Geometrinen ja tilastollinen todennäköisyys
Geometrinen todennäköisyys
Klassinen todennäköisyys edellytti, että alkeistapauksien lukumäärä on ääreellinen. Useassa satunnaisilmiössä, eli todennäköisyystapahtumassa, näin ei kuitenkaan ole. Esimerkiksi yhden tunnin sisällä on äärettömän monta erilaista ajan hetkeä. Tällöin laskuissa käytetään apuna mittaa ja puhutaan geometrisesta todennäköisyydestä. Geometrinen mitta voi olla esimerkiksi aikavälin pituus, matkan pituus, pinta-ala, tilavuus, kulman suuruus jne. Tapahtuman A todennäköisyys lasketaan tällöin
Esimerkki 1. Bussi lähtee aina viidentoista minuutin välein ja se ottaa pysäkiltä matkustajia sisälle bussiin aina kolmen minuutin ajan ennen lähtöä. Millä todennäköisyydellä matkustajan pitää odottaa sisälle bussiin pääsemistä yli neljä minuuttia, kun hän tulee pysäkille tuntematta aikataulua?
Piirretään tilanteesta havainnekuva:
Vastaus: Satunnaisesti pysäkille saapuva matkustaja joutuu todennäköisyydella 0,53 odottamaan yli neljä minuuttia bussiin sisälle pääsemistä.
Esimerkki 2. Perinteisessä mökkitikkataulussa on keskusympyränä tulos kymmenen, jota ympäröi renkaina muut arvot aina ykköseen asti. Tuloksen kymmenen, eli keskusympyrän halkaisija on 36mm ja jokaisen renkaan leveys on 18mm. Millä todennäköisyydellä silmät suljettuna heitetyn tikan tulos on tauluun osuessaan
a) ainakin 7.
b) tasan 7.
a) Koko tikkataulun säde on 180mm ja tulosta “ainakin 7” vastaavan ympyrän säde on 72mm, joten
Vastaus: Todennäköisyys, että saadaan tulokseksi ainakin seitsemän, on 0,16.
b)
Vastaus: Todennäköisyys, että saadaan tulokseksi tasan seitsemän, on 0,07.
Esimerkki 3.
Tuulisella ilmalla Sven-Ulf Heiskasen talon pihalla oleva vanha kuusi heilui uhkaavasti joka suuntaan. Millä todennäköisyydellä puu osuu kaatuessaan taloon, kun puun kohtisuora etäisyys talosta on 8 metriä, talon seinän leveys on 20 metriä ja puun pituus on 12 metriä.
Tehdään tilanteesta havainnekuva ja varmistetaan laskemalla, että kuva on varmasti oikein piirretty.
Tutkitaan ensin mikä on se talon seinän mitta, johon puu yltä osua. Jos mitta on alle 20 metriä, joka on talon leveys, niin kuva on oikein piirretty. Merkitään talon seinän leveyttä a:lla, jolloin pythagoraan lauseen mukaan
Kuva on siis oikein piirretty. Ratkaistaan suotuisan keskuskulma 2α suuruus trigonometrian avulla.
Nyt voimme selvittää todennäköisyyden sille, että puu kaatuu taloa päin. Todennäköisyys saadaan tehtävänannon kannalta suotuisan keskuskulman ja täyden ympyrän keskuskulman osamäärällä.
Vastaus: Puu osuu taloon noin todennäköisyydellä 0,27
Tilastollinen todennäköisyys
Tilastollisessa todennäköisyydessä laskut tehdään tilastomateriaalin pohjalta. Tilastomateriaali voi antaa satunnaisilmiön osuuksien määrät joko lukumäärinä tai suhteellisina prosenttiosuuksina. Eri tilastollisia osuuksia koko satunnaisilmiöstä kutsutaan nimellä frekvenssi, kun määrät on ilmoitettu lukumäärinä, ja nimellä suhteellinen frekvenssi, kun määrät on ilmoitettu suhteellisina prosenttiosuuksina.
Esimerkki 4. Oheisessa taulukossa on Ala-Ylä-Härmälän kunnan asukkaiden iät tilastoituna.
a) Millä todennäköisyydellä satunnaisesti valittu asukas on 60 vuotias tai vanhempi?
b) Millä todennäköisyydellä satunnaisesti valittu asukas on 20-40 vuotias nainen?
c) Kuinka monta prosenttia todennäköisempää on, että Ala-Ylä-Härmäläläinen satunnaisesti valittu jo 60 vuotta täyttänyt nainen on yli 80-vuotias, kuin että satunnaisesti valittu jo 60 vuotta täyttänyt mies on yli 80-vuotias?
a)
Vastaus: Satunnaisesti valittu asukas on yli 60-vuotias todennäköisyydellä 0,46
b)
Vastaus: Todennäköisyys, että satunnaisesti valittu asukas on 20-40v. nainen on 0,05
c)
Ratkaistaan seuraavaksi kuinka monta prosenttia todennäköisempää on, että valittu on nainen
Vastaus: On 91% todennäköisempää, että valittu on nainen