logo
Dziedzina

Rachunek prawdopodobieństwa

Historia występowania na egzaminach

Sprawdź historię występowania zadań tego typu na dotychczasowych egzaminach.

Rachunek prawdopodobieństwa to dział matematyki, który zajmuje się badaniem zjawisk losowych, czyli takich, których wyniku nie można przewidzieć z całą pewnością, ale można oszacować ich prawdopodobieństwo. Rachunek prawdopodobieństwa dostarcza narzędzi do modelowania i analizy niepewności, co ma ogromne znaczenie w statystyce, finansach, fizyce, biologii, informatyce i wielu innych dziedzinach.


Kluczowe zagadnienia rachunku prawdopodobieństwa:

  • Podstawowe pojęcia:

    • Zdarzenie elementarne – pojedynczy możliwy wynik doświadczenia losowego.

    • Zdarzenie – zbiór zdarzeń elementarnych.

    • Przestrzeń probabilistyczna – trójka (Ω,F,P)\left(\Omega,\mathcal{F},P\right), gdzie:

      • Ω\Omega to zbiór wszystkich możliwych wyników (przestrzeń zdarzeń elementarnych),

      • F\mathcal{F} to zbiór zdarzeń (zazwyczaj sigma-ciało),

      • PP to miara prawdopodobieństwa, która przypisuje zdarzeniom liczby z przedziału [0,1][0,1].

  • Prawdopodobieństwo:

    • Prawdopodobieństwo klasyczne – jeśli wszystkie zdarzenia elementarne są równoprawdopodobne, to prawdopodobieństwo zdarzenia AA wynosi:

      P(A)=liczba zdarzenˊ sprzyjającychliczba wszystkich zdarzenˊP(A)= \frac{\text{liczba zdarzeń sprzyjających}}{\text{liczba wszystkich zdarzeń}}
      (0)

  • Prawdopodobieństwo geometryczne – stosuje się, gdy zbiór zdarzeń elementarnych jest nieskończony i można go opisać geometrycznie (np. długość, pole, objętość).

  • Zdarzenia niezależne i zależne:

    • Zdarzenia niezależne – zdarzenia AA i BB są niezależne, jeśli P(AB)=P(A)P(B)P(A\cap B)=P(A) \cdot P(B).

    • Zdarzenia zależne – prawdopodobieństwo jednego zdarzenia zależy od wystąpienia drugiego.

  • Prawdopodobieństwo warunkowe:

    • Prawdopodobieństwo zdarzenia AA pod warunkiem, że zaszło zdarzenie BB, oblicza się ze wzoru:

      P(AB)=P(AB)P(B)P(A|B)=\frac{P(A\cap B)}{P(B)}
      (0)

  • Twierdzenie Bayesa:

    • Pozwala na aktualizację prawdopodobieństwa zdarzenia w oparciu o nowe informacje:

      P(AB)=P(BA)P(A)P(B)P(A|B)= \frac{P(B|A) \cdot P(A)}{P(B)}
      (0)
  • Zmienne losowe:

    • Zmienna losowa – funkcja przypisująca zdarzeniom elementarnym liczby rzeczywiste.

    • Rozkład prawdopodobieństwa – opisuje, jak prawdopodobieństwo jest rozłożone na wartości zmiennej losowej.

    • Wartość oczekiwana – średnia wartość zmiennej losowej:

      E(X)=ixiP(X=xi)E(X)=\sum_{i}x_i \cdot P(X=x_i)
      (0)
  • Wariancja - miara rozproszenia zmiennej losowej:

    Var(X)=E(X2)[E(X)]2\text{Var}(X)=E(X^2)-[E(X)]^2
    (0)

  • Rozkłady prawdopodobieństwa:

    • Rozkład dyskretny – zmienna losowa przyjmuje skończoną lub przeliczalną liczbę wartości, np.:

      • Rozkład Bernoulliego,

      • Rozkład dwumianowy,

      • Rozkład Poissona.

    • Rozkład ciągły – zmienna losowa przyjmuje wartości z pewnego przedziału, np.:

      • Rozkład normalny (Gaussa),

      • Rozkład jednostajny,

      • Rozkład wykładniczy.

  • Twierdzenia graniczne:

    • Prawo wielkich liczb – średnia z dużej liczby prób dąży do wartości oczekiwanej.

    • Centralne twierdzenie graniczne – suma dużej liczby niezależnych zmiennych losowych ma rozkład zbliżony do normalnego.