הסתברות- מושגי יסוד

🎲 הסתברות - מושגי יסוד

מאורעות, הסתברות ועץ הסתברות

🎯 מה זה הסתברות?

הסתברות היא מספר בין 0 ל-1 שמתאר את הסיכוי שמשהו יקרה.

0

בלתי אפשרי

לא יקרה בשום מקרה

0.5

סיכוי שווה

50-50

1

ודאי

יקרה בוודאות

📚 מושגי יסוד

מושג הגדרה דוגמה
ניסוי פעולה שתוצאתה אינה ידועה מראש הטלת קובייה, הטלת מטבע
מרחב המדגם (Ω) קבוצת כל התוצאות האפשריות קובייה: \(\{1,2,3,4,5,6\}\)
מאורע תת-קבוצה של מרחב המדגם "יצא מספר זוגי": \(\{2,4,6\}\)
מאורע פשוט מאורע עם תוצאה אחת בלבד "יצא 3": \(\{3\}\)

⭐ נוסחת ההסתברות הבסיסית

\(P(A) = \frac{\text{מספר התוצאות הרצויות}}{\text{מספר התוצאות האפשריות}}\)

דוגמה: הטלת קובייה הוגנת

שאלה: מה ההסתברות לקבל מספר זוגי?

מרחב המדגם: \(\{1, 2, 3, 4, 5, 6\}\)6 תוצאות אפשריות

מאורע "מספר זוגי": \(\{2, 4, 6\}\)3 תוצאות רצויות

\(P(\text{זוגי}) = \frac{3}{6} = \frac{1}{2}\)

⚠️ חשוב: הנוסחה עובדת רק כאשר כל התוצאות שווות סיכוי!

🔄 מאורע משלים

המאורע המשלים של \(A\) (מסומן \(\bar{A}\) או \(A'\)) הוא:

"המאורע לא קרה"

\(P(A) + P(\bar{A}) = 1\)

לכן: \(P(\bar{A}) = 1 - P(A)\)

דוגמה:

אם \(P(\text{גשם}) = 0.3\)

אז \(P(\text{לא גשם}) = 1 - 0.3 = 0.7\)

💡 מתי משתמשים?

כשקל יותר לחשב את ההסתברות שלא יקרה משהו.

למשל: "לפחות אחד" → קל לחשב "אף אחד לא" ואז להפחית מ-1.

🔗 פעולות על מאורעות

פעולה סימון משמעות מילת מפתח
איחוד \(A \cup B\) \(A\) קרה או \(B\) קרה (או שניהם) "או"
חיתוך \(A \cap B\) \(A\) קרה וגם \(B\) קרה "וגם"
משלים \(\bar{A}\) \(A\) לא קרה "לא"

⊘ מאורעות זרים (מאורעות מנוגדים)

שני מאורעות הם זרים אם הם לא יכולים לקרות יחד

\(A \cap B = \emptyset\)

אם \(A\) ו-\(B\) זרים:

\(P(A \cup B) = P(A) + P(B)\)

(פשוט מחברים!)

דוגמה:

בהטלת קובייה: "יצא 1" ו-"יצא 6" הם מאורעות זרים.

(אי אפשר לקבל גם 1 וגם 6 באותה הטלה)

\(P(1 \text{ או } 6) = P(1) + P(6) = \frac{1}{6} + \frac{1}{6} = \frac{2}{6} = \frac{1}{3}\)

🌳 עץ הסתברות

עץ הסתברות הוא כלי ויזואלי לתיאור ניסוי עם מספר שלבים.

כל ענף מייצג אפשרות, וליד כל ענף רושמים את ההסתברות שלו.

דוגמה: הטלת מטבע פעמיים

התחלה 0.5 0.5 ע פ 0.5 0.5 0.5 0.5 ע,ע ע,פ פ,ע פ,פ 0.25 0.25 0.25 0.25

ע = עץ (heads), פ = פלי (tails)

📐 כללי החישוב בעץ

כלל מתי משתמשים דוגמה

כלל הכפל

לאורך מסלול

כופלים את ההסתברויות

כשרוצים לחשב הסתברות

של מסלול ספציפי

\(P(\text{ע,ע}) = 0.5 \times 0.5 = 0.25\)

כלל החיבור

בין מסלולים

מחברים את ההסתברויות

כשרוצים לחשב הסתברות

של מספר מסלולים (או)

\(P(\text{בדיוק אחד ע})\)

\(= P(\text{ע,פ}) + P(\text{פ,ע})\)

\(= 0.25 + 0.25 = 0.5\)

💡 איך לזכור?

"וגם" = כפל (לאורך מסלול - זה וגם זה וגם זה...)

"או" = חיבור (בין מסלולים - או זה או זה)

✏️ דוגמה מפורטת

שאלה: בשקית יש 3 כדורים אדומים ו-2 כדורים כחולים. שולפים כדור, מחזירים אותו, ושולפים שוב. מה ההסתברות לקבל:

א. שני כדורים אדומים?

ב. בדיוק כדור אדום אחד?

ג. לפחות כדור אדום אחד?


נתונים:

\(P(\text{אדום}) = \frac{3}{5}\)     \(P(\text{כחול}) = \frac{2}{5}\)

א. שני כדורים אדומים (א,א):

\(P(\text{א,א}) = \frac{3}{5} \times \frac{3}{5} = \frac{9}{25}\)

ב. בדיוק כדור אדום אחד (א,כ או כ,א):

\(P(\text{א,כ}) = \frac{3}{5} \times \frac{2}{5} = \frac{6}{25}\)

\(P(\text{כ,א}) = \frac{2}{5} \times \frac{3}{5} = \frac{6}{25}\)

\(P(\text{בדיוק אחד אדום}) = \frac{6}{25} + \frac{6}{25} = \frac{12}{25}\)

ג. לפחות כדור אדום אחד:

נשתמש במשלים! "לפחות אחד" = 1 − "אף אחד לא"

\(P(\text{כ,כ}) = \frac{2}{5} \times \frac{2}{5} = \frac{4}{25}\)

\(P(\text{לפחות אחד אדום}) = 1 - \frac{4}{25} = \frac{21}{25}\)

✅ בדיקה עצמית

סכום כל ההסתברויות בעץ חייב להיות 1!

מהדוגמה הקודמת:

\(P(\text{א,א}) + P(\text{א,כ}) + P(\text{כ,א}) + P(\text{כ,כ})\)

\(= \frac{9}{25} + \frac{6}{25} + \frac{6}{25} + \frac{4}{25} = \frac{25}{25} = 1\)

💡 טיפ: אם הסכום לא יוצא 1, יש טעות בחישוב!

💡 טיפים חשובים למבחן

1️⃣ תמיד לצייר עץ!

בשאלות עם שלבים - עץ עוזר לראות את כל האפשרויות ולא לשכוח מסלולים

2️⃣ "לפחות" = משלים

"לפחות אחד" קשה לחשב ישירות.

עדיף: \(1 - P(\text{אף אחד})\)

3️⃣ לבדוק הגיון

הסתברות תמיד בין 0 ל-1!

יצא יותר מ-1? יש טעות.

4️⃣ עם/בלי החזרה

עם החזרה: ההסתברויות לא משתנות

בלי החזרה: ההסתברויות משתנות!

📝 סיכום

\(P(A) = \frac{\text{רצוי}}{\text{אפשרי}}\)   |   \(P(\bar{A}) = 1 - P(A)\)

בעץ: לאורך מסלול = כפל   |   בין מסלולים = חיבור

מאורעות זרים: \(P(A \cup B) = P(A) + P(B)\)