00:00
00:00
KURSER  / 
Matematik 1b
/  Sannolikhetslära

Sannolikheter i flera steg och träddiagram

Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av nationella provet
Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av nationella provet

Vi är ofta intresserade av att kunna bedöma en chans eller risk för att en kombination av olika händelser sker. Vid beräkningar av sannolikheter i flera steg används multiplikationsprincipen. Den säger att vi beräknar sannolikheter i flera steg genom att multiplicera sannolikheten för respektive utfall med varandra. När flera vägar är möjliga används träddiagram för att visualisera vägarna och förenkla beräkningen.

Så fungerar sannolikheter i flera steg

Sannolikheter i flera steg kan beskrivas med en händelse där flera saker skall ske i följd. Exempelvis att du slår tre ettor i följd när du kastar tärning eller missar bussen två gånger i rad. För att beräkna den totala sannolikheten för att alla gynnsamma händelser som ska inträffa i följd använder vi multiplikationsprincipen.

Multiplikationsprincipen

Om sannolikheten för en första händelse är P(A)P(A) och följande händelse är P(B)P(B) så är sannolikheten för att de bägge sker i följd P(A)P(B)P(A)\cdot P(B)

Vi kan utöka till flera önskade utfall i följd genom att multiplicera alla de gynnsamma utfallens sannolikheter med varandra.

Exempel 1

Ange sannolikheten för att slå tre ettor i följd när du kastar en tärning.

Lösning

Sannolikheten att slå en etta, är 16\frac{1}{6}16 .

Med multiplikationsprincipen får vi sannolikheten för att denna händelse ska upprepa sig tre gånger i följd, genom att multiplicera sannolikheterna för varje kast.

P(Tre ettor)= P( \text{Tre ettor} ) = 

161616=1216\frac{1}{6}\cdot\frac{1}{6}\cdot\frac{1}{6}=\frac{1}{216}16 ·16 ·16 =1216  

Med en tärning menar man alltid i dessa sammanhang att det är en helt vanlig tärning och den har sex unika sidor där sannolikheten för att ett visst antal prickar hamnar uppåt alltid är 16\frac{1}{6}16 .

Det är bra att veta att sannolikheten i denna typ av exempel är den samma om man kastar tre tärningar samtidigt eller samma tärning tre gånger. Detta eftersom att varje kast med tärningen är helt oberoende av det föregående kastet. Resultatet för ett tärningskast är obundet till tiden och övriga kast.

Däremot finns det andra händelser där tidpunkt påverkar sannolikheten av utfallet.

Oberoende händelser

Man kan dela upp olika händelser i oberoende och beroende. Och precis som det låter så är varje utfall till en oberoende händelser inte beroende av tidigare utfall. Vanliga exempel på oberoende händelser är att kasta en tärning eller snurra på ett lyckohjul. 

Exempel 2

Du kastar en tärning och får en sexa! Du kastar igen och undrar: ”Har min chans minskat eller ökat nu eftersom att jag fick en sexa förra kastet?” Vilket påstående stämmer bäst?

A. Din chans har minskat, eftersom att att händelsen H={Fa˚ en sexa}H=\left\{\text{Få en sexa}\right\}H={Få en sexa} är en beroende händelse.

B. Din chans har ökat, eftersom att att händelsen H={Fa˚ en sexa}H=\left\{\text{Få en sexa}\right\}H={Få en sexa} är en beroende händelse.

C. Din chans är oförändrad, eftersom att att händelsen H={Fa˚ en sexa}H=\left\{\text{Få en sexa}\right\}H={Få en sexa} är en oberoende händelse.

Lösning

Alternativ C stämmer bäst. Kommande kast med en tärning påverkas inte av tidigare kast och händelsen H={Fa˚ en sexa}H=\left\{\text{Få en sexa}\right\}H={Få en sexa} är därför en oberoende händelse.

Beroende händelser

En beroende händelse är en händelse där utfallet påverkas av en andra händelser. Vanlig exempel på detta är att dra ett antal kort efter varandra i en kortlek eller ta godisbitar ur en påse. Utfallet på nästa händelse, ex ta en godis ur påsen, kommer att påverkas av vilka godisar du redan tagit från påsen och därmed påverka sannolikheten att du får just den bit du hoppats på.

Exempel 3

Ta först en godis ur din godis påse som bara innehåller två hallonbåtar och tio lakritsbåtar. Du får en lakrisbåt! Sen tar du en till och undrar: ”Har min chans att få en lakritsbåt till minskat eller ökat nu eftersom att jag fick en lakritsbåt förra gången?” Vilket påstående stämmer bäst?

A. Din chans har minskat, eftersom att att händelsen H={Fa˚ en lakritsba˚t}H=\left\{\text{Få en lakritsbåt}\right\}H={Få en lakritsbåt} är en beroende händelse.

B. Din chans har ökat, eftersom att att händelsen H={Fa˚ en lakritsba˚t}H=\left\{\text{Få en lakritsbåt}\right\}H={Få en lakritsbåt} är en beroende händelse.

C. Din chans är oförändrad, eftersom att att händelsen H={Fa˚ en lakritsba˚t}H=\left\{\text{Få en lakritsbåt}\right\}H={Få en lakritsbåt} är en oberoende händelse.

Lösning

Alternativ A stämmer bäst. Vilken godis du redan har tagit ur påsen kommer att påverka vilka godisar som finns kvar i påsen. Och då du tidigare fick en lakritsbåt, finns det en mindre andel lakritsbåtar kvar i påsen, vilken minskar sannolikheten att du får en sådan. Därför händelsen H={Fa˚ en lakritsba˚t}H=\left\{\text{Få en lakritsbåt}\right\}H={Få en lakritsbåt} är en beroende händelse.

När du har händelser som omfattar många olika utfall behöver du ofta hjälp att få struktur på de olika utfallen och sannolikheterna. Då kan ett träddiagram vara väldigt användbart.

Träddiagram

Träddiagram används för att beräkna sannolikheter i flera steg. En eller flera olika kombinationer av utfallen kan motsvara den gynnsamma händelse.

Träddiagram

I ett träddiagram redovisas alla olika utfall för att förenkla beräkning av sannolikheter i flera steg. Det kommer till störst nytta då det finns olika grenar, vilket motsvarar olika möjliga vägar, att nå fram till det önskade resultatet.

Sannolikheten för en gren

Genom att leta reda på den gren som motsvarar de gynnsamma utfallen för en händelse, kan vi beräkna sannolikheten för just den kombinationen av utfall. Den gör vi med hjälp av multiplikationsprincipen.

Multiplikationsprincipen

Multiplikationsprincipen säger att sannolikheten längs en gren ges av produkten av sannolikheterna för vart utfall längs grenen.

Exempel 3

Kasta två tärningar. Hur stor är sannolikheten att inte få någon fyra?

Lösning

Vi ritar ett träddiagram för att åskådliggöra de olika utfallen. Antingen får man en fyra eller så får man inte en fyra.

P(Inte en fyra)=P\left(\text{Inte en fyra}\right)=56\frac{5}{6}56    och   P(En fyra)=P\left(\text{En fyra}\right)= 16\frac{1}{6}16  

Träddiagram

Det finns bara en kombination av utfall som är gynnsamma för händelsen inte någon fyra.  Nämligen A={Ej en fyra, Ej en fyra}. Alltså att båda tärningarna visar något annat än en fyra. Vi har markerat grenen med rött.

Vi får sannolikheten för varje gren med multiplikationsprincipen. Och här är bara grenen längt till vänster gynnsam.

 P(Ingen fyra pa˚ tva˚ kast)=P\left(\text{Ingen fyra på två kast}\right)=P(Ingen fyra på två kast)=5656=2536\frac{5}{6}\cdot\frac{5}{6}=\frac{25}{36}56 ·56 =2536   

  vilket motsvarar ca 69%69\%69% chans.

Varje ny förgrening motsvarar resultatet av ett försök och summan av var förgrenings sannolikheter ska vara 111  om hela utfallsrummet är med i träddiagrammet. 

Träddiagram Förgreningen är lika med 1

Med andra ord motsvarar det grönmarkerade grenarna summan av sannolikheterna P(A)+P(B)=1P\left(A\right)+P\left(B\right)=1P(A)+P(B)=1 och motsvarar resultatet av det första utfallet. På liknande vis är det rödmarkerade grenarna P(C)+P(D)=1P\left(C\right)+P\left(D\right)=1P(C)+P(D)=1 och blåmarkerade grenarna P(E)+P(F)P\left(E\right)+P\left(F\right)P(E)+P(F) också lika med 111.  Detta kan vara till hjälp när man konstruerar ett träddiagram för att kontrollera att man fått med alla utfall.

Flera gynnsamma grenar

Om flera grenar är gynnsamma får vi den totala sannolikheten genom att addera sannolikheten för alla gynnsamma grenar med varandra.

Sannolikheten i ett träddiagram

Sannolikheten för en händelse fås i ett träddiagram genom att summera de gynnsamma grenarnas sannolikheter.

Vi tittar på ett exempel där flera grenar motsvarar det önskade resultatet, det vill säga är gynnsamma.

Exempel 4

Kasta två tärningar. Hur stor är sannolikheten att få åtminstone en fyra?

Lösning

Vi ritar ett träddiagram för att åskådliggöra de olika utfallen. Att få åtminstone en fyra motsvarar händelsen att få en eller två fyror.

Träddiagram

Det finns tre kombinationer av utfall som är gynnsamma för händelsen åtminstone en fyra. 

A={Ej en fyra, En fyra}

B={En fyra, Ej en fyra}

C={En fyra, En fyra}

Vi får sannolikheten för varje gren med multiplikationsprincipen. Sedan adderar vi de gynnsamma grenarna för att få den totala sannolikheter för att få åtminstone en fyra.

 P(a˚tminstone en fyra)=P\left(\text{åtminstone en fyra}\right)=P(åtminstone en fyra)= 5616+1656+1616=1136\frac{5}{6}\cdot\frac{1}{6}+\frac{1}{6}\cdot\frac{5}{6}+\frac{1}{6}\cdot\frac{1}{6}=\frac{11}{36}56 ·16 +16 ·56 +16 ·16 =1136   

  vilket motsvarar ca 30%30\%30% chans.

I exemplet ovan ser vi att endast en gren inte är gynnsam. Nämligen den gren som motsvarar att man inte får någon fyra alls. 

Vid beräkning av sannolikhet är det ibland enklare att beräkna sannolikheten för den utfall som inte är gynnsamt. 

Eftersom att sannolikheten för alla utfall för en händelse är lika med 111, får vi att summan av den gynnsamma händelsen och alla de som inte är gynnsamma är lika med 111. Detta kan vi utnyttja ibland. Vi kommer kolla mer på det i lektioner om komplementhändelser.

Exempel i videon

  • Pelle skall kasta en tärning tre gånger i följd. Vad är sannolikheten att han först får en femma, sedan en fyra och sist en sexa?
  • Vad är sannolikheten att dra två damer på raken ur en kortlek med 52 kort?
  • Två kort dras slumpmässigt ur en kortlek.
    a) Vad är sannolikheten att få exakt en dam?
    b) Vad är sannolikheten att vi får minst en dam?
  • Ylva snurrar tre gånger på ett lyckohjul. Ett av åtta fält ger vinst. Vilken är sannolikheten att hon får minst en vinst?