Вероятности на Росатоме
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На клетках шахматной доски размером случайным образом расставлены 4 одинаковых фигуры. Найти вероятность того, что три из них будут находиться либо на одной горизонтали, либо на одной вертикали, либо на одной из двух главных диагоналей.
Подсказка 1
Подумаем, а как же нам считать благоприятные исходы для подсчёта вероятности? Мы знаем, что нами должна быть выбрана линия, на которой располагается хотя бы 3 фигурки. Сколько таких вариантов?
Подсказка 2
Попробуйте посчитать количество благоприятных исходов для одной линии. На каждой линии должны быть выбраны либо 4 места для всех фигур, либо 3 места на линии и одна клетка на остальной части доски.
Общее число равнозначных исходов расстановоки фигур есть выбор произвольных клеток из имеющихся , т.е. оно равно .
Благоприятный исход может в двух случаях: три одинаковые фигуры находятся на одной линии и одна не на этой линии, либо четыре одинаковых фигуры на одной линии. Тогда число благоприятных исходов для одной линии (горизонтали, вертикали или главной диагонали) равно . Всего имеется 18 различных линий (горизонталей, вертикалей и главных диагоналей). Итого число благоприятных исходов равно .
Искомая вероятность есть отношение числа благоприятных исходов к общему числу исходов:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Петя бросает несколько раз на стол игральный кубик и считает сумму очков, выпавших на его верхней грани. Для любого натурального числа событие наступает, если эта сумма равна . Найти вероятность события .
Источники:
Используем рекуррентную формулу для поиска вероятности — получить сумму за бросков
Действительно, нам нужно откатиться на один бросок назад, в котором с равными вероятностями выпадают . Посчитаем таблицу вероятностей (не будем явно прописывать знаменатели , оставим только числители)
Бросать кубик имеет смысл только от до раз, иначе невозможно получить очков в сумме. Предположим, что каждое количество бросков равновероятно и наступает с вероятностью , получим формулу
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Блоха Кузя может совершать прыжки по прямой Старт для прыжков находится в точке прямой длина одного прыжка направление каждого прыжка выбирается случайным и равновозможным. Найти вероятность того, что, сделав от четырех до восьми случайных прыжков, Кузя хотя бы один раз будет находиться на расстоянии от
Подсказка 1
Нам нужно найти вероятность какого-то сложного события. Понятно, что она состоит из суммы вероятностей более простых событий, которые входят в сложное. Будет удобно ввести величину, к примеру, p(n,k) — вероятность того, что сделав k прыжков, блоха окажется в точке с координатой nh.
Подсказка 2
Понятно, что p(n,k) определяется рекуррентно через р(n-1, k-1) и p(n+1, k-1), а также мы знаем, чему равно p(n,n). Теперь осталось понять, для каких n и k нам нужны значения p(n,k), и вычислить их.
Подсказка 3
Будет достаточно p(n, k) для n от 4 до 8 и k от 3 до 8. Останется сложить все нужные величины и не забыть, что количество прыжков — от 4 до 8 — равновероятно.
Обозначение: — вероятность того, сделав } прыжков блоха отклоняется от на величину (отрицательные указывают, что блоха находится слева от положительные — справа, число соответствует точке ).
Свойства
1) для
2) (равновозможность направления прыжка)
3) попасть на прыжке в положение возможно по условию только из положений и с вероятностью поэтому
4) при фиксированном и всех, для Ниже приведена часть таблицы для определения
Вероятности, что Кузя закончил прыжки в точке записаны в столбце с номером и строками от до (отмечены желтым). Но Кузя побывал в точке и, если он закончил движение в точках расположенных правее (до включительно), соответствующие позиции отмечены зеленым. Однако Кузя мог, побывав в точке закончить движение и в симметричных относительно точках (т.е. слева от но с теми же вероятностями, что и справа от ), поэтому отмеченные зеленым вероятности надо умножить на Для числа те же.
Считаем, что количество прыжков от до равновероятно (с вероятностью ). Тогда суммируем вероятности, отмеченные желтым, добавляем удвоенные вероятности, отмеченные зеленым, результат умножаем на и на Получим
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На детском новогоднем празднике раздавали шоколадные и фруктовые конфеты. Дети подходили к деду Морозу, залезали рукой в его мешок и вынимали из него по две конфеты. Когда Петя подошел к мешку, он понял, что шоколадных конфет в мешке почти не осталось и вероятность получить две шоколадные конфеты в три раза меньше, чем шоколадную и фруктовую. Какое наименьшее число шоколадных конфет могло находиться в мешке деда Мороза в момент, когда Петя забирал свои конфеты, если после него еще не менее детей получили свои конфеты до того, как мешок опустел?
Источники:
Подсказка 1!
Итак, заметим, что у нас сравниваются две вероятности. Давайте обозначим шоколадные конфеты за х, фруктовые за у. Попробуем подсчитать, какова вероятность вытянуть две шоколадные и одну шоколадную, одну фруктовую.
Подсказка 2!
Вероятность вытащить 2 шоколадные конфеты - С из x по 2 на С из x+y по 2, так как мы делим подходящие случаи на все возможные. Аналогичным образом подсчитайте вторую вероятность и вспомните про их отношение!
Подсказка 3!
Не забываем про условие о количестве детей и дорешиваем задачу!
Пусть в мешке было шоколадных и фруктовых. Найдём вероятность получить две шоколадные конфеты
По условию вероятность для одной шоколадной и одной фруктовой, которая равна
в три раза больше, так что . В итоге первое условие задачи эквивалентно нечётности (чтобы был целым).
По второму условию, включая Петю, конфеты брали ещё хотя бы детей. Каждый берёт по две конфеты, откуда
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На столе лежит колода игральных карт листов. Два опытных игрока Кондрат и Игнат (каждый из них всегда делает правильный ход) начинают игру по следующим правилам. В начале игры каждый из игроков совершенно случайно называет одну из цифр от до Их сумма определяет (на всю игру) максимальное число карт, которые при очередном ходе игроки могут забрать со стола. Игрок не может при своем ходе не взять со стола карту. Выигрывает тот из игроков, кто сможет забрать последнюю карту в колоде. Начинает всегда Кондрат. Какая вероятность победы Игната?
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Точки расположены на сторонах и треугольника так, что Точка выбрана на стороне совершенно случайно. Найти вероятность того, что площадь треугольника превосходит площадь треугольника не более, чем в три раза.
Возьмем отношение за тогда можно выразить площадь треугольника
Тогда:
Но так как потому что — точка на то а значит, нам подходит интервал Вероятность того, что площадь треугольника будет не более чем в 3 раза меньше площади треугольника равна
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На сторонах и треугольника совершенно случайно взяты точки и . Найти вероятность того, что площадь треугольника окажется не меньше трети площади треугольника .
Обозначим . Тогда имеем условие , где равномерно распределены на отрезке . Представим это в виде квадрата — выбор аналогичен выбору случайной точки из квадрата:
Нас интересует площадь над гиперболой внутри этого квадрата.
Гипербола пересекается с прямой при , поэтому для искомой площади нам нужно из площади прямоугольника вычесть площадь под гиперболой, которая равна
Итак, получаем
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На сторонах и треугольника совершенно случайно взяты точки и . Найти вероятность того, что площадь треугольника окажется не больше половины площади треугольника .
Источники:
Обозначим . Тогда , где равномерно распределены на отрезке . Представим это в виде квадрата — выбор аналогичен выбору случайной точки из квадрата.
Нас интересует площадь под гиперболой внутри этого квадрата, которая равна
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В квадрате со стороной расположена точка отстоящая от сторон и на расстояние Через точку совершенно случайно проводится прямая разделяющая квадрат на две части. Найти вероятность того, что площадь одной из частей не превосходит
Подсказка 1
Что мы можем сказать об отсекаемой части? Какой у нее минимум или максимум площади? Какой случай для нашей прямой мы можем зафиксировать и отталкиваться от него?
Подсказка 2
Пусть М и N - точки пересечения нашей прямой со сторонами квадрата! Тогда наименьшая площадь отсекаемого квадрата появляется тогда, когда MD = MN. Какая она? Если точки пересечения будут другие(Х и Y), как изменится наша площадь квадрата? Выражать удобнее через отрезки, полученные с помощью точек на сторонах квадрата (например, проекций точки О на AD и DC). Поворачивая нашу прямую вокруг точки О, мы меняем угол между XY и NM. Какие углы нам подходят?
Подсказка 3
Пусть Н и Т это проекции О на DC и AD. Мы понимаем, что прямая из подсказки 2 нам подходит. Выразив площадь DYX через отрезок HX, понимаем, что мы можем крутить прямую до HX = 1(почему?). Осталось лишь осознать, какие значения угла HOX нам подходят и записать ответ!)
Случай прямая пересекает стороны квадрата
Пусть — проекции на стороны а в точках прямая пересекает эти стороны.
Обозначим С учётом и подобия получаем Запишем условие на площадь:
Мы выяснили, что нам подходят
и как раз соответствуют случаям, когда проходит через и и соответственно.
Случай прямая пересекается только с одной из сторон
Покажем, что в таком случае площадь обоих частей Выше мы уже заметили, что в случае совпадения прямой с прямой или в случае совпадения с прямой площадь меньшей из отсекаемых частей в точности равна
Предположим, что прямая пересекает стороны Пусть она пересекает в точке в точке Треугольники подобны, при этом коэффициент подобия равен поэтому
Заметим, что если мы перейдем от прямой к прямой то площадь меньшей из частей увеличится на Но так как площадь то площадь
Случай, если пересекает стороны разбирается аналогично (просто рассматривается прямая вместо ).
В результате получаем ответ
Можно в числителе применить формулу разности арктангенсов
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Робот может совершать равные по длине шаги по дорожке вперед и назад, при этом выбор направления движения каждого шага является случайным и равновозможным. Робот сделал шагов и остановился. Найти вероятность того, что он окажется на расстоянии более двух шагов от начала движения.
Подсказка 1!
Итак, давайте посчитаем, сколько у него способов оказаться в конкретном месте x, (пусть начинает робот в 0), а затем посмотрим, какие координаты подходят, а какие нет! Заметим, что x четное, так как робот сделал 10 шагов. Давайте составим систему уравнений и попробуем понять, сколько шагов роботу пришлось сделать вперед, а сколько назад, чтобы оказаться в x?
Подсказка 2!
Так, пусть а - шаги вперед, б - шаги назад. Тогда их сумма - 10, а из разность должна быть ровно x! Попробуйте найти а и б и понять, сколько способов выбрать, в каком порядке будут происходить эти а шагов вперед и б шагов назад!
Подсказка 3!
Итак, не забываем о четности k и об условии на его величину!
Посчитаем сколько способов у робота попасть в каждую координату Понятно, что должно быть чётно. Всего робот делает шагов, при этом его суммарное смещение равно то есть шагов одного вида было ровно на больше. Имеем систему ( — число шагов вперёд, — назад)
Которая имеет единственное решение относительно После этого роботу достаточно выбрать номера шагов, на которых он идёт вперёд — способов это сделать Из условия возможны только в силу симметрии оставим только положительные. Всего при этом маршрутов у робота в итоге имеем вероятность
Замечание. Такой процесс называется одномерным симметричным случайным блужданием, формулу несложно обобщить до случая несимметричного умножая на вероятности шага в каждую сторону. Почему сумма вероятностей будет равна единице?
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На окружности совершенно случайно взяты три точки и Найдите вероятность того, что треугольник тупоугольный.
Зафиксируем точку на окружности. Пусть — это дуги между точками и лежит между и тогда
Тогда чтобы треугольник был тупоугольным, то есть один из углов был больше должно выполнятся хотя бы одно из следующих условий:
Отобразим это на графике:
Тогда вероятность будет равна
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Игральная кость представляет собой кубик, на гранях которого отмечено от одного до шести очков. Петя случайным образом бросает на стол три игральных кости одновременно и считает сумму числа очков, выпавших на всех костях. Каждое значение этой суммы, расположенное от до может появится с определенной вероятностью. Найти при котором эта вероятность максимально возможная.
Подсказка 1!
Итак, воспользуемся приемом дополнения. Вероятность получить сумму s у нас такая же, как получить какую вероятность?
Подсказка 2!
Правильно, 21 - s, так как если вместо числа s выпадет число 7 - s, сумма будет ровно нужная. То есть можно рассмотреть только значения от 3 до 10!
Подсказка 3!
Интуитивно кажется, что наибольшее количество троек x1,x2,x3 соответствует максимальному S (его больше возможностей разбить на слагаемые), попробуйте разобраться с этим и обосновать!
Заметим, что вероятность получить значение такая же, как и вероятность получить значение ведь соответствующие исходы для и можно разделить соответственно на пары троек где — число, выпавшее на -ом кубике, и Поэтому рассмотрим значения в пределах от до а для вероятность будет такая же.
Итак, нужно понять, какому соответствует большее число троек таких что
Поставим в ряд шаров, между ними будет позиций, куда мы будем ставить перегородки (на одну и ту же позицию ставить перегородки не разрешается). Количество шаров между перегородками и будет соответстовать
Количество способов поставить перегородки равно (возрастающая функция от ).
При при подсчёте мы получим различные перестановок тройки которые не соответствуют условию . При получим различные перестановки тройки и перестановок тройки которые не соответствуют условию
Итак, подходящих троек при будет при их при их
Наибольшая вероятность достигается при и
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Случайно выбранное шестизначное целое положительное число оканчивается на Найти вероятность того, что оно делится на
Всякое целое число , делящееся на 14 и оканчивающееся на 2, имеет вид
Если оно оканчивается на 32 , то его можно представить в виде
Объединяя два этих условия, приходим к уравнению
Его общее решение . Тогда выбранное число, оканчивающееся на 32 и делящееся на 14, имеет вид . Количество таких шестизначных таких чисел определяется неравенством
Всего 1285 чисел (число благоприятных событий). Общее число шестизначных чисел, оканчивающихся на 32 равно 9000 (общее число опытов). Поэтому искомая вероятность
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Вершины куба случайным образом покрашены в два цвета, причем четыре вершины в желтый цвет, а остальные четыре – в зеленый. Петя, не обращая внимания на раскраску вершин, бросает кубик на стол. Найти вероятность того, что все вершины, оказавшиеся на плоскости стола, будут желтыми.
Источники:
Подсказка 1!
Заметим, что у нас невсегда вообще есть желтая грань! То есть на самом деле мы хотим подсчитать вероятность того, что желтая грань упаден на плоскость стола при ее условии ее существования.
Подсказка 2!
Вспоминаем формулу условной вероятности!
Всего способов покрасить вершин кубика в цвета, то есть разделить на две группы по вершины, имеется штук.
Из них есть , когда жёлтые вершины окажутся в плоскости одной грани (потому что всего граней ). Так что вероятность того, что в кубе окажется "жёлтая"грань равна
При этом вероятность попадания нужной "жёлтой"грани (при условии того, что она есть) равна . Откуда по формуле условной вероятности искомая вероятность равна .
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Васе предложили участвовать в соревнованиях по стрельбе из рогатки, пневматического пистолета и ружья. Вероятность поражения мишени из рогатки равна , из пистолета — , из ружья — . Вася стрелял из каждого оружия по два раза. Найти вероятность того, что он допустил только один промах.
Источники:
Подсказка 1!
Так, у нас здесь несколько вариантов условий для промаха - промахнуться можно из ружья, из рогатки, из пистолета. Подсчитайте вероятность ошибки в каждом из случаев по отдельности!
Подсказка 2!
Подумаем, совместны ли эти случаи, могли ли они произойти одновременно? Или нет? Если нет, то мы можем их сложить и получить полную вероятность!
Возможны три несовместных случая, разберём каждый и сложим вероятности.
-
Вася промахнулся только один раз — из рогатки. С учётом порядка этого промаха из двух выстрелов имеем вероятность
-
Вася промахнулся только один раз — из пистолета. Аналогично получаем
-
Был только один промах — из ружья. Здесь
В итоге
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Петя и Вова играют в кости на деньги. Ведущий игру Петя выигрывает, если при бросании им двух игральных кубиков сумма выпавших на них очков не превосходит и проигрывает во всех остальных случаях. Проиграв, Петя отдаёт Вове рубль, выиграв — получает от Вовы рублей. Игра считается справедливой, если среднее значение выигрыша каждым игроком равна нулю. Найти значение при котором игра будет справедливой.
Источники:
Подсказка 1!
Для начала оценим, какая вообще вероятность выигрыша Пети в раунде? Сколько исходов в его пользу?
Подсказка 2!
Верно, 1/6! Теперь попробуйте подсчитать средний выигрыш Пети, то есть его матожидание. Что для этого нужно? Верно, умножаем вероятность на значение выигрыша!
Подсказка 3!
Осталось подставить числа из условия и оценить к
Заметим, что Петя выигрывает с вероятностью (подходят исходы — их из ). Справедливая цена игра означает, что Петя имеет нулевой средний выигрыш, то есть