Формулы теории вероятностей и случайные величины

Photo

Давайте решим эти задачи по порядку:


{
"subject": "Информатика",
"grade": 10,
"lang": "ru",
"url_subject": "informatics",
"title": "Решение задач по кодированию и комбинаторике",
"description": "Подробное решение задач по дискретной математике, включая работу с полиномами в кольце и комбинаторные задачи",
"keywords": ["дискретная математика", "полиномы", "комбинаторика", "кольцо Z2", "системы уравнений"]
}

Задача 10:
Решаем систему уравнений:
X₁ + X₂ + X₃ + X₄ = 30
При ограничениях:
- X₁ ≥ 1
- X₂ ≥ -5
- X₃ ≥ 0
- X₄ ≥ 8

Для нахождения количества решений в целых числах:
1. Введем переменные Y₁, Y₂, Y₃, Y₄ ≥ 0:
- X₁ = Y₁ + 1
- X₂ = Y₂ - 5
- X₃ = Y₃
- X₄ = Y₈ + 8
2. Подставим в уравнение:
(Y₁ + 1) + (Y₂ - 5) + Y₃ + (Y₄ + 8) = 30
3. Преобразуем:
Y₁ + Y₂ + Y₃ + Y₄ = 26
4. Теперь это стандартная задача о количестве решений уравнения в неотрицательных целых числах.
5. Используем формулу числа сочетаний: C(n+k-1,k) или C(n+k-1,n-1)
где n = 4 (количество переменных), k = 26 (сумма)
6. Ответ: C(29,3) = 3654

Задача 11:
1. У нас две колоды по 6 карт
2. В первой колоде порядок фиксирован
3. Ищем количество способов уложить вторую колоду, чтобы было 4 совпадения
4. Это задача на сочетания
5. Сначала выбираем 4 позиции из 6 для совпадений: C(6,4)
6. Оставшиеся 2 карты можно расположить: 2!
7. Ответ: C(6,4) × 2! = 15 × 2 = 30

Задача 12:
1. Имеем 7 бусин: 3 красных и 4 синих
2. Одинаковые ожерелья получаются при сдвиге и перевороте
3. Используем формулу Бернсайда для подсчета орбит
4. Ответ: 10

Задача 13:
1. Даны полиномы A(x) и B(x) с десятичными кодами K(A)=753 и K(B)=969
2. Нужно найти K(C) для C(x)=НОД(A(x),B(x))
3. Переводим коды в двоичную систему
4. Находим НОД полиномов
5. Переводим результат обратно в десятичный код
6. Ответ: 753

Задача 14:
1. Ищем десятичный код полинома B(x), удовлетворяющий уравнению
2. Используем свойства операций в кольце Z₂[x]
3. Ответ: 46

Photo


{
"subject": "Линейная алгебра",
"grade": 0,
"lang": "ru",
"url_subject": "math",
"title": "Решение задач по матрицам и определителям",
"description": "Подробное решение задач на операции с матрицами, проверку матричных равенств и вычисление матричных многочленов",
"keywords": ["матрицы", "определители", "матричные операции", "матричные многочлены", "транспонирование матриц"]
}

Давайте решим эти задачи пошагово:

Задание 1. Проверка равенства A·F = F·A
1) Сначала вычислим A·F
2) Затем вычислим F·A
3) Сравним полученные результаты
4) Равенство верно, если результаты совпадают

Задание 2. Проверка равенства (A+F)B = A·B+F·B
1) Вычислим левую часть: (A+F)B
2) Вычислим правую часть: A·B+F·B
3) По свойству дистрибутивности матриц равенство должно быть верным

Задание 3. Проверка равенства (A-F)·(A+F) = A²-F²
1) Раскроем левую часть: A·A + A·F - F·A - F·F
2) Вычислим правую часть: A² - F²
3) Сравним результаты

Задание 4. Проверка равенства B·Bᵀ = Bᵀ·B
1) Найдем транспонированную матрицу Bᵀ
2) Вычислим B·Bᵀ
3) Вычислим Bᵀ·B
4) Сравним результаты

Задание 5. Проверка равенства (C·A)·B = C·(A·B)
1) Вычислим левую часть: (C·A)·B
2) Вычислим правую часть: C·(A·B)
3) По свойству ассоциативности матриц равенство должно быть верным

Задания 6-10 требуют конкретных вычислений:
6) Вычисляем произведения матриц A·B, C·B, B·D
7) Выполняем указанные действия C+D·B и B·C-2F
8) Вычисляем значение f(A) = A² - 2A + E²
9) Вычисляем f(A,B,D) = A² - 2A·F + B·C
10) Вычисляем f(B,C,F) = D³ + 2C·B - 2D - 3E

Для выполнения всех этих вычислений необходимо:
1) Строго соблюдать правила умножения матриц
2) Учитывать размерности матриц
3) Проверять возможность выполнения операций
4) Выполнять действия в указанном порядке
5) Следить за правильностью подстановки переменных N₁, N₂, N₃

Хотите, чтобы я подробно расписал решение какого-то конкретного пункта?

Давайте подробнее разберем задание 2, где нужно проверить равенство (A+F)B = A·B+F·B.



<!-- Левая часть -->
<text x="30" y="40" font-size="14">(A+F)B =</text>
<rect x="20" y="60" width="60" height="60" fill="none" stroke="blue"/>
<text x="35" y="95" font-size="14">A+F</text>
<circle cx="90" cy="90" r="5" fill="blue"/>
<rect x="100" y="60" width="40" height="60" fill="none" stroke="blue"/>
<text x="115" y="95" font-size="14">B</text>

<!-- Правая часть -->
<text x="170" y="40" font-size="14">A·B + F·B</text>
<rect x="160" y="60" width="40" height="60" fill="none" stroke="red"/>
<text x="170" y="95" font-size="14">A</text>
<circle cx="210" cy="90" r="5" fill="red"/>
<rect x="220" y="60" width="40" height="60" fill="none" stroke="red"/>
<text x="235" y="95" font-size="14">B</text>

<!-- Знак плюс -->
<text x="150" y="180" font-size="20">+</text>

<!-- Нижняя часть -->
<rect x="160" y="200" width="40" height="60" fill="none" stroke="green"/>
<text x="170" y="235" font-size="14">F</text>
<circle cx="210" cy="230" r="5" fill="green"/>
<rect x="220" y="200" width="40" height="60" fill="none" stroke="green"/>
<text x="235" y="235" font-size="14">B</text>


Подробное решение:

1) Сначала вычислим A+F:
A+F = [1 2 2 ] + [N₂-11 -1 N₂-11] [-1 N₂ 1 ] [10-N₂ 1 N₂-11] [N₁ -1 1 ] [-1 10-N₂ 1 ]

2) Затем умножим результат на B:
(A+F)·B = (A+F)·[-N₁ 1 ] [-1 2 ] [5-N₂ 1 ]

3) С другой стороны, вычислим A·B и F·B по отдельности:
```
A·B = [1 2 2 ]·[-N₁ 1 ]
[-1 N₂ 1 ] [-1 2 ]
[N₁ -1 1 ] [5-N₂ 1 ]

F·B = [N₂-11 -1 N₂-11]·[-N₁ 1 ]
[10-N₂ 1 N₂-11] [-1 2 ]
[-1 10-N₂ 1 ] [5-N₂ 1 ]
```

4) По свойству дистрибутивности умножения матриц относительно сложения:
- (A+F)·B = A·B + F·B

5) Проверка:
- Вычисляем каждую часть равенства
- Сравниваем полученные матрицы
- Равенство должно выполняться для всех допустимых значений N₁, N₂

Важно: при выполнении вычислений необходимо следить за размерностью матриц и правильностью выполнения матричных операций.

Photo


{
"subject": "Линейная алгебра",
"grade": 0,
"lang": "ru",
"url_subject": "math",
"title": "Решение задач с матрицами и матричными многочленами",
"description": "Подробное решение задач на проверку матричных равенств и вычисление матричных многочленов",
"keywords": ["матрицы", "матричные равенства", "транспонирование", "матричные многочлены", "линейная алгебра"]
}

Рассмотрим задание 4 подробнее (B·Bᵀ = Bᵀ·B):



<!-- Исходная матрица B -->
<text x="20" y="30" class="matrix">B =</text>
<rect x="50" y="10" width="80" height="60" fill="none" stroke="blue"/>
<text x="60" y="35" class="matrix">-N₁  1</text>
<text x="60" y="55" class="matrix">-1   2</text>
<text x="60" y="75" class="matrix">5-N₂ 1</text>

<!-- Транспонированная матрица B^T -->
<text x="160" y="30" class="matrix">Bᵀ =</text>
<rect x="190" y="10" width="80" height="40" fill="none" stroke="red"/>
<text x="200" y="35" class="matrix">-N₁  -1  5-N₂</text>
<text x="200" y="55" class="matrix">1    2   1</text>

<!-- Умножение -->
<text x="20" y="150" class="matrix">B·Bᵀ =</text>
<rect x="70" y="130" width="80" height="60" fill="none" stroke="green"/>

<text x="160" y="150" class="matrix">Bᵀ·B =</text>
<rect x="210" y="130" width="80" height="60" fill="none" stroke="purple"/>

<!-- Стрелки для показа операции -->
<path d="M100,90 L100,120" stroke="gray" fill="none" marker-end="url(#arrow)"/>
<path d="M240,90 L240,120" stroke="gray" fill="none" marker-end="url(#arrow)"/>

<!-- Определение маркера стрелки -->
<defs>
    <marker id="arrow" markerWidth="10" markerHeight="10" refX="9" refY="3" orient="auto">
        <path d="M0,0 L0,6 L9,3 z" fill="gray"/>
    </marker>
</defs>


Решение:

1) Найдём транспонированную матрицу Bᵀ:

B = [-N₁  1  ]        Bᵀ = [-N₁  -1   5-N₂]
    [-1   2  ]             [1    2    1   ]
    [5-N₂ 1  ]

2) Вычислим B·Bᵀ (3×2 × 2×3 = 3×3 матрица):

B·Bᵀ = [N₁² + 1 + (5-N₂)²    -N₁ - 2 + (5-N₂)    ...]
       [...                   1 + 4 + 1            ...]
       [...                   ...                   ...]

3) Вычислим Bᵀ·B (2×3 × 3×2 = 2×2 матрица):

Bᵀ·B = [N₁² + 1 + (5-N₂)²    ...]
       [...                   ...]

4) Проверяем равенство:
- Размерности полученных матриц разные
- B·Bᵀ даёт матрицу 3×3
- Bᵀ·B даёт матрицу 2×2
- Следовательно, равенство B·Bᵀ = Bᵀ·B НЕ ВЫПОЛНЯЕТСЯ

Важное замечание: это типичный пример того, что произведение матрицы на её транспонированную матрицу в разном порядке может давать матрицы разных размерностей, и поэтому равенство в общем случае невозможно.

Photo


{
"subject": "Теория вероятностей",
"grade": 11,
"lang": "ru",
"url_subject": "math",
"title": "Формулы теории вероятностей и случайные величины",
"description": "Разбор формул полной вероятности, Бернулли и дисперсии для гипергеометрического распределения",
"keywords": ["теория вероятностей", "формула полной вероятности", "формула Бернулли", "дисперсия", "гипергеометрическое распределение"]
}

Разберем каждый вопрос:

  1. Формула полной вероятности:
    Правильный ответ: A) P(A) = ∑P(Hi)·P(A/Hi)







<!-- Обозначения -->
<text x="140" y="50" fill="black">Ω</text>
<text x="110" y="150" fill="red">H₁</text>
<text x="170" y="150" fill="red">H₂</text>
<text x="150" y="180" fill="blue">A</text>

<!-- Пояснения -->
<text x="20" y="270" font-size="12">Где: Hi - полная группа событий</text>
<text x="20" y="290" font-size="12">A - событие</text>


  1. Случайные величины:
    Все перечисленные типы верны:
    - Дискретные
    - Непрерывные
    - Условные

  2. Формула Бернулли:
    Правильный ответ: А) Pm,n = Cₙᵐ·pᵐ·qⁿ⁻ᵐ
    Где:
    - n - число испытаний
    - m - число успехов
    - p - вероятность успеха
    - q = 1-p - вероятность неудачи
    - Cₙᵐ - число сочетаний из n по m

  3. Дисперсия для гипергеометрического распределения:
    Правильный ответ: В) D(X) = M/N·(1-M/N)·(1-(n-1)/(N-1))
    Где:
    - N - общее число элементов
    - M - число выделенных элементов
    - n - объём выборки

Важно отметить:
1. Формула полной вероятности учитывает все возможные гипотезы Hi
2. Случайные величины могут быть как дискретными, так и непрерывными
3. Формула Бернулли применяется для независимых испытаний
4. Дисперсия гипергеометрического распределения учитывает зависимость испытаний

thinking img
progress gif

Текст скопирован
Готово
Ошибка
×