שאלות פתוחות: הסתברות כשכיחות יחסית וחוק המספרים הגדולים - כיתה י"א 5 יח"ל
שאלות על הסתברות כשכיחות יחסית ועל חוק המספרים הגדולים, לכיתה י"א, 5 יחידות. בשאלות מעריכים את מספר הדגים באגם בשיטת סימון ודיגה חוזרת, מעריכים את π מתוך נקודות אקראיות בריבוע, מעריכים את הרכב הצבעים בכד מתוך הוצאות חוזרות, ומעריכים שטח של אגם במפה. יש גם שאלות שמשוות בין מי שהטיל מטבע 10 פעמים למי שהטיל 100 פעמים. השאלות ברמה קלה, בינונית וקשה. מתאים לשיעור שמחבר הסתברות לניסוי; בוחרים שאלות לדף עבודה ומקבלים פתרון מלא בקובץ Word.
שאלה 1 · הסתברות כשכיחות יחסית וחוק המספרים הגדוליםשאלה קצרה · קלה
כדי להעריך את מספר הדגים באגם, דגו דגים, סימנו אותם והחזירו אותם לאגם. כעבור שבוע, אחרי שהדגים התערבבו, דגו דגים, ומתוכם היו מסומנים. מניחים שהשכיחות היחסית של הדגים המסומנים במדגם שווה בקירוב לחלקם של המסומנים באגם כולו.
העריכו את מספר הדגים באגם.
באגם אחר יש דגים, ומתוכם סומנו . דגים ממנו באקראי דגים. כמה דגים מסומנים צפויים במדגם?
שאלה 2 · הסתברות כשכיחות יחסית וחוק המספרים הגדוליםשאלה קצרה · בינונית
כדי להעריך את בעזרת ניסוי, בחרו באקראי נקודות בתוך ריבוע שצלעו (לכל נקודה אותו סיכוי), ובדקו כמה מהן נמצאות בתוך העיגול החסום בריבוע (רדיוסו ). נמצא כי מהנקודות נמצאות בתוך העיגול.
הביעו באמצעות את ההסתברות שנקודה שנבחרה באקראי בריבוע נמצאת בתוך העיגול, והעריכו לפי תוצאות הניסוי את .
בניסוי נוסף בחרו באקראי נקודות בתוך ריבוע שצלעו , ובתוכו עיגול שרדיוסו . כמה נקודות צפויות בתוך העיגול? (השתמשו ב-.)
שאלה 3 · שכיחות יחסית מתקרבת ל-0.5: כמה הטלות נוספות נדרשותשאלה קצרה · קשה
יעל מטילה מטבע הוגן ומחשבת את השכיחות היחסית של "עץ" בהטלות שלה.
יעל הטילה את המטבע פעמים וקיבלה פעמים "עץ". היא ממשיכה להטיל את המטבע, ובהטלות הנוספות התקבל "עץ" בדיוק במחצית מההטלות. מצאו את המספר הקטן ביותר של הטלות נוספות שאחריהן השכיחות היחסית של "עץ" בכל ההטלות של יעל תהיה לכל היותר.
שאלה 4 · הסתברות כשכיחות יחסית וחוק המספרים הגדוליםשאלה קצרה · קלה
בכד כדורים בשלושה צבעים: שחור, לבן וירוק. כדי להעריך את מספר הכדורים מכל צבע, הוציאו מהכד כדור באקראי, רשמו את צבעו והחזירו אותו - פעמים. התוצאות: שחור פעמים, לבן פעמים, ירוק פעמים. מניחים שהשכיחות היחסית של כל צבע שווה להסתברות להוציא אותו.
העריכו כמה כדורים מכל צבע יש בכד.
הוציאו מהכד כדורים ירוקים (בלי להחזירם), וחזרו על הניסוי פעמים. כמה פעמים צפוי לצאת כדור ירוק?
שאלה 5 · הסתברות כשכיחות יחסית וחוק המספרים הגדוליםשאלה קצרה · בינונית
יעל מטילה מטבע הוגן פעמים, ורון מטיל מטבע הוגן פעמים. כל אחד מהם מחשב את השכיחות היחסית של "עץ" בהטלות שלו.
אצל מי סביר יותר שהשכיחות היחסית של "עץ" תהיה או יותר? נמקו בעזרת חוק המספרים הגדולים.
יעל הטילה את המטבע פעמים וקיבלה פעמים "עץ". היא ממשיכה להטיל את המטבע, ובהטלות הנוספות התקבל "עץ" בדיוק במחצית מההטלות. מצאו את המספר הקטן ביותר של הטלות נוספות שאחריהן השכיחות היחסית של "עץ" בכל ההטלות של יעל תהיה לכל היותר.
שאלה 6 · הערכת שטח של אגם בעזרת נקודות אקראיותשאלת ביניים · קשה
במפה מסורטט אגם שצורתו אינה סדירה, בתוך מלבן שממדיו 10 ק"מ על 6 ק"מ (כל האגם נמצא בתוך המלבן). כדי להעריך את שטח האגם, מחשב בוחר נקודות אקראיות במלבן (לכל נקודה אותו סיכוי) ובודק כמה מהן נופלות בתוך האגם.
בניסוי הראשון נבחרו 2000 נקודות, ו-760 מהן נפלו בתוך האגם. העריכו את שטח האגם.
בניסוי שני, באותו מלבן, נבחרו 6000 נקודות, ו-2240 מהן נפלו בתוך האגם. העריכו את שטח האגם לפי שני הניסויים יחד, והסבירו מדוע הערכה זו טובה יותר מן ההערכה של סעיף א.
מסרטטים במפה מלבן קטן יותר, שממדיו 9 ק"מ על 5 ק"מ, וגם הוא מכיל את כל האגם. בוחרים בו 2400 נקודות אקראיות. לפי ההערכה מסעיף ב, בערך כמה מן הנקודות צפויות ליפול בתוך האגם?
שאלה 7 · הסתברות כשכיחות יחסית וחוק המספרים הגדוליםשאלה קצרה · בינונית
בשק כדורים אדומים ולבנים בלבד. הוציאו מהשק כדור באקראי, רשמו את צבעו והחזירו אותו - פעמים. השכיחות היחסית של כדור אדום הייתה . לאחר מכן הוסיפו לשק כדורים אדומים, וחזרו על הניסוי פעמים נוספות; הפעם השכיחות היחסית של כדור אדום הייתה . מניחים שבכל ניסוי השכיחות היחסית שווה להסתברות.
העריכו כמה כדורים היו בשק לפני ההוספה, וכמה מהם אדומים.
מוציאים עכשיו כדורים מהשק (אחרי ההוספה) באותו אופן, פעמים. כמה פעמים צפוי לצאת כדור לבן?
שאלה 8 · זריקות נעץ: שכיחות יחסית, הערכת הסתברות ותוצאה צפויהשאלת ביניים · בינונית
נועה זרקה נעץ שוב ושוב, ובכל זריקה רשמה אם הנעץ נחת כשחודו כלפי מעלה. בטבלה מספר הזריקות המצטבר ומספר הפעמים המצטבר שבהן החוד היה כלפי מעלה:
חשבו את השכיחות היחסית של "חוד כלפי מעלה" אחרי 50 זריקות, אחרי 200 זריקות ואחרי 1000 זריקות.
איזו מן השכיחויות היחסיות שמצאתם בסעיף א היא ההערכה הטובה ביותר להסתברות שהנעץ ינחת כשחודו כלפי מעלה? נמקו בעזרת חוק המספרים הגדולים.
בכיתה 30 תלמידים, וכל אחד מהם זורק נעץ זהה 40 פעמים. לפי ההערכה מסעיף ב, בכמה מכלל הזריקות של הכיתה צפוי הנעץ לנחות כשחודו כלפי מעלה? האם כל תלמיד יקבל בהכרח את אותו מספר של "חוד כלפי מעלה"? נמקו.