Problém nešťastné šatnářky

prev home next

V šatně si odložili čtyři návštěvníci kabáty a klobouky. Protože klobouky spadly, šatnářce nezbývá než je pověsit. Protože si nepamatuje, který patří komu, pověsí je zcela náhodně k jednotlivým kabátům. Určeme pravděpodobnosti jevů:
B0 – žádný klobouk není na svém místě,
B1 – právě jeden klobouk je umístěn správně,
B2 – právě dva jsou správně,
B3 – právě tři jsou správně,
B4 – právě 4 správně.

Nebudeme manipulovat přímo z klobouky, nahradíme si je v duchu čísly věšáků 1, 2, 3, 4. Jedno umístění klobouků teď pro nás představuje jedno čtyřciferné číslo vytvořené výhradně z číslic 1, 2, 3, 4. Číslo 2314 znamená, že pouze klobouk číslo 4 je umístěn na svém správném místě. Tato čtyřciferná čísla představují elementární jevy. Opravdu platí: a) dvě různá čísla nemohou nastat současně; b) všechna tato čísla pokrývají všechny možnosti pověšení klobouků; c) není možné tato čtyřciferná čísla rozdělit na jednodušší. Jsou to elementární jevy.

Počet všech čtyřciferných čísel složených z cifer 1, 2, 3, 4 dostaneme úvahou: máme čtyři pozice    o o o o

   na 1. pozici zleva máme 4 cifry, které tam můžeme umístit
   na 2. pozici zleva zbývají již jen 3 cifry
   na 3. pozici zleva zbývají 2 cifry
a na 4. pozici se vloží ta poslední zbývající

obr 4

Ano,
celkový počet elementárních jevů je roven počtu permutací ze čtyř prvků, tj. 4! = 24.

Nyní počítejme příznivé možnosti jednotlivých jevů

B4 = všechny klobouky jsou na svém místě;
     tomu odpovídá jediné číslo: 1234

B3 = právě 3 klobouky jsou na svém místě;
     to není možné, jsou-li tři správně, čtvrtému nezbývá, než být též správně umístěn – jde o jev nemožný

B2 = právě dva klobouky jsou na svém místě;
     například 1 a 2 jsou správně, zbývající 3 a 4 jsou mezi sebou prohozené další příklad 1 a 3 jsou správně, zbývající 2 a 4 prohozené, atd. …
Tedy dva klobouky umístime správně a zbývající dva mají už jedinou možnost, jak budou viset nesprávně. Z naší úvahy vyplývá, že počet všech sledovaných možností je stejný jako vybrat dvě místa, kam klobouky umístíme správně. Celkem to dělá (42) = 6 možností.

B1 = právě jeden klobouk je na svém místě;
     to jsou 4 možnosti, které musíme zkombinovat s jevem, že zbývající 3 na svém místě nejsou; pro názornost si všechny takové možnosti vypíšeme: řekněme, že 4 je na svém místě, všech trojciferných čísel z cifer 1, 2, 3 je šest

123, 132, 213, 231, 312, 321

a pouze 231 a 312 jsou ta hledaná. Tedy počet všech příznivých případů jevu B1 je 4 x 2 = 8.

B0 = žádný klobouk není na svém místě;
     příznivé případy tohoto jevu jsou všechny, které zbyly. Jejich počet nejjednodušeji spočítáme tak, že od celkového počtu odečteme příznivé ostatních jevů

24 – 1 – 0 – 6 – 8 = 9

Získané výsledky si zapíšeme do tabulky pravděpodobnostního rozložení

jev B0 B1 B2 B3 B4
počet případů 9 8 6 0 1
pravděpodobnost 9/24 = 0,375 8/24 = 0,333 6/24 = 0,250 0 1/24 = 0,042

Pokud by se to mělo šatnářce stávat denně, znamenalo by to, že vynadáno nedostane pouze v 4,2 případů ze sta, zhruba 1:25. Hraje-li se každý den, pak bude mít klid zhruba jednou za 25 dní.


top