Случайная величина · урок 2 из 6
Математическое ожидание как теоретическое среднее
Вероятность и статистика · 9 класс · базовый уровень
ФРП «Математика», Москва – 2025 · строка R05 · VIS9-020
R05.3
Цели урока
Сегодня вы научитесь
Смысл E(X)
объяснять ожидание как среднее значение величины при многих повторениях опыта (ПР-6)
Вычисление
находить E(X) по распределению и для числа успехов: E=np (ПР-5, ПР-6)
Лотереи и страховка
оценивать средний выигрыш, справедливую цену игры и доход страховщика (ПР-6)
Обратные задачи
находить неизвестное значение или вероятность по заданному E(X) (ПР-3, ПР-6)
повторение: VIS9-019
Разминка · устно
Средние, суммы, вероятности
Вычислите
- 0,2⋅5+0,8⋅10 9
- 61(1+2+3+4+5+6) 3,5
- 100⋅0,03 3
- 10⋅0,7 7
Найдите
- среднее набора 2; 4; 4; 6 4
- P(X=3), если остальные: 0,1; 0,3; 0,4 0,2
- 0,5⋅0+0,5⋅1 0,5
- 1−0,01−0,09 0,9
R05.3
Теория · ожидание — теоретическое среднее
Среднее, к которому стремятся результаты
Повторим опыт N раз: значение xi выпадет примерно piN раз. Среднее результатов ≈Nx1p1N+…+xnpnN=E(X).
Ожидание — точка равновесия диаграммы распределения. Самой величине оно может не равняться.
R05.3
Образец → сам · ожидание по распределению
Сколько очков в среднем?
Образец: X — число очков при одном броске кубика. Найдите E(X)
значения 1,…,6, каждое с p=61 кубик правильный
E(X)=1⋅61+2⋅61+…+6⋅61 определение
E(X)=621 = 3,5
3,5 очков не выпадает никогда — это среднее за много бросков
Сам: найдите E(X)
- X=1 при орле, X=0 при решке 0,5
- Кубик-тетраэдр с гранями 1,2,3,4 2,5
- X: 0; 1; 2 с вероятностями 0,25; 0,5; 0,25 1
- X: −1; 0; 2 с вероятностями 0,3; 0,5; 0,2 0,1
R05.3
Теория · ожидание известных величин
Три примера, которые стоит помнить
Индикатор события A: X=1, если A наступило, иначе 0. E(X)=P(A)=p
Равновозможные значения 1,2,…,n: E(X)=2n+1
Число успехов в n испытаниях Бернулли: E(X)=np
R05.3 · R04.5
Образец → сам · ожидание числа успехов
Стрелок попадает с вероятностью 0,8
Образец: 3 выстрела, X — число попаданий. Найдите E(X) двумя способами
| x | 0 | 1 | 2 | 3 |
|---|
| P | 0,008 | 0,096 | 0,384 | 0,512 |
|---|
E=0,096+0,768+1,536=2,4 по распределению
E=np=3⋅0,8 = 2,4 по формуле
Сам
- Монету бросают 10 раз: E(число орлов) 5
- Кубик бросают 12 раз: E(число шестёрок) 2
- Брак — 2%; в партии 500 деталей. Сколько брака в среднем? 10
- обратнаяn=20, E(X)=6. Найдите p 0,3
R05.3 · из жизни
Теория · лотереи и игры
Выгодна ли игра «в долгую»?
X — выигрыш, c — цена участия. Чистый выигрыш X−c, его ожидание
Игра справедлива, если E(X)−c=0, то есть c=E(X).
Пример. Выпала «шестёрка» — получаете 60 руб., иначе ничего. Участие — 12 руб.
E(X)=60⋅61+0⋅65=10 руб.
E(X)−c=10−12=−2 руб. за игру
Справедливая цена — 10 руб. Организатор в среднем получает 2 руб. с каждой игры.
R05.3 · из жизни
Образец → сам · средний выигрыш в лотерее
1000 билетов по 50 рублей
Образец: 1 выигрыш 5000 руб., 10 — по 500, 100 — по 50, остальные пустые
| x, руб. | 5000 | 500 | 50 | 0 |
|---|
| P | 0,001 | 0,01 | 0,1 | 0,889 |
|---|
E(X)=5+5+5=15 руб. 5000⋅0,001 и т. д.
E(X)−50 = −35 руб. на один билет
Сам
- 500 билетов: 1 по 10000 руб., 4 по 1000 руб. E(выигрыша) 28 руб.
- Билет из задания 1 стоит 40 руб. Чистый выигрыш в среднем −12 руб.
- Два броска монеты: два орла — 100 руб., иначе 0. Справедливая цена 25 руб.
R05.3 · из жизни
Теория · страхование
Как страховая компания назначает взнос
Взнос c, выплата S при страховом случае с вероятностью p. Доход компании с договора:
Взнос назначают больше pS — средней выплаты.
S=200000, p=0,005: pS=1000; при c=1500 руб. E=500 руб.
R05.3 · из жизни
Образец → сам · доход страховщика
Страховка телефона на год
Образец: выплата 20000 руб., вероятность поломки 0,03, взнос 900 руб. Найдите E(дохода)
pS=0,03⋅20000=600 средняя выплата
E=c−pS=900−600 взнос получен всегда
E = 300 руб. с договора
Сам
- S=50000, p=0,01, c=800. Найдите E 300 руб.
- обратнаяS=100000, p=0,004. Наименьший взнос, при котором E≥0 400 руб.
- Автостраховка: ущерб 10000 руб. с p=0,1 или 200000 руб. с p=0,01. Средняя выплата 3000 руб.
R05.3
Образец → сам · обратная задача
Известно ожидание — найдите неизвестное
Образец: E(X)=3,6. Найдите a и b
a+b=0,8 сумма вероятностей 1
0,2+3a+5b=3,6 определение E
3(0,8−b)+5b=3,4⇒2b=1
b=0,5, a=0,3 проверка: 0,2+0,9+2,5=3,6
Сам
- X: 0; 10; x с вероятностями 0,5; 0,3; 0,2, E(X)=7. Найдите x 20
- X: −2 с вероятностью a, 1 с вероятностью 1−a; E(X)=0,4 a=0,2
- Выигрыш 100 руб. с вероятностью p, иначе проигрыш 20 руб. При каком p игра справедлива? 61
R05.3 · из жизни
Образец → сам · задача из жизни: тест наугад
Стоит ли угадывать ответ?
Образец: 4 варианта ответа, верный — +3 балла, неверный — −1. Ответ наугад
X=3 с p=0,25; X=−1 с p=0,75
E(X)=0,75−0,75 = 0 по определению
штраф подобран так, что угадывание в среднем ничего не даёт
Сам
- Один неверный вариант исключили, угадываем из 3. E(X) 31
- Штраф −0,5 вместо −1, вариантов 4. E(X) 0,375
- Без штрафа: +1 или 0; 12 вопросов по 4 варианта наугад. E(суммы) 3
R05.3
Осторожно · типичные ошибки
Неверно → почему → верно
| Где ошибаются | Неверно | Верно |
| среднее значений без весов: X: 0 и 100 с вероятностями 0,9 и 0,1 | 20+100=50 | 100⋅0,1=10 |
| забыли цену билета: E(X)=15 руб., билет 50 руб. | «в среднем +15» | 15−50=−35 руб. |
| пропустили отрицательное значение: +100 с p=0,2, иначе −30 | 100⋅0,2=20 | 20−30⋅0,8=−4 |
| ожидание — «самое частое» значение: кубик, E=3,5 | «чаще всего 3 и 4» | все грани равновероятны |
R05.3
Найди ошибку
Где ошибся ученик?
а) X: 1; 2; 3 с вероятностями 0,2; 0,5; 0,3. E(X)?
E=31+2+3=2
значения не равновероятны — нужны веса
E=0,2+1+0,9=2,1
б) Монету бросают 6 раз, X — число орлов
E=6⋅0,5=3, значит, орёл обязательно выпадет 3 раза
E=3 верно, но это среднее по многим сериям
P(X=3)=6420=0,3125
в) S=30000, p=0,02, взнос 500. E(дохода)?
E=0,98⋅500−0,02⋅30000=−110
при страховом случае взнос тоже получен: 500−30000
E=500−600=−100 руб.
R05.3
Задания с самопроверкой · база
Решите и проверьте
По распределению
- X: 2 и 4 с вероятностями 0,5 и 0,5 3
- X: 0; 1; 2 с вероятностями 0,2; 0,5; 0,3 1,1
- X: −1 и 1 с вероятностями 0,4 и 0,6 0,2
- X: 1; 2; 3; 4 с вероятностями 0,1; 0,2; 0,3 и ? 3
Из жизни и серии
- Монету бросают 8 раз: E(число решек) 4
- Кубик бросают 30 раз: E(число единиц) 5
- Выигрыш 200 руб. с вероятностью 0,05, иначе 0 10 руб.
R05.3
Задания с самопроверкой · повышенный уровень
Подумайте и решите
- повыш.Кубик бросают дважды, X — сумма очков. Найдите E(X) 7
- повыш.В урне 3 белых и 2 чёрных шара, вынимают 2 шара сразу. X — число белых. E(X) 1,2
- повыш.Стреляют до первого попадания, но не больше 3 раз; p=0,5. X — число выстрелов. E(X) 1,75
- из жизниРемонт стоит магазину 3000 руб., поломка за год — с вероятностью 0,04. Доп. гарантию продают за 250 руб. Средняя прибыль с неё 130 руб.
R05.1 · ОГЭ
Формат ОГЭ · линия 10
Запишите ответ — число
1. Игральную кость бросают дважды. Найдите вероятность того, что сумма выпавших очков равна 8. Ответ округлите до сотых.
Ответ: 0,14
2. В среднем из 100 карманных фонариков, поступивших в продажу, 4 неисправны. Найдите вероятность того, что выбранный наудачу фонарик исправен.
Ответ: 0,96
3. Монету бросают три раза. Найдите вероятность того, что орёл выпадет ровно два раза.
Ответ: 0,375
Каждый ответ — одна вероятность из распределения: суммы очков, числа исправных, числа орлов.
R05.3
Самостоятельная работа · 4 минуты
Два варианта — решите свой
Вариант 1
- X: 1; 3; 5 с вероятностями 0,5; 0,3; 0,2. E(X) 2,4
- Стрелок (p=0,9), 20 выстрелов: E(попаданий) 18
- 200 билетов: 1 по 2000 руб., 5 по 200 руб. E(выигрыша) 15 руб.
- X: 0 и 4, P(X=4)=a, E(X)=1,2. Найдите a 0,3
Вариант 2
- X: 2; 4; 6 с вероятностями 0,3; 0,5; 0,2. E(X) 3,8
- Монету бросают 50 раз: E(орлов) 25
- S=40000 руб., p=0,015, взнос 900 руб. E(дохода) 300 руб.
- X: −1 и 3, P(X=3)=a, E(X)=1. Найдите a 0,5
рефлексия · ДЗ
Итог урока
Проверьте себя и потренируйтесь
Ответьте одной фразой
- Почему E(X) называют теоретическим средним?
- Чему равно ожидание числа успехов в серии Бернулли?
- Как понять, выгодна ли лотерея или страховка?
Домашнее задание
- X: 0; 1; 2; 3 с вероятностями 0,1; 0,3; 0,4; 0,2 — найдите E(X)
- Монету бросают 3 раза: распределение числа орлов, E двумя способами
- Тренажёр: reknow.ru/9/veroyatnost/9_veroyatnost_sluchaynaya-velichina.htm
Паспорт соответствия · скрытый слайд
VIS9-020 · Ожидание как теоретическое среднее
| Поле | Значение |
| ФРП | «Математика» (базовый уровень), 5–9 кл., Москва – 2025 · курс «Вероятность и статистика», 9 класс |
| Строка, урок | R05 «Случайная величина», 6 ч · урок 2/6 · тип Н |
| Единицы → слайды | R05.3 «Примеры математического ожидания как теоретического среднего значения величины» → 2–20 · повторение R05.1–R05.2 → 3, 5 · R04.5 (формула Бернулли) → 7 |
| Результаты | ПР-6 / REQ-5.6 (случайная величина и распределение) → 4–19 · ПР-5 / REQ-5.5 (серии Бернулли) → 6, 7, 13 · ПР-3 / REQ-5.3 (средние значения) → 3, 4 · EL-5.9, EL-5.10 |
| Вне урока | дисперсия числа успехов, закон больших чисел, измерение вероятностей частотами — VIS9-021 и далее |
| Время | теория 13 мин · практика 32 мин (71 %) |
| Проверки | автопроверка: pending · методист: pending |