Xác suất thực nghiệm


Giả sử trong $n$ lần thực hiện một thực nghiệm hoặc theo dõi một hiện tượng, biến cố $E$ xuất hiện $k$ lần. **Xác suất thực nghiệm** của $E$ là
$$\frac{k}{n}=\frac{\text{Số lần }E\text{ xuất hiện}}{\text{Tổng số lần thực hiện hoặc theo dõi}}.$$
Trong một bảng thống kê, số lần $E$ xuất hiện có thể là tổng của nhiều ô. Cần đọc đúng điều kiện của biến cố rồi cộng đủ các tần số phù hợp. Mẫu số là tổng số lần quan sát.
Ước lượng xác suất từ dữ liệu

Trong nhiều tình huống thực tế, không có một mô hình đồng khả năng để tính xác suất trực tiếp. Khi đó, có thể dùng xác suất thực nghiệm để ước lượng:
$$P(E)\approx\frac{k}{n}.$$
Dấu $\approx$ cho biết đây là giá trị gần đúng dựa trên dữ liệu quan sát. Dữ liệu càng phù hợp với tình huống đang xét và số lần quan sát càng nhiều thì ước lượng thường càng có ích. Không thay dấu gần đúng bằng dấu bằng nếu chỉ đang suy ra xác suất từ mẫu dữ liệu.
Dự đoán số lần xuất hiện

Nếu xác suất của biến cố $E$ được ước lượng là $p$, thì trong $N$ lần thực hiện mới, số lần $E$ xuất hiện có thể được dự đoán gần đúng bởi
$$N\cdot p.$$
Vì số lần xuất hiện phải là số nguyên, cần làm tròn phù hợp và kết luận bằng những từ như “khoảng” hoặc “xấp xỉ”. Đây là dự đoán, không phải khẳng định chắc chắn về kết quả tương lai.
Ví dụ: kiểm tra chất lượng sản phẩm
Một nhà máy kiểm tra $100$ sản phẩm và thấy $62$ sản phẩm không có lỗi. Gọi $E$ là biến cố “Sản phẩm được chọn không có lỗi”.
Xác suất thực nghiệm của $E$ là
$$\frac{62}{100}=0{,}62.$$
Do đó có thể ước lượng $P(E)\approx0{,}62$.
Nếu kiểm tra $120$ sản phẩm khác trong điều kiện tương tự, số sản phẩm không có lỗi được dự đoán là
$$120\cdot0{,}62=74{,}4.$$
Vậy có thể dự đoán khoảng $74$ sản phẩm không có lỗi.
Tính xác suất thực nghiệm
Trong $80$ lần gieo một đồng xu, mặt sấp xuất hiện $28$ lần. Xác suất thực nghiệm của biến cố “Xuất hiện mặt sấp” là
Cần chia $28$ cho $80$, không phải cho $100$.
Đúng. $28:80=0{,}35$.
Đây không phải tỉ số giữa số lần xuất hiện mặt sấp và tổng số lần gieo.
Đã lấy phần bù của xác suất thực nghiệm cần tìm.
Lời giải
Xác suất thực nghiệm bằng số lần biến cố xuất hiện chia tổng số lần gieo: $\dfrac{28}{80}=\dfrac7{20}=0{,}35$. Chọn B.
Dự đoán số lần xuất hiện
Từ dữ liệu đã có, xác suất của biến cố $E$ được ước lượng là $0{,}35$. Trong $200$ lần thực hiện mới, số lần $E$ xuất hiện được dự đoán khoảng
Đã coi $0{,}35$ là $35$ trên $200$ thay vì $35\%$ của $200$.
Kết quả này không bằng $200\cdot0{,}35$.
Đúng. $35\%$ của $200$ bằng $70$.
Đây là số lần dự đoán biến cố không xảy ra.
Lời giải
Số lần dự đoán bằng số lần thực hiện mới nhân với xác suất ước lượng: $200\cdot0{,}35=70$. Vì vậy dự đoán khoảng $70$ lần. Chọn C.
Kiến thức cần nhớ
Nếu $E$ xuất hiện $k$ lần trong $n$ lần quan sát thì xác suất thực nghiệm là $\dfrac{k}{n}$. Có thể dùng giá trị này để ước lượng $P(E)$ và dự đoán gần đúng số lần $E$ xuất hiện trong những lần thực hiện mới, nhưng kết quả dự đoán không phải điều chắc chắn.