ม.ต้น · 30 นาที

ความน่าจะเป็นจากไพ่ ลูกแก้ว ลูกเต๋า และเหรียญ

เรียนความน่าจะเป็นจากสถานการณ์ใกล้ตัว 4 แบบ ได้แก่ ไพ่ 52 ใบ ลูกแก้วในโหล ลูกเต๋า และเหรียญ ในห้องทดลองเดียว เลือกหัวข้อที่อยากดูได้เอง แล้วเทียบความน่าจะเป็นเชิงทดลองกับเชิงทฤษฎี พร้อมตารางผลลัพธ์ทั้งหมด วิธีคูณเศษส่วนเมื่อหยิบแบบใส่คืนและไม่ใส่คืน และแบบทดสอบเรื่องไพ่

ภาพปกบทเรียนความน่าจะเป็นจากไพ่ ลูกแก้ว ลูกเต๋า และเหรียญ มีไพ่เอซสี่ชุด ชามแก้วใส่ลูกแก้วหลากสี ลูกเต๋าสามลูก กองเหรียญทอง แผนภาพต้นไม้ และครูผู้หญิงถือชามลูกแก้ว

ความน่าจะเป็นคืออะไร

ความน่าจะเป็นบอกว่าเหตุการณ์หนึ่งมีโอกาสเกิดมากน้อยแค่ไหน เมื่อทุกผลลัพธ์มีโอกาสเกิดเท่ากัน ความน่าจะเป็นเชิงทฤษฎีหาได้จาก จำนวนผลลัพธ์ที่สนใจ ÷ จำนวนผลลัพธ์ทั้งหมด ค่าที่ได้อยู่ระหว่าง 0 ถึง 1 หรือ 0% ถึง 100% ส่วนความน่าจะเป็นเชิงทดลองหาจากการทำจริงซ้ำหลายครั้ง คือ จำนวนครั้งที่เกิดจริง ÷ จำนวนครั้งที่ทดลอง ห้องทดลองด้านล่างแสดงสองค่านี้เคียงกันเสมอ

ตัวอย่าง

โยนเหรียญ 1 เหรียญ ได้หัวเป็น 1 ใน 2 ผลลัพธ์ จึง P(หัว) = 12 = 50% ถ้าโยน 100 ครั้งได้หัว 47 ครั้ง ความน่าจะเป็นเชิงทดลองคือ 47100 = 47%

อินโฟกราฟิกเทียบความน่าจะเป็นเชิงทฤษฎี P(เหตุการณ์) = จำนวนผลลัพธ์ที่สนใจ ÷ จำนวนผลลัพธ์ทั้งหมด กับเชิงทดลอง = จำนวนครั้งที่เกิดเหตุการณ์ ÷ จำนวนครั้งที่ทดลอง พร้อมเหรียญหัวก้อย P(หัว) = 1/2 = 50% และโยน 100 ครั้งได้หัว 47 ครั้ง P(หัว) = 47/100 = 47% และ 0 ≤ P ≤ 1
เหรียญเดียวกัน ค่าทางทฤษฎีคือ 50% แต่ผลทดลอง 100 ครั้งได้ 47% ค่าทดลองอาจต่างจากค่าทฤษฎีได้

ไพ่ 52 ใบ

สำรับมี 4 ชุด คือ ดอกจิก ข้าวหลามตัด โพแดง และโพดำ ชุดละ 13 ใบ ได้แก่ A, 2 ถึง 10, J, Q, K ไพ่สีดำมี 26 ใบ (ดอกจิกกับโพดำ) และไพ่สีแดงมี 26 ใบ (ข้าวหลามตัดกับโพแดง) ในห้องทดลองเลือกสี ชุด และแต้ม แล้วไพ่ที่เข้าเงื่อนไขจะถูกไฮไลต์ พร้อมค่า P = จำนวนใบที่เข้าเงื่อนไข ÷ 52 ถ้าเหตุการณ์ที่สนใจคือ “ไม่ใช่” เงื่อนไขนั้น ให้นับใบที่เหลือ

ตัวอย่าง

P(ไพ่สีแดง) = 2652 = 12 · P(ไพ่แต้ม K) = 452 = 113 · P(ไพ่สีแดงแต้ม K) = 252 = 126 · P(ไม่ใช่ไพ่โพแดง) = 3952 = 34

ไพ่เอซสี่ชุด ดอกจิก ข้าวหลามตัด โพแดง โพดำ ชุดละ 13 ใบ สำรับ 52 ใบไม่รวมโจ๊กเกอร์ สีแดง 26 ใบ สีดำ 26 ใบ และกล่องคำตอบ P(ไพ่สีแดง) = 26/52 = 1/2, P(ไพ่แต้ม K) = 4/52 = 1/13, P(ไพ่สีแดงแต้ม K) = 2/52 = 1/26, P(ไม่ใช่ไพ่โพแดง) = 39/52 = 3/4
นับจำนวนใบที่เข้าเงื่อนไขเป็นตัวเศษ และใช้ 52 เป็นตัวส่วนทั้งสี่ข้อในตัวอย่าง

ลูกแก้วในโหล: หยิบแล้วใส่คืน

เมื่อหยิบลูกแก้วแล้วใส่คืนทุกครั้ง สิ่งที่อยู่ในโหลเหมือนเดิม ความน่าจะเป็นของการหยิบแต่ละครั้งจึงไม่เปลี่ยน การหยิบหลายครั้งติดกันให้คูณเศษส่วนของแต่ละครั้งตามลำดับ ตารางในห้องทดลองแสดงตัวคูณของทุกลำดับ (B คือน้ำเงิน O คือส้ม) ผลรวมของความน่าจะเป็นทุกแถวต้องได้ 1 เสมอ

ตัวอย่าง

โหลมีส้ม 3 ลูก น้ำเงิน 2 ลูก หยิบ 2 ลูกแบบใส่คืน P(BB) = 25 × 25 = 425 · P(BO) = 25 × 35 = 625 · P(OB) = 625 · P(OO) = 35 × 35 = 925 รวมกัน 425 + 625 + 625 + 925 = 1

โหลมีลูกแก้วส้ม 3 ลูก น้ำเงิน 2 ลูก หยิบ 2 ครั้งแบบใส่คืนทุกครั้ง ตารางลำดับ BB = 2/5 × 2/5 = 4/25, BO = 2/5 × 3/5 = 6/25, OB = 3/5 × 2/5 = 6/25, OO = 3/5 × 3/5 = 9/25 และผลรวม 4/25 + 6/25 + 6/25 + 9/25 = 1
เมื่อใส่คืน ตัวส่วนยังเป็น 5 ทุกครั้ง ผลรวมของทั้ง 4 ลำดับในตัวอย่างจึงเท่ากับ 1

ลูกแก้วในโหล: หยิบแล้วไม่ใส่คืน

ถ้าไม่ใส่คืน จำนวนลูกแก้วในโหลลดลงทีละลูก ตัวส่วนของตัวคูณถัดไปจึงลดลงด้วย และจำนวนลูกของสีที่เพิ่งหยิบออกไปก็ลดลง ลองติ๊กออกจาก “หยิบแล้วใส่คืนทุกครั้ง” ในห้องทดลอง แล้วดูว่าตัวคูณในตารางเปลี่ยนไปอย่างไร ถ้าต้องการรู้เฉพาะจำนวนสีที่ได้ โดยไม่สนลำดับ ให้เลือก “นับตามจำนวนสี” แล้วบวกความน่าจะเป็นของลำดับที่ได้จำนวนสีเท่ากัน

ตัวอย่าง

โหลมีส้ม 3 ลูก น้ำเงิน 2 ลูก หยิบ 2 ลูกแบบไม่ใส่คืน P(BB) = 25 × 14 = 110 · P(BO) = 25 × 34 = 310 · P(OB) = 35 × 24 = 310 · P(OO) = 35 × 24 = 310 รวมเป็น 1 และ P(ได้น้ำเงิน 1 ลูกพอดี) = 310 + 310 = 35

โหลลูกแก้วสีส้มและน้ำเงิน ป้ายเริ่มต้นส้ม 3 ลูก น้ำเงิน 2 ลูก มือถือลูกแก้ว 2 ลูกที่หยิบแบบไม่ใส่คืน ตาราง BB = 2/5 × 1/4 = 1/10, BO = 2/5 × 3/4 = 3/10, OB = 3/5 × 2/4 = 3/10, OO = 3/5 × 2/4 = 3/10 และ P(ได้น้ำเงิน 1 ลูกพอดี) = 3/10 + 3/10 = 3/5
ครั้งที่สองเหลือลูกแก้ว 4 ลูก ตัวส่วนจึงเปลี่ยนจาก 5 เป็น 4 และรวม BO กับ OB ได้ 35 ตามตัวอย่าง

ลูกเต๋า: นับจากผลลัพธ์ทั้งหมด

ลูกเต๋า 2 ลูกมีผลลัพธ์ทั้งหมด 6 × 6 = 36 แบบ และลูกเต๋า 3 ลูกมี 6 × 6 × 6 = 216 แบบ เมื่อดูผลบวกหรือผลคูณ ผลลัพธ์บางค่าเกิดได้หลายแบบจึงมีโอกาสมากกว่าค่าอื่น กดที่ตัวเลขในตารางเทียบผลเพื่อให้ช่องที่ได้ค่านั้นถูกไฮไลต์ในแผนผังผลลัพธ์ทั้งหมด แล้วนับจำนวนช่องเป็นตัวเศษ

ตัวอย่าง

ลูกเต๋า 2 ลูก ผลบวก 7 เกิดได้ 6 แบบ ได้แก่ (1, 6) (2, 5) (3, 4) (4, 3) (5, 2) (6, 1) จึง P = 636 = 16 ผลบวก 2 เกิดได้แบบเดียวคือ (1, 1) P = 136 ผลคูณ 12 เกิดได้ 4 แบบ P = 436 = 19 ส่วนลูกเต๋า 3 ลูก ผลบวก 10 เกิดได้ 27 แบบ P = 27216 = 18

ลูกเต๋าสองลูก ผลลัพธ์ทั้งหมด 2 ลูก 6 × 6 = 36 แบบ 3 ลูก 6 × 6 × 6 = 216 แบบ กล่องผลบวก 7 เกิดได้ 6 แบบ P = 6/36 = 1/6 ผลบวก 2 มีแบบเดียว (1, 1) P = 1/36 ผลคูณ 12 เกิดได้ 4 แบบ P = 4/36 = 1/9 และผลบวก 10 จากลูกเต๋า 3 ลูกเกิดได้ 27 แบบ P = 27/216 = 1/8
นับจำนวนแบบที่ได้ผลบวกหรือผลคูณตามต้องการ แล้วหารด้วย 36 หรือ 216 ตามตัวอย่าง

เหรียญ: นับลำดับหัวและก้อย

โยนเหรียญ 1 เหรียญมี 2 ผลลัพธ์ โยน 2 เหรียญมี 4 แบบ (หัวหัว หัวก้อย ก้อยหัว ก้อยก้อย) และ 3 เหรียญมี 8 แบบ ทุกลำดับมีโอกาสเท่ากัน ถ้าสนใจแค่จำนวนหัว ให้เลือก “นับจำนวนหัว” ในห้องทดลองเพื่อรวมลำดับที่ได้จำนวนหัวเท่ากัน อย่าลืมว่าหัวก้อยกับก้อยหัวเป็นคนละลำดับ แต่นับเป็นหัว 1 เหรียญเหมือนกัน

ตัวอย่าง

โยน 2 เหรียญ P(หัวก้อย) = 12 × 12 = 14 และ P(ได้หัว 1 เหรียญพอดี) = 24 = 12 โยน 3 เหรียญ P(ได้หัว 2 เหรียญพอดี) = 38 เพราะเกิดได้ 3 ลำดับ คือ หัวหัวก้อย หัวก้อยหัว และก้อยหัวหัว

เหรียญหัว H และก้อย T โยน 2 เหรียญมี 4 ลำดับ หัว-หัว หัว-ก้อย ก้อย-หัว ก้อย-ก้อย P(หัว-ก้อย) = 1/2 × 1/2 = 1/4 P(ได้หัว 1 เหรียญพอดี) = 2/4 = 1/2 และโยน 3 เหรียญมี 8 ลำดับ ลำดับที่ได้หัว 2 เหรียญพอดีคือ หัว-หัว-ก้อย หัว-ก้อย-หัว ก้อย-หัว-หัว P = 3/8
หัว-ก้อยกับก้อย-หัวเป็นคนละลำดับ จึงได้ P(หัว 1 เหรียญพอดี) = 24 และ P(หัว 2 เหรียญพอดีจาก 3 เหรียญ) = 38

ยิ่งทดลองมาก ยิ่งใกล้ค่าทางทฤษฎี

การทดลองจำนวนน้อยครั้งอาจให้ผลต่างจากทฤษฎีมาก แต่เมื่อทดลองซ้ำหลายร้อยหรือหลายพันครั้ง ความน่าจะเป็นเชิงทดลองมักเข้าใกล้ค่าเชิงทฤษฎี ในหัวข้อเหรียญมีกราฟเส้นให้ดูว่าค่าสะสมแกว่งแรงตอนแรกแล้วค่อย ๆ นิ่งเข้าหาเส้นประ วิธีใช้ห้องทดลองคือ เลือกหัวข้อด้านบน ตั้งค่าที่แถบซ้าย กดปุ่มทดลอง แล้วอ่านตารางเทียบผลทางขวา ปุ่ม “ล้างผล” จะเริ่มนับใหม่ และสลับธีมมืดหรือเต็มจอได้ที่มุมขวาบน

ตัวอย่าง

โยนเหรียญ 10 ครั้งอาจได้หัว 7 ครั้ง (70%) แต่ถ้าโยน 1000 ครั้ง ผลมักอยู่ใกล้ 50% มากกว่า ลองกดโยนซ้ำหลายรอบโดยไม่ล้างผล แล้วดูจำนวนครั้งรวมและกราฟที่เปลี่ยนไป

กราฟเส้นจำลองสัดส่วนการออกหัวเทียบจำนวนครั้งที่ทดลอง เริ่มที่ 70% แล้วแกว่งลดลงเข้าใกล้เส้นประค่าทฤษฎี 50% ข้างกราฟมีโยน 10 ครั้งได้หัว 7 ครั้ง 7/10 = 70% และโยน 1,000 ครั้ง ผลมักใกล้ 50% มากขึ้นแต่ไม่รับประกันว่าได้หัว 500 ครั้ง
โยน 10 ครั้งได้ 70% แต่เมื่อทดลองต่อโดยไม่ล้างผล สัดส่วนสะสมจะค่อย ๆ นิ่งเข้าหา 50%

วิธีใช้ห้องทดลอง

ใช้ห้องทดลองได้ใน 4 ขั้น 1) เลือกหัวข้อที่ต้องการทดลองด้านบน เช่น ไพ่ ลูกแก้ว ลูกเต๋า หรือเหรียญ 2) ตั้งค่าที่แถบด้านซ้าย เช่น เลือกสี ชุด และแต้มของไพ่ เพิ่มสีลูกแก้ว หรือเลือกดูผลบวกหรือผลคูณของลูกเต๋า 3) กดทดลองแล้วอ่านตารางเทียบผลทางขวา 4) เปรียบเทียบความน่าจะเป็นเชิงทดลอง คือ จำนวนครั้งที่เกิดเหตุการณ์ ÷ จำนวนครั้งที่ทดลอง กับเชิงทฤษฎี คือ จำนวนผลลัพธ์ที่สนใจ ÷ จำนวนผลลัพธ์ทั้งหมด เมื่อทุกผลลัพธ์มีโอกาสเกิดเท่ากัน ก่อนทดลองควรรู้ว่า หัวข้อลูกแก้วเลือกได้ว่าจะหยิบแบบใส่คืนหรือไม่ใส่คืน หัวข้อเหรียญเลือกได้ว่าจะแยกตามลำดับหรือรวมตามจำนวนหัว และปุ่ม “ล้างผล” ใช้เริ่มนับการทดลองใหม่

ตัวอย่าง

เลือกหัวข้อเหรียญ ตั้งเป็นโยน 2 เหรียญและนับจำนวนหัว แล้วกดโยนหลายรอบโดยไม่ล้างผล ค่าเชิงทดลองของ “ได้หัว 1 เหรียญพอดี” จะค่อย ๆ เข้าใกล้ค่าเชิงทฤษฎี 24 = 12 เมื่อจะเริ่มเหตุการณ์ใหม่ให้กด “ล้างผล” ก่อน

อินโฟกราฟิกวิธีใช้ห้องทดลองความน่าจะเป็น มีหัวข้อไพ่ ลูกแก้ว ลูกเต๋า เหรียญ และ 4 ขั้น 1 เลือกหัวข้อที่ต้องการทดลอง 2 ตั้งค่าที่แถบด้านซ้าย 3 กดทดลองและอ่านตารางผล 4 เปรียบเทียบค่าทดลองกับค่าทฤษฎี พร้อมสูตรเชิงทฤษฎีและเชิงทดลอง และข้อควรรู้เรื่องลูกแก้วใส่คืนหรือไม่ใส่คืน เหรียญแยกลำดับหรือรวมตามจำนวนหัว และปุ่มล้างผล
ทำตาม 4 ขั้นในภาพ แล้วเทียบค่าเชิงทดลองกับค่าเชิงทฤษฎี 12 ในตัวอย่างการโยน 2 เหรียญ

ห้องทดลองความน่าจะเป็น

ไพ่ · ลูกแก้ว · ลูกเต๋า · เหรียญ · หยิบบัตร · แป้นวงกลม

เชิงทฤษฎี = จำนวนผลลัพธ์ที่สนใจ ÷ จำนวนผลลัพธ์ทั้งหมด · เชิงทดลอง = ยิ่งทดลองมาก สองค่านี้ยิ่งใกล้กัน

สรุปแนวคิดก่อนทดลอง: การทดลองสุ่ม ผลลัพธ์ เหตุการณ์
  • การทดลองสุ่ม (random experiment) คือการกระทำที่บอกล่วงหน้าไม่ได้ว่าจะได้ผลลัพธ์อะไร แต่บอกได้ว่ามีผลลัพธ์อะไรบ้างที่เป็นไปได้ เช่น โยนเหรียญ หยิบลูกแก้ว ทอดลูกเต๋า
  • เหตุการณ์ (event) คือผลลัพธ์ทั้งหมดของสิ่งที่สนใจ จึงเป็นส่วนหนึ่งของผลลัพธ์ทั้งหมด S ดังนั้น n(E) ≤ n(S) เสมอ
  • ความน่าจะเป็น (probability) ของเหตุการณ์ E เมื่อทุกผลลัพธ์เกิดได้เท่า ๆ กัน คือ P(E) = มีค่าตั้งแต่ 0 ถึง 1
  • เหตุการณ์ที่ เกิดขึ้นอย่างแน่นอน มี P = 1 · เหตุการณ์ที่ ไม่เกิดขึ้นอย่างแน่นอน มี P = 0 · นอกนั้น อาจเกิดหรือไม่ก็ได้
  • ถ้าหยิบทีละลูกต้องดูลำดับ จึงเขียนผลลัพธ์เป็นคู่อันดับ เช่น (เขียว, ส้ม) ≠ (ส้ม, เขียว) แต่ถ้าหยิบพร้อมกันไม่มีลำดับ เขียวกับส้มเป็นผลลัพธ์เดียวกัน

1 เลือกเหตุการณ์

สีของไพ่
ชุดของไพ่

2 ทดลองสุ่มหยิบ

หยิบ 1 ใบ แล้วใส่คืนก่อนหยิบใบต่อไป

จำนวนครั้ง

สำรับไพ่ 52 ใบ

P(ไพ่ใบใดก็ได้) = = = 100%(52 ใบ จากทั้งหมด 52 ใบ)

3 เทียบผลที่ทดลองกับที่คำนวณ

ผลการหยิบจำนวนครั้งเชิงทดลองวิธีคำนวณเชิงทฤษฎี
หยิบได้ไพ่ใบใดก็ได้0—52 ใบ จาก 52 ใบ = 100%
หยิบได้ใบอื่น0—0 ใบ จาก 52 ใบ = 0%
รวม0—100%

กด “หยิบไพ่” เพื่อเริ่มทดลอง แล้วดูว่าผลที่ได้ใกล้ค่าทางทฤษฎีแค่ไหน ยิ่งหยิบมากยิ่งใกล้

แผนภาพและเหตุการณ์ของไพ่ (ผลลัพธ์ทั้งหมด S และเหตุการณ์ E)

หยิบไพ่ 1 ใบ จากไพ่ 52 ใบ

ไพ่หนึ่งสำรับมี 52 ใบ แบ่งเป็น 4 ชุด ได้แก่ ดอกจิก ♣ โพดำ ♠ โพแดง ♥ และข้าวหลามตัด ♦ ชุดละ 13 ใบ คือ A, 2, 3, …, 10, J, Q และ K

แต้มชุดA2345678910JQK
♣A♣2♣3♣4♣5♣6♣7♣8♣9♣10♣J♣Q♣K♣
♠A♠2♠3♠4♠5♠6♠7♠8♠9♠10♠J♠Q♠K♠
♥A♥2♥3♥4♥5♥6♥7♥8♥9♥10♥J♥Q♥K♥
♦A♦2♦3♦4♦5♦6♦7♦8♦9♦10♦J♦Q♦K♦
ผลลัพธ์ทั้งหมด S มี 52 แบบ (ดูในตาราง)

เหตุการณ์ที่สนใจ และความน่าจะเป็น

S = ผลลัพธ์ทั้งหมด n(S) = 52 · กดปุ่ม E ในตารางเพื่อดูว่าเหตุการณ์นั้นคือผลลัพธ์ไหนบ้าง

เหตุการณ์ผลลัพธ์ของเหตุการณ์n(E)P(E) = n(E) ÷ n(S)ผลสุ่ม (0 ครั้ง)
ได้ไพ่โพดำ
{A♠, 2♠, 3♠, 4♠, 5♠, 6♠, 7♠, 8♠, …} (13 แบบ)13== 25%—
ได้ไพ่สีแดง
{A♥, 2♥, 3♥, 4♥, 5♥, 6♥, 7♥, 8♥, …} (26 แบบ)26== 50%—
ได้ไพ่แต้ม K
{K♣, K♠, K♥, K♦}4=≈ 7.7%—
ได้ไพ่ J, Q หรือ K
{J♣, Q♣, K♣, J♠, Q♠, K♠, J♥, Q♥, …} (12 แบบ)12=≈ 23.1%—
ลองคิดด้วยตัวเอง

เช็กความเข้าใจ

ทอดลูกเต๋า 2 ลูก ความน่าจะเป็นที่ผลบวกเท่ากับ 7 เป็นเท่าใด
← กลับไปเลือกบทเรียน