Mathématiques🎓 objectif bac

الإحصاء والاحتمالات

حل مسائل في الاحتمالات الشرطية باستعمال التحليل التوفيقي

🔊 La maîtresse lit pour toi
في التمارين الحقيقية لا يأتي المعطى مصنّفا: لا يقول لك «هذه توفيقة» و لا «هذا احتمال شرطي». يقول «نسحب ثلاث كريات في آن واحد» و «علما أنّ من بينها سوداء»، و عليك أنت أن تختار الأداة. فما هي الخطوات التي تحوّل نصّا إلى حساب؟

هذه الحصّة ليست درسا جديدا: هي منهجية. كلّ أدواتها رأيتها، و الجديد هو ترتيب استعمالها و التعرّف على الإشارات التي يخفيها نصّ التمرين.

🎓في نهاية هذا الدرس ستكون قادرا على:
  • ترجمة عبارات السحب إلى النموذج التوفيقي المناسب
  • حساب احتمال شرطي في وضعية تعتمد على العدّ
  • توظيف الحادثة العكسية في مسائل «على الأقلّ»
  • حساب احتمال شرطي معكوس بالتعريف
  • التحقّق من نتيجة بطريق ثان
🔑يفترض هذا الدرس أنّك تتقن:
  • الترتيبات و التوفيقات و دساتيرها
  • الاحتمال الشرطي و دستور الاحتمالات الكلّية

1. المنهجية في أربع خطوات

  1. النمذجة: ما هي مجموعة المخارج بالضبط؟ اكتبها بجملة، ثمّ عدّ عناصرها. لا تكتب احتمالا قبل أن تكتب مقامه
  2. اختيار النموذج: هل الترتيب يهمّ؟ هل هناك إرجاع؟ العبارات في المعطى تجيب
  3. التقسيم: هل الحادثة اتّحاد حالات منفصلة؟ هل عكسها أبسط؟ هل التجربة على مراحل؟
  4. التحقّق: عدد بين صفر و واحد، مجموع احتمالات التجزئة يساوي واحدا، و إن أمكن طريق ثان للحساب

2. ثلاثة نماذج للسحب، و ثلاث عبارات تدلّ عليها

كلّ تمارين الاحتمالات في الباكالوريا تقريبا تقوم على أحد ثلاثة نماذج، و كلّ نموذج له عبارته في المعطى و دستوره في العدّ.

سحب على التوالي و بإرجاع

الصندوق لا يتغيّر، و الترتيب يهمّ: قائمة. و السحبات مستقلّة، فاحتمال مسار جداء احتمالات مراحله.

n(E) = np
nعدد الأشياء في الصندوقpعدد السحبات
سحب على التوالي و دون إرجاع

الترتيب يهمّ و لا تكرار: ترتيبة. الصندوق يتغيّر بعد كلّ سحبة، فالسحبات مرتبطة و يلزم دستور الجداء بالاحتمالات الشرطية.

n(E) = Anp
سحب في آن واحد

لا ترتيب و لا تكرار: توفيقة. و هو النموذج الأنفع لمّا يكون السؤال عن تركيبة السحبة (كم كرية سوداء؟) لا عن ترتيبها.

n(E) = Cnp
⭐ العدّ في السحب المتزامن يتمّ دائما بالجداء الآتي: لاختيار سحبة فيها k كرية سوداء من بين s سوداء، و الباقي من بين الأخرى، نختار السوداوات ثمّ نختار الأخريات، و نضرب بالمبدأ الأساسي. هذا الجداء من توفيقتين هو أكثر ما يُكتب في تمارين هذا الباب.

3. «على الأقلّ» و المتمّمة

العبارة «على الأقلّ» تعني اتّحاد حالات. إن كانت الحالات قليلة فاجمعها، و إن كانت كثيرة فالعكس أقصر. و الحالة الأنفع على الإطلاق: «واحد على الأقلّ» عكسه «و لا واحد»، و هو حالة واحدة.

الحادثة العكسية في العدّ

النسخة العدّية من دستور الحادثة العكسية. تُستعمل قبل حساب الاحتمال، فتُبقيك في الأعداد الصحيحة أطول وقت ممكن.

n(A) = n(E) − n(A)

4. الاحتمال الشرطي المعكوس

السؤال الأخير في تمارين الشجرة يقلب الاتّجاه: نعرف احتمال النتيجة علما بالسبب، و نطلب احتمال السبب علما بالنتيجة. لا دستور جديد هنا — التعريف وحده يكفي، بشرط أن يُكتب أوّلا.

قلب الشرط

البسط يُحسب بدستور الجداء في الاتّجاه المعروف، و المقام بدستور الاحتمالات الكلّية. اكتب التعريف، ثمّ املأ البسط و المقام كلاّ على حدة: هذا الترتيب وحده يمنع الخلط بين الاتّجاهين.

pB(A) = p(A ∩ B)p(B)
مثال 1: عدّ لا يقبل النسيان

في مدينة ما، احتمالا ميلاد ذكر و ميلاد أنثى متساويان. نختار عشوائيا عائلة ذات خمسة أطفال، و نرمز للذكر بـ G و للأنثى بـ F.

🎯المطلوب: احسب احتمال الحادثة C: «ثلاثة أطفال على الأقلّ متتابعون من الجنس نفسه».

🔹الخطوة 1: المخارج

كلّ عائلة قائمة ذات خمسة عناصر من حرفين.

n(E)=2⁵=32
🔹الخطوة 2: التصنيف

نعدّ أوّلا الحالات التي فيها ثلاث إناث متتابعات على الأقلّ، ثمّ نضاعف بالتناظر. نصنّفها حسب موضع أوّل ثلاثي متتابع.

i ∈ {1 ; 2 ; 3}
🔹الخطوة 3: الحالة الأولى

الثلاثي في المواضع الثلاثة الأولى: الموضعان الباقيان حرّان، أربعة مخارج.

(F,F,F,F,F) ; (F,F,F,F,G) ; (F,F,F,G,F) ; (F,F,F,G,G)
🔹الخطوة 4: الحالة الثانية

الثلاثي في المواضع 2 و 3 و 4، و الموضع الأوّل ذكر حتّى لا نكرّر ما سبق: مخرجان.

(G,F,F,F,F) ; (G,F,F,F,G)
🔹الخطوة 5: الحالة الثالثة

الثلاثي في المواضع الثلاثة الأخيرة، و الموضع الثاني ذكر لنفس السبب: مخرجان.

(F,G,F,F,F) ; (G,G,F,F,F)
🔹الخطوة 6: مجموع الحالة الأنثوية

فمجموع الحالات الأنثوية ثمانية، لا خمسة.

4 + 2 + 2 = 8
🔹الخطوة 7: التناظر

و بالتناظر تماما بتبديل الحرفين، للذكور ثمانية أيضا، و الصنفان منفصلان لأنّ خمسة مواضع لا تسع ثلاثيّين متعاكسين.

8 + 8 = 16
✅النّتيجة

فنقسم على العدد الكلّي.

p(C)=1632=12
⭐ التصنيف حسب موضع أوّل ثلاثي هو ما يجعل العدّ كاملا. بدونه ينسى المرء الحالات التي يظهر فيها الثلاثي مرّتين أو يمتدّ. تحقّق بالجمع: أربعة و اثنان و اثنان.
⛔ العدّ بالسرد الحرّ هو أخطر ما في هذا الباب. من كتب الحالات الأنثوية «كما تأتيه» نسي عادة ⁦⁦(F,F,F,F,G)⁩⁩ و ⁦⁦(F,F,F,G,F)⁩⁩ و ⁦⁦(F,G,F,F,F)⁩⁩ — و هي الحالات التي يزيد فيها حرف على الثلاثي أو يسبقه حرف واحد. صنّف قبل أن تسرد: حسب موضع، أو حسب عدد، أو حسب أوّل تحقّق. و إن أمكنك التحقّق بالتناظر أو بمجموع، فافعل: هنا مجموع 4 و 2 و 2 يساوي 8 بالضبط، و لا شيء بعده.
مثال 2: طريقان لنتيجة واحدة

صندوق فيه ستّ كرات حمراء و ثلاث كرات خضراء، لا نميّز بينها باللمس. نسحب كرتين على التوالي و دون إرجاع. نسمّي A الحادثة «الكرة الأولى حمراء» و B الحادثة «الكرة الثانية خضراء».

🎯المطلوب: احسب احتمال أن تكون الأولى حمراء و الثانية خضراء، بطريقين مختلفين.

🔹الخطوة 1: السحبة الأولى

الطريق الأوّل بالاحتمال الشرطي: تسع كرات، منها ستّ حمراء.

p(A)=69=23
🔹الخطوة 2: الصندوق الجديد

بعد سحب حمراء دون إرجاع بقيت خمس حمراء و ثلاث خضراء، أي ثمان كرات.

n(E') = 5 + 3 = 8 ⟹ pA(B) = 38
🔹الخطوة 3: الجداء الأوّل

نطبّق دستور الجداء.

p(A ∩ B)=(23)(38)=624=14
🔹الخطوة 4: المقام العدّي

الطريق الثاني بالعدّ: عدد الترتيبات ذات عنصرين من تسع كرات.

n(E)=A9²=9 × 8=72
🔹الخطوة 5: البسط العدّي

و الحالات الملائمة: حمراء من ستّ ثمّ خضراء من ثلاث، بالمبدأ الأساسي.

n(A ∩ B)=6 × 3=18
✅النّتيجة

نقسم و نختزل.

p(A ∩ B)=1872=14
⭐ الطريقان ليسا ترفا، بل تأمين. الأوّل أسرع في الامتحان، و الثاني يكشف الخطأ إن وقع. و التطابق ليس مصادفة: دستور الجداء ليس إلاّ العدّ مكتوبا على مراحل.
مثال 3: قلب الشرط

صندوقان: الأوّل فيه ستّ كرات بيضاء و ثلاث سوداء، و الثاني فيه أربع بيضاء و خمس سوداء، و لا نميّز بين الكرات باللمس. نأخذ صندوقا عشوائيا ثمّ نسحب منه كرة واحدة عشوائيا. نسمّي B الحادثة «الكرة المسحوبة بيضاء».

🎯المطلوب: احسب احتمال أن تكون الكرة بيضاء، ثمّ احتمال أن تكون قد سُحبت من الصندوق الأوّل علما أنّها بيضاء.

🔹الخطوة 1: المستوى الأوّل

اختيار الصندوق عشوائي بين اثنين، فلكلّ منهما نصف الحظّ.

p(U1)=p(U2)=12
🔹الخطوة 2: الاحتمالان الشرطيّان

في الصندوق الأوّل ستّ بيضاء من تسع، و في الثاني أربع من تسع.

pU1(B) = 69 = 23 ; pU2(B) = 49
🔹الخطوة 3: الاحتمالات الكلّية

الصندوقان يشكّلان تجزئة، فنجمع المسارين.

p(B)=(12)(23) + (12)(49)
🔹الخطوة 4: الحساب

نوحّد المقامين على تسعة: ستّة أتساع زائد أربعة أتساع، مقسومة على اثنين.

p(B)=(12)(69 + 49)=(12)(109)=59
🔹الخطوة 5: البسط

ثمّ نكتب التعريف للاتّجاه المعكوس، و نحسب بسطه بدستور الجداء.

p(U1 ∩ B)=(12)(69)=13
🔹الخطوة 6: القسمة

نقسم على احتمال الكرة البيضاء، و القسمة على كسر ضرب في مقلوبه.

pB(U1)=1359=(13)(95)=915
✅النّتيجة

فنختزل.

pB(U1) = 35
⭐ لاحظ أنّ الجواب ⁦3/5⁩ أكبر من ⁦1/2⁩. و ذلك منطقي: البياض دليل يرجّح الصندوق الأوّل لأنّه أغنى بالكرات البيضاء. قارن دائما نتيجتك بحدسك: إن خرج احتمال يعاكس المعطى فراجع الاتّجاه، فقد قلبت البسط بالمقام.
مثال 4: شرط و توفيقات معا

صندوق فيه خمس كريات سوداء و أربع بيضاء، لا نميّز بينها باللمس. نسحب في آن واحد ثلاث كريات. نسمّي A الحادثة «السحبة تحوي سوداء واحدة على الأقلّ» و D الحادثة «السحبة تحوي سوداوين بالضبط».

🎯المطلوب: احسب احتمال أن تحوي السحبة سوداوين بالضبط، علما أنّها تحوي سوداء واحدة على الأقلّ.

🔹الخطوة 1: المقام

السحب في آن واحد من تسع كريات: توفيقة ذات ثلاثة عناصر.

n(E)=C9³=84
🔹الخطوة 2: الحادثة الشارطة

«سوداء واحدة على الأقلّ» عكسه «ثلاث بيضاوات»، و البيضاوات أربع.

n(A) = C4³ = 4 ⟹ n(A) = 84 − 4 = 80
🔹الخطوة 3: الحادثة المدروسة

و «سوداوان بالضبط» يعني اختيار سوداوين من خمس و بيضاء من أربع، بالمبدأ الأساسي.

n(D)=C5² × C4¹=(5 × 42) × 4=10 × 4=40
🔹الخطوة 4: التقاطع

و بما أنّ سوداوين تعني حتما سوداء واحدة على الأقلّ، فالتقاطع هو الحادثة نفسها.

D ⊂ A ⟹ n(D ∩ A) = n(D) = 40
🔹الخطوة 5: التعريف

نكتب التعريف، و المقام 84 يبسّط لأنّه في البسط و المقام معا.

pA(D)=40848084=4080
✅النّتيجة

فنختزل.

pA(D) = 12
⭐ في السحب المتزامن يبسّط المقام دائما، فالاحتمال الشرطي يؤول إلى نسبة عددين: الحالات الملائمة على الحالات الشارطة. اختصرها منذ البداية و ابق في الأعداد الصحيحة. ⚖️ و تحقّق من العدّ الكلّي: أربعة، و ثلاثون، و أربعون، و عشرة تعطي أربعة و ثمانين، و هو مجموع كلّ السحبات.
⛔ اقرأ المعطى مرّتين قبل أن تكتب سطرا، و علّم بقلمك ثلاث عبارات: صيغة السحب («بإرجاع»، «دون إرجاع»، «في آن واحد»)، و أدوات الشرط («على الأقلّ»، «علما أنّ»، «بالضبط»)، و ما يُطلب فعلا (عدد أم احتمال؟). أغلب النقاط الضائعة في هذا الباب تضيع في قراءة النصّ، لا في الحساب.
الخلاصة: كلّ تمرين في هذا الباب يمرّ بالخطوات نفسها — نمذجة، ثمّ اختيار النموذج من عبارة السحب، ثمّ تقسيم الحادثة أو قلبها إلى عكسها، ثمّ تحقّق. و العدّ و الشرط ليسا أداتين متنافستين: الأولى تعطي المقامات و الثانية تربط المراحل.

Page 1/8

© Madrassati — leçon rédigée par Madrassati · madrassati.net