Konspekt. Tõenäosus ja statistika

Liitmis- ja korrutamislause

Liitmislause

Olgu objekti A valimiseks a erinevat võimalust ja B valimiseks b erinevat võimalust. Kui valida tuleb A või B, siis on erinevate valikuvõimaluste arv a + b.

Korrutamislause

Olgu A valimiseks a erinevat võimalust ja B valimiseks b erinevat võimalust. Kui valida tuleb A ja B, siis on erinevate valikuvõimaluste arv ab.

Arvu faktoriaal

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

k! = 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:

Pk = k!

Variatsioonid

Variatsioonide arv

V n k =
=​
n\cdot\left(n-1\right)\cdot...\cdot\left(n-k+1\right)
=​​
\frac{n!}{\left(n-k\right)!}
​​

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

n-elemendilise hulga k-elemendiliste (kn) osahulkade elementide erinevaid järjestusi nimetatakse variatsioonideks n elemendist k kaupa. Variatsioonide arvu  V n k saab arvutada toodud valemiga.

Kombinatsioonid

Kombinatsioonide arv

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

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

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

Bernoulli valem

P = C n k p k r n - k

  • C n k  kombinatsioonide arv
  • p mingi sündmuse A toimumise tõenäosus
  • r = 1 – p sündmuse A vastandsündmuse tõenäosus

Bernoulli valemi abil saab leida tõenäosuse, et n katsel toimub sündmus A täpselt k korda. Korrutamislause põhjal tuleb selleks alustuseks tõsta sündmuse A tõenäosus p astmesse k, A mitte toimumise tõenäosus r astmesse nk ning need omavahel korrutada. Saadud tulemus tuleb viimaks läbi korrutada võimalike järjestuste, antud juhul kombinatsioonide arvuga.

Geomeetriline tõenäosus

Kui ruumi piirkonna G 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.

Statistika

Variatsioonirida

Variatsioonireaks nimetatakse kasvavalt või kahanevalt järjestatud tunnuse väärtuste rida.

Näiteks kümne õpilase pikkused sentimeetrites variatsioonireana:
145, 147, 150, 152, 152, 159, 161, 161, 161, 169

Mediaan

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

Näiteks on antud kümne õpilase pikkused sentimeetrites:
145, 147, 150, 152, 152, 159, 161, 161, 161, 169

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

Me=\frac{152+159}{2}=155,5

Mood

Mood Mo on tunnuse väärtus, mis esineb kõige sagedamini.

Näiteks on antud kümne õpilase pikkused sentimeetrites:
145, 147, 150, 152, 152, 159, 161, 161, 161, 169

Mo = 161

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 \overline{x} on tunnuste väärtuste aritmeetiline keskmine.

\overline{x}=\frac{x_1+x_2+...+x_n}{n}

x = 1 n i = 1 n x i

Näiteks kümne õpilase pikkuste 145, 147, 150, 152, 152, 159, 161, 161, 161, 169 keskväärtus

\overline{x}=155,7

Hajuvusmõõdud

Minimaalne ja maksimaalne element

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

Variatsioonirea ulatus

Maksimaalse ja minimaalse elemendi vahet nimetatakse variatsioonirea ulatuseks.

Kümne õpilase pikkuse variatsioonirea 145, 147, 150, 152, 152, 159, 161, 161, 161, 169 ulatus on

169 – 145 = 24

Kvartiilid

Alumiseks kvartiiliks  K v  nimetatakse tunnuse väärtust, millest väiksemaid (või võrdseid) liikmeid on variatsioonireas veerand ehk 25%.

Ülemiseks kvartiiliks  K v  nimetatakse tunnuse väärtust, millest suuremaid (või võrdseid) liikmeid on variatsioonireas veerand ehk 25%.

Kvartiilid on seega variatsioonirea alumise ja ülemise poole mediaanid.

Variatsioonirea 145, 147, 150, 152, 152, 159, 161, 161, 161, 169 kvartiilid on

K v = 150 ,  K v  = 161

Hälve

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

d=x-\overline{x}

Kõikide hälvete absoluutväärtuste aritmeetilist keskmist nimetatakse keskmiseks hälbeks.

\overline{d}=\frac{\left|x_1-\overline{x}\right|+\left|x_2-\overline{x}\right|+...+\left|x_n-\overline{x}\right|}{n}

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

Ruutjuurt 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