Кейс по теории вероятностей: в коробке 3 красных и 2 синих шара; два игрока по очереди тянут шар без возвращения; кто имеет преимущество при разных правилых выигрыша (первый, кто вытянет красный; большинство красных после двух вытянутых) — проанализируйте вероятности и укажите тонкости условной вероятности
Коротко и ясно — два случая. 1) Правило: выигрывает первый, кто вытянет красный. - Упорядоченные позиции вытягивания: 1 (A), 2 (B), 3 (A), 4 (B), 5 (A). Побеждает A, если первый красный на нечётной позиции (1 или 3), B — если на чётной (2). Первых двух синих всего 2, поэтому первые красные могут появиться только в позициях 1,2,3. - Вероятности: P(красный на 1)=35,
P(\text{красный на 1})=\frac{3}{5}, P(красныйна 1)=53,P(красный на 2)=25⋅34=310,
P(\text{красный на 2})=\frac{2}{5}\cdot\frac{3}{4}=\frac{3}{10}, P(красныйна 2)=52⋅43=103,P(красный на 3)=25⋅14=110.
P(\text{красный на 3})=\frac{2}{5}\cdot\frac{1}{4}=\frac{1}{10}. P(красныйна 3)=52⋅41=101.
- Отсюда P(A выигрывает)=35+110=710=0.7,
P(A\ \text{выигрывает})=\frac{3}{5}+\frac{1}{10}=\frac{7}{10}=0.7, P(Aвыигрывает)=53+101=107=0.7,P(B выигрывает)=310=0.3.
P(B\ \text{выигрывает})=\frac{3}{10}=0.3. P(Bвыигрывает)=103=0.3.
Тонкость: события зависимы (без возвращения), поэтому удобнее считать положение первого красного или последовательно использовать условные вероятности (например P(B выигрывает)=P(первая синяя)⋅P(второй красный∣первая синяя)P(\text{B выигрывает})=P(\text{первая синяя})\cdot P(\text{второй красный}\mid\text{первая синяя})P(B выигрывает)=P(перваясиняя)⋅P(второйкрасный∣перваясиняя)). 2) Правило: после двух вытянутых (по одному каждому) выигрывает тот, у кого красный (то есть сравниваем 2 первых шара; возможны ничья). - Считаем упорядоченные пары первых двух шаров (все равновероятны по последовательному извлечению): P(R,B)=35⋅24=620=310,
P(R,B)=\frac{3}{5}\cdot\frac{2}{4}=\frac{6}{20}=\frac{3}{10}, P(R,B)=53⋅42=206=103,P(B,R)=25⋅34=620=310,
P(B,R)=\frac{2}{5}\cdot\frac{3}{4}=\frac{6}{20}=\frac{3}{10}, P(B,R)=52⋅43=206=103,P(R,R)=35⋅24=620=310,
P(R,R)=\frac{3}{5}\cdot\frac{2}{4}=\frac{6}{20}=\frac{3}{10}, P(R,R)=53⋅42=206=103,P(B,B)=25⋅14=220=110.
P(B,B)=\frac{2}{5}\cdot\frac{1}{4}=\frac{2}{20}=\frac{1}{10}. P(B,B)=52⋅41=202=101.
- Значит P(первый выигрывает)=P(R,B)=310,
P(\text{первый выигрывает})=P(R,B)=\frac{3}{10}, P(первыйвыигрывает)=P(R,B)=103,P(второй выигрывает)=P(B,R)=310,
P(\text{второй выигрывает})=P(B,R)=\frac{3}{10}, P(второйвыигрывает)=P(B,R)=103,P(ничья)=P(R,R)+P(B,B)=310+110=25=0.4.
P(\text{ничья})=P(R,R)+P(B,B)=\frac{3}{10}+\frac{1}{10}=\frac{2}{5}=0.4. P(ничья)=P(R,R)+P(B,B)=103+101=52=0.4.
Тонкости условной вероятности: здесь симметрия хода (каждому по одному шару) делает шансы на победу равными; зависимость проявляется в вероятности ничьей — результат второго зависит от первого через условную вероятность (например P(R,R)=P(R1)⋅P(R2∣R1)=(3/5)⋅(2/4)P(R,R)=P(R_1)\cdot P(R_2\mid R_1)=(3/5)\cdot(2/4)P(R,R)=P(R1)⋅P(R2∣R1)=(3/5)⋅(2/4)). Итог: при правиле «первый, кто вытянет красный» преимущество у первого игрока: P(A)=7/10P(A)=7/10P(A)=7/10 против 3/103/103/10. При правиле «после двух вытянутых сравнивают красные» победители равновероятны (3/103/103/10 у каждого), но часто бывает ничья (2/52/52/5).
1) Правило: выигрывает первый, кто вытянет красный.
- Упорядоченные позиции вытягивания: 1 (A), 2 (B), 3 (A), 4 (B), 5 (A). Побеждает A, если первый красный на нечётной позиции (1 или 3), B — если на чётной (2). Первых двух синих всего 2, поэтому первые красные могут появиться только в позициях 1,2,3.
- Вероятности:
P(красный на 1)=35, P(\text{красный на 1})=\frac{3}{5},
P(красный на 1)=53 , P(красный на 2)=25⋅34=310, P(\text{красный на 2})=\frac{2}{5}\cdot\frac{3}{4}=\frac{3}{10},
P(красный на 2)=52 ⋅43 =103 , P(красный на 3)=25⋅14=110. P(\text{красный на 3})=\frac{2}{5}\cdot\frac{1}{4}=\frac{1}{10}.
P(красный на 3)=52 ⋅41 =101 . - Отсюда
P(A выигрывает)=35+110=710=0.7, P(A\ \text{выигрывает})=\frac{3}{5}+\frac{1}{10}=\frac{7}{10}=0.7,
P(A выигрывает)=53 +101 =107 =0.7, P(B выигрывает)=310=0.3. P(B\ \text{выигрывает})=\frac{3}{10}=0.3.
P(B выигрывает)=103 =0.3. Тонкость: события зависимы (без возвращения), поэтому удобнее считать положение первого красного или последовательно использовать условные вероятности (например P(B выигрывает)=P(первая синяя)⋅P(второй красный∣первая синяя)P(\text{B выигрывает})=P(\text{первая синяя})\cdot P(\text{второй красный}\mid\text{первая синяя})P(B выигрывает)=P(первая синяя)⋅P(второй красный∣первая синяя)).
2) Правило: после двух вытянутых (по одному каждому) выигрывает тот, у кого красный (то есть сравниваем 2 первых шара; возможны ничья).
- Считаем упорядоченные пары первых двух шаров (все равновероятны по последовательному извлечению):
P(R,B)=35⋅24=620=310, P(R,B)=\frac{3}{5}\cdot\frac{2}{4}=\frac{6}{20}=\frac{3}{10},
P(R,B)=53 ⋅42 =206 =103 , P(B,R)=25⋅34=620=310, P(B,R)=\frac{2}{5}\cdot\frac{3}{4}=\frac{6}{20}=\frac{3}{10},
P(B,R)=52 ⋅43 =206 =103 , P(R,R)=35⋅24=620=310, P(R,R)=\frac{3}{5}\cdot\frac{2}{4}=\frac{6}{20}=\frac{3}{10},
P(R,R)=53 ⋅42 =206 =103 , P(B,B)=25⋅14=220=110. P(B,B)=\frac{2}{5}\cdot\frac{1}{4}=\frac{2}{20}=\frac{1}{10}.
P(B,B)=52 ⋅41 =202 =101 . - Значит
P(первый выигрывает)=P(R,B)=310, P(\text{первый выигрывает})=P(R,B)=\frac{3}{10},
P(первый выигрывает)=P(R,B)=103 , P(второй выигрывает)=P(B,R)=310, P(\text{второй выигрывает})=P(B,R)=\frac{3}{10},
P(второй выигрывает)=P(B,R)=103 , P(ничья)=P(R,R)+P(B,B)=310+110=25=0.4. P(\text{ничья})=P(R,R)+P(B,B)=\frac{3}{10}+\frac{1}{10}=\frac{2}{5}=0.4.
P(ничья)=P(R,R)+P(B,B)=103 +101 =52 =0.4. Тонкости условной вероятности: здесь симметрия хода (каждому по одному шару) делает шансы на победу равными; зависимость проявляется в вероятности ничьей — результат второго зависит от первого через условную вероятность (например P(R,R)=P(R1)⋅P(R2∣R1)=(3/5)⋅(2/4)P(R,R)=P(R_1)\cdot P(R_2\mid R_1)=(3/5)\cdot(2/4)P(R,R)=P(R1 )⋅P(R2 ∣R1 )=(3/5)⋅(2/4)).
Итог: при правиле «первый, кто вытянет красный» преимущество у первого игрока: P(A)=7/10P(A)=7/10P(A)=7/10 против 3/103/103/10. При правиле «после двух вытянутых сравнивают красные» победители равновероятны (3/103/103/10 у каждого), но часто бывает ничья (2/52/52/5).