Znaczenie wzajemnie wykluczającego się w statystyce

Zdarzenia A i B wykluczają się wzajemnie. C.K.Taylor

W prawdopodobieństwie dwa wydarzenia mówi się, że wzajemnie się wykluczają wtedy i tylko wtedy gdy wydarzenia nie mają wspólnych wyników. Jeśli rozważymy zdarzenia jako zbiory, to powiedzielibyśmy, że dwa zdarzenia wzajemnie się wykluczają, gdy ich przecięcie wynosi pusty zestaw . Możemy oznaczać, że wydarzenia A oraz B wykluczają się wzajemnie według wzoru A B = . Podobnie jak w przypadku wielu pojęć prawdopodobieństwa, kilka przykładów pomoże zrozumieć tę definicję.

Rzucanie koścmi

Załóżmy, że my rzuć dwiema sześciościennymi kośćmi i dodaj liczbę kropek ukazujących się na kostce. Zdarzenie składające się z „suma jest parzysta” wyklucza się wzajemnie ze zdarzeniem „suma jest nieparzysta”. Powodem tego jest to, że nie ma możliwości, aby liczba była parzysta i nieparzysta.

Teraz przeprowadzimy ten sam eksperyment prawdopodobieństwa, rzucając dwiema kostkami i dodając do siebie pokazane liczby. Tym razem rozważymy zdarzenie polegające na posiadaniu nieparzystej sumy oraz zdarzenie polegające na posiadaniu sumy większej niż dziewięć. Te dwa wydarzenia nie wykluczają się wzajemnie.

Powód tego jest oczywisty, gdy przyjrzymy się skutkom wydarzeń. Pierwsze zdarzenie ma wyniki 3, 5, 7, 9 i 11. Drugie zdarzenie ma wyniki 10, 11 i 12. Ponieważ 11 występuje w obu z nich, zdarzenia nie wykluczają się wzajemnie.

Karty dobierania

Ilustrujemy dalej innym przykładem. Załóżmy, że dobieramy kartę ze standardowej talii 52 kart. Losowanie serca nie wyklucza się wzajemnie z wydarzeniem losowania króla. Dzieje się tak, ponieważ w obu tych wydarzeniach pojawia się karta (król kier).

Dlaczego to ma znaczenie

Są chwile, kiedy bardzo ważne jest ustalenie, czy dwa zdarzenia wzajemnie się wykluczają, czy nie. Wiedza, czy dwa zdarzenia wzajemnie się wykluczają, wpływa na obliczenie prawdopodobieństwa wystąpienia jednego lub drugiego.

Wróć do przykładu karty. Jeśli dobierzemy jedną kartę ze standardowej 52-kartowej talii, jakie jest prawdopodobieństwo, że wylosowaliśmy kier lub króla?

Najpierw podziel to na poszczególne wydarzenia. Aby obliczyć prawdopodobieństwo, że wylosowaliśmy kier, najpierw liczymy liczbę kier w talii jako 13, a następnie dzielimy przez całkowitą liczbę kart. Oznacza to, że prawdopodobieństwo serca wynosi 13/52.

Aby obliczyć prawdopodobieństwo, że wylosowaliśmy króla, zaczynamy od zliczenia całkowitej liczby króli, co daje cztery, a następnie dzielimy przez całkowitą liczbę kart, czyli 52. Prawdopodobieństwo, że wylosowaliśmy króla wynosi 4/52 .

Problem polega teraz na ustaleniu prawdopodobieństwa wylosowania króla lub kiera. Tutaj musimy być ostrożni. Bardzo kuszące jest dodanie do siebie prawdopodobieństw 13/52 i 4/52. Nie byłoby to poprawne, ponieważ te dwa zdarzenia nie wykluczają się wzajemnie. Król kier został policzony dwukrotnie w tych prawdopodobieństwach. Aby przeciwdziałać podwójnemu liczeniu, musimy odjąć prawdopodobieństwo wylosowania króla i kiera, które wynosi 1/52. Dlatego prawdopodobieństwo, że wylosowaliśmy króla lub kier wynosi 16/52.

Inne zastosowania wzajemnie wykluczających się

Formuła znana jako reguła dodawania daje alternatywny sposób rozwiązania problemu takiego jak ten powyżej. Reguła dodawania w rzeczywistości odnosi się do kilku formuł, które są ze sobą ściśle powiązane. Musimy wiedzieć, czy nasze zdarzenia wzajemnie się wykluczają, aby wiedzieć, która formuła dodawania jest odpowiednia.