Mαθηματικά : Ζέσταμα πριν από το τυχερό παιχνίδι

Στη σειρά του ΒΗΜΑ-Science για όσους θέλουν να φτιάξουν ξανά τη «σχέση» τους με τα Μαθηματικά μπαίνουμε πολύ προσεκτικά στον κόσμο των πιθανοτήτων, μένοντας ταπεινά στο σημείο όπου αυτός εφάπτεται με την καθημερινή μας ζωή

Μας λένε να ρίξουμε 4 φορές ένα ζάρι και αν έλθει έστω και μία φορά το έξι κερδίζουμε 50 ευρώ, αν όχι πληρώνουμε 50 ευρώ. Αξίζει να δοκιμάσουμε;

Από την προηγούμενη εβδομάδα είχε μείνει αναπάντητο το ερώτημα: Μας λένε να ρίξουμε 4 φορές ένα ζάρι (ή τέσσερα ζάρια ταυτόχρονα, το ίδιο κάνει) και αν έλθει έστω και μία φορά το έξι κερδίζουμε 50 ευρώ, αν όχι πληρώνουμε 50 ευρώ. Αξίζει να δοκιμάσουμε;

Αυτό είναι μια καλή ευκαιρία να θυμηθούμε ότι αν ένα συμβάν έχει την πιθανότητα p να συμβεί, η πιθανότητα να μη συμβεί θα είναι το αποτέλεσμα της αφαίρεσης: 1 – p. Και κάποιες φορές βρίσκουμε την απάντηση για ένα δίλημμα όπως το παραπάνω ξεκινώντας από την πιθανότητα να μη συμβεί κάτι. Δηλαδή εδώ σκεφτόμαστε ως εξής: Η πιθανότητα σε ένα ρίξιμο του ζαριού να έλθει το 6 όπως και οποιοσδήποτε άλλος αριθμός από το 1 έως το 6 είναι 1/6. Αρα η πιθανότητα να μην έλθει στο πρώτο ρίξιμο είναι 1 – (1/6) = 5/6.

Το ίδιο θα συμβαίνει και στις επόμενες τρεις ζαριές. Το αποτέλεσμα της καθεμιάς ζαριάς είναι ανεξάρτητο από τα άλλα, άρα η συνολική πιθανότητα να μην έλθει το 6 και τις τέσσερις φορές θα προκύψει από τον πολλαπλασιασμό (5/6) Χ (5/6) Χ (5/6) Χ (5/6) = (625/1.296), δηλαδή 0,482. Αρα η πιθανότητα να έλθει μία φορά τουλάχιστον το 6 είναι: 1 – 0,482 = 0,518. Δηλαδή λίγο παραπάνω από το 50%, άρα συμφέρει να ρίξουμε 1.000 φορές τα τέσσερα ζάρια μαζί, αφού τις 518 φορές φαίνεται πως θα έλθει τουλάχιστον ένα εξάρι και τις 482 όχι, κερδίζοντας (θεωρητικά) 36 Χ 50 = 18.000 ευρώ.

Βέβαια κανένα καζίνο ή έστω και ένας ιδιώτης στον δρόμο δεν θα μας κάνει τέτοια προσφορά. Τι γίνεται όμως αν θελήσουμε να πάμε για μεγάλα «ψάρια» όπως το καζίνο ή το λόττο; Και εκεί υπολογίζονται οι πιθανότητες για τις διάφορες κατηγορίες και θα έπρεπε ο καθένας που παίζει να έχει υπόψη του με ποιον τα βάζει. Πριν φθάσουμε να αναλύσουμε τις πιθανότητες κέρδους ή όχι σε αυτά, είναι χρήσιμο να εξασκηθούμε στη χρήση δύο εργαλείων που δίνουν τη δυνατότητα γρήγορων υπολογισμών.

ΕΙΚΟΝΟΓΡΑΦΗΣΗ - ΨΗΦΙΑΚΟΣ ΚΟΣΜΟΣ - ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ - ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ

Συνδυασμοί και Διατάξεις

Εχουμε τους Συνδυασμούς και τις Διατάξεις. Ας δούμε ποια είναι η διαφορά τους. Αν έχουμε για παράδειγμα τους αριθμούς 1234, στις διατάξεις των τεσσάρων αυτών ψηφίων ανά τρία θεωρείται διαφορετικό το 1-2-3 από το 3-1-2 και από τα 2-3-1, 2-1-3, 3-2-1, 1-3-2. Ετσι συνολικά από τα τέσσερα ψηφία προκύπτουν 24 διαφορετικές διατάξεις ανά τρία, όπου παίζει ρόλο και η σειρά εμφάνισης των ψηφίων.

Αντίθετα στους συνδυασμούς δεν θεωρείται ο 1-2-3 διαφορετικός από τον 2-3-1, επομένως οι συνδυασμοί των 4 ψηφίων ανά 3 είναι μόλις 4: 123, 134, 234, 124. Αν είχαμε να αποφανθούμε πόσες είναι οι διατάξεις και οι συνδυασμοί 25 πραγμάτων ανά 16 δεν θα ήταν εύκολο να βρούμε την απάντηση με τον τρόπο που έγινε πριν.

Ευτυχώς όμως από πολύ νωρίς κάποιοι μαθηματικοί βρήκαν τύπους, δηλαδή μια προκαθορισμένη κοπτο-ραπτική που δίνει πάντα τη σωστή απάντηση. Μη μας τρομάζουν. Δεν είναι δύσκολοι στη χρήση τους (υπάρχουν και αυτόματοι υπολογισμοί στο Διαδίκτυο) και βοηθούν πολύ σε πρακτικά θέματα όπως θα φανεί σε λίγο.

Για τον αριθμό ΔΝκ , δηλαδή το πόσες είναι οι διατάξεις Ν πραγμάτων ανά κ, ισχύει: ΔΝκ = Ν!/(Ν – κ)!

Και για τον αριθμό των συνδυασμών ΜΝκ = Ν!/ κ!(Ν – κ)!.

l Οπου Ν! θυμίζουμε από προηγούμενη συνέχεια είναι η συντομογραφία για τους πολλαπλασιασμούς: Ν! = 1 Χ 2 Χ 3… Χ Ν, για παράδειγμα 3! = 1 Χ 2 Χ 3 = 6 και για το (Ν – κ)! για παράδειγμα (7 – 3)! = 4! = 1 Χ 2 Χ 3 Χ4 = 24.

Πρακτική εξάσκηση

Ας δούμε λοιπόν πρώτα κάτι απλό. Εξι αγόρια και δύο κορίτσια με πόσους διαφορετικούς τρόπους μπορούν να παραταχθούν σε μια ευθεία; Εδώ, επειδή το κάθε άτομο είναι κάτι ξεχωριστό από τους άλλους θα έχουμε διατάξεις και όχι συνδυασμούς. Αρα θα γίνεται η παράταξή τους με 8! = 1 Χ 2 Χ… Χ 8 = 40.320 τρόπους. Και αν μας πουν ότι θέλουν στην παράταξη τα δύο κορίτσια να είναι πάντα δίπλα;

Τότε θα θεωρήσουμε πως τα δύο κορίτσια είναι ένα και οι τρόποι παράταξης μειώνονται κάπως διότι τώρα είναι σαν να έχουμε 7 άτομα να παρατάξουμε. Οπότε πρώτα είναι 7! = 1 Χ… Χ 7 = 5.040 αλλά δεν τελειώσαμε διότι τα δύο κορίτσια μπορούν να μπαίνουν με δύο τρόπους στη δυάδα κάθε φορά(Α-Β ή Β-Α), άρα η σωστή απάντηση είναι 7! Χ 2! = 5.040 Χ 2 = 10.080.

Και αν (επειδή φαίνεται να μην κολλάμε πουθενά) θελήσουν να μας δυσκολέψουν και ζητήσουν τα δύο κορίτσια να μην είναι ποτέ μαζί γιατί δεν μιλιούνται μεταξύ τους; Τότε το πιο απλό που μπορούμε να σκεφθούμε είναι να αφαιρέσουμε από το σύνολο των τρόπων παράταξης τους τρόπους όπου τα δύο κορίτσια θα ήταν το ένα δίπλα στο άλλο, άρα 40.320 – 10.080 = 30.240.

Και κάτι που θα χρειαστεί για τη σημερινή πνευματική γυμναστική: Με τα ψηφία 1, 2, 3, 4, 5, 6 πόσους εξαψήφιους αριθμούς μπορούμε να φτιάξουμε (το κάθε ψηφίο να εμφανίζεται μία φορά); Προφανώς βρίσκουμε τις διατάξεις των 6: 1 Χ 2 Χ 3 Χ 4 Χ 5 Χ 6 = 720 διαφορετικοί αριθμοί.

Ακολουθήστε στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις
Δείτε όλες τις τελευταίες Ειδήσεις από την Ελλάδα και τον Κόσμο, από
Δείτε επίσης
Science
ΒΗΜΑτοδότης
Σίβυλλα
Helios Kiosk