Сравнение экспериментальной и теоретической вероятности: примеры и объяснения для 7 класса

Рабочий лист: сравните прогноз по равновозможным исходам с наблюдениями. Теоретическая вероятность Pт — доля благоприятных исходов в математической модели. Экспериментальная частота Pэ = число успехов / число испытаний. Они могут отличаться: отдельная серия не обязана дать ровно теоретическую долю.

Во всех заданиях предполагается честная монета, правильный кубик, секторный волчок с равными по площади секторами либо случайное извлечение шара с возвращением и перемешиванием. Без этих предположений теоретическая вероятность могла бы быть иной.

Содержание статьи10 разделов

Печатный лист: вариант А

Для каждого случая найдите теоретическую вероятность, экспериментальную частоту и абсолютное расхождение |Pэ − Pт|. При необходимости запишите ответ обыкновенной дробью. Поле решения после таблицы оставлено для записи вычислений.

№ Событие Испытаний Успехов
1 орёл на монете 40 23
2 чётное число на кубике 60 34
3 выпала 6 на кубике 72 9
4 красный шар из мешка: 2 красных, 3 синих 50 18
5 зелёный сектор: 3 из 8 80 26
6 на кубике число больше 4 90 28
7 решка на монете 200 107
8 на кубике число кратно 3 48 20

Расчёты варианта А (для печати): ____________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________

Печатный лист: вариант Б

№ Событие Испытаний Успехов
1 орёл на монете 100 46
2 на кубике 1 или 2 54 21
3 белый шар из 1 белого и 3 чёрных 64 19
4 оранжевый сектор: 2 из 5 75 27
5 нечётное число на кубике 88 51
6 решка на монете 120 55
7 на кубике число меньше 3 66 26
8 золотой сектор: 1 из 10 150 18

Расчёты варианта Б (для печати): ____________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________

Пример оформления

При 30 бросках монеты орёл выпал 18 раз: Pт = 1/2, Pэ = 18/30 = 3/5. Расхождение |3/5 − 1/2| = 1/10, или 10 процентных пунктов. Это не значит, что монета заведомо нечестная: данных одной короткой серии недостаточно для такого вывода.

Что сравниваем, а чего не сравниваем

При подсчёте разницы между двумя долями необходимо сначала привести их к общей дробной записи. Пример: при 60 испытаниях событие произошло 34 раза. Частота 34/60 = 17/30, а теоретическая вероятность 1/2 = 15/30. Значит, абсолютное расхождение (17−15)/30 = 2/30 = 1/15. Не следует вычитать 34−1/2: в этих числах разные единицы смысла.

При экспериментальной оценке знаменатель — число всех испытаний, включая неудачные. Если было 72 броска кубика, а шестерка выпала девять раз, частота 9/72, а не 9/6. Для теоретической модели того же кубика знаменатель 6 — число его равновозможных граней. Два знаменателя отвечают на два разных вопроса.

Если в мешке несколько цветов, важно заранее определить, какое событие считается успехом. Например, у пяти шаров два красных и три синих: шанс красного при случайном извлечении 2/5. Но если шар не возвращается, вероятности в разных испытаниях могут изменяться. Поэтому в этом листе возвращение и перемешивание указаны как часть условия, а не как необязательная деталь.

Самостоятельная проверка здравого смысла

Все ваши вероятности и частоты должны лежать между 0 и 1 включительно. Абсолютное расхождение не бывает отрицательным. Равенство экспериментального и теоретического значения возможно, но не обязательно. Если наблюдаемая частота меньше теоретической, это не основание записывать минус перед ответом на вопрос об абсолютном расхождении.

Ключ: точные ответы и расчёты

Вариант А

№ P теоретическая P экспериментальная Расхождение Проверка
1 1/2 23/40 3/40 23/40 − 1/2; модуль разности = 3/40
2 1/2 17/30 1/15 34/60 − 1/2; модуль разности = 1/15
3 1/6 1/8 1/24 9/72 − 1/6; модуль разности = 1/24
4 2/5 9/25 1/25 18/50 − 2/5; модуль разности = 1/25
5 3/8 13/40 1/20 26/80 − 3/8; модуль разности = 1/20
6 1/3 14/45 1/45 28/90 − 1/3; модуль разности = 1/45
7 1/2 107/200 7/200 107/200 − 1/2; модуль разности = 7/200
8 1/3 5/12 1/12 20/48 − 1/3; модуль разности = 1/12

Вариант Б

№ P теоретическая P экспериментальная Расхождение Проверка
1 1/2 23/50 1/25 46/100 − 1/2; модуль разности = 1/25
2 1/3 7/18 1/18 21/54 − 1/3; модуль разности = 1/18
3 1/4 19/64 3/64 19/64 − 1/4; модуль разности = 3/64
4 2/5 9/25 1/25 27/75 − 2/5; модуль разности = 1/25
5 1/2 51/88 7/88 51/88 − 1/2; модуль разности = 7/88
6 1/2 11/24 1/24 55/120 − 1/2; модуль разности = 1/24
7 1/3 13/33 2/33 26/66 − 1/3; модуль разности = 2/33
8 1/10 3/25 1/50 18/150 − 1/10; модуль разности = 1/50

Когда наблюдения расходятся сильнее

Представьте две независимые серии бросков одной монеты: в первой 10 испытаний и 8 орлов, во второй 100 испытаний и 46 орлов. Теоретическая вероятность одинакова, 1/2, но частоты 8/10 и 46/100 различны. Отклонение первой серии 3/10, второй 1/25. В данном примере длинная серия оказалась ближе к модели, однако это отдельное наблюдение, а не доказательство, что любая более длинная серия обязательно будет ближе.

Обратите внимание на повторяемость в работе: можно перенести одну и ту же теоретическую вероятность, например 1/2, между разными событиями только после проверки их симметрии. Орёл у честной монеты и нечётное число у честного шестигранного кубика имеют одинаковую вероятность по разным причинам: у монеты одна благоприятная сторона из двух, у кубика три благоприятные грани из шести. Совпадение дробей не делает экспериментальные частоты одинаковыми.

Как оценить работу

За каждый из восьми пунктов: 1 балл за корректную теоретическую вероятность, 1 за частоту, 1 за расхождение с модулем; максимум 24 балла за вариант. Для отметки можно использовать ориентиры: 22–24 — отлично, 18–21 — хорошо, 13–17 — требуется повторение, 0–12 — разберите правило.

Важная тонкость: различайте «процент» и «процентный пункт». Если вероятность 1/2 (50%) и наблюдаемая частота 3/5 (60%), расхождение составляет 10 процентных пунктов. Частота может приближаться к теоретической вероятности при росте числа испытаний, но каждое новое испытание не гарантирует уменьшения расхождения.

Поделиться

Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.

Поставить оценку

Была ли статья полезной и понятной?

Пока нет оценок — будьте первым