مقدمة علم الاحتمالات
المقدمة التاريخية
بدأت الأبحاث الاولية لنظرية الاحتما بدأت الأبحاث الاولية لنظرية الاحتمال في البحث العلمي الغربي في اواخر القرن الخامس عشر، وبالتحديد عام (1494)، حين نشر الرياضي الايطالي «لوسا پاسيولي» «Luca Pacioli»ا (1445 - 1514) عمله «Summa de Arithmatica» والذي ناقش فيه العاب الحظ.
قدم الرياضي الايطالي «جيرولامو كاردانو» «Girolamo Cardano»ا (1501 - 1576)في عمله «Liber de Ludo Aleoe»، والمنشور عام (1663)، جملة من القواعد المساعدة في حل مشكلات العاب الحظ، وتبعه في ذلك مواطنه الرياضي «نيكولو فونتانا تارتاجليا» «Tartaglia Fontana Niccolo»ا (1500 - 1557).
ثم كان للفيزيائي الفلكي الايطالي «جاليليو جاليلي» (1564 - 1642) عام (1606) اسهام في حل مشاكل العاب الحظ والقمار كان قد ضمنه في رسالة له إلى صديق مقامر استشاره في ثلاث مشاكل حول العاب الحظ .
وفي اوائل القرن السابع عشر، برز اسم الفيلسوف الانجليزي «فرنسيس باكون» (1561 - 1626) الذي يعد بعد الفيزيائي الانجليزي «وليم جلبرت» (1544 - 1603) والفيزيائي الفلكي الايطالي «جاليليو جاليليي» من ابرز المنادين بالمنهج الاستقرائي وذلك في كتابه «الاورجانون الجديد» (المنشور 1620) الذي ثار فيه على ارسطو وحاول وضع منطق جديد يحل محل المنطق الارسطي.
لكن هذه الاسهامات ظلت اولية وهامشية بالنسبة إلى حقيقة البحث في نظرية الاحتمال، والذي لم يتحدد بحدوده العلمية المقننة حتى النصف الثاني من القرن السابع عشر حين ارسل «شيفلييه دي ميريه» في صيف (1654 م) إلى العالم الفرنسي «بليز پاسكال» (1623 - 1662) يساله عن الجواب الرياضي الدقيق لمسالتين نشاتا له اثناء المقامرة، عرفت مشكلتهما فيما بعد ب - «مشكلة النقاط»، والمسالتان هما: 1 - ما هو اقل عدد من الرميات يستطيع المرء بعدها ان يتوقع ان يظهر رقم «6» في زهرتي اللعب معا؟ 2 - اذا اوقف اللاعبان لعبهما مختارين قبل نهاية الدور، وبحثا عن تقسيم عادل لما جاء به الحظ لكل منهما، فما نصيب كل منهما تبعا لكسبه الدور في ذلك الوقت؟
بعد ذلك تبادل «پاسكال» الرسائل حولها مع الرياضي الفرنسي «پيير دو فيرما» (1601 - 1665)، وتوصل «پاسكال» - الذي وقف في حله للمسالة عند حد لاعبين اثنين - إلى الاجابة عن المسالتين، واجاب «دي ميريه» الجواب الصحيح القائم على اساس رياضي، وتوصل إلى اكتشاف طريقتين من طرق حساب الاحتمالات، واكتشف ثالثتهما «فيرما» الذي لم يحصر منهجه بعدد معين من اللاعبين، والذي اعترف له «پاسكال» بسلامة منهجه هذا. وكانت هذه الاجابات عبارة عن أول اشتراك مفصلي للرياضة في نظرية الاحتمالات وطريقة حسابها.
واثناء حله ل«مشكلة النقاط»، اكتشف «پاسكال» اداة لحساب «التوافيق» عرفت فيما بعد في الرياضيات ب - «مثلث پاسكال»، وكان ل«مثلث پاسكال» هذا دور بارز في تحقيق قفزة لصالح نظرية الاحتمال؛ لاعتمادها بشكل اساس على «التوافيق» و «التباديل» كما سيتضح ان شاء الله تعالى لدى الحديث عن جزئياتها الرياضية.
واثر اعمال «پاسكال» و «فيرما» غير المنشورة هذه، تشجع العالم الدانماركي «كريستيان هايكنز»(1629 - 1695) على نشر عمل صغير له حول الاحتمالات في دائرة العاب الحظ والنرد نشره في نهاية كتاب مدرسي في مادة الرياضيات، وقد ضمن عمله هذا 14 نظرية في حل العاب الحظ، تاركا خمسا منها بلاحل ليقوم بوضع حل لها (برنولي) على ما ياتي.
وفي سنة (1679) - اي بعد وفاة «پاسكال» ب(17) عاما -، نشرت ثلاث من الرسائل المتبادلة بينه وبين «فيرما» بعدان كانت قد كتبت سنة (1654). ثم اعيد نشر هذه الرسائل لاحقا ضمن مجموعة مؤلفات «پاسكال» عام (1819).
وفي سنة (1666)، اكتشف العالم الانجليزي «اسحاق نيوتن» (1642 - 1727) نظام العد الخاص به،ولكنه تاخر في نشره إلى العام (1687 م).
وقد تمكن الرياضي والفيلسوف الالماني «جوتفريد ويلهلم لايبنتيز» (1646 - 1716) سنة (1675) من اكتشاف المباديء الاساسية لحساب اللامتناهيات بشكل مستقل عن «نيوتن»، لكنه نشرها قبل نشر«نيوتن» لاعماله بثلاث سنوات اي عام (1684).
ثم بعد ذلك برز دور العالم السويسري «جايمس برنولي» (1654 - 1705) في ((332)) كتابه «فن التخمين» والذي نشره ابن اخيه «نيكولا برنولي» سنة (1713 م)، اي بعد ثمان سنوات من وفاة عمه، ويقع الكتاب في اربعة اجزاء، يحظى الجزء الاخير منها - على الرغم من انه تركه ناقصا - باهمية كبرى في مجال تطور نظرية الاحتمالات، وقد تضمن الكتاب بالاضافة إلى اكتشاف «برنولي» لقانون التوزيع في «الاعداد الكبيرة»، حلا لخمس من المسائل التي كان «كريستيان هايكنز» قد تركها بلا حلول كما تقدم.
وقد ساهم - إلى جانب «برنو» - في تطوير المسائل الرياضية التي ادت فيما بعد إلى بلورة وصياغة نظرية الاحتمال، «مونمور» (1678 - 1719) في كتابه عن الحظوظ، والرياضي الفرنسي «ابراهام دو موافر» (1667 - 1754) وهو من اصدقاء «اسحاق نيوتن»، حيث نشر على التوالي سنة (1718)، (1738)، (1756) مساهماته في الاحتمال ضمن كتابه في المصادفة «مبدا الفرص».
وفي هذه الفترة، بدا «دايفد هيوم» (1711 - 1776) بتقويم المنهج الاستقرائي، عبر ما بحثه في مسالتي «العلية» و «القضايا التجريبية».
ثم ياتي دور الرياضي الفرنسي «جين لورون دلامبير» (1717 - 1783) ليثير نقدا على حساب الاحتمالات.
وعام (1763)، نشر كتاب الرياضي الانجليزي «توماس بايز» (1702 - 1761)، وكان «باي» من رواد نظرية الاحتمال حتى صارت له مبرهنة خاصة في الاحتمال عرفت ب«مبرهنة بايز».
وفي سنة (1785)، نشر السياسي والرياضي الفرنسي «ماري كوندورسيه» (1743 - 1794) أهم اعماله، وهو عبارة عن دراسة له حول نظرية الاحتمال.
وسنة (1794) نشر «انسيون»((333)) كتابه حول حساب الاحتمالات، وكانت ملاحظاته منطلقا لمساهمة «كينز» في القرن العشرين.
وكان للرياضي والفيزيائي الالماني «كارل فريدريك جاوس» (1777 - 1855) دور بارز في تحديد اساسيات توزيع الاحتمال حتى لا يزال «المنحنى» البياني للاحتمال يحمل اسمه.
ثم كان للرياضي الفرنسي «سيميون دنيس پواسون» (1781 - 1840) دور في توضيح هذه النظرية، وصار له توزيع في نظرية الاحتمال عرف ب«توزيع پواسون».
وساهم في نظرية تكرار الحدوث، الفلكي والرياضي الفرنسي «پيير سيمون لاپلاس» (1749 -1827) عام (1812 م)، في كتابه «النظرية التحليلية للاحتمالات» حتى عدت اعمال «لاپلاس» الاسهامات الاساس في بلورة نظرية الاحتمال التي دخلت بفضل ابحاثه عصرا جديدا، وتلاه عام(1814) ب«بحث فلسفي حول الاحتمالات».
وفي هذه الفترة ظهرت بعض المحاولات لتقنين نظرية الاحتمال، منها محاولات المنطقي والرياضي الانجليزي «دومورجان» (1806 - 1871) سنة (1837) في كتابه «نظرية الاحتمالات» ومحاولات الرياضي الانجليزي «جورج بول» (1815 - 1864) - واضع أول نظام متكامل لمنطق الاحتمال - اللذين عملاعلى التاسيس للمنطق الرمزي.
وفي عام (1843) اصدر الفيلسوف الانجليزي «جون ستيوارت مل» (1806 - 1873) الكتاب الذي اذاع شهرته، وهو «نسق في المنطق»، والذي كان الشيء الجديد فيه بالنسبة إلى عصره، معالجته للاستقراء معالجة جادة.
وفي السنة نفسها صاغ الاقتصادي والرياضي الفرنسي «انطوان اوجستان كورنو»(1801 - 1877) نظرية خالصة للمصادفة في كتابه «شرح نظرية الصدف والاحتمالات»، واقام بناء فلسفيا على تصوره الموضوعي للمصادفة.
وفي هذا العام ايضا نشر «اليس» في مجال الاحتمال كتابه «الاسس»، وكان أول من نادى بنظرية تكرار الحدوث المحدودة في منتصف القرن التاسع عشر ((334)).
وقد وضع المنطقي الانكليزي «جون فن» (1834 - 1923) عام (1866) شرحا مطولا لاعمال «لاپلاس» المتقدمة في كتابه «منطق الصدف»، وتوصل «فن» إلى وضع مخطط للاحتمالات الممكنة صار يسمى ب«مخطط فن». كما ان نظرية تكرار الحدوث صارت ترتبط باسم «فن» بعد ان كان «اليس» أول المنادين بها.
واضاف إلى اعمال «لاپلاس» اضافات هامة فيما بعد الامريكي «تشارلز پيرس» (1839 -1914) في اوائل القرن العشرين في «الاوراق المجموعة».
وقريب سنة (1874)، توصل مؤسس مدرسة «بطرس بورغ» الرياضية، الرياضي الروسي «تشبيشف» (1821 - 1894) إلى صياغة برهان بسيط ودقيق لقانون الاعداد الكبيرة ل«برنولي» ((335)).
وفي هذه الفترة برز الرياضي الروسي «اندريه ماركوف» (1856 - 1922) الذي اختص بالاحتمال، وتوصل إلى ما عرف ب«سلاسل ماركوف».
وابتداء من النصف الثاني من القرن التاسع عشر، تعاظم تطبيق المناهج الاحصاية في العلم، فتنامى التركيز على المفهوم الاحصائي للاحتمال.
يتبع................ز
المقدمة التاريخية
بدأت الأبحاث الاولية لنظرية الاحتما بدأت الأبحاث الاولية لنظرية الاحتمال في البحث العلمي الغربي في اواخر القرن الخامس عشر، وبالتحديد عام (1494)، حين نشر الرياضي الايطالي «لوسا پاسيولي» «Luca Pacioli»ا (1445 - 1514) عمله «Summa de Arithmatica» والذي ناقش فيه العاب الحظ.
قدم الرياضي الايطالي «جيرولامو كاردانو» «Girolamo Cardano»ا (1501 - 1576)في عمله «Liber de Ludo Aleoe»، والمنشور عام (1663)، جملة من القواعد المساعدة في حل مشكلات العاب الحظ، وتبعه في ذلك مواطنه الرياضي «نيكولو فونتانا تارتاجليا» «Tartaglia Fontana Niccolo»ا (1500 - 1557).
ثم كان للفيزيائي الفلكي الايطالي «جاليليو جاليلي» (1564 - 1642) عام (1606) اسهام في حل مشاكل العاب الحظ والقمار كان قد ضمنه في رسالة له إلى صديق مقامر استشاره في ثلاث مشاكل حول العاب الحظ .
وفي اوائل القرن السابع عشر، برز اسم الفيلسوف الانجليزي «فرنسيس باكون» (1561 - 1626) الذي يعد بعد الفيزيائي الانجليزي «وليم جلبرت» (1544 - 1603) والفيزيائي الفلكي الايطالي «جاليليو جاليليي» من ابرز المنادين بالمنهج الاستقرائي وذلك في كتابه «الاورجانون الجديد» (المنشور 1620) الذي ثار فيه على ارسطو وحاول وضع منطق جديد يحل محل المنطق الارسطي.
لكن هذه الاسهامات ظلت اولية وهامشية بالنسبة إلى حقيقة البحث في نظرية الاحتمال، والذي لم يتحدد بحدوده العلمية المقننة حتى النصف الثاني من القرن السابع عشر حين ارسل «شيفلييه دي ميريه» في صيف (1654 م) إلى العالم الفرنسي «بليز پاسكال» (1623 - 1662) يساله عن الجواب الرياضي الدقيق لمسالتين نشاتا له اثناء المقامرة، عرفت مشكلتهما فيما بعد ب - «مشكلة النقاط»، والمسالتان هما: 1 - ما هو اقل عدد من الرميات يستطيع المرء بعدها ان يتوقع ان يظهر رقم «6» في زهرتي اللعب معا؟ 2 - اذا اوقف اللاعبان لعبهما مختارين قبل نهاية الدور، وبحثا عن تقسيم عادل لما جاء به الحظ لكل منهما، فما نصيب كل منهما تبعا لكسبه الدور في ذلك الوقت؟
بعد ذلك تبادل «پاسكال» الرسائل حولها مع الرياضي الفرنسي «پيير دو فيرما» (1601 - 1665)، وتوصل «پاسكال» - الذي وقف في حله للمسالة عند حد لاعبين اثنين - إلى الاجابة عن المسالتين، واجاب «دي ميريه» الجواب الصحيح القائم على اساس رياضي، وتوصل إلى اكتشاف طريقتين من طرق حساب الاحتمالات، واكتشف ثالثتهما «فيرما» الذي لم يحصر منهجه بعدد معين من اللاعبين، والذي اعترف له «پاسكال» بسلامة منهجه هذا. وكانت هذه الاجابات عبارة عن أول اشتراك مفصلي للرياضة في نظرية الاحتمالات وطريقة حسابها.
واثناء حله ل«مشكلة النقاط»، اكتشف «پاسكال» اداة لحساب «التوافيق» عرفت فيما بعد في الرياضيات ب - «مثلث پاسكال»، وكان ل«مثلث پاسكال» هذا دور بارز في تحقيق قفزة لصالح نظرية الاحتمال؛ لاعتمادها بشكل اساس على «التوافيق» و «التباديل» كما سيتضح ان شاء الله تعالى لدى الحديث عن جزئياتها الرياضية.
واثر اعمال «پاسكال» و «فيرما» غير المنشورة هذه، تشجع العالم الدانماركي «كريستيان هايكنز»(1629 - 1695) على نشر عمل صغير له حول الاحتمالات في دائرة العاب الحظ والنرد نشره في نهاية كتاب مدرسي في مادة الرياضيات، وقد ضمن عمله هذا 14 نظرية في حل العاب الحظ، تاركا خمسا منها بلاحل ليقوم بوضع حل لها (برنولي) على ما ياتي.
وفي سنة (1679) - اي بعد وفاة «پاسكال» ب(17) عاما -، نشرت ثلاث من الرسائل المتبادلة بينه وبين «فيرما» بعدان كانت قد كتبت سنة (1654). ثم اعيد نشر هذه الرسائل لاحقا ضمن مجموعة مؤلفات «پاسكال» عام (1819).
وفي سنة (1666)، اكتشف العالم الانجليزي «اسحاق نيوتن» (1642 - 1727) نظام العد الخاص به،ولكنه تاخر في نشره إلى العام (1687 م).
وقد تمكن الرياضي والفيلسوف الالماني «جوتفريد ويلهلم لايبنتيز» (1646 - 1716) سنة (1675) من اكتشاف المباديء الاساسية لحساب اللامتناهيات بشكل مستقل عن «نيوتن»، لكنه نشرها قبل نشر«نيوتن» لاعماله بثلاث سنوات اي عام (1684).
ثم بعد ذلك برز دور العالم السويسري «جايمس برنولي» (1654 - 1705) في ((332)) كتابه «فن التخمين» والذي نشره ابن اخيه «نيكولا برنولي» سنة (1713 م)، اي بعد ثمان سنوات من وفاة عمه، ويقع الكتاب في اربعة اجزاء، يحظى الجزء الاخير منها - على الرغم من انه تركه ناقصا - باهمية كبرى في مجال تطور نظرية الاحتمالات، وقد تضمن الكتاب بالاضافة إلى اكتشاف «برنولي» لقانون التوزيع في «الاعداد الكبيرة»، حلا لخمس من المسائل التي كان «كريستيان هايكنز» قد تركها بلا حلول كما تقدم.
وقد ساهم - إلى جانب «برنو» - في تطوير المسائل الرياضية التي ادت فيما بعد إلى بلورة وصياغة نظرية الاحتمال، «مونمور» (1678 - 1719) في كتابه عن الحظوظ، والرياضي الفرنسي «ابراهام دو موافر» (1667 - 1754) وهو من اصدقاء «اسحاق نيوتن»، حيث نشر على التوالي سنة (1718)، (1738)، (1756) مساهماته في الاحتمال ضمن كتابه في المصادفة «مبدا الفرص».
وفي هذه الفترة، بدا «دايفد هيوم» (1711 - 1776) بتقويم المنهج الاستقرائي، عبر ما بحثه في مسالتي «العلية» و «القضايا التجريبية».
ثم ياتي دور الرياضي الفرنسي «جين لورون دلامبير» (1717 - 1783) ليثير نقدا على حساب الاحتمالات.
وعام (1763)، نشر كتاب الرياضي الانجليزي «توماس بايز» (1702 - 1761)، وكان «باي» من رواد نظرية الاحتمال حتى صارت له مبرهنة خاصة في الاحتمال عرفت ب«مبرهنة بايز».
وفي سنة (1785)، نشر السياسي والرياضي الفرنسي «ماري كوندورسيه» (1743 - 1794) أهم اعماله، وهو عبارة عن دراسة له حول نظرية الاحتمال.
وسنة (1794) نشر «انسيون»((333)) كتابه حول حساب الاحتمالات، وكانت ملاحظاته منطلقا لمساهمة «كينز» في القرن العشرين.
وكان للرياضي والفيزيائي الالماني «كارل فريدريك جاوس» (1777 - 1855) دور بارز في تحديد اساسيات توزيع الاحتمال حتى لا يزال «المنحنى» البياني للاحتمال يحمل اسمه.
ثم كان للرياضي الفرنسي «سيميون دنيس پواسون» (1781 - 1840) دور في توضيح هذه النظرية، وصار له توزيع في نظرية الاحتمال عرف ب«توزيع پواسون».
وساهم في نظرية تكرار الحدوث، الفلكي والرياضي الفرنسي «پيير سيمون لاپلاس» (1749 -1827) عام (1812 م)، في كتابه «النظرية التحليلية للاحتمالات» حتى عدت اعمال «لاپلاس» الاسهامات الاساس في بلورة نظرية الاحتمال التي دخلت بفضل ابحاثه عصرا جديدا، وتلاه عام(1814) ب«بحث فلسفي حول الاحتمالات».
وفي هذه الفترة ظهرت بعض المحاولات لتقنين نظرية الاحتمال، منها محاولات المنطقي والرياضي الانجليزي «دومورجان» (1806 - 1871) سنة (1837) في كتابه «نظرية الاحتمالات» ومحاولات الرياضي الانجليزي «جورج بول» (1815 - 1864) - واضع أول نظام متكامل لمنطق الاحتمال - اللذين عملاعلى التاسيس للمنطق الرمزي.
وفي عام (1843) اصدر الفيلسوف الانجليزي «جون ستيوارت مل» (1806 - 1873) الكتاب الذي اذاع شهرته، وهو «نسق في المنطق»، والذي كان الشيء الجديد فيه بالنسبة إلى عصره، معالجته للاستقراء معالجة جادة.
وفي السنة نفسها صاغ الاقتصادي والرياضي الفرنسي «انطوان اوجستان كورنو»(1801 - 1877) نظرية خالصة للمصادفة في كتابه «شرح نظرية الصدف والاحتمالات»، واقام بناء فلسفيا على تصوره الموضوعي للمصادفة.
وفي هذا العام ايضا نشر «اليس» في مجال الاحتمال كتابه «الاسس»، وكان أول من نادى بنظرية تكرار الحدوث المحدودة في منتصف القرن التاسع عشر ((334)).
وقد وضع المنطقي الانكليزي «جون فن» (1834 - 1923) عام (1866) شرحا مطولا لاعمال «لاپلاس» المتقدمة في كتابه «منطق الصدف»، وتوصل «فن» إلى وضع مخطط للاحتمالات الممكنة صار يسمى ب«مخطط فن». كما ان نظرية تكرار الحدوث صارت ترتبط باسم «فن» بعد ان كان «اليس» أول المنادين بها.
واضاف إلى اعمال «لاپلاس» اضافات هامة فيما بعد الامريكي «تشارلز پيرس» (1839 -1914) في اوائل القرن العشرين في «الاوراق المجموعة».
وقريب سنة (1874)، توصل مؤسس مدرسة «بطرس بورغ» الرياضية، الرياضي الروسي «تشبيشف» (1821 - 1894) إلى صياغة برهان بسيط ودقيق لقانون الاعداد الكبيرة ل«برنولي» ((335)).
وفي هذه الفترة برز الرياضي الروسي «اندريه ماركوف» (1856 - 1922) الذي اختص بالاحتمال، وتوصل إلى ما عرف ب«سلاسل ماركوف».
وابتداء من النصف الثاني من القرن التاسع عشر، تعاظم تطبيق المناهج الاحصاية في العلم، فتنامى التركيز على المفهوم الاحصائي للاحتمال.
يتبع................ز
