Konspekt tõenäosus ja statistika

  • Tõenäosus, geomeetriline tõenäosus
  • Statistika
  • Hajuvusmõõdud

Tõenäosus

Olgu objekti A valimiseks a erinevat võimalust ja B valimiseks b erinevat võimalust.

Liitmislause

Kui valida tuleb A VÕI B, siis on erinevate valikuvõimaluste arv

a + b.

Korrutamislause

Kui valida tuleb A JA B, siis on erinevate valikuvõimaluste arv

a ⋅ b.

Arvu faktoriaal

Naturaalarvu k faktoriaal k! on kõigi naturaalarvude korrutis ühest kuni arvuni k ehk:

k! = k ⋅ (− 1) ⋅ … ⋅ 3 ⋅ 2 ⋅ 1

Näiteks, arvu 5 faktoriaal on
​5! = 5 ⋅ 4 ⋅ 3 ⋅ 2 ⋅ 1 = 120.

Nulli ja ühe faktoriaalid on eraldi defineeritud:

0! = 1​! = 1

Permutatsioonid

k erineva elemendi permutatsioonid on nende elementide kõik võimalikud erinevad järjestused. Selliste permutatsioonide arvu Pk saab leida faktoriaali abil:

Pkk!

Variatsioonide arv

n-elemendilise hulga k-elemendiliste (kn) osahulkade elementide erinevaid järjestusi nimetatakse variatsioonideks n elemendist k kaupa.

Variatsioonide arvu  V n k  saab arvutada valemiga

V n k =  n ⋅ (n – 1) ⋅ ... ⋅ (nk + 1) = \frac{n!}{\left(n-k\right)!}.

  • V n k  variatsioonide arv n elemendist k kaupa
  • n vaadeldava hulga suurus
  • k vaadeldava osahulga suurus

Kombinatsioonide arv

n-elemendilise hulga k-elemendilisi (kn) osahulki nimetatakse kombinatsioonideks n elemendist k kaupa. Erinevate kombinatsioonide arvu  C n k saab arvutada valemiga

C n k = n ! k ! n - k ! .

  • C n k  kombinatsioonide arv n elemendist k kaupa
  • n vaadeldava hulga suurus
  • k vaadeldava osahulga suurus

Tihti tähistatakse kombinatsioonide arvu ka

C n k = n k

Geomeetriline tõenäosus

Kui ruumi piirkonna D tabamine on kindel nii, et kõik alampiirkonnad on võrdvõimalikud, siis tõenäosus, et tabatakse alampiirkonda A on:

P_A=\frac{S_A}{S_D}

kus SA ja SD tähistavad vastavalt piirkondade A ja D mõõdet (nt pikkus, pindala, ruumala).

Statistika

Variatsioonirida

Variatsioonireaks nimetatakse kasvavalt või kahanevalt järjestatud tunnuse väärtuste rida.

Näiteks kümne õpilase testi tulemused variatsioonireana:

3, 3, 4, 4, 5, 8, 8, 10, 10, 10

Mediaan

Mediaan on arv, millest suuremaid ja väiksemaid väärtusi on variatsioonireas sama palju.

Näiteks on antud kümne õpilase testi tulemused punktides koos väärtuse  järjekorra­numbriga:

31, 32, 43, 44, 55, 86, 87, 108, 109, 1010

Mediaan peab asuma viienda ja kuuenda pikkuse vahel ja on seega nende aritmeetiline keskmine:

M_e=\frac{5+8}{2}=6,5

Mood

Mood Mo on tunnuse väärtus, mis esineb kõige sagedamini.

Näiteks on antud kümne õpilase testi tulemused punktides: Mo = 10.

Kui ühel tunnusel on kaks väärtust, mida esineb võrdselt kõige rohkem, siis on tegemist bimodaalse tunnusega. Kui moode on üle kahe, siis öeldakse, et mood puudub.

Keskväärtus

Tunnuse keskväärtuseks  x on tunnuste väärtuste aritmeetiline keskmine.

x = x 1 + x 2 + . . . + x n n

x = 1 n i = 1 n x i

Näiteks testi tulemuste keskväärtus on \overline{x}=6,5.

Hajuvusmõõdud

Minimaalne ja maksimaalne element

Minimaalne ja maksimaalne element on tunnuse väärtuste hulgas vastavalt vähim ja suurim väärtus.

  • xmin = 3
  • xmax = 10

Variatsioonirea ulatus

Maksimaalse ja minimaalse elemendi vahet nimetatakse variatsioonirea ulatuseks.

xmaxxmin

Kümne testi tulemuste variatsioonirea ulatus on 10 – 3 = 7.

Hälve

Variatsioonireas oleva arvu ja keskväärtuse vahet nimetatakse selle arvu hälbeks d.

d = x - x

Kõikide hälvete absoluutväärtuste aritmeetilist keskmist nimetatakse keskmiseks hälbeks.

d = x 1 - x + x 2 - x + . . . + x n - x n

Kümne testi tulemuste variatsioonirea kolmanda elemendi hälve on:

  • x3 = 4
  • x  = 6,5
  • d3 = 4 – 6,5 = –2,5 

Dispersioon

Hälvete ruutude keskväärtust nimetatakse dispersiooniks σ2.

σ 2 = x 1 - x 2 + x 2 - x 2 + . . . x n - x 2 n = i = 1 n x i - x 2 n

Standardhälve

Ruurjuurt dispersioonist nimetatakse standardhälbeks.

σ = i = 1 n x i - x 2 n

Kui valimis on alla saja objekti, siis soovitatakse jagada mitte kõikide objektide arvuga n, vaid sellest ühe võrra väiksema arvuga n − 1.

σ = i = 1 n x i - x 2 n - 1

Tabel

x

d

\left|d\right|

d2

3

–3,5

3,5

12,25

3

–3,5

3,5

12,25

4

–2,5

2,5

6,25

4

–2,5

2,5

6,25

5

–1,5

1,5

2,25

8

1,5

1,5

2,25

8

1,5

1,5

2,25

10

3,5

3,5

12,25

10

3,5

3,5

12,25

10

3,5

3,5

12,25

  • Me = 6,5
  • Mo = 10
  • xmin = 3
  • xmax = 10
  • variatsioonirea ulatus = 7
  • x  = 6,5
  • d  = 2,7
  • σ2 ≈ 8,1
  • σ ≈ 3