نظرية الاحتمالات
(تم التحويل من نظرية الإحتمالات)
اذهب إلى: تصفح, ابحث
نظرية الاحتمال هي النظرية التي تدرس احتمال الحوادث العشوائية ، فالبنسبة للرياضيين تعتبر الإحتمالات عبارة عن أرقام محصورة في المجال بين 0 و 1 تحدد احتمال حصول أو عدم حصول حدث معين عشوائي أي غير مؤكد . يتم تحديد احتمال الحدث E بالقيمة حسب بدهيات الاحتمال .
كما ندعو احتمال الحدث E علما بحدوث الحدث F : الاحتمال الشرطي للحدث E مع العلم بحدوث F. نمثل هذا الاحتمال الشرطي بالنسبة بين احتمال التقاطع بين الحدثين ( أي حدوثهما معا ) إلى احتمال حدوث الحدث F ، أي . اذا لم تتغير قيمة الاحتمال الشرطي للحدث E علما بوقوع F عن القيمة الأصلية غير الشرطية للحدث أي أن احتمال واحدا في حال وقوع أو عدم وقوعه عندئذ نقول أن هذين الحدثين مستقلين .
تناقش نظرية الاحتمالات مصطلحين غاية في الهمية : المتغير العشوائي و التوزيع الاحتمالي للمتغير العشوائي .
نظرة أكثر تجريدية
يعتبر الرياضيون عادة نظرية الاحتمالات على أنها دراسة فضاءات الاحتمال و المتغيرات العشوائية ، على انها طريقة قدمت من قبل كولموغوروف في الثلاثينات من القرن العشرين . يمكنن تمثيل الفضاء الاحتمالي على أنه ثلاثية , حيث
Ω تمثل مجموعة غير خالية, تدعى أحيانا فضاء العينة "sample space",
فضاء العينة يتكون من عناصر هي النتائج الممكنة لهذه التجربة العشوائية التي نقوم بدراسة احتمالاتها . مثلا ، إذا تم اختيار مئة ناخب من مجمل ناخبي بلد ما و سألوا عن خيارهم الانتخابي ، فإن مجموعة إجابات جميع هؤلاء الناخبين ستشكل فضاء العينة في حالة الانتخابات هذه : Ω.
هو جبر-σ لفضاء العينة التي ندعو كل عنصر من عناصرها : حدثا event .
لكي نستطيع ان نقول أن يشكل جبر-سيغما هذا يقتضي بالتعريف انها تحوي Ω, بحيث أن متممة أي حدث تشكل حدثا أيضا ، و اجتماع أي تسلسل أحداث هو حدث أيضا .
P يمثل مقياس احتمالي probability measure على , أي, مقياس بحيث يكون
P(Ω) = 1, أي أن احتمال كامل فضاء العينة يساوي الواحد.
من المهم أن نلاحظ أن P تشكل دالة معرفة على و ليس على فضاء العينة Ω.
«بدهية الانفصال»
وكذلك يرجع الفضل في صياغة هذا المبدا إلى الدكتور تشارلي دنبر برود . ومفاد هذه البدهية ان درجة احتمال ان يتصف «A» بواحدة على الاقل من صفتي «B» و «C» هي درجة احتمال اتصاف «A» ب «B» وحدها + احتمال اتصاف «A» ب «C» وحدها - احتمال اتصاف «A» ب «B» و «C» معا .
ويرمز لذلك ب:
وقد تقدم ان بدهية الاتصال تتكفل بتحديد احتمال اجتماع «A» و «B» والمشار اليه باحتمال A Ç B.
ملاحظتان مهمتان:
1 - لو كان الحدثان منفصلين :
2 - في بدهية الانفصال ذكرنا احتمال اتصاف «A» ب «B» وحدها وكذلك الامر بالنسبة إلى «C» وهذا يعني اننا ناخذ بعين الاعتبار كلا الاحتمالين في نفسيهما، بغض النظر عن تحقق الحدث الاخر. وهذا ما اشار اليه «رسل» في «المعرفة الانسانية» .
امثلة توضيحية
المثال الاول:
والمثال القريب من المثال المتقدم في «بدهية الاتصال» هو اننا لو اردنا معرفة درجة احتمال ان يكون الطالب متفوقا في المنطق «او» الرياضيات، جمعنا درجة تفوقه في الرياضيات مع درجة احتمال تفوقه في المنطق، وطرحنا من ذلك درجة احتمال تفوقه فيهما معا التي تحددها بدهية الاتصال، فيكون الناتج هو درجة احتمال تفوقه في احدهما .
المثال الثاني:
مثال «برتراند رسل» :
اذا سحبنا بطاقتين من 52 بطاقة نصفها احمر والنصف الاخر اسود، فان احتمال خروج احدى البطاقتين على الاقل حمراء = احتمال خروج الاولى حمراء + احتمال خروج الثانية كذلك - احتمال خروجهما معا كذلك :
(26/52+51/25)-(52/26×51/25) [على ما تحدده بدهية الاتصال]
- 102/25 = 2/1 + 2/1 - (2/1×51/25) = 1
المثال الثالث:
اذا سحبنا كرتين من وعاءين (من كل وعاء كرة)، في الاول منهما 8كرات بيضاء و كرتان سوداوان، وفي الثاني 6 كرات بيضاء و 4 كرات سوداء، فان درجة احتمال كون احداهما على الاقل بيضاء = احتمال كون الاولى بيضاء + احتمال كون الثانية كذلك - احتمال كونهما معا كذلك = 10/8 + 10/6 - 10/(6×8)48=100/92.
المثال الرابع:
مثال اذا كانت لدينا حقيبتان تحتوي الحقيبة الاولى على 5 كرات زرقاء وخمس كرات صفراء ، وتحتوي الحقيبة الثانية على 6كرات زرقاء واربع كرات صفراء، وقمت بسحب كرتين: واحدة من الحقيبة الاولى واخرى من الحقيبة الثانية، فما هي درجة احتمال ان تخرج احداهما زرقاء؟
الجواب = ان احتمال خروج احداهما زرقاء = احتمال خروج الاولى زرقاء + احتمال خروج الثانية زرقاء - احتمال خروجهما معا زرقاوين
8\10 = 3\10 - 6\10 + 5\10 = (6/10*5/10) - 6/10 + 5/10
مسالة الحوادث الثلاث
وهي تناقش مالو كانت ثلاث حوادث تحدث معا، و اردنا معرفة احتمال وقوع حدث على الاقل من بين ثلاثة حوادث، وذلك لان احتمال احد الحوادث على الاقل يعني:
(على ما تقدم في بدهية الانفصال)
لكن لا باس على اي حال بتقريب الفكرة بمثال:
مثال: اذا كان لدينا وعاء فيه ست طابات حمراء واربع صفراء، واخترنا عشوائيا منها ثلاثا، فما هو احتمال خروج طابة حمراء على الاقل من الطابات الثلاث؟
الجواب: الصياغة الاخرى للمسالة المذكورة، هي محاولة معرفة احتمال ان تكون الطابة الاولى حمراء او الطابة الثانية اوالطابة الثالثة، وحلها كالتالي:
3/5=6/10=6/(6+4)=
ومرد تساوي الاحتمالات إلى ان (P(A و (P(B و (P(C تعني اخذ الاحتمالات بحد نفسها، وبغض النظر عن الاخرى.
1/3=30/90=5/9*6/10=
ووجهه انها كلها ترمز إلى اخذ احتمال تحقق احدها بعد تقديرتحقق الاخر.
1/6=120/720=4/8×5/9×6/10=
اذا: احتمال خروج طابة حمراء على الاقل من الطابات الثلاث المختارة يساوي 30/29 .
التاكد من نتيجة «بدهية الانفصال» بواسطة «بدهية الاتصال»:
وللتاكد من هذه النتيجة، يمكن الاستعانة ببدهية الاتصال، حيث نحسب احتمال خروج الطابات كلها صفراء ونطرح هذا الاحتمال من «واحد» (1) الذي هو احتمال الحدث الاكيد للطرف الاخر - اعني الطابات الحمراء - ، وذلك لان «خروج الطابات كل ها صفراء» و «خروج واحدة حمراء على الاقل» عبارة عن حدثين متضادين يساوي مجموعهماواحدا كما تقدم.
احتمال خروج الطابات كلها صفراء=4/10×9/3×2/8=30/1
احتمال خروج طابة على الاقل حمراء=1-30/1=30/29، وهو ما توصلنا اليه اعلاه.
(تم التحويل من نظرية الإحتمالات)
اذهب إلى: تصفح, ابحث
نظرية الاحتمال هي النظرية التي تدرس احتمال الحوادث العشوائية ، فالبنسبة للرياضيين تعتبر الإحتمالات عبارة عن أرقام محصورة في المجال بين 0 و 1 تحدد احتمال حصول أو عدم حصول حدث معين عشوائي أي غير مؤكد . يتم تحديد احتمال الحدث E بالقيمة حسب بدهيات الاحتمال .
كما ندعو احتمال الحدث E علما بحدوث الحدث F : الاحتمال الشرطي للحدث E مع العلم بحدوث F. نمثل هذا الاحتمال الشرطي بالنسبة بين احتمال التقاطع بين الحدثين ( أي حدوثهما معا ) إلى احتمال حدوث الحدث F ، أي . اذا لم تتغير قيمة الاحتمال الشرطي للحدث E علما بوقوع F عن القيمة الأصلية غير الشرطية للحدث أي أن احتمال واحدا في حال وقوع أو عدم وقوعه عندئذ نقول أن هذين الحدثين مستقلين .
تناقش نظرية الاحتمالات مصطلحين غاية في الهمية : المتغير العشوائي و التوزيع الاحتمالي للمتغير العشوائي .
نظرة أكثر تجريدية
يعتبر الرياضيون عادة نظرية الاحتمالات على أنها دراسة فضاءات الاحتمال و المتغيرات العشوائية ، على انها طريقة قدمت من قبل كولموغوروف في الثلاثينات من القرن العشرين . يمكنن تمثيل الفضاء الاحتمالي على أنه ثلاثية , حيث
Ω تمثل مجموعة غير خالية, تدعى أحيانا فضاء العينة "sample space",
فضاء العينة يتكون من عناصر هي النتائج الممكنة لهذه التجربة العشوائية التي نقوم بدراسة احتمالاتها . مثلا ، إذا تم اختيار مئة ناخب من مجمل ناخبي بلد ما و سألوا عن خيارهم الانتخابي ، فإن مجموعة إجابات جميع هؤلاء الناخبين ستشكل فضاء العينة في حالة الانتخابات هذه : Ω.
هو جبر-σ لفضاء العينة التي ندعو كل عنصر من عناصرها : حدثا event .
لكي نستطيع ان نقول أن يشكل جبر-سيغما هذا يقتضي بالتعريف انها تحوي Ω, بحيث أن متممة أي حدث تشكل حدثا أيضا ، و اجتماع أي تسلسل أحداث هو حدث أيضا .
P يمثل مقياس احتمالي probability measure على , أي, مقياس بحيث يكون
P(Ω) = 1, أي أن احتمال كامل فضاء العينة يساوي الواحد.
من المهم أن نلاحظ أن P تشكل دالة معرفة على و ليس على فضاء العينة Ω.
«بدهية الانفصال»
وكذلك يرجع الفضل في صياغة هذا المبدا إلى الدكتور تشارلي دنبر برود . ومفاد هذه البدهية ان درجة احتمال ان يتصف «A» بواحدة على الاقل من صفتي «B» و «C» هي درجة احتمال اتصاف «A» ب «B» وحدها + احتمال اتصاف «A» ب «C» وحدها - احتمال اتصاف «A» ب «B» و «C» معا .
ويرمز لذلك ب:
وقد تقدم ان بدهية الاتصال تتكفل بتحديد احتمال اجتماع «A» و «B» والمشار اليه باحتمال A Ç B.
ملاحظتان مهمتان:
1 - لو كان الحدثان منفصلين :
2 - في بدهية الانفصال ذكرنا احتمال اتصاف «A» ب «B» وحدها وكذلك الامر بالنسبة إلى «C» وهذا يعني اننا ناخذ بعين الاعتبار كلا الاحتمالين في نفسيهما، بغض النظر عن تحقق الحدث الاخر. وهذا ما اشار اليه «رسل» في «المعرفة الانسانية» .
امثلة توضيحية
المثال الاول:
والمثال القريب من المثال المتقدم في «بدهية الاتصال» هو اننا لو اردنا معرفة درجة احتمال ان يكون الطالب متفوقا في المنطق «او» الرياضيات، جمعنا درجة تفوقه في الرياضيات مع درجة احتمال تفوقه في المنطق، وطرحنا من ذلك درجة احتمال تفوقه فيهما معا التي تحددها بدهية الاتصال، فيكون الناتج هو درجة احتمال تفوقه في احدهما .
المثال الثاني:
مثال «برتراند رسل» :
اذا سحبنا بطاقتين من 52 بطاقة نصفها احمر والنصف الاخر اسود، فان احتمال خروج احدى البطاقتين على الاقل حمراء = احتمال خروج الاولى حمراء + احتمال خروج الثانية كذلك - احتمال خروجهما معا كذلك :
(26/52+51/25)-(52/26×51/25) [على ما تحدده بدهية الاتصال]
- 102/25 = 2/1 + 2/1 - (2/1×51/25) = 1
المثال الثالث:
اذا سحبنا كرتين من وعاءين (من كل وعاء كرة)، في الاول منهما 8كرات بيضاء و كرتان سوداوان، وفي الثاني 6 كرات بيضاء و 4 كرات سوداء، فان درجة احتمال كون احداهما على الاقل بيضاء = احتمال كون الاولى بيضاء + احتمال كون الثانية كذلك - احتمال كونهما معا كذلك = 10/8 + 10/6 - 10/(6×8)48=100/92.
المثال الرابع:
مثال اذا كانت لدينا حقيبتان تحتوي الحقيبة الاولى على 5 كرات زرقاء وخمس كرات صفراء ، وتحتوي الحقيبة الثانية على 6كرات زرقاء واربع كرات صفراء، وقمت بسحب كرتين: واحدة من الحقيبة الاولى واخرى من الحقيبة الثانية، فما هي درجة احتمال ان تخرج احداهما زرقاء؟
الجواب = ان احتمال خروج احداهما زرقاء = احتمال خروج الاولى زرقاء + احتمال خروج الثانية زرقاء - احتمال خروجهما معا زرقاوين
8\10 = 3\10 - 6\10 + 5\10 = (6/10*5/10) - 6/10 + 5/10
مسالة الحوادث الثلاث
وهي تناقش مالو كانت ثلاث حوادث تحدث معا، و اردنا معرفة احتمال وقوع حدث على الاقل من بين ثلاثة حوادث، وذلك لان احتمال احد الحوادث على الاقل يعني:
(على ما تقدم في بدهية الانفصال)
لكن لا باس على اي حال بتقريب الفكرة بمثال:
مثال: اذا كان لدينا وعاء فيه ست طابات حمراء واربع صفراء، واخترنا عشوائيا منها ثلاثا، فما هو احتمال خروج طابة حمراء على الاقل من الطابات الثلاث؟
الجواب: الصياغة الاخرى للمسالة المذكورة، هي محاولة معرفة احتمال ان تكون الطابة الاولى حمراء او الطابة الثانية اوالطابة الثالثة، وحلها كالتالي:
3/5=6/10=6/(6+4)=
ومرد تساوي الاحتمالات إلى ان (P(A و (P(B و (P(C تعني اخذ الاحتمالات بحد نفسها، وبغض النظر عن الاخرى.
1/3=30/90=5/9*6/10=
ووجهه انها كلها ترمز إلى اخذ احتمال تحقق احدها بعد تقديرتحقق الاخر.
1/6=120/720=4/8×5/9×6/10=
اذا: احتمال خروج طابة حمراء على الاقل من الطابات الثلاث المختارة يساوي 30/29 .
التاكد من نتيجة «بدهية الانفصال» بواسطة «بدهية الاتصال»:
وللتاكد من هذه النتيجة، يمكن الاستعانة ببدهية الاتصال، حيث نحسب احتمال خروج الطابات كلها صفراء ونطرح هذا الاحتمال من «واحد» (1) الذي هو احتمال الحدث الاكيد للطرف الاخر - اعني الطابات الحمراء - ، وذلك لان «خروج الطابات كل ها صفراء» و «خروج واحدة حمراء على الاقل» عبارة عن حدثين متضادين يساوي مجموعهماواحدا كما تقدم.
احتمال خروج الطابات كلها صفراء=4/10×9/3×2/8=30/1
احتمال خروج طابة على الاقل حمراء=1-30/1=30/29، وهو ما توصلنا اليه اعلاه.
