />
9<br />
1 4 2<br />
húzásának valószínűsége ⋅ = .<br />
2 9 9<br />
b) Összes lehetőség: ahányféleképpen a 20 golyóból kihúzhatunk kettőt, tehát<br />
⎛20<br />
⎞<br />
⎜ ⎟ = 190.<br />
⎝ 2 ⎠<br />
Kedvező lehetőség, hogy pont a tíz piros golyóból választjuk a kettőt, ennek szá-<br />
⎛10<br />
⎞<br />
45 9<br />
ma: ⎜ ⎟ = 45 . Tehát a keresett valószínűség = ≈ 0,<br />
237 .<br />
⎝ 2 ⎠<br />
190 38<br />
Egy másik gondolattal megoldva ugyanezt a feladatot:
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 35<br />
Az első golyó piros lesz, ennek valószínűsége:<br />
10 1<br />
= , második golyó ismét piros<br />
20 2<br />
9<br />
lesz, ennek valószínűsége . Tehát a két piros golyó kihúzásának valószínűsége<br />
19<br />
1 9 9<br />
⋅ = .<br />
2 19 38<br />
A c) és a d) megoldása módszerében azonos, végeredményük a táblázatban található,<br />
kiegészítve még néhány adattal.<br />
e) Általánosítsuk a feladatot!<br />
Egy urnában 2n golyó van, n piros és n fehér. Mi a valószínűsége annak, hogy 2 golyót<br />
kihúzva mindkettő piros lesz?<br />
( 2n)<br />
!<br />
( 2n<br />
− 2)<br />
( 2n<br />
−1)<br />
⎛2n<br />
⎞<br />
Első módszerrel: Összes lehetőség: ⎜ ⎟ =<br />
⎝ 2 ⎠<br />
2n<br />
⋅<br />
=<br />
! ⋅2!<br />
2<br />
= n ⋅ ( 2n<br />
−1)<br />
.<br />
Kedvező lehetőség, ahányféleképpen az n piros golyóból ki tudok választani 2-t:<br />
⎛n ⎞ n!<br />
n ⋅ n<br />
⎜ ⎟ = =<br />
⎝ 2⎠<br />
( n − 2)<br />
! ⋅2!<br />
2<br />
( −1)<br />
Tehát a valószínűség (kedvező/összes eset):<br />
n<br />
n<br />
( n −1)<br />
2<br />
=<br />
n −1<br />
1<br />
2<br />
n −1<br />
⋅ .<br />
( 2n<br />
−1)<br />
2(<br />
2n<br />
−1)<br />
2n<br />
−1<br />
Második gondolattal: Az első golyó piros lesz, ennek valószínűsége:<br />
golyó ismét piros lesz, ennek valószínűsége<br />
valószínűsége<br />
1 n −1<br />
⋅ .<br />
2 2n<br />
−1<br />
=<br />
1<br />
2 2<br />
=<br />
n<br />
, második<br />
n<br />
n −1<br />
. Tehát a két piros golyó kihúzásának<br />
2n<br />
−1<br />
A valószínűség most n függvénye. Vizsgáljuk meg, hogy a valószínűség milyen értékeket<br />
vesz fel különböző n-ek esetén:<br />
n −1<br />
2n<br />
−1<br />
2n 4 6 10 20 100 1000 10000<br />
0,333333 0,4 0,444444 0,473684 0,494949 0,499499 0,49995<br />
valószínűség 0,166667 0,2 0,222 0,237 0,247475 0,24975 0,249975<br />
Az n-et növelve a valószínűség egyre nő, láthatóan 0,25-hoz közelít. A magyarázatot a<br />
második módszerrel való megoldásból lehet látni. Itt az<br />
n −1<br />
tört annak valószínűsé-<br />
2n<br />
−1
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 36<br />
gét adja meg, hogy a második húzásnál is pirosat húzunk. Ha n-et növeljük, a tört értéke<br />
1<br />
alig különbözik már az -től.<br />
2<br />
Jó lenne, ha a tanulók közül sikerülne valakinek n-nel is megoldania a feladatot, és közösen<br />
fedeznénk fel a „határértéket”.<br />
Levonhatjuk azt a következtetést, hogy ha elég nagy mintával dolgozunk és a kiválasztott<br />
elemszám ehhez képest elenyészően kicsi, nincs jelentősége annak, hogy visszatesszük-e az<br />
elsőnek kiválasztott golyót az urnába.
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 37<br />
V. Binomiális eloszlás<br />
Ha van a szertárban egy Galton-deszka, az órát úgy lenne érdemes elkezdeni, hogy bevisszük,<br />
legurítunk rajta golyót, és megtippeltetjük a diákokat, melyik oszlopba érkezik a legtöbb, il-<br />
letve legkevesebb golyó. Ha nincs ilyen eszközünk, letölthető szimulációk érhetők el a net-en,<br />
bár ezek nem pótolják a valódi elvégzett kísérletet. Egyik ilyen cím: mazsola.iit.uni-<br />
miskolc.hu/~komaromi/galton Tomasits Ákos munkája.<br />
Mintapélda12<br />
Egy biológia témazáróra Marci a tudatlanok nyugalmával érkezik. A könyvet ugyan ki nem<br />
nyitotta, az órán sem figyelt, de tudja, hogy a dolgozatban 12 tesztkérdés szerepel lehetséges<br />
A, B, C válaszokkal, és a kérdések közül elég a harmadára helyesen válaszolnia a kettes eléréséhez.<br />
Úgy gondolja, nyugodtan a véletlenre és a jó szerencséjére bízhatja a dolgot.<br />
Mi a valószínűsége annak, hogy pontosan 4 kérdésre válaszol helyesen?<br />
Megoldás:<br />
a) Annak a valószínűsége, hogy az első 4 kérdésre helyes választ ad, a többi nyolcra pe-<br />
4<br />
8<br />
8<br />
⎛ 1 ⎞ ⎛ 2 ⎞ 2<br />
dig hibásat: ⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟ = . Igen ám, de azt a négy feladatot, melyekre helyes vá-<br />
12<br />
⎝ 3 ⎠ ⎝ 3 ⎠ 3<br />
⎛12<br />
⎞<br />
laszt ad ⎜ ⎟ féleképpen lehet kiválasztani a 12-ből, így a keresett valószínűség<br />
⎝ 4 ⎠<br />
⎛12⎞<br />
⎛ 1 ⎞<br />
⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝ 4 ⎠ ⎝ 3 ⎠<br />
4<br />
⎛ 2 ⎞<br />
⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝ 3 ⎠<br />
8<br />
2<br />
= 495 ⋅<br />
3<br />
8<br />
12<br />
≈ 0,<br />
238.<br />
Az itt alkalmazott gondolatmenet általános esetben is működik:<br />
Ha egy esemény bekövetkeztének valószínűsége p, akkor annak<br />
valószínűsége, hogy n független kísérletből ez az esemény pon-<br />
⎛ n⎞ k<br />
n−k<br />
tosan k-szor következik be: ⎜ ⎟ ⋅ p ⋅ ( 1 − p)<br />
.<br />
⎝k<br />
⎠<br />
Mintapélda13<br />
Kíváncsiak lehetünk még arra is, hogy minek a legnagyobb a valószínűsége, hány kérdésre ad<br />
helyes választ Marci?
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 38<br />
Megoldás:<br />
Térjünk most vissza az előző mintapélda adataihoz és számítsuk ki, hogy mi a valószínűsége<br />
a 0,1,2,…,12 helyes válasznak. Számításaink eredményét rendezzük táblázatba,<br />
majd ábrázoljuk is!<br />
Helyes Ennek való-<br />
válaszok színűsége<br />
száma(k) P(k)<br />
0<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
10<br />
11<br />
12<br />
0,008<br />
0,046<br />
0,127<br />
0,212<br />
0,238<br />
0,191<br />
0,111<br />
0,048<br />
0,015<br />
0,00331<br />
0,000497<br />
0,0000452<br />
0,0000019<br />
A táblázatból, de a grafikonból is jól látható, hogy annak a valószínűsége a legnagyobb,<br />
hogy a 12 kérdésből 4-et válaszol meg Marci.<br />
Az ilyen grafikont eloszlásgörbének nevezzük. A klasszikus feladat ezzel kapcsolatban, egy<br />
urna, melyben N golyó van, közülük K piros, többi fehér. Egymás után n-szer húzunk belőle,<br />
úgy, hogy minden húzás után visszatesszük a már kihúzott golyót, de feljegyezzük az ered-<br />
ményt. Ha azt keressük, hogy mi a valószínűsége annak, hogy az n húzás közül pontosan k-<br />
⎛ n⎞<br />
⎛ K ⎞<br />
szor húzunk pirosat: ⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝k<br />
⎠ ⎝ N ⎠<br />
k<br />
⎛ N − K ⎞<br />
⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝ N ⎠<br />
n−k<br />
.<br />
Ha azt vizsgáljuk, hogyan változik ez a valószínűség különböző k értékek esetén, binomiális<br />
eloszlásról beszélünk, melynek grafikonja általában olyan lesz, mint amilyen a fenti ábra.<br />
Megkérdezhetjük, mit gondolnak, hogy néz ki ez az ábra, ha az egyes helyes válaszok való-<br />
2 1<br />
színűsége , a hibásaké pedig ?<br />
3<br />
3<br />
Milyen valószínűség esetén lesz a csúcspont pontosan középen?<br />
Itt érdemes – ha van rá alkalom – megmutatni néhány binomiális eloszlás grafikonját.
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 39<br />
Az Interneten elérhető néhány interaktív grafikon az alábbi címeken:<br />
http://www.stat.wvu.edu/SRS/Modules/Binomial/binomial.html<br />
http://www.ruf.rice.edu/~lane/stat_sim/binom_demo.html<br />
http://www.stat.tamu.edu/~west/applets/binomialdemo.html<br />
http://www.ruf.rice.edu/~lane/stat_sim/normal_approx/index.html<br />
Mintapélda14<br />
Sok vizsgálat azt mutatta, hogy a gyártósoron elkészülő csavarok 95%-a tökéletesen használható.<br />
Markoljunk ki egy nagy zsákból 20 csavart. Mi a valószínűsége annak, hogy a kezünkben<br />
1-nél több hibás csavar lesz?<br />
Megoldás:<br />
A komplementer esemény valószínűségét egyszerűbb kiszámítani: mi a valószínűsége<br />
annak, hogy a kezünkben 0 vagy 1 hibás csavar lesz?<br />
Ismerjük annak valószínűségét, hogy egy kivett csavar hibás: 0,05. Legyen a zsákban<br />
10000 csavar. Ha az ismert eloszlásban vannak benne a jó és hibás csavarok, akkor 9500<br />
jó, és 500 hibás csavar van a zsákban. Ha kivettünk belőle 19 hibás csavart (aminek igen<br />
kicsi a valószínűsége), annak valószínűsége, hogy a következő is hibás lesz:<br />
481<br />
9981<br />
≈ 0,<br />
048.<br />
Ha kivettünk belőle 19 jó csavart, annak valószínűsége, hogy a követke-<br />
500<br />
ző hibás lesz: ≈ 0,<br />
050,<br />
vagyis az eltérés csak két ezrelék, tehát ha azok száma,<br />
9981<br />
amiből a mintát vesszük, elég nagy, eltekinthetünk attól, hogy a mintavétel során nem<br />
tettük vissza az egyes elemeket.<br />
Annak valószínűsége tehát, hogy 0 hibás csavar lesz:<br />
20 20<br />
⎛ ⎞ 20 0<br />
⎜ ⎟ ⋅ 0,<br />
95 ⋅ 0,<br />
05 = 0,<br />
95 ⋅1<br />
≈ 0,<br />
358 .<br />
⎝20⎠<br />
Annak valószínűsége, hogy 1 hibás csavar lesz:<br />
20 19<br />
⎛ ⎞ 19 1<br />
⎜ ⎟ ⋅ 0,<br />
95 ⋅ 0,<br />
05 = 20 ⋅ 0,<br />
95 ⋅ 0,<br />
05 ≈ 0,<br />
377 .<br />
⎝19<br />
⎠<br />
Annak valószínűsége tehát, hogy 1-nél több hibás csavar lesz a kezünkben:<br />
( 0,<br />
358 + 0,<br />
377)<br />
0,<br />
265.<br />
1− ≈
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 40<br />
Feladatok<br />
27. Tízszer dobunk egymás után a kockával. Mi a valószínűsége annak, hogy a 10 dobásból<br />
pontosan 3-szor dobunk ötöst?<br />
Megoldás:<br />
⎛10⎞<br />
⎛ 1 ⎞<br />
⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝ 3 ⎠ ⎝ 6 ⎠<br />
3<br />
⎛ 5 ⎞<br />
⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝ 6 ⎠<br />
7<br />
= 0,<br />
155.<br />
28. A csillagszórók közül – általában – minden 20. hibás, nem ég végig. Mi a valószínűsége<br />
annak, hogy ha vettünk 1 csomag, azaz 10 darab csillagszórót, abból kettő hibás<br />
lesz?<br />
Megoldás:<br />
1<br />
⎛10⎞<br />
2 8<br />
P ( hibás ) = = 0,<br />
05,<br />
így P ( 2 hibás)<br />
= ⎜ ⎟⋅<br />
0,<br />
05 ⋅0,<br />
95 ≈ 0,<br />
075 , tehát 7,5%.<br />
20<br />
⎝ 2 ⎠<br />
29. 200 vásárlót megkérdeztek a cukrászdában, melyik a kedvenc fagylaltjuk a választékból.<br />
A következő válaszokat kapták:<br />
vanília 31 citrom 40 erdei gyümölcs 17<br />
csoki 23 puncs 25 kiwi 7<br />
karamell 25 meggy 19 őszibarack 13<br />
Készíts kördiagramot az adatok alapján!<br />
Számítsd ki annak a valószínűségét, hogy a fenti vásárlók közül valakinek éppen a<br />
csoki a kedvenc fagyija!<br />
Mi a valószínűsége, hogy az üzletvezető által megkérdezett 10 vevő közül pontosan 5nek<br />
volt kedvence a csokoládé fagylalt?<br />
Megoldás:<br />
A kördiagramban a szögek nagyságát az alábbi táblázat mutatja:<br />
vanília 56º citrom 72º erdei gyümölcs 31º<br />
csoki 41º puncs 45º kiwi 13º<br />
karamell 45º meggy 34º őszibarack 23º
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 41<br />
A 200 megkérdezettből 23 szereti a csokoládé fagylaltot, így a keresett valószínűség:<br />
23<br />
= 0,<br />
115.<br />
200<br />
Annak valószínűsége, hogy 10 megkérdezettből pontosan 5-en választották a csokolá-<br />
10 5<br />
⎛ ⎞<br />
⎜ ⎟<br />
⎝ 5 ⎠<br />
5<br />
dét: ⋅ 0,<br />
115 ⋅ ( 1−<br />
0,<br />
115)<br />
≈ 0,<br />
0028<br />
.<br />
30. Egy iskolai rendezvényről felvétel készült, melyről mind a 10 szereplő számára sokszorosítani<br />
szeretnénk a CD-t. Nincs időnk, hogy az összes másolatot ellenőrizzük, de<br />
a biztonság kedvéért készítünk belőlük 12-t.<br />
Mi a valószínűsége annak, hogy minden szereplőnek tudunk adni hibátlan CD-t, ha a<br />
másolás során általában minden huszadik CD-nek lesz valami hibája?<br />
Megoldás:<br />
Azt keressük, hogy mi a valószínűsége annak, hogy a 12 másolt CD-ből csak 0, 1 vagy<br />
2 lesz hibás?<br />
P<br />
1<br />
( a CD hibás)<br />
= P(<br />
a CD jó)<br />
=<br />
20<br />
20<br />
12<br />
11<br />
10 2<br />
⎛ 19 ⎞<br />
⎛ 19 ⎞ 1<br />
⎛12⎞⎛<br />
19 ⎞ ⎛ 1 ⎞<br />
P ( h = 0) = ⎜ ⎟ , P(<br />
h = 1)<br />
= 12⋅<br />
⎜ ⎟ ⋅ , P(<br />
h = 2)<br />
= ⎜ ⎟⎜<br />
⎟ ⋅⎜<br />
⎟ .<br />
⎝ 20 ⎠<br />
⎝ 20 ⎠ 20<br />
⎝ 2 ⎠⎝<br />
20 ⎠ ⎝ 20 ⎠<br />
A keresett valószínűség tehát: ( h = 0 ) + P(<br />
h = 1)<br />
+ P(<br />
h = 2)<br />
= 0,<br />
98<br />
19<br />
vanília<br />
csoki<br />
karamell<br />
citrom<br />
puncs<br />
meggy<br />
erdei gyümölcs<br />
kiwi<br />
őszibarack<br />
P .<br />
31. Tudjuk, hogy egy óriási raktárban 5:2 arányban vannak össze-vissza a radiál és<br />
diagonál gumik. Mi a valószínűsége annak, hogy véletlenszerűen kigurítva közülük 4<br />
darabot, azt fel tudjuk szerelni a kocsinkra? (Szabály, hogy az első két, illetve a hátsó<br />
két gumi típusának meg kell egyeznie.)
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 42<br />
Megoldás:<br />
5<br />
Annak valószínűsége, hogy egy kiválasztott gumi radiál legyen , annak valószínűsé-<br />
7<br />
2<br />
ge, hogy diagonál legyen . Akkor tudjuk felszerelni a gumikat, ha 0 vagy 2 vagy 4 ra-<br />
7<br />
4<br />
⎛ 2 ⎞<br />
diál gumit választottunk. P ( r = 0) = ⎜ ⎟<br />
⎝ 7 ⎠<br />
2 2<br />
⎛4<br />
⎞ ⎛ 5 ⎞ ⎛ 2 ⎞<br />
P(<br />
r = 2)<br />
= ⎜ ⎟⋅<br />
⎜ ⎟ ⋅⎜<br />
⎟ ,<br />
⎝2<br />
⎠ ⎝ 7 ⎠ ⎝ 7 ⎠<br />
4<br />
⎛ 5 ⎞<br />
P(<br />
r = 4)<br />
= ⎜ ⎟ .<br />
⎝ 7 ⎠<br />
A keresett valószínűség ezek összege: 0,52.
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 43<br />
VI. A szerencsejátékos szerencséje<br />
Ebben a fejezetben megismerkedünk néhány szerencsejátékkal. Nem azzal a céllal tesszük<br />
ezt, hogy bíztassunk titeket a játékra, éppen ellenkezőleg: azt szeretnénk megmutatni, hogy<br />
ezekben a játékokban hosszú távon mindig a „bank” nyer.<br />
Mikor érdemes megkötni egy fogadást?<br />
Képzeljük el, abban fogadunk valakivel, hogy 6-ost dobunk a kockával. Ha elég sokszor játszottunk,<br />
azt tapasztaljuk, hogy 5-ször annyiszor veszítjük el a fogadást, mint ahányszor megnyerjük.<br />
Tehát ahhoz, hogy számunkra a fogadás ne legyen veszteséges („igazságtalan”) az<br />
kell, hogy a mi nyereményünk 5-ször akkora legyen, mint az övé. Képzeljük csak el, hogy<br />
600-szor játszunk, és bejön a „papírforma”: 100-szor dobunk 6-ost, de 500-szor mást. Játszótársunk<br />
nyereménye így 500 ⋅ 1Ft<br />
= 500Ft<br />
lesz, de a miénk is 100 ⋅ 5Ft<br />
= 500Ft<br />
.<br />
Hosszú távon akkor „igazságos” egy fogadás, ha a nyereményünk annyiszorosa a játszótársunk<br />
nyereményének, ahányszorosa az ő nyerésének valószínűsége a miénkhez képest.<br />
Képzeljük el, hogy fej-írást játszunk egy barátunkkal, és tétünk minden esetben egy babszem.<br />
Megkérünk egy harmadik személyt, hogy dobáljon egy érmét. Ha fejet dob, megkapjuk a sajátunkén<br />
kívül barátunk babszemét is, tehát nyereményünk 2 babszem. Ha írást dobnak, elveszítjük<br />
a babszemünket, barátunk viszi mindkettőt. Minden dobás előtt ½ esélyünk van nyerni<br />
két babot, és ugyanakkora esélyünk van elveszteni a tétet. Mivel nyereményünk a „befektetett<br />
1<br />
bab” = 2 -szerese, a játék igazságos.<br />
0,<br />
5<br />
Nézzük először a rulettet! Az ábrán egy rulettkereket, valamint azt a táblát látjuk, melyen a<br />
téteket lehet megtenni.
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 44<br />
A rulettkeréken a számok 0-tól 36-ig találhatók. Van 18 fekete és 18 piros szám, a nulla se<br />
nem fekete, se nem piros. Néhány lehetséges fogadást mutat be az ábra, ezekhez azt is megadjuk,<br />
rátett pénzünk hányszorosát kapjuk nyereményként (a rátett összegen felül).<br />
A: egyetlen számra fogadsz (itt épp a 3-asra), nyereményed a befektetett pénz 35-szöröse.<br />
B: két számra fogadsz (itt épp az 5 és 8-asra), nyereményed a befektetett pénz 17-szerese.<br />
C: három számra fogadsz (a sor számai:10,11,12), nyereményed a befektetett pénz 11szerese.<br />
D: négy számra fogadsz (14,15,17,18), nyereményed a befektetett pénz 8-szorosa.<br />
E: hat számra fogadsz (19,20,21,22,23,24), nyereményed a befektetett pénz 5-szöröse.<br />
F: 12 számra fogadsz, az oszlop számaira, nyereményed a befektetett pénz 2-szerese.<br />
F: Itt ismét 12 számra fogadsz, pl a „harmadik 12”-re azaz a 25-36-ig számokra, nyereményed<br />
a befektetett pénz 2-szerese.<br />
G: azt mutatja, hogy tétedet a nagyobb számokra, 19-36 tetted.<br />
Ugyanígy teheted a piros, fekete, illetve a páros (even) páratlan (odd) téglalapokba is. Minden<br />
ilyen esetben nyereményed ugyanannyi, mint a téted.<br />
Mintapélda15<br />
Számítsuk ki, „igazságos”-e a nyeremény az A, illetve a D esetekben?<br />
Megoldás:<br />
„A” jelű fogadás esetében: Ha eltaláljuk a számot, akkor 1 zseton tét esetén 36 zsetont<br />
1<br />
kapunk meg. Akkor lenne igazságos a fogadás, ha nyerési esélyünk lenne. De a ru-<br />
36<br />
1<br />
lettben 37 számnak van azonos, esélye, tehát nyerési esélyünk kisebb, mint ami az<br />
37<br />
igazságos játék esetén lenne.<br />
„D” jelű fogadás esetén a kedvező esetek száma 4, összes esetek száma 37, nyerési esé-<br />
4<br />
lyünk tehát . Akkor lenne tehát igazságos a fogadás, ha befektetett pénzünk<br />
37<br />
37<br />
= 9,<br />
25-szorosát<br />
kapnánk meg, de itt 1 zseton tét esetén 1+8=9 zsetont kapunk csak.<br />
4<br />
Ezek a látszólag apró eltérések biztosítják, hogy a kaszinó hosszú távon nyereséges legyen.<br />
Módszertani megjegyzés: A várható érték fogalma emelt szintű anyag, de talán nem haszon-<br />
talan középszinten is megemlíteni.
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 45<br />
Mielőtt a következő feladattal foglalkoznánk, ismerkedjünk meg egy új fogalommal!<br />
Legyen az A kísérlet összes lehetséges kimenetele az A1, A2, …, An esemény<br />
(teljes eseményrendszer).<br />
Ha valamilyen Ai esemény bekövetkezésének valószínűsége pi, akkor az A<br />
kísérlet várható értéke a pi ·Ai szorzatok összege:<br />
E(A) = p1 · A1 + p2 · A2 + … + pn · An .<br />
Egy egyszerű kockadobás esetén a várható érték a következőképpen alakul:<br />
A 1 1-est dobok,<br />
A 3 3-ast dobok,<br />
A 5 5-öst dobok,<br />
1<br />
6<br />
p 1 =<br />
2<br />
1<br />
6<br />
p 3 =<br />
4<br />
1<br />
6<br />
p 5 =<br />
6<br />
A 2-est dobok,<br />
A 4-est dobok,<br />
A 6-ost dobok,<br />
1<br />
p 2 =<br />
6<br />
1<br />
p 4 =<br />
6<br />
1<br />
p 6 = .<br />
6<br />
1 1 1 1 1 1 1 7<br />
A kísérletünk várható értéke tehát ⋅ 1+<br />
⋅ 2 + ⋅3<br />
+ ⋅ 4 + ⋅5<br />
+ ⋅ 6 = ⋅ 21 = = 3,<br />
5.<br />
6 6 6 6 6 6 6 2<br />
Ilyen dobás persze nem jön létre soha, hiszen ez nem egész szám.<br />
Módszertani megjegyzés: A következő példa a ruletthez kapcsolódik, játékszabálya az előző<br />
mintapéldában található.<br />
Mintapélda16<br />
Van 3 zsetonunk. Elhatározzuk – ha törik, ha szakad – három egymást követő körben felteszünk<br />
egy-egy zsetont a feketére. Számítsuk ki nyeremény várható értékét!<br />
Megoldás:<br />
A három pörgetés eredménye lehet az, hogy 0,1,2 vagy 3 alkalommal áll meg a golyó a<br />
18<br />
feketén. Annak valószínűsége, hogy a golyó a feketén áll meg: , annak pedig, hogy<br />
37<br />
19<br />
nem a feketén: , hiszen megállhat a 18 piroson és a nullán.<br />
37<br />
A1 : 0 fekete tehát -3 nyereség<br />
A2 : 1 fekete tehát -1 nyereség<br />
p<br />
p<br />
1<br />
2<br />
⎛3<br />
⎞ ⎛ 18 ⎞<br />
= ⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝0<br />
⎠ ⎝ 37 ⎠<br />
⎛3⎞<br />
⎛ 18 ⎞<br />
= ⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝1⎠<br />
⎝ 37 ⎠<br />
0<br />
1<br />
⎛ 19 ⎞<br />
⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝ 37 ⎠<br />
⎛ 19 ⎞<br />
⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝ 37 ⎠<br />
3<br />
2<br />
⎛ 19 ⎞<br />
= ⎜ ⎟<br />
⎝ 37 ⎠<br />
3
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 46<br />
A3 : 2 fekete, tehát +1 nyereség<br />
A4 : 3 fekete, tehát +3 nyereség<br />
A nyereség várható értéke tehát<br />
3<br />
1<br />
2<br />
p<br />
p<br />
3<br />
4<br />
⎛3<br />
⎞ ⎛ 18 ⎞<br />
= ⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝2<br />
⎠ ⎝ 37 ⎠<br />
⎛3⎞<br />
⎛ 18 ⎞<br />
= ⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝3⎠<br />
⎝ 37 ⎠<br />
2<br />
3<br />
1<br />
⎛ 19 ⎞<br />
⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝ 37 ⎠<br />
⎛ 19 ⎞<br />
⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝ 37 ⎠<br />
0<br />
⎛ 18 ⎞<br />
= ⎜ ⎟<br />
⎝ 37 ⎠<br />
⎛ 19 ⎞<br />
E( A)<br />
= ⎜ ⎟<br />
⎝ 37 ⎠<br />
⎛ 18 ⎞<br />
⋅ ( − 3)<br />
+ 3⋅<br />
⎜ ⎟<br />
⎝ 37 ⎠<br />
⎛ 19 ⎞<br />
⋅⎜<br />
⎟<br />
⎝ 37 ⎠<br />
⎛ 18 ⎞<br />
⋅ ( −1)<br />
+ 3⋅<br />
⎜ ⎟<br />
⎝ 37 ⎠<br />
⎛ 19 ⎞<br />
⋅⎜<br />
⎟<br />
⎝ 37 ⎠<br />
⎛ 18 ⎞<br />
⋅1<br />
+ ⎜ ⎟<br />
⎝ 37 ⎠<br />
⋅3<br />
≈ −0,<br />
08.<br />
Ismét látszik tehát, hogy várhatóan a kaszinó lesz nyereséges.<br />
Mintapélda17<br />
Egy sorsjegyről a következőket tudjuk:<br />
A sorsjegy nettó nyereményeire<br />
fordítandó összeg felosztása:<br />
Nyeremény<br />
db Ft<br />
5 3 000 000 Ft<br />
500 10 000 Ft<br />
50 000 1 000 Ft<br />
50 000 600 Ft<br />
500 000 300 Ft<br />
1 000 000 200 Ft<br />
Igaz-e a megadott nyerési esély?<br />
Mekkora a nyereség várható értéke egy sorsjegy megvásárlása esetén?<br />
Megoldás:<br />
1600505<br />
A kibocsátott 5 millió szelvényből 1600505 nyer, tehát a nyerési esély ≈ 0,<br />
32 ,<br />
5000000<br />
1<br />
a megadott nyerési esély pedig ≈ 0,<br />
32 , tehát helyesen adták meg az esélyt. (A két<br />
3,<br />
12<br />
érték között tízezredekben van eltérés.)<br />
Ha 1600505 szelvény nyer, akkor 3399495 szelvény nem nyer.<br />
3399495<br />
A1: nyeremény 0 Ft<br />
p 1 =<br />
5000000<br />
2<br />
1<br />
A JÁTÉK LÉNYEGE:<br />
A sorsjegyen egy játékmező található,<br />
amely fedőrétegének ledörzsölése<br />
után állapítható meg, hogy nyertes-e<br />
a sorsjegy. Amennyiben a kaparófelület<br />
alatt egy pénzösszeg szerepel, a<br />
játékos nyert. Nyereménye a kaparófelület<br />
alatt feltüntetett nyereményösszeg.<br />
Amennyiben a játékos NEM<br />
NYERT feliratot talál, akkor nyereményt<br />
nem ért el.<br />
A FORGALOMBA HOZATAL<br />
IDŐPONTJA: 2005. július 23.<br />
A SORSJEGY ÁRA: 150 Ft<br />
NYERÉSI ESÉLY: 1: 3,12<br />
KIBOCSÁTOTT DARABSZÁM:<br />
5 millió db sorozatonként<br />
3<br />
3
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 47<br />
1000000<br />
A2: nyeremény 200 Ft p 2 = = 0,<br />
2<br />
5000000<br />
500000<br />
A3: nyeremény 300 Ft p 3 = = 0,<br />
1<br />
5000000<br />
50000<br />
A4: nyeremény 600 Ft p 4 = = 0,<br />
01<br />
5000000<br />
50000<br />
A5: nyeremény 1000 Ft p 5 = = 0,<br />
01<br />
5000000<br />
500<br />
A6: nyeremény 10000 Ft p 6 = = 0,<br />
0001<br />
5000000<br />
A7: nyeremény 3000000 Ft<br />
A nyeremény várható értéke tehát<br />
5 −<br />
5000000<br />
6<br />
p 7 = = 10 .<br />
3399495<br />
−4<br />
6<br />
0 ⋅ + 200 ⋅ 0,<br />
2 + 300 ⋅ 0,<br />
1+<br />
600 ⋅ 0,<br />
01+<br />
1000 ⋅ 0,<br />
01+<br />
10000 ⋅10<br />
+ 3⋅10<br />
⋅10<br />
5000000<br />
.<br />
Levonva ebből 150 Ft-ot ( a sorsjegy ára) a várható „bevételünk” –60 Ft.<br />
Feladatok<br />
32. Egy ismerősünkről mesélték, hogy nyert az ötöslottón. Azon a héten ezt láttuk a nyereményjegyzékben:<br />
ÖTÖSLOTTÓ<br />
Nyerõszámok: 52, 54, 65, 72, 88<br />
5 találatos 0 db nyereménye: 0 Ft<br />
4 találatos 28 db nyereménye: 1 800 231 Ft<br />
3 találatos 3 056 db nyereménye: 17 465 Ft<br />
2 találatos 104 492 db nyereménye: 993 Ft<br />
Mi a valószínűsége annak, hogy 1000 Ft-nál többet nyert?<br />
28 + 3056<br />
Megoldás: ≈ 0,<br />
029 .<br />
28 + 3056 + 104492<br />
33. Vizsgáld meg, igazságos-e a fogadás a ruletten (l. a 15. mintapéldát) a<br />
a) B tét esetén?<br />
b) E tét esetén?<br />
−6<br />
= 90
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 48<br />
Megoldás:<br />
a) B tét esetén a kedvező lehetőségek száma 2, az összes lehetőségek száma 37, a nyerés<br />
2<br />
esélye tehát . Ha nyerünk, 1 zseton kockáztatása esetén 17 zsetont kapunk még,<br />
37<br />
1<br />
2<br />
tehát 18 zsetonnal jutalmaznak. ≈ 0,<br />
055,.<br />
≈ 0,<br />
054 , tehát ismét egy kicsit<br />
18 37<br />
veszteséges ránk nézve a fogadás.<br />
b) E fogadás során a kedvező lehetőségek száma 6, 37 számból kellene eltalálni, tehát<br />
37<br />
akkor lenne igazságos a fogadás, ha befektetett zsetonunk -szorosát kapnánk visz-<br />
6<br />
sza, de csak a hatszorosát kapjuk.<br />
34. Mekkora lesz a nyereség várható értéke, ha kétszer egymás után 1-1 zsetonnal a középső<br />
oszlopra (F eset) fogadunk?<br />
Megoldás:<br />
A1: Ha mindkétszer vesztünk, a nyereségünk-2 zseton<br />
p<br />
1<br />
⎛ 25 ⎞<br />
= ⎜ ⎟⎠<br />
⎝ 37<br />
⎛ 25 ⎞ ⎛ 12 ⎞<br />
A2: Ha egyszer nyerünk, egyszer meg veszítünk1 zseton p 2 = 2 ⋅ ⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝ 37 ⎠ ⎝ 37 ⎠<br />
A3: ha mindkétszer nyerünk, a nyereség 4 zseton<br />
p<br />
3<br />
2<br />
⎛ 12 ⎞<br />
= ⎜ ⎟⎠<br />
⎝ 37<br />
⎛ 25 ⎞ 25⋅12<br />
⎛ 12 ⎞<br />
− ⎜ ⎟<br />
2 ⎜ ⎟ .<br />
⎝ 37 ⎠ 37 ⎝ 37 ⎠<br />
Nyereségünk várható értéke tehát: ( 2)<br />
⋅ + 1⋅<br />
2 ⋅ + 4 ⋅ ≈ −0,<br />
054<br />
2<br />
2<br />
2
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 49<br />
35. Egy sorsjegyről a következőket tudjuk (részlet a „Részvételi szabályzat”-ból):<br />
A sorsjegy ára: 200 Ft; Nyerési esély: 1:3,12;<br />
Kibocsátott darabszám: 5 millió db sorozatonként.<br />
A sorsjegy nettó nyereményeire fordítandó összeg felosztása<br />
Nyeremény<br />
db Ft<br />
10 5 000 000<br />
50 100 000<br />
5 000 5 000<br />
100 000 1 000<br />
100 000 600<br />
400 000 400<br />
1 000 000 200<br />
a) Mi a valószínűsége annak, hogy nem veszítünk a vásárláson?<br />
b) Mi a valószínűsége annak, hogy legalább 5000 Ft-ot nyerjünk?<br />
c) Számítsd ki mekkora a várható nyereség 1 sorsjegy vásárlása esetén!<br />
Megoldás:<br />
a) Kedvező esetek száma: 1 605 060, az összes sorsjegy 5 000 000 db, tehát a keresett<br />
1605060<br />
valószínűség: ≈ 0,<br />
32 .<br />
5000000<br />
b) Kedvező esetek száma: 5 060, az összes sorsjegy 5 000 000 db, tehát a keresett való-<br />
5060<br />
színűség: ≈ 0,<br />
001.<br />
5000000<br />
c) A kidolgozott feladatban mutatott módszer szerint<br />
3394940<br />
0 ⋅ + 200 ⋅ 0,<br />
2 + 400 ⋅ 0,<br />
08 + 600 ⋅ 0,<br />
02 + 1000 ⋅ 0,<br />
02 + 5000 ⋅10<br />
5000000<br />
5 −5<br />
6 −6<br />
+ 10 ⋅10<br />
+ 5⋅10<br />
⋅ 2 ⋅10<br />
= 120<br />
Ha figyelembe vesszük, hogy a sorsjegy ára 200Ft, ez várhatóan 80 Ft veszteséget jelent.<br />
−3<br />
+
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 50<br />
VII. Geometriai valószínűség<br />
Tarcsay Tamás jóvoltából került fel a <strong>Sulinet</strong> e-tananyagába a<br />
http://www.sulinet.hu/tart/fcikk/Kcv/0/21815/1 web-oldalra egy nagyon jó animáció egy cél-<br />
táblára leadott szimulált lövésekről. Az eredményt minden sorozat után kiértékeli. Ha van rá<br />
lehetőség, mutassuk ezt meg a tanulóknak, majd a kapott eredmény matematikai magyarázatát<br />
is megadhatjuk a következő oldal segítségével.<br />
Mintapélda18<br />
Egy 20 méter hosszú vízvezetékcső tört el valahol a fővezeték és a házunk között. Mi a valószínűsége<br />
annak, hogy a földet fölötte 1 m hosszan kibontva rátalálunk a hibára?<br />
Megoldás:<br />
1<br />
Úgy érezzük, hogy a keresett valószínűség . Valóban, ha a beszerelt cső minősége<br />
20<br />
mindenütt azonos, és a fölötte levő terhelés is egyenletes, a törés a cső bármely pontján<br />
ugyanakkora valószínűséggel következhet be. Mi most itt a kedvező elemi események<br />
száma?<br />
És mennyi az összes elemi esemény száma? Mindkettő végtelen sok. Mégis, a keresett<br />
valószínűséget megkaphatjuk, hiszen a megtalálás valószínűsége egyenesen arányos a<br />
felásott föld hosszával, és ha a 20 métert ásnánk fel, akkor a megtalálás valószínűsége 1<br />
lenne.<br />
Jelöljünk ki képzeletben egy pontot a csövön. Annak a valószínűsége, hogy ezt véletlenszerűen<br />
eltaláljuk, érzésünk szerint nulla. Találkoztunk most azzal, hogy bár a lehetet-<br />
len esemény valószínűsége 0, a 0 valószínűségű esemény bekövetkezése nem lehetetlen.<br />
Tudjuk, hogy a koordináta-rendszerben végtelen sok rácspont van. Pontból pedig a koordinátasíkon<br />
még sokkal több. Annak a valószínűsége, hogy véletlenül rábökve a táblára<br />
rácspontot találjunk el, 0, tehát a komplementer esemény, vagyis annak a valószínűsége,<br />
hogy a táblára rábökve nem rácspontot találok el 1. Ez azonban mégsem biztos<br />
esemény!<br />
Tehát a biztos esemény valószínűsége 1, de az 1 valószínűségű esemény bekövetkezése<br />
nem biztos!
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 51<br />
Mintapélda19<br />
Egy kert alaprajzát mutatja a következő ábra.<br />
A kockázott terület kövezett terasz. A kék vonal a vízvezeték útját mutatja, mely a föld alatt 1<br />
méter mélységben halad. Sajnos ez valahol, a vízóra(V) és a kerti csap (CS) között eltörött.<br />
Megmérték, hogy a kerti csap a garázs sarkától 6 m-re, a vízóra a ház sarkától 0,5 m-re van. A<br />
ház mindkét kerítéstől 1-1 m-re épült, amit itt – az előírásoktól eltérően – kivételesen engedélyeztek.<br />
a) Mi a valószínűsége annak, hogy ha naponta 3 méter hosszan tudjuk kibontani a vezetéket, 3<br />
napon belül megtaláljuk a hibát?<br />
b) Mi a valószínűsége annak, hogy a hiba megtalálásához nem kell felszedni a terasz köveit?<br />
c) A vízvezetéktől 1 m-re van az F-fel jelölt fa. Ha törzsétől számított 3 m-es sugarú körön<br />
belül mélyen leásunk, a fa károsodásának valószínűsége 0,3. Mi a valószínűsége annak,<br />
hogy a fa megmenekül?<br />
Megoldás:<br />
Az eddigi feladatok megoldásakor segített, ha a kedvező esetek számát osztottuk az öszszes<br />
esetek számával, de itt ez megoldhatatlan feladat elé állítana minket. Még ha vonal-
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 52<br />
szerűnek tekintjük is a vezetéket, akkor is bármely rövid szakaszán végtelen sok pont<br />
van. Ennek alapján azt kapnánk, hogy annak valószínűsége, hogy a vezeték a vízórától<br />
mondjuk 2 m-re lyukad ki, 1(pont) osztva végtelen sok(pont), tehát 0. És ez valóban így<br />
is van. Ha a vezeték összes pontja azonos valószínűséggel romlik el, minden egyes pontjának<br />
0 valószínűségű a hibaesélye. Mégis, azt is mondhatjuk, hogy a vezeték minden<br />
centiméterén ugyanakkora valószínűséggel keletkezik hiba, mint a szomszédos centimétereken,<br />
így a hiba előfordulásának valószínűsége egy 2 cm-es szakasz valamely pontján<br />
kétszer akkora, mint ugyanazon szakasz felén, tehát a valószínűség egyenesen arányos<br />
a vizsgált szakasz hosszával.<br />
A vízvezetéket a ház oldalával párhuzamosan fektették le. Ha a csap a garázs sarkától 6<br />
m-re van, akkor az utcai kerítéstől mért távolsága 4,8 + 6 = 10,8 m. Tehát a kaputól az<br />
első sarokig 10,8 m vezeték van, ebből levonva a vízóra–kapu távolságot 9,8 m-t kapunk.<br />
A rá merőleges vezeték hosszát megkapjuk, ha a kert szélességéből (20 m) levonjuk<br />
a garázs szélességét (3 m), valamint a vízvezeték–kerítés távolságot (1 – 0,5 = 0,5).<br />
Tehát a vízvezeték teljes hossza a vízóra és a csap között 9,8 + 20 – (3 + 0,5) = 26,3m.<br />
a) Feltételezve, hogy a törés a vezeték minden pontján azonos valószínűséggel fordul<br />
elő, a megtalálás valószínűsége egyenesen arányos a felbontott szakasz hosszával.<br />
26,3 m-es felbontás esetén a megtalálás valószínűsége 1, tehát ha három napon át na-<br />
9<br />
ponta 3 m-t ásunk, akkor a hiba megtalálásának valószínűsége ≈ 0,<br />
34 .<br />
26,<br />
3<br />
b) Mivel a terasz csempéit nem szívesen bontanák fel, ezért, ha a vízórától a teraszig<br />
nem találták meg a hibát, akkor a keresést a terasz túlsó oldalán folytatják. A kövezetet<br />
csak akkor szedik fel, ha a terasz túlsó fele és a csap között sem találták meg a hibát.<br />
Annak a valószínűsége, hogy a törés a terasz alatt van:<br />
3<br />
≈ 0,<br />
114 , tehát annak valószínűsége, hogy nem kell felbontani a terasz köveit<br />
26,<br />
3<br />
(komplementer esemény) 1 − 0,<br />
114 ≈ 0,<br />
886.<br />
c) A fa megmenekülésének valószínűsége két esemény valószínűségének<br />
összege lesz: nem ásunk a fa közelében, illetve ott<br />
ásunk, de a fa túléli. Ahhoz, hogy erre a kérdésre választ adjunk,<br />
ki kell számítani, hogy a fa „veszélyes” környezetébe a
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 53<br />
vízvezetéknek milyen hosszúsága kerül. Tudjuk, hogy a fa törzse 1m-re van a vezetéktől,<br />
tehát kérdés, hogy az F középpontú 3m sugarú körben a kör középpontjától<br />
1m-re milyen hosszú húr van.<br />
h 2 2<br />
Pitagorasz-tétellel számolva, a húr hosszának fele = 3 −1<br />
= 8 , innen<br />
2<br />
h = 2 8 m ≈ 5,<br />
66 m .<br />
26,<br />
3 − 5,<br />
657<br />
Tehát annak valószínűsége, hogy nem ásunk a fa közelében ≈ 0,<br />
785.<br />
26,<br />
3<br />
Annak a valószínűsége, hogy a fa közelében is kell ásni, 1 − 0,<br />
785 ≈ 0,<br />
215 , de a fa<br />
megmenekülésének még itt is van 0,7 esélye, tehát itt a valószínűség:<br />
0 , 7 ⋅ 0,<br />
215 = 0,<br />
151.<br />
Összegezve, 0,785 + 0,151 = 0,936 az esélye annak, hogy a fa túléli a hibakeresést.<br />
Mintapélda20<br />
A fürdőszoba padlóját fekete-fehér „mettlachi”-lapok borítják. Egy-egy kis négyzet oldala<br />
8 cm. Ha elejtünk rajta egy 16 mm átmérőjű fekete gombot, gyakran nem találjuk meg, mert<br />
„rejtőszíne” van. Ha úgy esik le a gomb, hogy teljes terjedelmével fekete négyzetre esik, szinte<br />
képtelenség meglátni.<br />
a) Mi a valószínűsége annak, hogy ha leejtjük a gombot, az „láthatatlanná” válik?<br />
b) Hogyan változik ez a valószínűség, ha a négyzetlapok éle nagyobb: pl. 10 cm?<br />
c) Hogyan változik ez a valószínűség, ha a lap ugyan 8cm oldalhosszúságú négyzet, de a<br />
gomb átmérője 10 mm?<br />
Megoldás:<br />
a) Nézzük meg, hogy hol van a kör alakú gomb középpontja, ha nem látjuk?<br />
A jobb oldali ábra szerint a gomb középpontjának a fekete négyzeten belül egy kisebb<br />
(az ábrán satírozott) négyzetbe kell esnie, hogy a gomb ne „lógjon ki” a fekete kockakő-<br />
ből. A satírozott négyzet oldala 80 − 2⋅<br />
8 = 64 mm. A satírozott terület a fekete területhez
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 54<br />
2 2<br />
úgy aránylik, mint 64 : 80 = 16 : 25 . A keresett valószínűséget megkapjuk, ha kiszá-<br />
mítjuk a – megtalálás szempontjából – kedvezőtlen és az összes terület arányát.<br />
16<br />
Az összes terület fele fekete, a fekete négyzet része satírozott, tehát a gomb a teljes<br />
25<br />
1 16<br />
8<br />
terület ⋅ részére ejtve válik láthatatlanná. Így a keresett valószínűség = 0,<br />
32.<br />
2 25<br />
25<br />
b) A satírozott négyzet oldala most 100 − 2⋅<br />
8 = 84 mm lesz. A keresett területarány és egy-<br />
2<br />
1 ⎛ 84 ⎞<br />
ben valószínűség itt ⋅⎜ ⎟ = 0,<br />
3528-ra<br />
módosul, tehát nő annak esélye, hogy nem<br />
2 ⎝100<br />
⎠<br />
találjuk a gombot.<br />
c) A satírozott négyzet oldala most 80 − 2⋅<br />
5 = 70 mm -re változik. A keresett területarány<br />
2<br />
1 ⎛ 70 ⎞<br />
és egyben valószínűség itt ⋅⎜ ⎟ = 0,<br />
3828125-ra<br />
módosul, tehát itt is nőtt annak az<br />
2 ⎝ 80 ⎠<br />
esélye, hogy nem találjuk a gombot.<br />
Mintapélda21<br />
Vének nevű község a Szigetköz keleti csúcsában<br />
fekszik. A tőle 3 km-re levő Kisbajcs faluból vezetik<br />
oda az áramot. Egy nagy vihar a két falu között<br />
valahol megrongálta a vezetéket. Mivel a vezetékről<br />
a két falu között is vannak leágazások tanyákhoz és<br />
mezőgazdasági üzemekhez, ezért nem áramtalanították<br />
az egész szakaszt, csak a hiba és Vének község<br />
közti részt iktatták ki. A vihar tovább tombolt,<br />
és egy újabb helyen is megrongálta a vezetéket a két falu között. Mi a valószínűsége annak,<br />
hogy az új hiba további lezárásokat tesz szükségessé, tehát a második szakadás az első hiba és<br />
Kisbajcs község közé esik?<br />
Megoldás:<br />
Az első hiba Kisbajcstól x km-re történt. Tudjuk, hogy<br />
0 < x < 3.<br />
A második hiba Kisbajcstól mért távolsága legyen
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 55<br />
y km. y-ra is érvényes az 0 < y < 3 egyenlőtlenség. Ahhoz az eseményhez, hogy a két<br />
szakadás Kisbajcstól x és y távolságra történt, rendeljünk hozzá egy ( x;<br />
y)<br />
P pontot a<br />
koordináta-rendszerben, tudva, hogy 0 < x < 3 és 0 < y < 3 feltételeknek fenn kell áll-<br />
niuk. Ezért a P pont csakis a sárgával jelzett 3-szor 3 egység területű négyzetben lehet.<br />
Az új hiba akkor tesz szükségessé további lezárásokat, ha a második hiba közelebb van<br />
Kisbajcshoz, mint az első, tehát ha y < x . Ez azt jelenti, hogy a P pont második koordi-<br />
nátája kisebb, mint az első. Az ilyen pontok a négyzetünkben a vonalkázott részen vannak.<br />
A vonalkázott háromszög területe a négyzet területének fele, tehát a keresett valószínűség<br />
0,5.<br />
Feladatok<br />
36. Az ábra egy 30 cm átmérőjű céltáblát mutat. A két<br />
kisebb kör átmérője 10, illetve 20 cm. Mi a valószínűsége<br />
annak, hogy ha valaki beletalál a legnagyobb<br />
körbe, akkor a lövés a legkisebb körbe kerül?<br />
Megoldás:<br />
Összes lehetőség a teljes kör területe, kedvező lehetőség<br />
a harmad akkora átmérőjű kör területén van. Mivel<br />
minden kör hasonló, és a hasonlóság aránya itt<br />
1 2 1<br />
1<br />
λ = ⇒ λ = , tehát a területek aránya , így a ke-<br />
3 9<br />
9<br />
1<br />
resett valószínűség is .<br />
9<br />
37. A geoláda-keresés, idegen szóval<br />
geocaching (ejtsd: geokesing) egy világszerte<br />
elterjedt játék. Játékos kedvű emberek<br />
elrejtenek valahol egy ládát, majd a<br />
helyszín GPS-szel meghatározott koordinátáit<br />
közzéteszik az Interneten. Akinek<br />
van GPS-e, és kedveli a kalandokat, megpróbálja<br />
megtalálni ezt a ládát, és ha sikerrel<br />
jár, pontot kap. Aki elég pontot gyűjtött, jogot szerez arra, hogy maga is elrejtsen<br />
valahol egy ilyen ládát…
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 56<br />
Egy éjszakai portyázáson GPS-ünk azt mutatta, hogy ahol állunk, annak 3 méteres<br />
körzetében kell lennie a ládának. Gazos, bokros részen jártunk, 1 négyzetméter átfésüléséhez<br />
10 percre is szükségünk volt. Mi a valószínűsége annak, hogy fél órán belül –<br />
mielőtt a szúnyogok megesznek – megtaláljuk a ládát?<br />
A GPS jelentése: Global Positioning System, magyarul: globális (műholdas) helymeghatározó<br />
rendszer. Az USA-ban fejelsztették ki az 1970-es években, katonai célokra. Néhány éve<br />
azonban már polgárjogot nyert, pl. gépkocsikba elhelyezve a berendezést, segíti a tájékozó-<br />
dást.<br />
Megoldás:<br />
2<br />
2<br />
Az összes lehetőség egy 3 m sugarú kör területe, tehát 3 π ≈ 28,<br />
27(<br />
m )<br />
⋅ . A 30 perc<br />
2<br />
3<br />
alatt átfésülhető terület 3 m . A keresett valószínűség tehát ≈ 0,<br />
106 .<br />
28,<br />
27<br />
38. A metrón a reggeli csúcsforgalomban a szerelvények 5 percenként érkeznek: egész<br />
órakor, óra 5-kor, és így tovább. A szerelvény ½ percet áll a megállóban. valaki reggel<br />
½7 és 7 között a megállóhoz megy. Mekkora annak a valószínűsége, hogy a várakozási<br />
ideje ne legyen több 2 percnél?<br />
Megoldás:<br />
Az alábbi szakasz mutatja a reggel ½7 és 7 közötti időintervallumot. Egy-egy ilyen kis<br />
szakasz hossza 1 percnek felel meg. A kedvező időtartamokat pirossal jelöltük.<br />
Látható, hogy a teljes szakasz hosszának fele piros, tehát a keresett valószínűség 50%.<br />
39. Egy bálterem méreteit az ábra mutatja. A nézők<br />
elhelyezkedése véletlenszerű.<br />
a) Mi a valószínűsége annak, hogy a színpadot<br />
legfeljebb 8 méterről láthassam?<br />
b) Mi a valószínűsége annak, hogy a színpadot<br />
hegyesszögben láthassuk?
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 57<br />
Megoldás:<br />
8⋅8<br />
2<br />
a) A keresett valószínűség a területek arányával egyezik meg: = .<br />
12⋅<br />
8 3<br />
b) A színpad szélességének megfelelő átmérőjű<br />
Thalész-körön kívül kell lennünk, tehát a ke-<br />
1 2<br />
8⋅12<br />
− ⋅4<br />
⋅π<br />
resett valószínűség 2 ≈ 0,<br />
74 .<br />
8⋅12<br />
40. A Budapest–Bamako verseny a Párizs–Dakar rallyhoz hasonló 7632 km-es verseny,<br />
mely Magyarországról Maliba vezet. A Camp Roi–Bedouin-Dakhla (540 km) szakaszon<br />
két versenyző (egy motoros és egy UAZ) is elakadt és segítséget kértek, mely elindult<br />
értük Bedouin–Dakhlából. Mi a valószínűsége annak, hogy előbb a motorosra<br />
találnak rá?<br />
Megoldás:<br />
Legyen a motoros távolsága Bedouin–Daklától x km, és<br />
tudjuk, hogy 0 < x < 540.<br />
Az UAZ Bedouin–Daklától mért<br />
távolságát jelöljük y-nal, ahol 0 < y < 540 . Ahhoz az ese-<br />
ményhez, hogy elakadáskor a motor x, az UAZ pedig y tá-<br />
volságra van Bedouin–Daklától rendeljük hozzá a P ( x;<br />
y)<br />
pontot. A P pont a koordináta-rendszernek csak a sárgával jelölt, 540 egység oldalú<br />
négyzet alakú részében lehet, mivel x és y eleget tesznek a fenti egyenlőtlenségeknek.<br />
Akkor találkoznak előbb a motorossal, ha a motoros közelebb van Bedouin–Daklához,<br />
mint az UAZ, tehát ha y<br />
x < . Tehát olyan ( x;<br />
y)<br />
P pontoknak felel meg a kedvező eset,<br />
melyeknek második koordinátája nagyobb, mint az első. Ezeket az ábrában vonalazással<br />
jelöltük. A háromszög területe fele akkora, mint a négyzet területe, tehát annak valószínűsége,<br />
hogy a motorossal találkoznak előbb, mint az UAZ-zal 0,5.<br />
Módszertani megjegyzés: Figyelem! Az alábbi feladat megoldása gondot okozhat, ha nem<br />
tanulták egyenlőtlenségrendszerek grafikus megoldását!<br />
41. Péter és Panni randit beszélnek meg iskola után egy téren. Mivel mindketten tömegközlekedéssel<br />
utaznak, csak azt rögzítik, hogy 5 és 6 között próbálnak odaérni. Mégis,<br />
ha Panninak 10 percnél tovább kell várnia Péterre, akkor hangulata a mélypontra zu-
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 58<br />
Megoldás:<br />
han, Péter pedig 15 percnél hosszabb várakozás esetén garantáltan tönkreteszi a virágot.<br />
Mekkora a valószínűsége, hogy randijuk tökéletesen sikerül?<br />
Tegyük fel, hogy Péter 5 óra x perckor érkezik a találkozóra, Panni pedig 5 óra y perckor.<br />
Jelöljük a koordináta-rendszerben azokat a P(x; y) pontokat, melyekre 0 < x < 60 és<br />
0 < y < 60 . Ebben a négyzetben minden pont olyan x; y értékpárt jelöl, ami előfordulhat<br />
a két fiatal érkezési időpontjaként. Tehát összes esetet a négyzet pontjai adják. Panni<br />
nem szeretne 10 percnél többet várni, ezért teljesülnie kell, hogy x − y ≤10<br />
. Péter virá-<br />
ga sem bírja 15 percnél tovább, így teljesülnie kell, hogy y − x ≤ 15 . A két egyenlőtlen-<br />
séget átrendezve kapjuk, hogy y ≥ x −10<br />
és y ≤ x + 15,<br />
azaz x −10 ≤ y ≤ x + 15 .<br />
Az összes lehetőség: a 60-szor 60-as négyzet minden pontja, azaz a négyzet területével<br />
egyenesen arányos mennyiség. Kedvező lehetőség, ami teljesíti mindkét egyenlőtlenséget,<br />
kis négyzetünkön a satírozott hatszög területe. A hatszög területét úgy a legegyszerűbb<br />
kiszámítani, hogy a négyzet területéből kivonjuk a két<br />
egyenlőszárú derékszögű háromszög területét, azaz<br />
⎛ 45 ⋅ 45 50 ⋅ 50 ⎞<br />
Thatszög= 3600 − ⎜ + ⎟ = 1337,<br />
5 A keresett való-<br />
⎝ 2 2 ⎠
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 59<br />
1337, 5<br />
színűség tehát ≈ 0,<br />
37 , vagyis körülbelül 37% a valószínűsége, hogy a randi töké-<br />
3600<br />
letesen sikerül.<br />
42. Az egyik kábeltévé társaság akciót hirdetett: Az új előfizető jelenlétében megforgattak<br />
egy színes tárcsát, és ha a tárcsa sárga része állt meg a mutatónál, egy havi előfizetése<br />
ingyenes volt, ha a piros része állt meg a mutatónál, akkor fél évi előfizetési díját elengedték.<br />
Végezd el a szükséges méréseket és állapítsd meg, hogy mekkora esélye volt az előfizetőknek<br />
a két kedvezmény valamelyikére!<br />
Megoldás:<br />
Ahhoz, hogy megkapjuk a szükséges valószínűségeket, le kell mérni a körcikkekhez tartozó<br />
szögeket, ugyanis a valószínűség egyenesen arányos a szög nagyságával. Piros<br />
körcikk szöge 18º, sárga körcikk szöge 36º. A 360º-hoz tartozna az 1 valószínűség, tehát<br />
18<br />
36<br />
P ( piros ) = = 0,<br />
05 és P ( sárga ) = = 0,<br />
1.<br />
Annak a valószínűsége tehát, hogy 1<br />
360<br />
360<br />
havi díjat nyerünk: 0,1, és annak valószínűsége, hogy 6 havi díjat nyerünk: 0,05.<br />
43. Kirándulásunkon azt terveztük, hogy szállásunkról a zöld jelzésen haladva elmegyünk<br />
a tőle 20 km-re fekvő másik turistaházba. Azt a tájékoztatást kaptuk azonban, hogy valahol<br />
a két turistaház között az útvonal járhatatlan lett, mert a nagy esőzések miatt vízátfolyás<br />
keresztezi az utat. Ezért megváltoztattuk eredeti tervünket és délelőttre csak<br />
egy rövid sétát terveztünk a az eredeti útvonalon, meglátogatva egy 2 km-re fekvő forrást.<br />
Mi a valószínűsége annak, hogy tervünket meg tudjuk valósítani, és eljutunk a forrásig?<br />
2<br />
P .<br />
20<br />
Megoldás: ( jó út)<br />
= = 0,<br />
1
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 60<br />
VIII. Valószínűség és statisztika<br />
Mintapélda22<br />
Az alábbi táblázat azt mutatja, hogy az anya korának előrehaladtával hogyan változik a<br />
Down-kór kockázata a megszületendő csecsemőnél.<br />
Anya életkora<br />
(év)<br />
Downszindróma<br />
rizikója<br />
Anya életkora<br />
(év)<br />
Downszindróma<br />
rizikója<br />
Anya életkora<br />
(év)<br />
Downszindróma<br />
rizikója<br />
25 év alatt 1:1500 33 1:570 42 1:65<br />
25 1:1350 34 1:470 43 1:50<br />
26 1:1300 35 1:380 44 1:35<br />
27 1:1200 36 1:310 45 1:30 (6%)<br />
28 1:1100 37 1:240 46 1:20<br />
29 1:1000 38 1:190 47 1:15<br />
30 1:910 39 1:150 48 1:11<br />
31 1:800 40 1:110 (1:50) 49 1:8<br />
32 1:680 41 1:85 50 1:6<br />
Forrás: www.hazipatika.com<br />
Érdeklődő csoportnál érdemes rámutatni arra, hogy a két táblázat adatai nem nagyon megbíz-<br />
hatóak. Valószínűleg az esetek kicsi száma, vagy az elégtelen kutatás az oka annak, hogy kü-<br />
lönböző forrásokban tendenciájában hasonló, de adataiban eltérő táblázatokat találhatunk.<br />
A táblázatba pirossal beírt adatokat a tanulók nem látják, ezeket a teszt-megbízhatósági táblá-<br />
zatnál említett intézmény honlapján találtam.<br />
Éppen ezért tesztekkel vizsgálják a magzatot, hogy időben megtudják, nem beteg-e. Úgy tűnik<br />
azonban, a tesztek is bizonyos hibával működnek: az álpozitív ráta azon esetek arányát mutatja,<br />
melyekben a magzat nem beteg, bár a teszt rendellenességet mutat, az is előfordulhat,<br />
hogy a magzat beteg és ezt a teszt nem jelzi. Azt, hogy a betegség meglétét hány százalékban<br />
mutatja ki a teszt érzékenységnek nevezzük.<br />
Az egyes tesztek ilyen jellegű megbízhatóságát mutatja az alábbi táblázat:<br />
Az egyes tesztek megbízhatósága Down-szindrómára (nemzetközi adatok):<br />
Álpozitív ráta Érzékenység<br />
Kombinált teszt 1-2 % 95 %<br />
Integrált teszt 1-2 % 90 - 95 %<br />
Négyes teszt 5 % 80 %<br />
Forrás: Istenhegyi Géndiagnosztikai Nőgyógyászati és családtervezési centrum
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 61<br />
Ismert, hogy a magzatok közül minden 700-adik születne meg ezzel a betegséggel. Valakit<br />
megvizsgálnak a Négyes teszttel, ami pozitív eredményt mutat. Mi az esélye annak, hogy a<br />
magzat valóban beteg?<br />
Megoldás:<br />
Induljunk ki 100000 magzatból! Ha minden 700-adik magzat beteg, ez 100000 : 700 ≈<br />
≈ 143 beteg magzat. Közülük az érzékenységet figyelembe véve 143⋅ 0,<br />
8 ≈114<br />
kap pozitív<br />
eredményt. Az egészséges magzatok száma 100000 − 143 = 99857 . Figyelembe véve<br />
az álpozitív rátát, közülük is 99857 ⋅ 0,<br />
05 ≈ 4993 -nál a teszt pozitív eredményt, azaz<br />
betegséget mutat. Ez azt jelenti, hogy összesen 114 + 4993 = 5107 teszteredmény mutat<br />
betegséget, de ezek közül valódi beteg magzat csak 114 van. Tehát a pozitív teszt esetén<br />
114<br />
a betegség valószínűsége ≈ 0,<br />
022 , azaz alig több, mint 2%.<br />
5107<br />
Mintapélda23<br />
Egy üzletben egy csizmából a következő méreteket rendelték:<br />
Méret 40 41 42 43 44 45 46<br />
darab 5 10 10 30 40 50 10<br />
a) Mi a valószínűsége annak, hogy ha egy kutya felkap egy darabot a polc előtt lerakott halomból,<br />
pontosan a módusznak megfelelő darabot választja?<br />
b) Mi a valószínűsége, hogy a mediánnak megfelelő darabbal fut el?<br />
Megoldás:<br />
Először állapítsuk meg, mi lesz ennek az adatsokaságnak a módusza, azaz a leggyakrabban<br />
előforduló eleme! 45-ös cipőből van a legtöbb, így annak valószínűségét kell ki-<br />
50 10<br />
számítanunk, hogy a kutya egy 45-ös cipőt választ. p = = ≈ 0,<br />
32 .<br />
155 31<br />
Az adatsokaság mediánját akkor kapjuk meg, ha nagyság szerint sorbaállított 155 cipőből<br />
kiválasztjuk a 78-adikat. 5+10+10+30
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 62<br />
Mintapélda24<br />
Az ábrán látható korfa a magyar népesség eloszlását<br />
mutatja 1999-ben. Kék színnel a férfiakat,<br />
pirossal pedig a nőket jelöltük.<br />
a) Állapítsuk meg annak valószínűségét, hogy<br />
ha valaki 1999-ben véletlenszerűen találkozott<br />
valakivel, akkor az nő volt.<br />
(A népesség Magyarországon ebben az évben<br />
10 091 800 fő, a nők száma kb.<br />
5 247 700 volt).<br />
b) Állapítsuk meg annak valószínűségét, hogy<br />
ha valaki abban az évben találkozott valakivel,<br />
akkor az 15 és 19 éves kor között volt.<br />
Megoldás:<br />
5247700<br />
a) Az első valószínűség ≈ 0,<br />
52 .<br />
10091800<br />
b) Annak valószínűségéhez, hogy 15 és 19 év közöttivel találkozunk, meg kell állapítanunk<br />
a számukat: ennyi idős férfi körülbelül 350 000 volt, nő pedig ennél egy kicsit kevesebb,<br />
mondjuk 340 000. Tehát a korosztály létszáma 690 000. Annak valószínűsége<br />
690000<br />
tehát, hogy ennyi időssel találkozunk ≈ 0,<br />
068.<br />
10091800<br />
Vizsgáljuk meg annak valószínűségét is, hogy ha valaki 1999-ben találkozott Magyarországon<br />
egy nővel, akkor az 15 és 19 év közötti volt! Azt kell megállapítanunk, hogy a<br />
340000<br />
nők hányad része esik ebbe a korba: ≈ 0,<br />
065 .<br />
5247700<br />
Állapítsuk meg azt is, mi a valószínűsége annak, hogy valaki egy 15 és 19 év közötti<br />
nővel találkozott!<br />
Van-e egyáltalán különbség az előbbi kérdéshez képest? Hát persze, hiszen itt a teljes<br />
lakosságból kell vizsgálni az ilyen idős nők arányát. A keresett valószínűség tehát<br />
340000<br />
≈ 0,<br />
034.<br />
10091800<br />
Állapítsuk meg, milyen összefüggés van a négy adat között!<br />
Legyen A esemény, hogy 15 és 19 éves kor közöttivel találkozunk. P ( A)<br />
≈ 0,<br />
068<br />
B esemény, hogy nővel találkozunk P<br />
( B)<br />
≈ 0,<br />
52
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 63<br />
( B A)<br />
AB esemény, hogy ilyen fiatal nővel találkozunk P ( AB)<br />
≈ 0,<br />
034<br />
A B esemény, hogy ha nővel találkozunk, az 15 és 19 év közötti<br />
( A B)<br />
≈ 0,<br />
065<br />
P .<br />
Észrevehető, – és szemléletünkből is következik, – hogy<br />
P<br />
P ( A B)<br />
=<br />
P<br />
( AB)<br />
( B)<br />
P ? annak a valószínűségét jelenti, hogy ha 15 és 19 éves közötti emberrel találkozunk,<br />
az nő lesz. Ellenőrizzük a kapott képletünket!<br />
340000<br />
P B A = ≈ , képletünket használva pedig<br />
690000<br />
Az ismert adatokkal ( ) 0,<br />
49<br />
Feladatok<br />
340000<br />
P<br />
( )<br />
( AB)<br />
340000<br />
P B A = = 10091800 = .<br />
P(<br />
A)<br />
690000 690000<br />
10091800<br />
A P(A | B) kifejezést feltételes valószínűségnek nevezzük. Azt mutatja<br />
meg, hogy milyen valószínűséggel teljesül az A esemény, ha tudjuk, hogy<br />
a B esemény bekövetkezett.<br />
44. A Budapesti Nemzetközi Vásár forgatagában a látogatók 70%-a tért be a C pavilonba,<br />
és ott minden 8. ember alávetette magát egy speciális hátmasszázsnak. Mi a valószínűsége<br />
annak, hogy a látogatók közül egy embert megkérdező riporter olyannal találkozik,<br />
aki részesült a masszázsban?<br />
Megoldás:<br />
Legyen az A esemény, hogy gyógymasszázsban részesült egy látogató, a B pedig az,<br />
hogy betért a C pavilonba. Amit most ismerünk, az a ( ) 8<br />
P ( B)<br />
= 0,<br />
7 valószínűség. A ( A B)<br />
( AB)<br />
( B)<br />
1<br />
P A B = , valamint a<br />
P<br />
P = képletet átrendezve megkapjuk, hogy an-<br />
P<br />
nak valószínűsége, hogy valaki masszázsban vett részt (amire csak a C pavilonban volt
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 64<br />
P AB<br />
1<br />
= ⋅<br />
8<br />
= , azaz kevesebb, mint 9% esélye van a riporternek ilyen<br />
emberre bukkanni.<br />
mód) ( ) 0,<br />
7 0,<br />
0875<br />
45. Az alábbi táblázat 2003-ban készült és előre jelezték az ország demográfiai helyzetét<br />
2007-re. (Fogadjuk el, hogy ez most az ország valós helyzetét mutatja.)<br />
Országos népesség-előreszámítás, 2001-2050<br />
Alapváltozat 2007. I. 1.<br />
Ennyi nő jut<br />
Korcsoport (jan. 1.) Férfi Nő Együtt 1000 férfira<br />
0-4 251 072 236 487 487 559 942<br />
5-9 247 836 235 404 483 240 950<br />
10-14 288 714 275 185 563 899 953<br />
15-19 318 410 304 594 623 004 957<br />
20-24 335 329 325 043 660 372 969<br />
25-29 400 925 383 821 784 746 957<br />
30-34 417 178 403 554 820 732 967<br />
35-39 360 759 352 731 713 490 978<br />
40-44 300 417 303 651 604 068 1 011<br />
45-49 317 902 336 665 654 567 1 059<br />
50-54 381 327 420 153 801 480 1 102<br />
55-59 317 794 369 823 687 617 1 164<br />
60-64 250 241 315 980 566 221 1 263<br />
65-69 199 514 287 918 487 432 1 443<br />
70-74 158 526 256 798 415 324 1 620<br />
75-79 120 504 219 786 340 290 1 824<br />
80-84 71 764 158 019 229 783 2 202<br />
85-89 27 441 68 393 95 834 2 492<br />
90-94 7 889 21 733 29 622 2 755<br />
95+ 2 337 6 412 8 749 2 744<br />
Összesen 4 775 879 5 282 150 10 058 029 1 106<br />
Forrás: KSH Népességtudományi Kutató Intézet<br />
Előreszámítási adatbázis, 2003.<br />
a) Mi a valószínűsége annak, hogy ha nővel találkozol, az fiatalabb lesz 20 évesnél?<br />
b) Mi a valószínűsége annak, hogy ha 20 évesnél fiatalabbal találkozol, az nő lesz?<br />
c) Mi a valószínűsége annak, hogy ha 10 ember véletlenszerűen összejön, közülük pontosan<br />
7 lesz 30 éven aluli?<br />
Megoldás:<br />
236487 + 235404 + 275185 + 304594 1051670<br />
a) = ≈ 0,<br />
199 .<br />
5282150<br />
5282150
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 65<br />
1051670<br />
b) ≈ 0,<br />
487 .<br />
487559 + 483240 + 563899 + 623004<br />
487559 + 483240 + 563899 + 623004 + 660372 + 784746<br />
c) P(30-on aluli) = = 0,<br />
358 .<br />
10058029<br />
⎛10⎞<br />
7<br />
3<br />
P ( k = 7)<br />
= ⎜ ⎟ ⋅ 0,<br />
358 ⋅ 0,<br />
642 ≈ 0,<br />
024 .<br />
⎝ 7 ⎠<br />
46. Az alábbi táblázat azt mutatja, hogy 470 totó eredményei hogy alakultak 1998-tól 2006<br />
végéig.<br />
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. +1 összesen<br />
1-es 194 210 212 227 230 205 226 206 228 190 214 201 199 176 2918<br />
2-es 143 142 135 120 120 121 121 133 122 142 119 130 134 163 1845<br />
X 133 118 123 123 120 144 123 131 120 138 137 139 137 131 1817<br />
a) Mi a relatív gyakorisága annak, hogy egy mérkőzés kimenetele x (döntetlen legyen?<br />
b) Mi a relatív gyakorisága annak, hogy egy mérkőzés kimenetele 1 legyen, vagyis a<br />
hazai csapat nyerjen? Hányszor akkora ez a gyakoriság, mint az X-es mérkőzéseké?<br />
c) Ha valaki minden mérkőzésre X-et tippel, milyen valószínűséggel találja el a végeredményt?<br />
d) És ha minden mérkőzésre a tippje 1-es? Hányszor akkora ez a valószínűség, mint az<br />
előző végeredmény?<br />
Megoldás:<br />
a) A táblázat összesen 2918 + 1845 + 1817 = 6580 mérkőzés adatait tartalmazza. Az x<br />
1817<br />
(döntetlen) végeredmény relatív gyakorisága tehát ≈ 0,<br />
276 . Ekkora adatsoka-<br />
6580<br />
ságnál ezt az értéket már akár valószínűségnek is nevezhetjük.<br />
2918<br />
b) Az 1-es végeredmény relatív gyakorisága tehát ≈ 0,<br />
44 . Ez a relatív gyakoriság<br />
6580<br />
2918<br />
6580 2918<br />
= ≈ 1,<br />
6 -szer akkora, mint az előző gyakoriság.<br />
1817 1817<br />
6580
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 66<br />
1817<br />
c) Az X-es mérkőzések relatív gyakorisága , tehát annak valószínűsége, hogy<br />
6580<br />
⎛ 1817 ⎞<br />
−8<br />
minden mérkőzés döntetlen eredménnyel záruljon, ⎜ ⎟ ≈ 1,<br />
499 ⋅10<br />
.<br />
⎝ 6580 ⎠<br />
d) Annak valószínűsége, hogy minden mérkőzésen a hazai csapat győzzön:<br />
14<br />
⎛ 2918 ⎞<br />
⎜ ⎟<br />
⎝ 6580 ⎠<br />
színűség.<br />
≈ 1 ⋅<br />
−<br />
5<br />
, 138 10 . Ez is roppant kicsi, bár 777-szer akkora, mint az előző való-<br />
14
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 67<br />
Vegyes feladatok<br />
Az alább következő példa alkalmas az ismétléses kombináció megtanítására. Ennek ismerete<br />
nem követelmény sem a középszintű, sem az emeltszintű érettségin.<br />
47. Az áruházban 10 doboz 1 literes gyümölcslevet akarunk vásárolni, esetleg különbözőket.<br />
Négyfélét lehet vásárolni: alma-, narancs-, őszibarack- és szőlőlé van a polcokon.<br />
Hányféleképpen választhatunk?<br />
Megoldás:<br />
Képzeljük el, hogy bevásároltunk, és lerakjuk egymás mellé mind a 10 dobozt olyan<br />
sorrendben, hogy először az almalevek, majd a narancslevek, a baracklevek és végül a<br />
szőlőlevek dobozai sorakoznak. A különböző fajták határánál papír elválasztókat helyezünk<br />
el, például így:<br />
Ez azt jelenti, hogy 1 doboz alma, 3 doboz narancs, 4 doboz barack és 2 doboz szőlőlevet<br />
vásároltunk. Megtehetjük, hogy nem veszünk alma és baracklevet, ezt így jelezzük:<br />
Ebben az esetben 0 doboz almalevet, 4 doboz narancslevet, 0 doboz baracklevet és 6<br />
doboz szőlőlevet vásároltunk. A papír elválasztók száma 4 - 1 = 3, négy különböző<br />
részre osztáshoz 3 elválasztóra van szükségünk.<br />
A papír elválasztót P-vel, a dobozt D-vel jelölve, a fenti két elrendezést a következő<br />
kódsorral tudjuk jelezni: DPDDDPDDDDPDD<br />
PDDDDPPDDDDDD<br />
Minden ilyen kódsor egy-egy lehetséges bevásárlást jelez, így ha megszámoljuk, hányféleképpen<br />
tudjuk sorba rendezni a 3 darab P és 10 darab D betűt (az ismétléses permutáció<br />
képletét használva) a következőt kapjuk:<br />
( 10 + ( 4 −1)<br />
)<br />
10!<br />
⋅3!<br />
! 13!<br />
13⋅12<br />
⋅11<br />
= = = 286 .<br />
10!<br />
⋅3!<br />
3⋅<br />
2 ⋅1
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 68<br />
Ha n különböző fajta dologból k darabot kell kiválasztani úgy, hogy a<br />
sorrend nem számít, de egyfajta elemet többször is kiválaszthatunk,<br />
ismétléses kombinációról beszélünk.<br />
Ezek száma – a kombináció említett szimbólumát használva<br />
⎛n + k −1<br />
⎞<br />
⎜ ⎟ .<br />
⎝ k ⎠<br />
Itt nem követelmény, hogy n ≥ k legyen, mert nem n számú, hanem n-féle elemünk van.<br />
Ha a szimbólumot használjuk, mivel most n = 4 féle különböző dologból kellett k = 10 dara-<br />
⎛n + ( k −1)<br />
⎞ ⎛4 + 10 −1⎞<br />
⎛13⎞<br />
13!<br />
bot kiválasztani: ⎜ ⎟ = ⎜ ⎟ = ⎜ ⎟ = = 286.<br />
⎝ k ⎠ ⎝ 10 ⎠ ⎝10⎠<br />
10!<br />
⋅3!<br />
48. A dodekaéder alakú „dobókockán” a számok 1-12-ig szerepelnek.<br />
a) Mi a valószínűsége annak, hogy páros számot dobunk?<br />
b) Mi a valószínűsége annak, hogy prímszámot dobunk?<br />
c) Ha két ilyen dodekaéderrel dobunk, mi a valószínűsége annak, hogy a dobott számok<br />
összege prím lesz?<br />
d) Ha két ilyen testtel dobunk, mi a valószínűsége annak, hogy a dobott számok öszszege<br />
páros lesz?<br />
Megoldás:<br />
6 1<br />
a) = ;<br />
12 2<br />
5<br />
b) ≈ 0,<br />
42 ;<br />
12<br />
51 17<br />
c) = ≈ 0,<br />
35 ;<br />
144 48<br />
72 1<br />
d) = .<br />
144 2<br />
49. Az ikozaéder alakú dobókockán a számok 1-20-ig szerepelnek.<br />
a) Mi a valószínűsége annak, hogy páros számot dobunk?<br />
b) Mi a valószínűsége annak, hogy prímszámot dobunk?
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 69<br />
Megoldás: a)<br />
10 1 8<br />
= ; b) = 0,<br />
4 .<br />
20 2 20<br />
Az alábbi feladat a 11. mintapélda folytatása, ez után érdemes megcsináltatni ügyesebb cso-<br />
portokban.<br />
50. Egy szerelmes programozó Valentin napjára megváltoztatta a játék programját úgy,<br />
hogy a szív előfordulási esélye minden oszlopban kétszer akkora legyen, mint a holdé<br />
vagy a mosolygó arcé. Hogyan változtat ez a nyerési esélyeken?<br />
Megoldás:<br />
Akkor tudunk olyan elemi eseményeket előállítani, melyeknek előfordulási valószínűsége<br />
egyenlő, ha két (különböző) szívet szerepeltetünk 1 hold és 1 arc mellett, vagyis 4<br />
jelet kell a 3 helyre tennünk. A kedvező és az összes esetek számát ezzel számolva kaphatjuk<br />
meg az új nyerési esélyt.<br />
Az összes esetek száma, így 4 64<br />
3 = lesz.<br />
A kedvező esetek száma ismét két részből áll:<br />
I. csupa egyforma: ���, ☺☺☺, ♥♥♥, ♥♥♥, ♥♥♥, ♥♥♥, ♥♥♥, ♥♥♥, ♥♥♥,<br />
♥♥♥ ; a csupa szív esetből 2 8<br />
3 = van, mert most 2 szívet tehetünk a 3 hely<br />
bármelyikére.<br />
II. csupa különböző jelből most 4 ⋅ 3⋅<br />
2 = 24 van, hiszen 4 figurából csak 3 helyre<br />
választhatunk.<br />
A nyerési esély most tehát<br />
kedvező esetek száma 10 + 24<br />
= =<br />
összes esetek száma 64<br />
Valentin napján tehát hosszú távon egy kicsit nekünk nyereséges a játék.<br />
51. Egy történelem versenyen minden feladatban 4-4 eseményt kell időrendi sorrendbe<br />
állítani. Az kap 1 pontot, aki az 1. eseményt eltalálja, 2 pontot, aki az első 2 eseményt<br />
eltalálja, 3 pontot, aki az első három, 4 pontot, aki mind a 4 eseményt helyes sorrendbe<br />
rakja.<br />
a) Mi a valószínűsége annak, hogy valaki tippelgetéssel 0, 1, 2, 3, illetve 4 pontot szerezzen?<br />
b) A versenyben olyan feladatsort állítottak össze, amelyikben a fenti feladattípusból 5<br />
szerepel. Mi a valószínűsége annak, hogy valaki történelmi ismeretek nélkül 18<br />
pontot szerezzen?<br />
17<br />
32<br />
><br />
1<br />
2<br />
.
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 70<br />
Megoldás:<br />
Egy feladatot 4 ! = 24 féleképpen lehet kitölteni. Ez az összes kitöltési lehetőségek szá-<br />
ma.<br />
a) 0 pontot az kap, aki az első eseményt nem találja el (a többi már mindegy). Ez a kedve-<br />
18 3<br />
ző lehetőség 3 ⋅ 3⋅<br />
2 ⋅1<br />
= 18 féleképpen lehetséges, tehát a valószínűség = .<br />
24 4<br />
1 pontot az kap, aki az első eseményt eltalálja, de a másodikat nem, a harmadik és negyedik<br />
kérdésre bárhogy válaszolhat. Kedvező lehetőség: 1 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅1<br />
= 4 , tehát a valószí-<br />
4 1<br />
nűség = .<br />
24 6<br />
2 pontot az kap, aki az első két eseményt eltalálja, de a harmadikat nem, tehát a valószí-<br />
1⋅1⋅<br />
1⋅1<br />
1<br />
nűség = .<br />
24 24<br />
3 pontot az kap, aki az első három sorrendjét eltalálja, de a negyediket nem, ez azonban<br />
lehetetlen, így a valószínűsége 0.<br />
4 pontot az kap aki mind a négy esemény helyes sorrendben írja fel, így ennek valószí-<br />
1<br />
nűsége .<br />
24<br />
Itt jó ellenőrzési lehetőség, hogy a kapott valószínűségek összege 1.<br />
b) A maximális elérhető pontszám 20 lenne, így 2 pontot veszíthet. 18 = 4 ⋅ 4 + 2 azaz 4<br />
tökéletes feladata van és valamelyiknél 2 pontot szerzett. Fenti pontozással ez másképpen<br />
nem állítható elő. (Mivel 3 pontot szerezni lehetetlen, így ezt egyetlen feladatban<br />
1<br />
vesztette el.) Annak valószínűsége, hogy valamelyik feladatban 2 pontot ért el . An-<br />
24<br />
nak valószínűsége, hogy az összes többi feladatban 4 pontot ér el<br />
feladat” az 5 közül bármelyik lehet, így a keresett valószínűség:<br />
5<br />
4<br />
5<br />
1 ⎛ 1 ⎞ ⎛ 1 ⎞<br />
−7<br />
⋅ ⋅ = 5⋅<br />
≈ 6,<br />
28⋅10<br />
.<br />
24<br />
⎜ ⎟<br />
⎝ 24 ⎠<br />
⎜ ⎟<br />
⎝ 24 ⎠<br />
⎛ 1 ⎞<br />
⎜ ⎟⎠<br />
⎝ 24<br />
4<br />
. De a „rontott<br />
A következő feladat a 12-es és 13-as mintapélda között adható fel „strapabíróbb” csoportok-<br />
nak.<br />
52. Mi a valószínűsége annak, hogy Marci legalább kettesre megírja a témazárót, azaz a 12<br />
tesztkérdésből legalább 4-re helyesen válaszolt az A, B és C lehetőségek közül?
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 71<br />
Megoldás:<br />
Annak valószínűségét kell kiszámítani, hogy legalább 4 kérdésre helyesen válaszolt. Ez<br />
azon valószínűségek összege, hogy pontosan 4, 5, …, 12 kérdésre adott helyes választ.<br />
Helyette egyszerűbb annak valószínűségét kiszámítani, hogy nem sikerült a dolgozata,<br />
azaz 0, 1, 2 vagy 3 kérdésre válaszolt csak helyesen.<br />
Annak valószínűsége, hogy 0 kérdésre válaszolt helyesen<br />
Annak valószínűsége, hogy 1 kérdésre válaszolt helyesen<br />
Annak valószínűsége, hogy 2 kérdésre válaszolt helyesen.<br />
⎛12⎞<br />
⎛ 1 ⎞<br />
Annak valószínűsége, hogy 3 kérdésre válaszolt helyesen ⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝ 3 ⎠ ⎝ 3 ⎠<br />
Tehát a sikertelen dolgozat valószínűsége ezek összege, azaz<br />
⎛12⎞<br />
⎛ 1 ⎞<br />
⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝ 0 ⎠ ⎝ 3 ⎠<br />
0<br />
⎛12⎞<br />
⎛ 1 ⎞<br />
⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝ 1 ⎠ ⎝ 3 ⎠<br />
1<br />
⎛12⎞<br />
⎛ 1 ⎞<br />
⎜ ⎟ ⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝ 2 ⎠ ⎝ 3 ⎠<br />
3<br />
⎛ 2 ⎞<br />
⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝ 3 ⎠<br />
9<br />
.<br />
2<br />
⎛ 2 ⎞<br />
⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝ 3 ⎠<br />
⎛ 2 ⎞<br />
⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝ 3 ⎠<br />
12<br />
11<br />
⎛ 2 ⎞<br />
⋅ ⎜ ⎟<br />
⎝ 3 ⎠<br />
12<br />
11<br />
10<br />
9 9<br />
2 2 2 2 2<br />
512<br />
1⋅ + 12 ⋅ + 66 ⋅ + 220 ⋅ = ⋅ ( 8 + 48 + 132 + 220)<br />
= ⋅ 408 ≈ 0,<br />
39.<br />
12<br />
12<br />
12<br />
12 12<br />
3 3 3 3 3<br />
531441<br />
A sikeres dolgozat valószínűsége, azaz a komplementer esemény valószínűsége 0,61,<br />
ami elég nagy, de biztosra azért nem mehet.<br />
53. Elhatározzuk, hogy a ruletten kétszer egymás után a feketére teszünk. Az első játékot 1<br />
zsetonnal játsszuk. Azt is elhatározzuk, hogy ha első pörgetésnél nyerünk, a második<br />
pörgetéskor már a nyereséget is feltesszük, tehát 2 zsetonnal fogadunk, ha pedig veszítünk,<br />
akkor ismét 1 zsetonnal játszunk.<br />
Számítsd ki, mekkora a nyereség várható értéke?<br />
Megoldás:<br />
A1: Ha mindkétszer veszítünk, a nyereségünk -2 zseton<br />
A2: Ha először vesztünk, majd nyerünk, a nyereség 0 zseton<br />
A3:, Ha először nyerünk, majd vesztünk, a nyereség -1 zseton<br />
A4: Ha mindkétszer nyerünk, a nyereség 3 zseton<br />
p<br />
p<br />
p<br />
1<br />
p<br />
2<br />
3<br />
4<br />
⎛ 19 ⎞<br />
= ⎜ ⎟⎠<br />
⎝ 37<br />
2<br />
19 18<br />
= ⋅<br />
37 37<br />
18 19<br />
= ⋅<br />
37 37<br />
⎛ 18 ⎞<br />
= ⎜ ⎟⎠<br />
⎝ 37<br />
2<br />
10<br />
.<br />
.
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 72<br />
A nyereség várható értéke tehát – 0,067.<br />
54. Az ábra egy 30 cm átmérőjű céltáblát mutat. A két<br />
kisebb kör átmérője 10 illetve 20 cm. Tudjuk, hogy<br />
a céltáblára lövők 95%-a eltalálja a legnagyobb<br />
kört. Azt is tudjuk, hogy azok közül, akik eltalálják<br />
a legnagyobb kört, 80% eltalálja a legkisebbet is.<br />
Mi a valószínűsége annak, hogy valaki beletalál a<br />
legkisebb körbe?<br />
Figyelem! A feladat megoldása nem a geometriai valószínűség<br />
módszerével oldható meg, ugyanis az egyes<br />
pontok valószínűsége nem egyenlő!<br />
Megoldás:<br />
Ismerjük most a ( A B)<br />
= 0,<br />
8<br />
P<br />
( AB)<br />
= 0 , 95 ⋅ 0,<br />
8 = 0,<br />
76<br />
P valószínűséget, valamint P ( B)<br />
= 0,<br />
95 értékét. Így
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 73<br />
Kislexikon<br />
Permutáció: n különböző elem egyik lehetséges sorrendje. n elem összes permutációinak<br />
száma: !<br />
n , ahol ! = n ⋅ ( n −1)<br />
⋅ ... ⋅ 2 ⋅1<br />
n .<br />
Ismétléses permutáció: n elem egyik lehetséges sorrendje, ha az n elem nem mind különbö-<br />
ző, hanem van köztük k1, k2, … , km azonos ( k k + ... + km<br />
≤ n)<br />
1 + 2<br />
. Ezek száma:<br />
k<br />
n!<br />
⋅k<br />
! ⋅...<br />
⋅ k<br />
! 1 2 m<br />
Ciklikus permutáció: n különböző elemet úgy rendezünk sorba, hogy nincs első és utolsó<br />
elem. Két permutáció akkor számít különbözőnek, ha van olyan tagja a permutációnak, melynek<br />
jobb vagy bal oldali szomszédja nem azonos. n elem ciklikus permutációinak száma<br />
( n −1)!<br />
Kombináció: n különböző elemből k darabot kell kiválasztani úgy, hogy a kiválasztás sor-<br />
rendje nem számít (k ≤ n). A lehetséges kiválasztások száma<br />
lummal is jelölünk:<br />
n!<br />
⎛n<br />
⎞<br />
= ⎜ ⎟ (olvasd: n alatt a k).<br />
k ! ⋅( n − k)<br />
! ⎝k<br />
⎠<br />
.<br />
!<br />
n!<br />
, melyet egy szimbó-<br />
k!<br />
⋅ ( n − k)!<br />
Variáció: n különböző elemből k darabot akarunk kiválasztani ( k ≤ n ), de a kiválasztás sor-<br />
n!<br />
rendje is számít. A variációk száma: .<br />
( n − k)!<br />
Ismétléses variáció: n különböző elemből k darabot akarunk kiválasztani, majd ezeket sorba<br />
rendezni, de egy elemet akár többször is választhatunk. Az ismétléses variációk száma:<br />
Esemény: a <strong>valószínűségszámítás</strong>ban a kísérletek egy lehetséges kimenetele.<br />
Elemi események: melyek nem bonthatók további esetekre.<br />
k<br />
n .
Matematika „A” – 11. évfolyam Tanári útmutató 74<br />
Valószínűség: Egy A esemény valószínűsége az a szám, amely körül az esemény relatív gyakorisága<br />
ingadozik. jelölése: P(A).<br />
Ha az elemi események valószínűsége egyenlő és teljes eseményteret (esemény-rendszert)<br />
alkotnak, használhatjuk Laplace képletét a valószínűség kiszámítására:<br />
P ( A ) =<br />
kedvező esetek száma<br />
összes eset<br />
A+B esemény: az az esemény, amely akkor teljesül, ha az A vagy a B esemény közül legalább<br />
az egyik teljesül.<br />
A·B esemény: az az esemény, amely akkor teljesül, ha mind az A, mind a B esemény teljesül.<br />
Az A + B esemény valószínűsége: a két esemény valószínűségének összegéből levonjuk az<br />
együttes bekövetkezés valószínűségét, azaz ( A + B)<br />
= P(<br />
A)<br />
+ P(<br />
B)<br />
− P(<br />
A⋅<br />
B)<br />
P .<br />
Teljes eseményrendszer: Adott kísérlet kimeneteleit vizsgálva az , A , ... Ak<br />
A1 2 események<br />
teljes eseményrendszert alkotnak, ha közülük két esemény egyszerre soha nem következhet<br />
be, vagyis a két eseményének együttes bekövetkezésének valószínűsége 0, és nincs a kísérletnek<br />
olyan kimenetele, amely nem tartozik valamely eseményhez. A teljes eseményrendszer<br />
eseményeihez tartozó valószínűségeket összeadva 1-et kapunk.<br />
Röviden jelölve: ( ) 0<br />
( A ) P(<br />
A ) + ... + P(<br />
A ) = 1<br />
1 + 2<br />
k<br />
P .<br />
P Ai<br />
⋅ Aj<br />
= , ha Ai és Aj tagjai az eseményrendszernek, és<br />
Várható érték: Legyen egy kísérlet összes lehetséges kimenetele az , A , ..., An<br />
A1 2 esemény<br />
(teljes eseményrendszer). Ha az Ai esemény bekövetkezésének valószínűsége pi, akkor a kí-<br />
sérlet várható értéke a pi · Ai szorzatok összege:<br />
( A)<br />
p ⋅ A + p ⋅ A + ... + pn<br />
An<br />
E ⋅<br />
= 1<br />
1 2 2
1. modul: <strong>Kombinatorika</strong>, <strong>valószínűségszámítás</strong> Tanári útmutató 75<br />
Binomiális eloszlás: Ha egy esemény bekövetkeztének valószínűsége p, akkor annak valószínűsége,<br />
hogy n független kísérletből ez az esemény pontosan k-szor következik be:<br />
⎛n<br />
⎞ k<br />
n−k<br />
⎜ ⎟ ⋅ p ⋅ ( 1 − p)<br />
.<br />
⎝k<br />
⎠<br />
Kiegészítő anyag:<br />
Feltételes valószínűség: Azt mutatja meg, hogy milyen valószínűséggel teljesül az A ese-<br />
mény, ha tudjuk, hogy a B esemény bekövetkezett. Jelölése: ( A B)<br />
P .<br />
Ismétléses kombináció: n különböző fajta dologból k darabot kell kiválasztani úgy, hogy a<br />
sorrend nem számít, és egyfajta elemet többször is kiválaszthatunk. Az ismétléses kombináci-<br />
⎛n + k −1<br />
⎞<br />
ók száma: ⎜ ⎟ .<br />
⎝ k ⎠