Sannsynlighet med fem terninger

Sannsynlighet med fem terninger

Du kaster fem terninger.

Bestem sannsynligheten for at minst to av terningene viser samme antall øyne.

La XX være summen av antall øyne på de fem terningene.

Bruk programmering til å bestemme P(X>20)P(X > 20).

Bestem den største verdien av kk som er slik at P(Xk)>0,8P(X \geq k) > 0{,}8.

Fasit

P(minst to like)=705677760,9074\underline{\underline{P(\text{minst to like}) = \dfrac{7056}{7776} \approx 0{,}9074}}

P(X>20)=172277760,2215\underline{\underline{P(X > 20) = \dfrac{1722}{7776} \approx 0{,}2215}}

k=14\underline{\underline{k = 14}}

LøsningsforslagKI-generert

Det er lettere å beregne komplementet — sannsynligheten for at alle fem terningene viser forskjellig antall øyne — og trekke fra 1.

Siden en terning har 6 mulige utfall og vi kaster 5 terninger, er det totale antallet utfall

65=77766^5 = 7776

Antall utfall der alle fem terningene er forskjellige: første terning kan vise hva som helst (6 muligheter), andre terning må vise noe annet enn første (5 muligheter), tredje noe annet enn de to første (4 muligheter), og så videre:

65432=7206 \cdot 5 \cdot 4 \cdot 3 \cdot 2 = 720

Sannsynligheten for at alle er forskjellige:

P(alle forskjellige)=7207776P(\text{alle forskjellige}) = \frac{720}{7776}

Sannsynligheten for at minst to er like:

P(minst to like)=17207776=705677760,9074P(\text{minst to like}) = 1 - \frac{720}{7776} = \frac{7056}{7776} \approx \mathbf{0{,}9074}

Vi bruker programmering til å telle alle mulige utfall av fem terningkast og finne andelen der summen er større enn 20.

from itertools import product

# Generer alle mulige utfall av fem terninger (6^5 = 7776 utfall)
utfall = list(product(range(1, 7), repeat=5))

# b) Tell antall utfall der summen er større enn 20
antall = sum(1 for u in utfall if sum(u) > 20)
print(antall / len(utfall))   # ≈ 0,2215

Programmet gir 17227776\dfrac{1722}{7776}, så

P(X>20)=172277760,2215P(X > 20) = \frac{1722}{7776} \approx \mathbf{0{,}2215}

Vi søker den største verdien av kk slik at P(Xk)>0,8P(X \geq k) > 0{,}8.

from itertools import product

utfall = list(product(range(1, 7), repeat=5))

# c) Finn største k slik at P(X >= k) > 0,8
for k in range(30, 4, -1):
    p = sum(1 for u in utfall if sum(u) >= k) / len(utfall)
    if p > 0.8:
        print(k)   # 14
        break

Programmet gir k=14k = 14. Vi kan kontrollere verdiene rundt:

kkP(Xk)P(X \geq k)
130,9020\approx 0{,}9020
140,8480\approx 0{,}8480
150,7785\approx 0{,}7785

P(X14)0,8480>0,8P(X \geq 14) \approx 0{,}8480 > 0{,}8, men P(X15)0,7785<0,8P(X \geq 15) \approx 0{,}7785 < 0{,}8.

Den største verdien av kk er k=14\underline{\underline{k = 14}}.

Sensorveiledning
2 poeng

En god strategi kan gi 1 poeng.

2 poeng

Både simulering og opptelling kan gi full uttelling. Det kan gis full uttelling med en liten feil i koden hvis ikke svaret er helt urimelig. Rett strategi, men kode som ikke kommer i mål gis 1 poeng.

2 poeng

Analytiske løsninger, simulering eller opptelling kan gi full uttelling. Rett strategi kan gi 1 poeng.