Nootje 15

Neem willekeurig 4 getallen uit de verzameling A={1,2,3,4,5,6,7}. Hoe groot is de kans dat hun som even is?

Antwoord Klik hier

Technieken bij kansrekening

We onderzoeken 3 types oefeningen van kansrekening, gebaseerd op de manier waarop we ze benaderen.

  • Door te tellen. Neem bijvoorbeeld een zak met 16 knikkers , 4 blauwe en 12 groene. Je neemt er twee tegelijkertijd. Wat is de kans dat ze allebei blauw zijn? We gebruiken de formule van Laplace en we zoeken eerst het aantal mogelijkheden om 2 knikkers te nemen: C(16,2), het aantal combinaties van 2 elementen uit 16. Dan tellen we het aantal gunstige mogelijkheden: C(4,2). Besluit, na vereenvoudiging :

        \[P(\text{ 2 keer blauw} )= \dfrac{1}{20}\]

  • Meetkundige benadering. Neem een getal tussen 1 en 4 en een tweede getal tussen 2 en 6. Bereken de kans dat de som van die twee getallen groter is dan 5.Alle mogelijkheden om die 2 getallen te nemen komen overeen met de punten in de rechthoek ABCD.  De rechte Ef heeft vergelijking x+y=5. De gunstige mogelijkheden zijn de punten in de veelhoek EBDCF. De kansen kunnen nu berekend worden door de oppervlakten te delen. Nu is E(1,4) en F(3,2), dus we vinden

        \[P(x+y>5)=\dfrac{5}{6}\]

  • Kansen bereken via algebra. Jan en Piet spelen een spel met twee dobbelstenen. Ze gooien om de beurt en wie het eerst dubbel 1 gooit, die wint. Jan mag beginnen. Hoe groot is de kans dat Jan wint?Noteer de winstkansen van Jan en Piet respectievelijk door x en y. Dan weten we al zeker dat x+y=1. De kans dat Jan wint bij de eerste worp is \dfrac{1}{36}. De kans dat Piet bij zijn eerste worp wint is \dfrac{35}{36}*\dfrac{1}{36},  want eerst moet Jan verliezen en dan moet hij winnen. De kans dat Jan wint bij zijn tweede worp is \dfrac{1}{36}*\Big(\dfrac{35}{35}\Big)^2 . De kans dat Piet  wint bij zijn tweede worp is \dfrac{1}{36}*\Big(\dfrac{35}{35}\Big)^3. Je kan zo verder gaan en via de som van de termen van een meetkundige reeks het gewenste resultaat vinden, maar je kan ook opmerken dat de kans dat Piet wint altijd de kans is dat Jan wint vermenigvuldigd met \dfrac{35}{36}, dus y=\dfrac{35}{36}*x. Je krijgt een stelsel met 2 vergelijkingen en 2 onbekenden, dat als resultaat geeft dat x=\dfrac{36}{71}

Hoger Lager

Men neemt de 10 speelkaarten van de aas tot en met de tien van een bepaalde kleur. De speler zet een bepaald bedrag in. Daarna worden de kaarten geschud en de speler legt ze één na één met de beeldzijde op tafel. Telkens als de neergelegde kaart een hogere waarde heeft dan alle voorgaande kaarten, wint de speler een vast bedrag. Bereken de kans op winst bij de k-de kaart en wat is de gemiddelde winst per spel?

Veronderstel dat het spel gespeeld wordt met zelfgemaakte kaartjes die genummerd zijn van 1 to en met n. De kans op succes met het k-de kaartje noteren we met p_k.

Om deze kans te berekenen, zoeken we eerst het aantal manieren waarop de eerste k kaarten kunnen worden neergelegd. Dit is gelijk aanzet aantal k-variaties van n , genoteerd met V(n,k). We weten dat

    \[V(n,k)=\dfrac{n!}{(n-k)!}\]

Daarna berekenen we het aantal mogelijkheden waarbij de k-de kaart succes geeft. Dit hangt af van de waarde w_k van de k-de kaart. Immers:

  • Als w_k<k, dan is het onmogelijk dat de k-de kaart hoger is dan alle vorige kaarten.
  • Als w_k=k, dan win je als de vorige k-1 kaarten de nummers 1 tot en met k-1 zijn. Zo zijn er (k-1)! mogelijkheden.
  • Als w_k=k+1, dan heb je succes als de vorige k-1 kaarten een nummer hebben van 1 tot en met k. Hiervan zijn er V(k,k-1) mogelijkheden.
  • We kunnen zo verder werken en vinden dat als w_k=n er V(n-1,k-1) winstmogelijkheden zijn.

Het totaal aantal gunstige mogelijkheden is dan V(k-1,k-1)+V(k,k-1)+...+V(n-1,k-1). Via inductie kan men aantonen dat deze som gelijk is aan

    \[\dfrac{n!}{k(n-k)!}\]

Het is tenslotte niet moeilijk om de kans op succes met de k-de kaart uit te rekenen. Gebruik makend van de formule van Laplace vinden we

    \[p_k=\dfrac{1}{k}\]

We merken onmiddellijk op dat dit resultaat totaal niet afhangt van het aantal kaarten waarmee het spel gespeeld wordt. Stel nu even dat je bij winst bij de k-de kaart telkens een bedrag b krijgt.  Als X de winst is per spelletje  met n kaarten, dan is de gemiddelde winst gegeven door

    \[E(X)=\sum_{k=1}^{k=n}b.\dfrac{1}{k}\]

Bij een uitkering van 5 Euro per gewonnen kaart, vind je :

n=5   E(X)=11,4
n=10   E(X)=11,6
n=15   E(X)=16,6
n=20   E(X)=18