מושגי יסוד בהסתברות

30%
📖שיעור
55 דקות

מושגי יסוד בהסתברות

בשיעור זה נלמד את המושגים הבסיסיים בהסתברות: מרחב המדגם, תוצאות שוות סיכוי, הסתברות כמספר בין 0 ל-1, ואת רעיון המשלים.

מושגי יסוד בהסתברות

למה זה חשוב?

הסתברות בחיים שלנו

הסתברות נמצאת בכל מקום:

בתחזית מזג האוויר:

  • "סיכוי של 70% לגשם מחר"
  • מה זה אומר? האם בטוח שיהיה גשם?

במשחקים וספורט:

  • מה הסיכוי שקוביה תציג את המספר 6?
  • מה הסיכוי לזכות בפרס בהגרלה?
  • מה הסיכוי שקבוצת הכדורגל המועדפת שלנו תנצח?

ברפואה:

  • "הטיפול מצליח ב-80% מהמקרים"
  • רופאים משתמשים בהסתברות כדי לקבל החלטות

בביטוח:

  • חברות ביטוח מחשבות סיכויים כדי לקבוע מחירים
  • מה הסיכוי שתהיה תאונה? מה הסיכוי לגניבה?

הסתברות עוזרת לנו לכמת אי-וודאות ולקבל החלטות טובות יותר!


מה נלמד היום?

מטרות השיעור

  1. להבין מהו מרחב מדגם (כל התוצאות האפשריות)
  2. לזהות תוצאות שוות סיכוי
  3. להבין שהסתברות היא מספר בין 0 (בלתי אפשרי) ל-1 (ודאי)
  4. לחשב הסתברויות פשוטות
  5. להמיר בין שבר, עשרוני ואחוז
  6. להבין את רעיון המשלים:
  7. ליישם מושגים אלו בבעיות מילוליות

מרחב מדגם — כל האפשרויות

הגדרה: מרחב מדגם

מרחב המדגם הוא קבוצת כל התוצאות האפשריות של ניסוי מקרי.

סימון: משתמשים באות S (Sample space) או (אומגה).

דוגמאות:

  1. הטלת מטבע:
  2. הטלת קוביה:
  3. משיכת קלף מחפיסה: S = כל 52 הקלפים

חשוב: מרחב המדגם כולל כל התוצאות, ללא חזרות.

דוגמה 1: מרחב מדגם של שתי הטלות מטבע

שתי הטלות מטבע

מה מרחב המדגם של הטלת מטבע פעמיים?

1

שלב 1: זיהוי הניסוי

אנחנו מטילים מטבע פעמיים. כל הטלה יכולה להיות עץ או פלי.
בדיקה מהירה

מה מרחב המדגם של הטלת מטבע אחד?

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


אירוע — קבוצת תוצאות

הגדרה: אירוע

אירוע הוא תוצאה אחת או קבוצה של תוצאות מתוך מרחב המדגם.

דוגמאות:

  • בהטלת קוביה: "לקבל מספר זוגי" הוא אירוע
  • בהטלת שני מטבעות: "לקבל עץ אחד לפחות" הוא אירוע

סימון: משתמשים באותיות גדולות: A, B, C וכו'.

דוגמה 2: זיהוי אירועים

אירועים בהטלת קוביה

מהו האירוע "לקבל מספר גדול מ-4" בהטלת קוביה?

1

שלב 1: זיהוי מרחב המדגם

S=1,2,3,4,5,6S = {1, 2, 3, 4, 5, 6} — יש 6 תוצאות אפשריות.
בדיקה מהירה

כמה תוצאות אפשריות יש בהטלת קוביה רגילה?

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


תוצאות שוות סיכוי

הגדרה: תוצאות שוות סיכוי

תוצאות הן שוות סיכוי אם כל תוצאה במרחב המדגם בעלת אותו הסיכוי להתרחש.

דוגמאות לתוצאות שוות סיכוי:

  • הטלת מטבע הוגן: עץ ופלי — כל אחד סיכוי 50%
  • הטלת קוביה הוגנת: 1, 2, 3, 4, 5, 6 — כל מספר סיכוי
  • משיכת כדור מקופסה (בעיניים עצומות) — כל כדור אותו סיכוי

דוגמאות לתוצאות שאינן שוות סיכוי:

  • תחזית מזג אוויר: גשם/שמש — לא בהכרח שוות
  • זכייה בהגרלה: זכייה/אי-זכייה — לא שוות!

שימו לב!

הנוסחה הבסיסית להסתברות תקפה רק כאשר התוצאות שוות סיכוי!


הסתברות — מספר בין 0 ל-1

הגדרה: הסתברות

ההסתברות של אירוע A היא המספר P(A) המייצג את הסיכוי שהאירוע יתרחש.

נוסחה (כאשר התוצאות שוות סיכוי):

או בקיצור:

טווח ערכים:

  • אפשר גם להציג כאחוז:

פירוש:

  • P(A) = 0 → האירוע בלתי אפשרי
  • P(A) = 1 → האירוع ודאי (בטוח להתרחש)
  • 0 < P(A) < 1 → האירוע אפשרי אבל לא ודאי

דוגמה 3: חישוב הסתברות בסיסי

הסתברות לקבל מספר זוגי בהטלת קוביה

מה ההסתברות לקבל מספר זוגי בהטלת קוביה הוגנת?

1

שלב 1: זיהוי מרחב המדגם

S=1,2,3,4,5,6S = {1, 2, 3, 4, 5, 6} מספר תוצאות אפשריות: S=6|S| = 6

סולם ההסתברות

סולם הסתברות

הסתברות היא תמיד מספר בין 0 ל-1:

0 0.25 0.5 0.75 1 |------------|-------------|-------------|------------| בלתי סיכוי סיכוי סיכוי ודאי אפשרי נמוך בינוני גבוה 0% 25% 50% 75% 100%

דוגמאות:

  • P = 0 (0%): לקבל 7 בהטלת קוביה רגילה — בלתי אפשרי
  • (16.7%): לקבל 6 בהטלת קוביה — סיכוי נמוך
  • (50%): לקבל עץ בהטלת מטבע — סיכוי בינוני
  • (83.3%): לקבל מספר שונה מ-6 — סיכוי גבוה
  • P = 1 (100%): לקבל מספר בין 1 ל-6 בקוביה — ודאי

דוגמה 4: ממיון הסתברויות

השוואת הסתברויות

בקופסה 5 כדורים אדומים, 3 כחולים ו-2 ירוקים. סדרו את ההסתברויות: למשוך אדום, למשוך לא-אדום, למשוך צהוב.

1

שלב 1: זיהוי האירועים

בקופסה: 5 כדורים אדומים, 3 כחולים, 2 ירוקים (סה"כ 10). A: למשוך כדור אדום B: למשוך כדור לא-אדום C: למשוך כדור צהוב
תשובה קצרה

מה ההסתברות לקבל מספר זוגי בהטלת קוביה? כתוב כשבר פשוט (לדוגמה: 12)\frac{1}{2})

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם

בדיקה מהירה

איזו הסתברות מתארת אירוע ודאי?

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


המרה בין ייצוגים: שבר ← עשרוני ← אחוז

המרות נפוצות

הסתברות אפשר לכתוב ב-3 דרכים:

שברעשרוניאחוז
0.550%
0.2525%
0.7575%
0.110%
0.220%
0.440%

המרות:

  • שבר → עשרוני: חלק מונה במכנה
  • עשרוני → אחוז: הכפל ב-100 והוסף %
  • אחוז → שבר: חלק ב-100 ופשט

דוגמה 5: המרות

המרה בין ייצוגי הסתברות

מה ההסתברות למשוך קלף לבבות מחפיסה רגילה? הציגו את התשובה כשבר, עשרוני ואחוז.

1

שלב 1: מקרה פשוט

ההסתברות למשוך קלף לבבות מחפיסה (13(13 לבבות מתוך 52 קלפים). P=1352P = \frac{13}{52}
בדיקה מהירה

מה ההסתברות לקבל 7 בהטלת קוביה רגילה?

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


אירוע משלים — "לא קורה"

הגדרה: אירוע משלים

האירוע המשלים ל-A הוא האירוע "לא A" — כל התוצאות שאינן ב-A.

סימון: או A' או

נוסחת יסוד:

הסבר:

  • אם P(A) = 0.3, אז
  • כל תוצאה היא או ב-A או ב-, לא שניהם!
  • לכן:

למה זה שימושי? לפעמים קל יותר לחשב את ההסתברות של "לא קורה" ואז לחסר מ-1!

דוגמה 6: שימוש במשלים

הסתברות באמצעות משלים

בהטלת שתי קוביות, מה ההסתברות לקבל לפחות אחד 6?

1

שלב 1: הבנת השאלה

בהטלת שתי קוביות, מה ההסתברות לקבל לפחות אחד 6? זה אירוע מסובך — הרבה אפשרויות!
תשובה קצרה

בקופסה 10 כדורים: 4 אדומים, 3 כחולים, 3 ירוקים. מה ההסתברות למשוך כדור אדום? (כשבר פשוט)

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


דוגמה 7: הסתברות בבעיה מילולית

משיכת כדורים מקופסה

בקופסה 12 כדורים אדומים, 8 כחולים ו-5 ירוקים. משכנו כדור אחד בעיניים עצומות. מה ההסתברות ש: (א) הכדור כחול? (ב) הכדור לא אדום?

1

שלב 1: ארגון הנתונים

בקופסה: 12 כדורים אדומים 8 כדורים כחולים 5 כדורים ירוקים סה"כ: 12+8+5=2512 + 8 + 5 = 25 כדורים
תשובה מספרית

אם P(A)=0.3P(A) = 0.3, מה P(לא A)?

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


דוגמה 8: שתי פעולות רצופות

הטלת מטבע ואז קוביה

מטילים מטבע ואז קוביה. מה ההסתברות לקבל עץ ומספר זוגי?

1

שלב 1: מרחב המדגם

מטבע: 2 אפשרויות (עץ, פלי) קוביה: 6 אפשרויות (1,2,3,4,5,6)(1,2,3,4,5,6) סה"כ תוצאות: 2×6=122 \times 6 = 12
תשובה מספרית

המר את ההסתברות 34\frac{3}{4} לאחוזים.

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


טעויות נפוצות (מיסקונספציות)

1. "אם זה לא קרה הרבה זמן, עכשיו זה חייב לקרות"

טעות נפוצה: טעות: אשליית המהמר (Gambler's Fallacy)

דוגמה שגויה: "המטבע נפל 'פלי' 10 פעמים ברצף, אז ההסתברות ל-'עץ' בהטלה הבאה היא 90%!"

למה זה שגוי? המטבע "לא זוכר" מה קרה בעבר. כל הטלה עצמאית. ההסתברות תמיד .

דרך נכונה: — בדיוק כמו תמיד!

למה זה קורה?

הטלת מטבע נתנה 5 פעמים 'פלי' ברצף. אז עכשיו 'עץ' יותר סביר!

איך מתקנים?

כל הטלה היא אירוע עצמאי. ההסתברות לעץ היא תמיד 12\frac{1}{2}, ללא קשר לעבר!
נכון או לא נכון

נכון או לא נכון: אם הטלתי מטבע 5 פעמים וקיבלתי 'פלי' כל פעם, אז בהטלה הבאה יש סיכוי גדול יותר לקבל 'עץ'.

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


2. "הסתברות 0 פירושה שזה לא יקרה לעולם"

טעות נפוצה: טעות: בלבול בין 0 לסיכוי קטן מאוד

דוגמה:

  • בלתי אפשרי
  • אפשרי אבל נדיר מאוד

הבדל גדול!

למה זה קורה?

תלמידים מבלבלים בין הסתברות 0 (בלתי אפשרי מתמטית) לסיכוי קטן מאוד (אפשרי אבל נדיר).

איך מתקנים?

הסתברות 0=0 = בלתי אפשרי במסגרת מרחב המדגם. הסתברות קטנה (כמו 0.0001)=0.0001) = אפשרי אבל נדיר!

3. "הוספתי 10 כדורים אדומים, אז ההסתברות לאדום גדלה ב-10"

טעות נפוצה: טעות: הסתברות היא יחסית, לא מוחלטת

דוגמה שגויה: בקופסה 5 כדורים אדומים ו-5 כחולים. .

הוספנו 10 כדורים אדומים. עכשיו ?! ❌

דרך נכונה: עכשיו 15 אדומים ו-5 כחולים, סה"כ 20.

למה זה קורה?

תלמידים חושבים שהסתברות תלויה רק במספר התוצאות המוצלחות, ושוכחים את הכלל.

איך מתקנים?

הסתברות = מוצלח / כולל. אם משנים את שני המספרים, צריך לחשב מחדש!

4. "משלים של P=0.3 הוא P=-0.3"

טעות נפוצה: טעות: חיסור במקום משלים

דוגמה שגויה: אם P(A) = 0.3, אז ? ❌

דרך נכונה:

זכרו: הסתברות תמיד בין 0 ל-1, אף פעם לא שלילית!

למה זה קורה?

תלמידים מבלבלים משלים עם חיסור רגיל.

איך מתקנים?

משלים =1= 1 מינוס P, לא מינוס P!

5. "P(A) + P(B) = P(A ו-B)"

טעות נפוצה: טעות: חיבור הסתברויות שגוי

דוגמה שגויה: ו-. אז ? ❌

דרך נכונה (בשלב מאוחר יותר): עבור אירועים עצמאיים:

למה זה קורה?

תלמידים חושבים שאפשר לחבר הסתברויות כמו מספרים רגילים.

איך מתקנים?

P(A ו-B) דורש מכפלת הסתברויות (אם עצמאיים) או חישוב ישיר מהמדגם!

6. "אם P(A) = 60%, אז 60 מתוך 100 ניסויים בדיוק יהיו A"

טעות נפוצה: טעות: הסתברות ≠ תדירות מדויקת

דוגמה: לא מבטיח בדיוק 5 עצים ב-10 הטלות.

אפשר לקבל 3, 4, 5, 6, או 7 עצים — זה נורמלי!

ככל שמספר הניסויים גדל, התדירות היחסית מתקרבת להסתברות.

למה זה קורה?

תלמידים מצפים שההסתברות תתממש במדויק בכל סדרת ניסויים.

איך מתקנים?

הסתברות היא ציפייה ארוכת טווח. בכמות קטנה של ניסויים יכול להיות סטייה!

7. "אם מרחב המדגם גדול, ההסתברות קטנה"

טעות נפוצה: טעות: גודל מרחב המדגם בלבד לא קובע הסתברות

דוגמה:

  • קופסה 1: 1 כדור אדום מתוך 2 →
  • קופסה 2: 50 כדורים אדומים מתוך 100 →

אותה הסתברות, למרות שקופסה 2 גדולה יותר!

למה זה קורה?

תלמידים שוכחים שצריך להסתכל על היחס, לא רק על הגודל.

איך מתקנים?

P=P = מוצלח / כולל. אם גם המונה וגם המכנה גדלים באותו קצב, ההסתברות לא משתנה!

8. "הסתברות של 1/3 פירושה 33%"

טעות נפוצה: טעות: עיגול לא מדויק

דרך נכונה: (עם סימון קירוב )

או להשאיר בתור שבר: — זה מדויק!

למה זה קורה?

תלמידים עוגלים 0.333... ל-0.33 ושוכחים שזה קירוב.

איך מתקנים?

13=0.3333...(\frac{1}{3} = 0.3333... (אין סוף שלושיות). 33% הוא קירוב, לא ערך מדויק!

9. "P(A או B) = P(A) + P(B) תמיד"

טעות נפוצה: טעות: שכחת חפיפה בין אירועים

דוגמה שגויה: בקוביה, ? ❌

בעיה: המספר 6 הוא גם זוגי וגם גדול מ-4, נספר אותו פעמיים!

דרך נכונה: תוצאות: 46 = 6 → 4 תוצאות.

למה זה קורה?

נוסחה זו נכונה רק אם A ו-B זרים (אין חפיפה). אם יש חפיפה, צריך לחסר את החלק המשותף!

איך מתקנים?

אם A ו-B זרים: P(A או B)=P(A)+P(B)B) = P(A) + P(B). אחרת, צריך להיזהר!

10. "אם הסתברות נמוכה, זה לא יקרה"

טעות נפוצה: טעות: הסתברות נמוכה ≠ בלתי אפשרי

דוגמה:

זה מאוד נמוך, אבל מישהו זוכה מדי פעם!

הסתברות נמוכה = סיכוי קטן, לא אפס.

למה זה קורה?

תלמידים מתייחסים להסתברויות נמוכות כאילו הן 0.

איך מתקנים?

גם הסתברות של 1% משמעה שזה עדיין אפשרי! נדיר, אבל אפשרי.

11. "אם הסתברות גבוהה, זה בטוח יקרה"

טעות נפוצה: טעות: הסתברות גבוהה ≠ ודאות

דוגמה: "תחזית גשם 90% מחר" — זה לא אומר שבטוח יהיה גשם!

יש סיכוי של 10% שלא יהיה גשם.

למה זה קורה?

תלמידים מניחים שהסתברות של 90% פירושה 'בטוח'.

איך מתקנים?

רק P=1P=1 היא ודאות. אפילו P=0.99P=0.99 עדיין לא ודאי!

12. "אפשר להשוות הסתברויות רק באחוזים"

טעות נפוצה: טעות: הסתברות ניתן להשוות בכל ייצוג

דוגמה: מי גדול יותר: או 0.55?

דרך 1: המרה לעשרוני: 0.6 > 0.55

דרך 2: המרה לשבר:

למה זה קורה?

תלמידים חושבים שחייבים להמיר לאחוזים כדי להשוות.

איך מתקנים?

אפשר להשוות גם שברים וגם עשרוניים! בחרו את הדרך הכי נוחה.

13. "ניסוי אחד מספיק כדי לדעת את ההסתברות"

טעות נפוצה: טעות: מדגם קטן מדי

דוגמה שגויה: הטלתי מטבע פעם אחת וקיבלתי עץ. אז ? ❌

דרך נכונה: מטבע הוגן: תיאורטית.

או: לעשות הרבה ניסויים (100, 1000) ולחשב תדירות יחסית.

למה זה קורה?

תלמידים חושבים שאפשר לדעת הסתברות מניסוי אחד או שניים.

איך מתקנים?

הסתברות נקבעת מחישוב תיאורטי או מניסויים רבים!

14. "אם שני אירועים בלתי תלויים, אז P(A ו-B) = 0"

טעות נפוצה: טעות: בלבול בין 'בלתי תלויים' ל'זרים'

דוגמה: הטלת מטבע וקוביה — עצמאיים.

! למעשה .

אירועים זרים: "לקבל זוגי" ו-"לקבל 5" בקוביה. לא יכולים לקרות ביחד → .

למה זה קורה?

תלמידים מבלבלים: עצמאיים (independent)(independent) \ne זרים (disjoint).

איך מתקנים?

עצמאיים = לא משפיעים. זרים = לא יכולים לקרות ביחד. זה לא אותו דבר!

סיכום

מה למדנו היום?

מושגי יסוד:

  1. מרחב מדגם S = כל התוצאות האפשריות
  2. אירוע A = קבוצת תוצאות מתוך S
  3. תוצאות שוות סיכוי = כל תוצאה באותו סיכוי

חישוב הסתברות:

  • (כשתוצאות שוות סיכוי)
  • P = 0 → בלתי אפשרי, P = 1 → ודאי

ייצוגים:

  • שבר:
  • עשרוני: 0.75
  • אחוז:

משלים:

זכרו: הסתברות עוזרת לנו לכמת אי-וודאות ולקבל החלטות מושכלות!

בדיקה מהירה

בקופסה 20 כדורים: 8 אדומים ו-12 כחולים. מהי ההסתברות למשוך כדור שאינו אדום?

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


תרגול נוסף

מוכנים להמשיך? עברו ל:

  • סט התרגול20-30 תרגילים מגוונים
  • מבחן שליטה — בדקו את עצמכם!

בהצלחה! 🎲🎯

תרגול