Чтобы решить задачу, начнем с понимания условий, в которых мы работаем. Мы имеем 1000 испытаний Бернулли, где вероятность успеха в каждом испытании равна 0,1 (то есть вероятность неудачи равна 0,9). Наша цель — оценить вероятность того, что разница между числом успехов и средним числом успехов составляет меньше 50.
Шаг 1: Определим среднее число успехов
Для испытаний Бернулли среднее число успехов \( \mu \) можно вычислить по формуле:
\[ \mu = n \cdot p \]
где
- \( n \) — общее число испытаний (в данном случае 1000),
- \( p \) — вероятность успеха в каждом испытании (в данном случае 0,1).
Подставим значения:
\[ \mu = 1000 \cdot 0,1 = 100 \]
Шаг 2: Определим дисперсию и стандартное отклонение
Дисперсия \( \sigma^2 \) для испытаний Бернулли вычисляется по формуле:
\[ \sigma^2 = n \cdot p \cdot (1 - p) \]
Подставим значения:
\[ \sigma^2 = 1000 \cdot 0,1 \cdot 0,9 = 90 \]
Теперь, найдем стандартное отклонение \( \sigma \):
\[ \sigma = \sqrt{90} \approx 9,49 \]
Шаг 3: Подсчитаем пределах
Теперь мы хотим найти вероятность того, что разница между числом успехов \( X \) и средним числом успехов \( \mu \) меньше 50:
\[ |X - \mu| < 50 \]
Это условие можно записать следующим образом:
\[ \mu - 50 < X < \mu + 50 \rightarrow 100 - 50 < X < 100 + 50 \rightarrow 50 < X < 150 \]
Шаг 4: Используем нормальное приближение
Для больших \( n \) распределение числа успехов можно приближенно считать нормальным с параметрами \( \mu = 100 \) и \( \sigma = 9.49 \).
Используя стандартные нормальные координаты, преобразуем неравенство:
- Находим для нижней границы (50):
\[ z_1 = \frac{50 - 100}{9.49} \approx -5.28 \]
- Находим для верхней границы (150):
\[ z_2 = \frac{150 - 100}{9.49} \approx 5.28 \]
Эти значения \( z_1 \) и \( z_2 \) соответствуют стандартному нормальному распределению.
Шаг 5: Находим значения вероятности
Теперь мы можем использовать таблицу нормального распределения или калькулятор \( P(Z < z) \) для нахождения вероятностей.
- Для \( z_1 \approx -5.28 \), вероятность \( P(Z < -5.28) \) очень близка к 0.
- Для \( z_2 \approx 5.28 \), вероятность \( P(Z < 5.28) \) близка к 1.
Шаг 6: Рассчитаем полную вероятность
Поскольку мы ищем вероятность, что \( 50 < X < 150 \):
\[ P(50 < X < 150) = P(Z < 5.28) - P(Z < -5.28) \approx 1 - 0 = 1 \]
Вывод
Вероятность того, что разница между числом успехов и средним числом успехов составляет меньше 50, практически равна 1, то есть практически 100%. Это значит, что в 1000 испытаниях мы с большой вероятностью получим от 50 до 150 успешных испытаний.