descartesclytie0x/descartes-math-platform
บทที่ 30 ความน่าจะเป็นตรงกับหนังสือ ม.3 เล่ม 2 บทที่ 4

30.3 การทดลองหลายครั้งกับความน่าจะเป็น

โยนเหรียญสิบครั้งแล้วได้หัวเจ็ดครั้ง หมายความว่าโอกาสหัวเท่ากับ 0.7 หรือไม่ เรารู้ผลที่เกิดแล้ว แต่ยังต้องแยกตัวเลขที่สังเกตจากตัวเลขที่ใช้บอกแบบจำลองก่อนทดลอง

ความถี่สัมพัทธ์เปลี่ยนตามผลที่เกิด

นิยาม

ความถี่สัมพัทธ์ของเหตุการณ์คือจำนวนครั้งที่เหตุการณ์เกิดหารด้วยจำนวนครั้งที่ทดลองทั้งหมด ใช้สรุปผลที่สังเกต ความน่าจะเป็นเป็นค่าของแบบจำลองการสุ่ม เช่นเหรียญเที่ยงตรงมีโอกาสหัว 1/21/2 ก่อนรู้ผลแต่ละครั้ง

ตัวอย่าง 1

โยนเหรียญ 50 ครั้งได้หัว 28 ครั้ง จงหาความถี่สัมพัทธ์ของหัว และเปรียบเทียบกับความน่าจะเป็นของเหรียญเที่ยงตรง

  1. ความถี่สัมพัทธ์ 28/50=0.5628/50=0.56
  2. ความน่าจะเป็นเชิงทฤษฎี 1/2=0.51/2=0.5 ต่างกัน 0.56−0.5=0.060.56-0.5=0.06
  3. ทั้งสองค่าไม่จำเป็นต้องเท่ากันในการทดลองจำนวนจำกัด ผลนี้อย่างเดียวไม่พิสูจน์ว่าเหรียญเอียง

เพิ่มจำนวนครั้งแล้วดูแนวโน้ม

เริ่มที่ 10 ครั้งแล้วเพิ่มทีละช่วง ลองเปลี่ยนชุดการทดลองและเทียบเส้นกับระดับ 0.5

เมื่อทดลองแบบอิสระด้วยโอกาสคงที่จำนวนมาก ความถี่สัมพัทธ์มักอยู่ใกล้ความน่าจะเป็นมากขึ้น แต่ไม่ได้ใกล้ขึ้นทุกก้าวและไม่ได้รับประกันว่าจะเท่ากันพอดี เส้นในกราฟอาจออกห่างชั่วคราวแม้เพิ่มจำนวนครั้ง การจำลองนี้ใช้ตัวสร้างตัวเลขสุ่มเทียม จึงใช้สำรวจแนวโน้มและตั้งคำถาม ไม่ใช่ข้อพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์

ตัวอย่าง 2

ชุดแรกโยน 20 ครั้งได้หัว 12 ชุดที่สองโยนต่ออีก 80 ครั้งได้หัว 39 รวมความถี่สัมพัทธ์เท่าไร

  1. หัวทั้งหมด 12+39=5112+39=51 ครั้ง จำนวนครั้งรวม 20+80=10020+80=100
  2. ความถี่สัมพัทธ์รวม 51/100=0.5151/100=0.51
  3. ไม่ใช้ค่าเฉลี่ยธรรมดาของ 12/2012/20 กับ 39/8039/80 เพราะจำนวนครั้งในสองชุดไม่เท่ากัน ต้องรวมจำนวนครั้งก่อน

ลูกเต๋ามีหกค่าที่ต้องเทียบพร้อมกัน

เส้นประแสดง 1/6 แต่แท่งทั้งหกไม่จำเป็นต้องสูงเท่ากันในการทดลองชุดหนึ่ง

ตัวอย่าง 3

ทอยลูกเต๋า 120 ครั้ง แต้ม 6 ออก 24 ครั้ง ความถี่สัมพัทธ์ของแต้ม 6 เป็นเท่าไร และถ้าแบบจำลองเที่ยงตรง ควรคาดจำนวนแต้ม 6 ราวเท่าไร

  1. ความถี่สัมพัทธ์ที่สังเกต 24/120=1/5=0.224/120=1/5=0.2
  2. โอกาสเชิงทฤษฎี 1/61/6 จำนวนครั้งตามสัดส่วนคือ 120(1/6)=20120(1/6)=20
  3. คำว่า 20 เป็นจำนวนที่ใช้คาดการณ์โดยแบบจำลอง ไม่ใช่ผลที่ต้องเกิดพอดี

ลองคิดก่อน

เหรียญออกหัวติดกันสี่ครั้ง ครั้งที่ห้าต้องมีโอกาสก้อยมากขึ้นเพื่อชดเชยใช่ไหม

ดูคำตอบ

ไม่ใช่ เมื่อเป็นการโยนแบบอิสระด้วยเหรียญเที่ยงตรง ครั้งถัดไปยังมีโอกาสก้อย 1/21/2 ผลเก่าไม่บังคับให้ผลใหม่ชดเชย การที่สัดส่วนระยะยาวมักใกล้ครึ่งหนึ่งไม่ได้แปลว่าระบบจดจำยอดหัวก้อย

สรุป

  • ความถี่สัมพัทธ์ใช้ผลที่เกิดแล้ว ความน่าจะเป็นอธิบายแบบจำลองก่อนทราบผล
  • จำนวนครั้งมากช่วยเห็นแนวโน้ม แต่ไม่บังคับสัดส่วนให้ตรงทุกชุด
  • รวมจำนวนครั้งและจำนวนเหตุการณ์ก่อนหาสัดส่วนรวม