Definicions
Fins ara la probabilitat s'ha fet servir de manera intuïtiva: "casos favorables entre casos possibles". Però aquesta regla només funciona si tots els resultats són igual de probables, i no explica per què $P(\overline{A}) = 1-P(A)$ o per què $P(A \cup B) = P(A)+P(B)-P(A\cap B)$ funcionen sempre. El matemàtic Andrei Kolmogorov va formalitzar la probabilitat el 1933 amb només tres regles de partida (els axiomes); tota la resta, inclosa la regla de Laplace, se'n dedueix.
La probabilitat com a funció: els axiomes de Kolmogorov
El club de teatre d'un institut decideix sortejar tres entrades per a l'estrena entre el públic assistent. Per a això, utilitza un bombo amb boles numerades del $1$ al…
El club de teatre d'un institut decideix sortejar tres entrades per a l'estrena entre el públic assistent. Per a això, utilitza un bombo amb boles numerades del $1$ al $20$. Es considera l'experiment aleatori d'extreure una bola i anotar-ne el número.
Defineix els elements següents:
- a) L'espai mostral $E$.
- b) L'esdeveniment $A$: "obtenir un número que sigui múltiple de $5$".
- c) L'esdeveniment $B$: "obtenir un nombre primer més gran que $10$".
- d) L'esdeveniment $C$: "obtenir un número menor que $4$".
Escriu tots els esdeveniments elementals que formen cadascun dels conjunts anteriors.
La regla de Laplace: un cas particular que compleix els axiomes
La regla de Laplace no és una llei a part: és la forma que pren $P$ quan els $n$ resultats de $E$ són equiprobables. Comprovar que compleix els tres axiomes dona seguretat sobre per què funciona.
En una urna hi ha $12$ boles de colors: $5$ són vermelles, $4$ són blaves i $3$ són grogues. Extraiem una bola a l'atzar i observem el seu color. Utilitzant la Regla de…
En una urna hi ha $12$ boles de colors: $5$ són vermelles, $4$ són blaves i $3$ són grogues. Extraiem una bola a l'atzar i observem el seu color. Utilitzant la Regla de Laplace, calcula la probabilitat dels successos següents:
- a) $P(R)$: "la bola sigui vermella".
- b) $P(A \cup M)$: "la bola sigui blava o groga".
- c) $P(\bar{R})$: "la bola no sigui vermella".
- d) $P(V)$: "la bola sigui verda".
Propietats que es dedueixen dels axiomes
Cap d'aquestes regles és un axioma nou: totes es demostren a partir dels tres axiomes de Kolmogorov, i per això són vàlides sempre, siguin equiprobables o no.
Una aplicació de música ha analitzat les preferències d'un grup de joves. Se sap que la probabilitat que a un usuari li agradi el Trap és $P(T) = 0,65$, la probabilitat…
Una aplicació de música ha analitzat les preferències d'un grup de joves. Se sap que la probabilitat que a un usuari li agradi el Trap és $P(T) = 0,65$, la probabilitat que li agradi el Pop és $P(P) = 0,40$ i la probabilitat que li agradin tots dos gèneres és $P(T \cap P) = 0,15$.
Calcula la probabilitat que, en triar un usuari a l'atzar:
- a) Li agradi el Trap o el Pop.
- b) No li agradi el Trap.
- c) Li agradi el Trap però no el Pop ($P(T - P)$).
En una plataforma de streaming*, el $65\ \%$ dels subscriptors ha vist l'última temporada d'una sèrie de ciència-ficció ($S$), el $40\ \%$ ha vist un documental sobre…
En una plataforma de streaming, el $65\ \%$ dels subscriptors ha vist l'última temporada d'una sèrie de ciència-ficció ($S$), el $40\ \%$ ha vist un documental sobre natura ($D$) i el $25\ \%$ ha vist tots dos continguts. Si seleccionem un usuari a l'atzar, calcula la probabilitat dels successos següents:
a) Que hagi vist la sèrie o el documental.
b) Que no hagi vist ni la sèrie ni el documental.
c) Que hagi vist la sèrie però no el documental.
Diagrames de Venn amb àrees proporcionals a la probabilitat
Un diagrama de Venn es pot dibuixar de manera que l'àrea de cada regió sigui proporcional a la seva probabilitat: una forma visual de comprovar que els càlculs són coherents amb els axiomes (tot $E$ suma àrea $1$).
Indica raonadament si les assignacions de probabilitat següents per a un espai mostral $E = \{x_1, x_2, x_3\}$ són vàlides segons els axiomes de Kolmogorov: a)…
Indica raonadament si les assignacions de probabilitat següents per a un espai mostral $E = \{x_1, x_2, x_3\}$ són vàlides segons els axiomes de Kolmogorov:
- a) $P(x_1) = 0,4; \quad P(x_2) = 0,3; \quad P(x_3) = 0,3$
- b) $P(x_1) = 0,7; \quad P(x_2) = -0,1; \quad P(x_3) = 0,4$
- c) $P(x_1) = 0,5; \quad P(x_2) = 0,5; \quad P(x_3) = 0,2$
- d) $P(x_1) = 1; \quad P(x_2) = 0; \quad P(x_3) = 0$
S'ha realitzat una enquesta als alumnes d'un institut sobre l'ús de xarxes socials. Se sap que la probabilitat que un alumne utilitzi Instagram ($I$) és $P(I) = 0,82$ i…
S'ha realitzat una enquesta als alumnes d'un institut sobre l'ús de xarxes socials. Se sap que la probabilitat que un alumne utilitzi Instagram ($I$) és $P(I) = 0,82$ i la probabilitat que utilitzi TikTok ($T$) és $P(T) = 0,55$. Si la probabilitat que no n'utilitzi cap de les dues és $P(\bar{I} \cap \bar{T}) = 0,10$, utilitza les Lleis de Morgan per calcular:
a) La probabilitat que utilitzi com a mínim una de les dues xarxes socials.
b) La probabilitat que utilitzi totes dues simultàniament.
c) Són els successos "utilitzar Instagram" i "utilitzar TikTok" incompatibles? Raona la resposta.
Cotes de la probabilitat sense conèixer la intersecció
Els axiomes no només donen igualtats: també permeten fitar una probabilitat desconeguda quan falta informació, fent servir que cap probabilitat pot superar $1$ ni ser negativa.
Donats dos successos $A$ i $B$ associats a un mateix experiment aleatori, sabem que la probabilitat que no en passi cap dels dos és $P(\bar{A} \cap \bar{B}) = 0,2$. A…
Donats dos successos $A$ i $B$ associats a un mateix experiment aleatori, sabem que la probabilitat que no en passi cap dels dos és $P(\bar{A} \cap \bar{B}) = 0,2$. A més, es coneix que $P(A) = 0,5$ i que la probabilitat que passi $A$ però no passi $B$ és $P(A - B) = 0,3$.
Calcula de forma raonada, utilitzant les propietats de la probabilitat i les lleis de Morgan:
- a) $P(A \cup B)$
- b) $P(A \cap B)$
- c) $P(B)$
- d) $P(\bar{A} \cup \bar{B})$