Mathématiques🎓 objectif bac

الاحتمالات والإحصاء

الاحتمالات الشرطية

🔊 La maîtresse lit pour toi
في ثانوية أربعمائة تلميذ في الأقسام النهائية، يدرسون الإنجليزية أو الألمانية. احتمال أن يدرس تلميذ مختار عشوائيا الألمانية معروف. لكن إن قيل لك مسبقا إنّ المختارة بنت، تغيّر السؤال: لم يعد الاختيار من أربعمائة بل من مائتين و عشرين. فكيف يتغيّر الاحتمال لمّا تصل معلومة جديدة؟

الاحتمال الشرطي ليس مفهوما جديدا بقدر ما هو تضييق لمجموعة المخارج: نستبدل بالكون كلّه الجزء الذي نعلم أنّه تحقّق، ثمّ نعيد الحساب داخله.

🎓في نهاية هذا الدرس ستكون قادرا على:
  • حساب احتمال شرطي بالتعريف و بالقراءة المباشرة من جدول
  • توظيف دستور الجداء لحساب احتمال تقاطع في تجربة على مراحل
  • التمييز بين الاحتمال الشرطي و معكوسه
  • حساب احتمال شرطي معكوس بالتعريف
🔑يفترض هذا الدرس أنّك تتقن:
  • احتمال حادثة و الحادثة العكسية و خواصّ الاحتمال
  • قراءة جدول ذي مدخلين

1. تعريف الاحتمال الشرطي

لتكن A حادثة احتمالها غير معدوم. نعرّف على مجموعة المخارج احتمالا جديدا يرفق بكلّ حادثة B العدد الآتي، و نقرؤه «احتمال B علما أنّ A محقّقة».

تعريف الاحتمال الشرطي

البسط يعدّ المخارج الملائمة لـ B داخل A، و المقام يقيس A التي صارت الكون الجديد. القسمة على احتمال A هي بالضبط ما يعيد المجموع إلى الواحد.

pA(B) = p(A ∩ B)p(A)
pA(B)احتمال الحادثة B علما أنّ A محقّقة، و يُكتب أيضا ⁦p(B/A)⁩Aالحادثة المعلوم تحقّقها، احتمالها غير معدوم
⛔ الترتيب في الكتابة ليس تجميليّا: ⁦⁦p(B/A)⁩⁩ و ⁦⁦p(A/B)⁩⁩ عددان مختلفان. في المثال الافتتاحي، احتمال أن تدرس الألمانية علما أنّها بنت لا يساوي احتمال أن تكون بنتا علما أنّ التلميذ يدرس الألمانية. المقام يتغيّر: مرّة البنات و مرّة دارسو الألمانية.

2. دستور الجداء

دستور الجداء

التعريف نفسه مكتوبا بشكل آخر، و هو الأنفع عمليّا: في السحب المتتالي دون إرجاع نعرف احتمال السحبة الأولى، ثمّ احتمال الثانية بعدما تغيّر الصندوق.

p(A ∩ B) = p(A) × pA(B)
⭐ متى التعريف و متى الجداء؟ إن كان الجدول أو العدّ يعطيك التقاطع مباشرة فاستعمل التعريف. و إن كانت التجربة على مراحل (سحب ثمّ سحب، رمي ثمّ سحب) فاستعمل الجداء: كلّ مرحلة تعطي عاملا.
مجموع الأوزان الخارجة من كلّ عقدة يساوي واحدا؛ و هو أوّل تحقّق يُجرى على الشجرة قبل أيّ حساب.

الشجرة المرجّحة هي دستور الجداء مرسوما: وزن الفرع الأوّل احتمال بسيط، و وزن الفرع الثاني احتمال شرطي، و احتمال المسار جداء أوزانه. و مجموع الأوزان الخارجة من عقدة واحدة يساوي واحدا — و هو أوّل تحقّق تجريه.

3. قلب الشرط

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 بجمع كلّ المسارات المؤدّية إلى B. اكتب التعريف، ثمّ املأ البسط و المقام كلاّ على حدة.

pB(A) = p(A ∩ B)p(B)
مثال 1: الاحتمال الشرطي مقروءا من جدول

يتوزّع أربعمائة تلميذ في الأقسام النهائية حسب اللغة الحيّة و الجنس: 130 من البنين يدرسون الإنجليزية و 50 الألمانية، و 140 من البنات يدرسن الإنجليزية و 80 الألمانية. نختار تلميذا عشوائيا. نسمّي F الحادثة «التلميذ المختار بنت» و D الحادثة «التلميذ المختار يدرس الألمانية».

🎯المطلوب: احسب احتمال أن تكون بنتا، ثمّ احتمال أن تدرس الألمانية علما أنّها بنت، و قارن النتيجة بالتعريف.

🔹الخطوة 1: عدد البنات

البنات هنّ مجموع سطر البنات: مائة و أربعون في الإنجليزية و ثمانون في الألمانية.

n(F)=140 + 80=220
🔹الخطوة 2: احتمال أن تكون بنتا

نقسم على العدد الكلّي و نختزل بالقسمة على عشرين.

p(F)=220400=1120
🔹الخطوة 3: القراءة المباشرة

«علما أنّها بنت» يعني أنّ الكون صار البنات وحدهنّ: نعدّ داخل السطر.

p(DF)=80220=411
🔹الخطوة 4: التعريف

و نحسبه الآن بالتعريف: التقاطع هو خانة البنات الدارسات للألمانية.

p(D ∩ F)=80400=15
✅النّتيجة

نقسم على احتمال البنات، فيبسّط المقام أربعمائة، و نجد العدد نفسه.

p(DF)=80400220400=80220=411
⭐ هذا التمرين هو تعريف الاحتمال الشرطي، مكتشفا لا مسلّما به. القراءة المباشرة من السطر و القسمة بالتعريف تعطيان العدد نفسه، لأنّ المقام أربعمائة يبسّط. و لاحظ أنّ الاحتمال تغيّر فعلا بالمعلومة: الحادثتان مرتبطتان.
مثال 2: سحب دون إرجاع

صندوق فيه خمس قريصات مرقّمة 0 و 2 و 4 و 6 و 8، و ثلاث قريصات مرقّمة 1 و 3 و 5، لا نميّز بينها باللمس. نسحب على التوالي و دون إرجاع قريصتين. نسمّي A الحادثة «القريصة الأولى تحمل رقما زوجيا» و B الحادثة «القريصة الثانية تحمل رقما زوجيا».

🎯المطلوب: احسب احتمال الحصول على رقمين زوجيين.

🔹الخطوة 1: السحبة الأولى

القريصات ثماني في المجموع، منها خمس تحمل أرقاما زوجية.

n(E) = 5 + 3 = 8 ; n(A) = 5 ⟹ p(A) = 58
🔹الخطوة 2: الصندوق تغيّر

بعد سحب قريصة زوجية دون إرجاعها، صار الصندوق يحوي سبع قريصات، منها أربع زوجية.

n(E') = 7 ; n(B') = 4
🔹الخطوة 3: الاحتمال الشرطي

فالاحتمال الشرطي للسحبة الثانية يُقرأ من الصندوق الجديد.

pA(B) = 47
🔹الخطوة 4: الجداء

نطبّق دستور الجداء.

p(A ∩ B)=(58) × (47)=2056
✅النّتيجة

نختزل بالقسمة على أربعة.

p(A ∩ B) = 514
⭐ دون إرجاع يعني أنّ المقام ينقص. ثمانية ثمّ سبعة. من كتب ⁦5/8⁩ مرّتين عالج السحب كأنّه بإرجاع. اسأل دائما: هل الصندوق هو نفسه في السحبة الثانية؟
مثال 3: 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 4: 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: مجموع المسارين

الكرة البيضاء تُبلغ بمسارين: عبر الصندوق الأوّل أو الثاني. نجمعهما.

p(B)=(12)(69) + (12)(49)
🔹الخطوة 4: الحساب

نوحّد على تسعة داخل القوسين ثمّ نأخذ النصف.

p(B)=(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، و القسمة على كسر ضرب في مقلوبه.

pB(U1)=1359=(13)(95)=915
✅النّتيجة

فنختزل بالقسمة على ثلاثة.

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.
⛔ التمرين النموذجي في الباكالوريا هو شجرة بمستويين مع سؤال أخير عن الاحتمال الشرطي المعكوس: «علما أنّ الكرة بيضاء، ما احتمال أنّها من الصندوق الأوّل؟». اكتب دائما التعريف أوّلا (تقاطع على شرط) ثمّ املأ البسط و المقام: لا تحاول قراءته من الشجرة مباشرة، فالشجرة تعطي الاتّجاه الأوّل لا المعكوس.
الخلاصة: الاحتمال الشرطي يضيّق الكون إلى ما نعلم أنّه وقع، و دستور الجداء يقرأ التقاطع مرحلة بمرحلة. الشجرة المرجّحة ترسم الاثنين. و قلب الشرط لا يحتاج دستورا جديدا: التعريف وحده، مكتوبا قبل الحساب.

Page 1/8

© Madrassati — leçon rédigée par Madrassati · madrassati.net