Skip to content · ⁨الانتقال إلى المحتوى⁩

Probability, Random Variables, and Probability Distributions · ⁨الاحتمالات، المتغيرات العشوائية، والتوزيعات الاحتمالية⁩

AP Statistics · ⁨AP الإحصاء⁩ · Topic 4 · ⁨الموضوع 4⁩

Video lesson for this topic · ⁨درس فيديو لهذا الموضوع⁩ Open the video page · ⁨افتح صفحة الفيديو⁩
8:39

الاحتمالات، المتغيرات العشوائية، والتوزيعات الاحتمالية

لاعب كرة السلة يسجل خمس رميات متتالية. الجمهور واثق أنها في حالة جيدة الليلة. لكن انظر إلى ما يمكن أن تفعله الحظ وحده. ألقِ عملة معدنية عادلة عشرين مرة. هناك…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية⁩

4.1

Random and Non-Random Patterns · ⁨أنماط عشوائية وغير عشوائية⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (VAR-1): Given that variation may be random or not, conclusions are uncertain.

Learning Objective VAR-1.F: Identify questions suggested by patterns in data. [Skill 1.A]

  • VAR-1.F.1 Patterns in data do not necessarily mean that variation is not random.
العربية

الفهم الدائم (VAR-1): بما أن التباين قد يكون عشوائياً أو غير ذلك، فإن الاستنتاجات تكون غير مؤكدة.

هدف التعلم VAR-1.F: حدد الأسئلة المقترحة من الأنماط في البيانات. [مهارة 1.A]

  • VAR-1.F.1 لا تعني الأنماط في البيانات بالضرورة أن التباين ليس عشوائيًا.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

Something is random 随机 if individual outcomes are uncertain but a regular pattern emerges over many repetitions. Short-run results look erratic; long-run relative frequencies settle down. This long-run stability is what makes probability useful.

العربية

شيء ما يكون عشوائياً إذا كانت النتائج الفردية غير مؤكدة لكن نمطاً منتظماً يظهر عبر العديد من التكرارات. نتائج المدى القصير تبدو فوضوية؛ الترددات النسبية على المدى الطويل تستقر. هذا الاستقرار على المدى الطويل هو ما يجعل الاحتمالات مفيدة.

4.2

Estimating Probabilities Using Simulation · ⁨تقدير الاحتمالات باستخدام المحاكاة⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (UNC-2): Simulation allows us to anticipate patterns in data.

Learning Objective UNC-2.A: Estimate probabilities using simulation. [Skill 3.A]

  • UNC-2.A.1 A random process generates results that are determined by chance.
  • UNC-2.A.2 An outcome is the result of a trial of a random process.
  • UNC-2.A.3 An event is a collection of outcomes.
  • UNC-2.A.4 Simulation is a way to model random events, such that simulated outcomes closely match real-world outcomes. All possible outcomes are associated with a value to be determined by chance. Record the counts of simulated outcomes and the count total.
  • UNC-2.A.5 The relative frequency of an outcome or event in simulated or empirical data can be used to estimate the probability of that outcome or event.
  • UNC-2.A.6 The law of large numbers states that simulated (empirical) probabilities tend to get closer to the true probability as the number of trials increases.
    • Illustrative examples for UNC-2.A:
      • An outcome: Rolling a particular value on a six-sided number cube is one of six possible outcomes.
      • An event: When rolling two six-sided number cubes, an event would be a sum of seven. The corresponding collection of outcomes would be $(1, 6)$, $(2, 5)$, $(3, 4)$, $(4, 3)$, $(5, 2)$, and $(6, 1)$, where the ordered pairs indicate (face value on one cube, face value on the other cube).
العربية

الفهم الدائم (UNC-2): تسمح لنا المحاكاة بتوقع الأنماط في البيانات.

هدف التعلم UNC-2.A: قدر الاحتمالات باستخدام المحاكاة. [مهارة 3.A]

  • UNC-2.A.1 العملية العشوائية تولد نتائج تحدها الصدفة.
  • UNC-2.A.2 النتيجة هي ناتج محاولة للعملية العشوائية.
  • UNC-2.A.3 الحدث هو مجموعة من النتائج.
  • UNC-2.A.4 المحاكاة هي طريقة لنمذجة الأحداث العشوائية، بحيث تتطابق النتائج المحاكاة closely مع النتائج الواقعية. جميع النتائج الممكنة مرتبطة بقيمة يتم تحديدها بالصدفة. سجل عدادات النتائج المحاكاة والعدد الإجمالي.
  • UNC-2.A.5 يمكن استخدام التكرار النسبي لنتيجة أو حدث في البيانات المحاكاة أو التجريبية لتقدير احتمال تلك النتيجة أو الحدث.
  • UNC-2.A.6 تنص قانون الأعداد الكبيرة على أن الاحتمالات المحاكاة (التجريبية) تميل إلى الاقتراب من الاحتمال الحقيقي كلما زاد عدد المحاولات.
    • أمثلة توضيحية لـ UNC-2.A:
      • نتيجة: الحصول على قيمة معينة عند رمي مكعب سداسي الأوجه هو أحد النتائج الستة الممكنة.
      • حدث: عند رمي مكعبين سداسيي الأوجه، يكون مجموع السبع حدثاً. المجموعة المقابلة للنتائج ستكون $(1, 6)$، $(2, 5)$، $(3, 4)$، $(4, 3)$، $(5, 2)$، و $(6, 1)$، حيث تمثل الأزواج المرتبة (قيمة الوجه على المكعب الأول، قيمة الوجه على المكعب الثاني).

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

A simulation 模拟 imitates a chance process using random digits or technology. Steps: state the model, assign digits to outcomes, run many trials, and record the proportion of trials meeting the condition. The resulting proportion estimates the probability – more trials give a better estimate.

العربية

المحاكاة تحاكي عملية صدفة باستخدام أرقام عشوائية أو تكنولوجيا. الخطوات: صِغ النموذج، خصّص الأرقام للنتائج، قم بعدة تجارب، وسجّل نسبة التجارب التي تلبي الشرط. نسبة الناتجة تُقدّر الاحتمال – كلما زادت التجارب كان التقدير أفضل.

4.3

Introduction to Probability · ⁨مقدمة في الاحتمالات⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (VAR-4): The likelihood of a random event can be quantified.

Learning Objective VAR-4.A: Calculate probabilities for events and their complements. [Skill 3.A]

  • VAR-4.A.1 The sample space of a random process is the set of all possible non-overlapping outcomes.
  • VAR-4.A.2 If all outcomes in the sample space are equally likely, then the probability an event E will occur is defined as the fraction: $\dfrac{\text{number of outcomes in event E}}{\text{total number of outcomes in sample space}}$
  • VAR-4.A.3 The probability of an event is a number between 0 and 1, inclusive.
  • VAR-4.A.4 The probability of the complement of an event E, $E'$ or $E^{C}$, (i.e., not E) is equal to $1 - P(E)$.

Learning Objective VAR-4.B: Interpret probabilities for events. [Skill 4.B]

  • VAR-4.B.1 Probabilities of events in repeatable situations can be interpreted as the relative frequency with which the event will occur in the long run.
العربية

فهم دائم (VAR-4): يمكن كمّة احتماليةحدث عشوائي.

هدف التعلم VAR-4.A: احسب احتمالات الأحداث ومكمّلاتها. [مهارة 3.A]

  • VAR-4.A.1 فضاء العينة لعملية عشوائية هو مجموعة كل النتائج الممكنة غير المتداخلة.
  • VAR-4.A.2 إذا كانت جميع النتائج في فضاء العينة متساوية في الاحتمال، فإن احتمال حدوث حدث E يُعرّف بأنه الكسر: $\dfrac{\text{number of outcomes in event E}}{\text{total number of outcomes in sample space}}$
  • VAR-4.A.3 احتمال الحدث هو رقم بين 0 و 1، شاملاً الحدين.
  • VAR-4.A.4 احتمال مكمّل حدث E، $E'$ أو $E^{C}$، (أي عدم E) يساوي $1 - P(E)$.

هدف التعلم VAR-4.B: فسّر احتمالات الأحداث. [مهارة 4.B]

  • VAR-4.B.1 يمكن تفسير احتمالات الأحداث في المواقف القابلة للتكرار على أنها التكرار النسبي الذي سيحدث فيه الحدث على المدى الطويل.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

The probability 概率 of an event is a number from $0$ to $1$ giving its long-run relative frequency. The sample space 样本空间 is the set of all outcomes. For an event $A$, the complement 补 rule: $P(A^c)=1-P(A)$. Probabilities of all outcomes sum to $1$.

العربية

احتمال الحدث هو رقم من $0$ إلى $1$ يعطي تردده النسبي على المدى الطويل. فضاء العينة هو مجموعة كل النتائج. لحدث $A$، قاعدة المكمل: $P(A^c)=1-P(A)$. احتمالات جميع النتائج مجموعها تساوي $1$.

الاحتمال يتراوح من 0 (مستحيل) إلى 1 (مؤكد)
الاحتمال يتراوح من 0 (مستحيل) إلى 1 (مؤكد)
أربع بطاقات آيس من مجموعة أوراق اللعب
مجموعة أوراق اللعب مصدر كلاسيكي للاحتمالات: 52 نتيجة متساوية الاحتمال تجعل حساب الفرص سهلاً
Explore · ⁨استكشف⁩

Explore probability with dice · ⁨استكشف الاحتمالات بالنرد⁩

Probability is the long-run fraction of times an outcome happens. Roll the dice many times and watch the experimental proportions settle toward the theoretical values. · ⁨الاحتمال هو الكسر طويل المدى لأوقات وقوع نتيجة. رمِ النرد مرات عديدة وشاهد كيف تستقر النسب التجريبية نحو القيم النظرية.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
random/ˈrændəm/ عشوائي
simulation/ˌsɪmjʊˈleɪʃn/ محاكاة
probability/ˌprɒbəˈbɪlɪti/ pc
4.4

Mutually Exclusive Events · ⁨أحداث متبادلة الاستبعاد⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (VAR-4): The likelihood of a random event can be quantified.

Learning Objective VAR-4.C: Explain why two events are (or are not) mutually exclusive. [Skill 4.B]

  • VAR-4.C.1 The probability that events $A$ and $B$ both will occur, sometimes called the joint probability, is the probability of the intersection of $A$ and $B$, denoted $P(A \cap B)$.
  • VAR-4.C.2 Two events are mutually exclusive or disjoint if they cannot occur at the same time. So $P(A \cap B) = 0$.
العربية

فهم دائم (VAR-4): يمكن كمّة احتماليةحدث عشوائي.

هدف التعلم VAR-4.C: اشرح لماذا يكون حدثان (أو لا يكونا) متبادلي الاستبعاد. [مهارة 4.B]

  • VAR-4.C.1 احتمال حدوث كل من $A$ و $B$، والذي يُطلق أحياناً الاحتمال المشترك، هو احتمال تقاطع $A$ و $B$، ويُرمز له بـ $P(A \cap B)$.
  • VAR-4.C.2 يكون الحدثان متبادلي الاستبعاد أو منفصلين إذا لم يستطعا الحدوث معاً. لذا $P(A \cap B) = 0$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

Two events are mutually exclusive 互斥 (disjoint) if they cannot both happen. Then the addition rule simplifies:

$$P(A\text{ or }B)=P(A)+P(B)\quad(\text{if mutually exclusive}).$$
In general, $P(A\text{ or }B)=P(A)+P(B)-P(A\text{ and }B)$ – subtract the overlap so it is not counted twice.

العربية

حدثان متبادلان للاستبعاد (منفصلان) إذا لم يستطعا الحدوث معاً. حينها تبسط قاعدة الجمع:

$$P(A\text{ or }B)=P(A)+P(B)\quad(\text{if mutually exclusive}).$$
في الحالة العامة، $P(A\text{ or }B)=P(A)+P(B)-P(A\text{ and }B)$ – اطرح التقاطع حتى لا يُحسب مرتين.

مخطط فين: التقاطع هو تقاطع حدثين
مخطط فين: التقاطع هو تقاطع حدثين
Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
mutually exclusive/ˈmjuːtʃuːəli eksˈkluːsɪv/ متباعدة
4.5

Conditional Probability · ⁨الاحتمال الشرطي⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (VAR-4): The likelihood of a random event can be quantified.

Learning Objective VAR-4.D: Calculate conditional probabilities. [Skill 3.A]

  • VAR-4.D.1 The probability that event $A$ will occur given that event $B$ has occurred is called a conditional probability and denoted $P(A \mid B) = \dfrac{P(A \cap B)}{P(B)}$.
  • VAR-4.D.2 The multiplication rule states that the probability that events $A$ and $B$ both will occur is equal to the probability that event $A$ will occur multiplied by the probability that event $B$ will occur, given that $A$ has occurred. This is denoted $P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B \mid A)$.
العربية

فهم دائم (VAR-4): يمكن كمّة احتماليةحدث عشوائي.

هدف التعلم VAR-4.D: احسب الاحتمالات الشرطية. [مهارة 3.A]

  • VAR-4.D.1 احتمال حدوث $A$ بشرط حدوث $B$ يُسمى احتمالاشرطياً ويُرمز له بـ $P(A \mid B) = \dfrac{P(A \cap B)}{P(B)}$.
  • VAR-4.D.2 تنص قاعدة الضرب على أن احتمال وقوع كل من الحدثين $A$ و$B$ يساوي احتمال وقوع الحدث $A$ مضروبًا في احتمال وقوع الحدث $B$، بشرط وقوع $A$. ويُرمز لذلك بـ $P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B \mid A)$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English
Conditional probability

The conditional probability 条件概率 of $A$ given $B$ is

$$P(A\mid B)=\frac{P(A\text{ and }B)}{P(B)}.$$
It is the chance of $A$ once you know $B$ happened. Two-way tables make these easy: restrict to the row/column for $B$, then find $A$'s share.

العربية
الاحتمال الشرطي

الاحتمال الشرطي لـ $A$ بشرط $B$ هو

$$P(A\mid B)=\frac{P(A\text{ and }B)}{P(B)}.$$
هي احتمال $A$ بعد أن نعلم أن $B$ قد حدث. تجعل الجداول ثنائية الأبعاد ذلك سهلاً: نقتصر على الصف/العمود الخاص بـ $B$، ثم نجد حصة $A$.

على مخطط الشجرة، نضرب الاحتمالات على طول الفروع
على مخطط الشجرة، اضرب احتمالات الفروع معاً
Explore · ⁨استكشف⁩

Update a probability on new information · ⁨حدّث احتمالاً بناءً على معلومات جديدة⁩

Conditional probability $P(B\mid A)$ is the chance of $B$ once you know $A$ happened. Change the branch probabilities and watch how conditioning reshapes the outcome. · ⁨الاحتمال الشرطي $P(B\mid A)$ هو فرصة $B$ بعد معرفة وقوع $A$. غيّر احتمالات الفرع وشاهد كيف يعيد التشكيل النتيجة.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
conditional probability/kənˈdɪʃənl ˌprɒbəˈbɪlɪti/ احتمال شرطي
4.6

Independent Events and Unions of Events · ⁨الأحداث المستقلة واتحادات الأحداث⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (VAR-4): The likelihood of a random event can be quantified.

Learning Objective VAR-4.E: Calculate probabilities for independent events and for the union of two events. [Skill 3.A]

  • VAR-4.E.1 Events $A$ and $B$ are independent if, and only if, knowing whether event $A$ has occurred (or will occur) does not change the probability that event $B$ will occur.
  • VAR-4.E.2 If, and only if, events $A$ and $B$ are independent, then $P(A \mid B) = P(A)$, $P(B \mid A) = P(B)$, and $P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B)$.
  • VAR-4.E.3 The probability that event $A$ or event $B$ (or both) will occur is the probability of the union of $A$ and $B$, denoted $P(A \cup B)$.
  • VAR-4.E.4 The addition rule states that the probability that event $A$ or event $B$ or both will occur is equal to the probability that event $A$ will occur plus the probability that event $B$ will occur minus the probability that both events $A$ and $B$ will occur. This is denoted $P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)$.
العربية

فهم دائم (VAR-4): يمكن كمّة احتماليةحدث عشوائي.

هدف التعلم VAR-4.E: احسب احتمالات الأحداث المستقلة واحتمالات اتحاد حدثين. [مهارة 3.A]

  • VAR-4.E.1 تكون $A$ و $B$ مستقلتين إذا وفقط إذا كان معرفة ما إذا كان $A$ قد حدث (أو سيحدث) لا يغير احتمال حدوث $B$.
  • VAR-4.E.2 إذا وفقط إذا كان الحدثان $A$ و$B$ مستقلين، فإن $P(A \mid B) = P(A)$، $P(B \mid A) = P(B)$، و$P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B)$.
  • VAR-4.E.3 احتمال حدوث الحدث $A$ أو الحدث $B$ (أو كليهما) هو احتمال اتحاد $A$ و$B$، ويُرمز له بـ $P(A \cup B)$.
  • VAR-4.E.4 تنص قاعدة الجمع على أن احتمال وقوع الحدث $A$ أو الحدث $B$ أو كليهما يساوي احتمال وقوع الحدث $A$ زائد احتمال وقوع الحدث $B$ ناقص احتمال وقوع كل من الحدثين $A$ و$B$ معاً. يُرمز لذلك بـ $P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

Events are independent 独立 if knowing one does not change the other's probability: $P(A\mid B)=P(A)$. Then the multiplication rule simplifies:

$$P(A\text{ and }B)=P(A)\,P(B)\quad(\text{if independent}).$$
Independent is not the same as mutually exclusive – mutually exclusive events with nonzero probability are actually dependent (if one happens, the other cannot).

العربية

تكون الأحداث مستقلة إذا كان معرفة واحدة لا يغير احتمال الأخرى: $P(A\mid B)=P(A)$. حينها يتبسط قاعدة الضرب:

$$P(A\text{ and }B)=P(A)\,P(B)\quad(\text{if independent}).$$
المستقل ليس نفسه منفصل التداخل – فالأحداث المنفصلة التداخل ذات الاحتمال غير الصفر هي في الواقع معتمدة (إذا حدثت واحدة، لا يمكن للثانية).

مخطط فضاء العينة يسرد كل نتيجة محتملة بالتساوي
مخطط فضاء العينة يعدد كل نتيجة محتملة بالتساوي
Explore · ⁨استكشف⁩

Combine events with a Venn diagram · ⁨اجمع الأحداث بمخطط ڤين⁩

For a union $P(A\cup B)=P(A)+P(B)-P(A\cap B)$ — you subtract the overlap so it isn't counted twice. Switch the operation to see each region light up. · ⁨بالنسبة لـالاتحاد $P(A\cup B)=P(A)+P(B)-P(A\cap B)$ — تطرح التقاطع حتى لا يُحسب مرتين. غيّر العملية لرؤية كل منطقة تضيء.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
sample space/ˈsæmpl speɪs/ فضاء العينة
complement/ˈkɒmplɪmənt/ مكمّل
independent/ˌɪndɪˈpendənt/ مستقلة
random variable/ˈrændəm ˈveərɪəbl/ متغير عشوائي
probability distribution/ˌprɒbəˈbɪlɪti ˌdɪstrɪˈbjuːʃn/ توزيع احتمالي
mean (expected value)/miːn/ المتوسط (القيمة المتوقعة)
4.7

Random Variables and Probability Distributions · ⁨المتغيرات العشوائية وتوزيعات الاحتمال⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (VAR-5): Probability distributions may be used to model variation in populations.

Learning Objective VAR-5.A: Represent the probability distribution for a discrete random variable. [Skill 2.B]

  • VAR-5.A.1 The values of a random variable are the numerical outcomes of random behavior.
  • VAR-5.A.2 A discrete random variable is a variable that can only take a countable number of values. Each value has a probability associated with it. The sum of the probabilities over all of the possible values must be 1.
  • VAR-5.A.3 A probability distribution can be represented as a graph, table, or function showing the probabilities associated with values of a random variable.
  • VAR-5.A.4 A cumulative probability distribution can be represented as a table or function showing the probability of being less than or equal to each value of the random variable.
    • Illustrative examples for VAR-5.A: Outcomes of trials of a random process:
      • The sum of the outcomes for rolling two dice
      • The number of puppies in a randomly selected litter for a certain breed of dog

Learning Objective VAR-5.B: Interpret a probability distribution. [Skill 4.B]

  • VAR-5.B.1 An interpretation of a probability distribution provides information about the shape, center, and spread of a population and allows one to make conclusions about the population of interest.
العربية

فهم دائم (VAR-5): يمكن استخدام توزيعات الاحتمال لنمذجة التباين في المجموعات السكانية.

هدف التعلم VAR-5.A: مثّل التوزيع الاحتمالي للمتغير العشوائي المتقطع. [مهارة 2.B]

  • VAR-5.A.1 قيم المتغير العشوائي هي النتائج العددية للسلوك العشوائي.
  • VAR-5.A.2 المتغير العشوائي المتقطع هو متغير يمكنه فقط取值 عدد قابل للعد من القيم. لكل قيمة احتمال مرتبط بها. يجب أن يكون مجموع الاحتمالات لجميع القيم الممكنة مساوياً 1.
  • VAR-5.A.3 يمكن تمثيل التوزيع الاحتمالي كرسم بياني، جدول، أو دالة تظهر الاحتمالات المرتبطة بقيم المتغير العشوائي.
  • VAR-5.A.4 يمكن تمثيل التوزيع التراكمي الاحتمالي كجدول أو دالة تظهر احتمال أن تكون القيمة أقل من أو تساوي كل قيمة للمتغير العشوائي.
    • أمثلة توضيحية لـ VAR-5.A: نتائج تجارب عملية عشوائية:
      • مجموع النتائج عند رمي حجري نرد
      • عدد الجرو في قاع randomly مختار لفصيلة معينة من الكلاب

هدف التعلم VAR-5.B: فسّر توزيع احتمالي. [مهارة 4.B]

  • VAR-5.B.1 تقديم تفسير للتوزيع الاحتمالي يوفر معلومات حول الشكل والمركز والتشتت لمجموعة سكانية ويتيح إجراء استنتاجات حول المجموعة ذات الاهتمام.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

A random variable 随机变量 assigns a number to each outcome of a chance process. A probability distribution 概率分布 lists each possible value with its probability (they sum to $1$). A distribution can be discrete (a table of values) or continuous (an area-under-a-curve model like the normal).

العربية

المتغير العشوائي يُعيّن رقماً لكل نتيجة لعملية عشوائية. توزيع الاحتمال يعدد كل قيمة ممكنة مع احتمالها (تجمعها يساوي $1$). قد يكون التوزيع منقطعاً (جدول قيم) أو متصلاً (نموذج مساحة تحت منحنى مثل الطبيعي).

4.8

Mean and Standard Deviation of Random Variables · ⁨المتوسط والانحراف المعياري للمتغيرات العشوائية⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (VAR-5): Probability distributions may be used to model variation in populations.

Learning Objective VAR-5.C: Calculate parameters for a discrete random variable. [Skill 3.B]

  • VAR-5.C.1 A numerical value measuring a characteristic of a population or the distribution of a random variable is known as a parameter, which is a single, fixed value.
  • VAR-5.C.2 The mean, or expected value, for a discrete random variable $X$ is $\mu_X = \sum x_i \cdot P(x_i)$.
  • VAR-5.C.3 The standard deviation for a discrete random variable $X$ is $\sigma_X = \sqrt{\sum (x_i - \mu_x)^2 \cdot P(x_i)}$.

Learning Objective VAR-5.D: Interpret parameters for a discrete random variable. [Skill 4.B]

  • VAR-5.D.1 Parameters for a discrete random variable should be interpreted using appropriate units and within the context of a specific population.
العربية

فهم دائم (VAR-5): يمكن استخدام توزيعات الاحتمال لنمذجة التباين في المجموعات السكانية.

هدف التعلم VAR-5.C: احسب المعلمات للمتغير العشوائي المتقطع. [مهارة 3.B]

  • VAR-5.C.1 القيمة العددية التي تقيس سمة للمجموعة السكانية أو توزيع متغير عشوائي تُعرف بالمعيار (parameter)، وهو قيمة فردية ثابتة.
  • VAR-5.C.2 المتوسط، أو القيمة المتوقعة، للمتغير العشوائي المتقطع $X$ هو $\mu_X = \sum x_i \cdot P(x_i)$.
  • VAR-5.C.3 الانحراف المعياري للمتغير العشوائي المتقطع $X$ هو $\sigma_X = \sqrt{\sum (x_i - \mu_x)^2 \cdot P(x_i)}$.

هدف التعلم VAR-5.D: تفسير المعلمات للمتغير العشوائي المتقطع. [مهارة 4.B]

  • VAR-5.D.1 يجب تفسير معلمات المتغير العشوائي المتقطع باستخدام وحدات مناسبة وفي سياق مجتمع إحصائي محدد.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

The mean (expected value) 期望值 of a discrete random variable is the probability-weighted average:

$$\mu_X=E(X)=\sum x_i\,P(x_i).$$
The standard deviation $\sigma_X=\sqrt{\sum (x_i-\mu_X)^2\,P(x_i)}$ measures typical spread from the mean. The expected value is the long-run average outcome, not a value you expect on any single trial.

Worked example. A game pays $\$5$ with probability $0.2$ and costs you $\$1$ (a $-1$ outcome) with probability $0.8$. The expected value is

$$E(X)=5(0.2)+(-1)(0.8)=1-0.8=\$0.20,$$
so over many plays you gain about $20$ cents per play on average, even though no single play gives exactly that.

العربية

المتوسط (القيمة المتوقعة) للمتغير العشوائي المنقطع هو المتوسط المرجح بالاحتمالات:

$$\mu_X=E(X)=\sum x_i\,P(x_i).$$
الانحراف المعياري $\sigma_X=\sqrt{\sum (x_i-\mu_X)^2\,P(x_i)}$ يقيس الانتشار النموذجي عن المتوسط. القيمة المتوقعة هي متوسط النتائج على المدى الطويل، وليست قيمة تتوقعها في أي تجربة فردية.

مثال محلل. لعبة تدفع $\$5$ with probability $0.2$ and costs you $\$1$ (نتيجة $-1$) باحتمال $0.8$. القيمة المتوقعة هي

$$E(X)=5(0.2)+(-1)(0.8)=1-0.8=\$0.20,$$
لذلك على مدى العديد من اللعب تكسب حوالي $20$ سنتات لكل لعبة في المتوسط، حتى لو لم تعطِ أي لعبة فردية ذلك الرقم بالضبط.

4.9

Combining Random Variables · ⁨دمج المتغيرات العشوائية⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (VAR-5): Probability distributions may be used to model variation in populations.

Learning Objective VAR-5.E: Calculate parameters for linear combinations of random variables. [Skill 3.B]

  • VAR-5.E.1 For random variables $X$ and $Y$ and real numbers $a$ and $b$, the mean of $aX + bY$ is $a\mu_x + b\mu_y$.
  • VAR-5.E.2 Two random variables are independent if knowing information about one of them does not change the probability distribution of the other.
  • VAR-5.E.3 For independent random variables $X$ and $Y$ and real numbers $a$ and $b$, the mean of $aX + bY$ is $a\mu_x + b\mu_y$, and the variance of $aX + bY$ is $a^2\sigma^2_x + b^2\sigma^2_y$.

Learning Objective VAR-5.F: Describe the effects of linear transformations of parameters of random variables. [Skill 3.C]

  • VAR-5.F.1 For $Y = a + bX$, the probability distribution of the transformed random variable, $Y$, has the same shape as the probability distribution for $X$, so long as $a > 0$ and $b > 0$. The mean of $Y$ is $\mu_y = a + b\mu_x$. The standard deviation of $Y$ is $\sigma_y = |b|\sigma_x$.
العربية

فهم دائم (VAR-5): يمكن استخدام توزيعات الاحتمال لنمذجة التباين في المجموعات السكانية.

هدف التعلم VAR-5.E: حساب معلمات التراكيب الخطية للمتغيرات العشوائية. [مهارة 3.B]

  • VAR-5.E.1 للمتغيرات العشوائية $X$ و$Y$ والأعداد الحقيقية $a$ و$b$، فإن المتوسط لـ $aX + bY$ هو $a\mu_x + b\mu_y$.
  • VAR-5.E.2 يُعتبر متغيران عشوائيان مستقلين إذا لم يغير معرفة معلومات عن أحدهما التوزيع الاحتمالي للآخر.
  • VAR-5.E.3 للمتغيرات العشوائية المستقلة $X$ و$Y$ والأعداد الحقيقية $a$ و$b$، يكون المتوسط الحسابي لـ $aX + bY$ هو $a\mu_x + b\mu_y$، وتكون التباين لـ $aX + bY$ هو $a^2\sigma^2_x + b^2\sigma^2_y$.

هدف التعلم VAR-5.F: وصف تأثيرات التحويلات الخطية لمعلمات المتغيرات العشوائية. [مهارة 3.C]

  • VAR-5.F.1 بالنسبة لـ $Y = a + bX$، فإن التوزيع الاحتمالي للمتغير العشوائي المحول $Y$ له نفس شكل التوزيع الاحتمالي لـ $X$، طالما $a > 0$ و$b > 0$. المتوسط الحسابي لـ $Y$ هو $\mu_y = a + b\mu_x$. الانحراف المعياري لـ $Y$ هو $\sigma_y = |b|\sigma_x$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

When you add or subtract random variables, means add: $\mu_{X\pm Y}=\mu_X\pm\mu_Y$. If $X$ and $Y$ are independent, variances add (even when subtracting):

$$\sigma^2_{X\pm Y}=\sigma^2_X+\sigma^2_Y.$$
Take the square root for the standard deviation. Also, scaling: $\mu_{aX+b}=a\mu_X+b$ and $\sigma_{aX+b}=|a|\sigma_X$.

العربية

عند جمع أو طرح المتغيرات العشوائية، تُجمَع المتوسطات: $\mu_{X\pm Y}=\mu_X\pm\mu_Y$. إذا كانت $X$ و$Y$ مستقلة، تُجمعات التباينات (حتى عند الطرح):

$$\sigma^2_{X\pm Y}=\sigma^2_X+\sigma^2_Y.$$
نأخذ الجذر التربيعي للانحراف المعياري. أيضًا، التوسع: $\mu_{aX+b}=a\mu_X+b$ و$\sigma_{aX+b}=|a|\sigma_X$.

4.10

Introduction to the Binomial Distribution · ⁨مقدمة لتوزيع توافقي⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (UNC-3): Probabilistic reasoning allows us to anticipate patterns in data.

Learning Objective UNC-3.A: Estimate probabilities of binomial random variables using data from a simulation. [Skill 3.A]

  • UNC-3.A.1 A probability distribution can be constructed using the rules of probability or estimated with a simulation using random number generators.
  • UNC-3.A.2 A binomial random variable, $X$, counts the number of successes in $n$ repeated independent trials, each trial having two possible outcomes (success or failure), with the probability of success $p$ and the probability of failure $1 - p$.

Learning Objective UNC-3.B: Calculate probabilities for a binomial distribution. [Skill 3.A]

  • UNC-3.B.1 The probability that a binomial random variable, $X$, has exactly $x$ successes for $n$ independent trials, when the probability of success is $p$, is calculated as $P(X = x) = \binom{n}{x} p^x (1 - p)^{n-x}, x = 0, 1, 2, \ldots, n$. This is the binomial probability function.
العربية

الفهم الدائم (UNC-3): يتيح التفكير الاحتمالي لنا توقع الأنماط في البيانات.

هدف التعلم UNC-3.A: قدر احتمالات المتغيرات العشوائية الثنائية باستخدام بيانات من محاكاة. [مهارة 3.A]

  • UNC-3.A.1 يمكن إنشاء توزيع احتمالي باستخدام قواعد الاحتمال أو تقديره بمحاكاة باستخدام مولدات الأرقام العشوائية.
  • UNC-3.A.2 المتغير العشوائي الثنائي $X$ يعد عدد النجاحات في $n$ محاولة مستقلة متكررة، كل محاولة لها نتيجتان محتملتان (نجاح أو فشل)، باحتمالية نجاح $p$ واحتمالية فشل $1 - p$.

هدف التعلم UNC-3.B: احسب احتمالات التوزيع الثنائي. [مهارة 3.A]

  • UNC-3.B.1 احتمال أن يكون للمتغير العشوائي الثنائي $X$ بالضبط $x$ نجاحات لـ $n$ محاولة مستقلة، عندما تكون احتمالية النجاح $p$، يُحسب كما يلي $P(X = x) = \binom{n}{x} p^x (1 - p)^{n-x}, x = 0, 1, 2, \ldots, n$. هذا هو دالة الاحتمال الثنائي.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English
The binomial distribution

A binomial 二项 setting (BINS): a fixed number $n$ of Independent trials, each with two outcomes (success/failure) and the same success probability $p$. The random variable $X=$ number of successes. Its probability:

$$P(X=k)=\binom{n}{k}p^k(1-p)^{n-k}.$$

العربية
التوزيع الثنائي

الإعداد التوافقي (BINS): عدد ثابت $n$ من التجارب المستقلة، كل منها نتيجتان (نجاح/فشل) ونفس احتمال النجاح $p$. المتغير العشوائي $X=$ عدد النجاحات. احتماله:

$$P(X=k)=\binom{n}{k}p^k(1-p)^{n-k}.$$

التوزيع الثنائي، بمتوسط n مضروباً في p
التوزيع التوافقي، بمتوسط n مضروباً في p
Explore · ⁨استكشف⁩

Shape a binomial distribution · ⁨شكل توزيع ثنائي الحد⁩

A binomial distribution counts successes in $n$ independent trials each with probability $p$. Change $n$ and $p$ and watch the bars shift and spread. · ⁨التوزيع الثنائي يعد النجاحات في $n$ محاولة مستقلة لكل منها احتمال $p$. غيّر $n$ و$p$ وشاهد تحرك الأعمدة وانتشارها.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
binomial/baɪˈnəʊmɪəl/ ذاتي ثنائي
geometric/ˌdʒiːəʊˈmetrɪk/ هندسية
4.11

Parameters for a Binomial Distribution · ⁨معاملات توزيع توافقي⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (UNC-3): Probabilistic reasoning allows us to anticipate patterns in data.

Learning Objective UNC-3.C: Calculate parameters for a binomial distribution. [Skill 3.B]

  • UNC-3.C.1 If a random variable is binomial, its mean, $\mu_x$, is $np$ and its standard deviation, $\sigma_x$, is $\sqrt{np(1 - p)}$.

Learning Objective UNC-3.D: Interpret probabilities and parameters for a binomial distribution. [Skill 4.B]

  • UNC-3.D.1 Probabilities and parameters for a binomial distribution should be interpreted using appropriate units and within the context of a specific population or situation.
العربية

الفهم الدائم (UNC-3): يتيح التفكير الاحتمالي لنا توقع الأنماط في البيانات.

هدف التعلم UNC-3.C: احسب معايير التوزيع الثنائي. [مهارة 3.B]

  • UNC-3.C.1 إذا كانت متغيرًا عشوائيًا ثنائي الحدود، فإن متوسطه $\mu_x$ يساوي $np$ وانحرافه المعياري $\sigma_x$ يساوي $\sqrt{np(1 - p)}$.

هدف التعلم UNC-3.D: فسر احتمالات ومعايير التوزيع الثنائي. [مهارة 4.B]

  • UNC-3.D.1 يجب تفسير احتمالات ومعايير التوزيع الثنائي باستخدام وحدات مناسبة وفي سياق مجتمعة معينة أو موقف محدد.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

For a binomial $X$ with $n$ trials and success probability $p$:

$$\mu_X=np,\qquad \sigma_X=\sqrt{np(1-p)}.$$
Use these for "how many successes do we expect, and how much do they vary" questions.

Worked example. A player makes $70\%$ of free throws. In $n=10$ shots, the probability of exactly $8$ makes is

$$P(X=8)=\binom{10}{8}(0.7)^8(0.3)^2=45\times0.0576\times0.09\approx0.23,$$
and the expected number of makes is $\mu=np=10(0.7)=7$, with $\sigma=\sqrt{10(0.7)(0.3)}\approx1.45$.

العربية

لتوزيع توافقي $X$ مع $n$ تجارب واحتمال نجاح $p$:

$$\mu_X=np,\qquad \sigma_X=\sqrt{np(1-p)}.$$
استخدم هذه للأسئلة حول "كم عدد النجاحات المتوقع، وكم تتفاوت؟"

مثال محلل. لاعب يرمي $70\%$ رمية حرة. في $n=10$ رميات، احتمال الحصول على $8$ رمية صحيحة بالضبط هو

$$P(X=8)=\binom{10}{8}(0.7)^8(0.3)^2=45\times0.0576\times0.09\approx0.23,$$
والعدد المتوقع للرميات الصحيحة هو $\mu=np=10(0.7)=7$، مع $\sigma=\sqrt{10(0.7)(0.3)}\approx1.45$.

4.12

The Geometric Distribution · ⁨التوزيع الهندسي⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English

Enduring Understanding (UNC-3): Probabilistic reasoning allows us to anticipate patterns in data.

Learning Objective UNC-3.E: Calculate probabilities for geometric random variables. [Skill 3.A]

  • UNC-3.E.1 For a sequence of independent trials, a geometric random variable, $X$, gives the number of the trial on which the first success occurs. Each trial has two possible outcomes (success or failure) with the probability of success $p$ and the probability of failure $1 - p$.
  • UNC-3.E.2 The probability that the first success for repeated independent trials with probability of success $p$ occurs on trial $x$ is calculated as $P(X = x) = (1 - p)^{x-1} p, x = 1, 2, 3, \ldots$. This is the geometric probability function.

Learning Objective UNC-3.F: Calculate parameters of a geometric distribution. [Skill 3.B]

  • UNC-3.F.1 If a random variable is geometric, its mean, $\mu_x$, is $\dfrac{1}{p}$ and its standard deviation, $\sigma_x$, is $\dfrac{\sqrt{(1 - p)}}{p}$.

Learning Objective UNC-3.G: Interpret probabilities and parameters for a geometric distribution. [Skill 4.B]

  • UNC-3.G.1 Probabilities and parameters for a geometric distribution should be interpreted using appropriate units and within the context of a specific population or situation.
العربية

الفهم الدائم (UNC-3): يتيح التفكير الاحتمالي لنا توقع الأنماط في البيانات.

هدف التعلم UNC-3.E: احسب احتمالات المتغيرات العشوائية الهندسية. [مهارة 3.A]

  • UNC-3.E.1 لسلسلة من المحاولات المستقلة، يعطي المتغير العشوائي الهندسي $X$ رقم المحاولة التي يحدث فيها أول نجاح. كل محاولة لها نتيجتان محتملتان (نجاح أو فشل) باحتمالية نجاح $p$ واحتمالية فشل $1 - p$.
  • UNC-3.E.2 احتمال أن يحدث أول نجاح لمحاولات مستقلة متكررة باحتمالية نجاح $p$ في المحاولة $x$ يُحسب كما يلي $P(X = x) = (1 - p)^{x-1} p, x = 1, 2, 3, \ldots$. هذا هو دالة الاحتمال الهندسي.

هدف التعلم UNC-3.F: احسب معايير التوزيع الهندسي. [مهارة 3.B]

  • UNC-3.F.1 إذا كان المتغير العشوائي هندسيًا، فإن متوسطه $\mu_x$ يساوي $\dfrac{1}{p}$ وانحرافه المعياري $\sigma_x$ يساوي $\dfrac{\sqrt{(1 - p)}}{p}$.

هدف التعلم UNC-3.G: فسر احتمالات ومعايير التوزيع الهندسي. [مهارة 4.B]

  • UNC-3.G.1 يجب تفسير احتمالات ومعايير التوزيع الهندسي باستخدام وحدات مناسبة وفي سياق مجتمعة معينة أو موقف محدد.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨المصدر: وصف دورة وامتحان College Board AP⁩

English

A geometric 几何 setting is the same as binomial but with no fixed $n$: you keep trying until the first success. The random variable $Y=$ the trial of the first success:

$$P(Y=k)=(1-p)^{k-1}\,p,\qquad \mu_Y=\frac{1}{p}.$$
So the expected number of trials until the first success is $1/p$.

العربية

الإعداد الهندسي مشابه للتوافقي ولكن بدون عدد ثابت $n$: تستمر في المحاولة حتى النجاح الأول. المتغير العشوائي $Y=$ تجربة النجاح الأول:

$$P(Y=k)=(1-p)^{k-1}\,p,\qquad \mu_Y=\frac{1}{p}.$$
لذا العدد المتوقع للتجارب حتى النجاح الأول هو $1/p$.

4.12

Exam tips · ⁨نصائح للامتحان⁩

English
  • A probability lies in $[0,1]$; use the complement ($1-P$) and add mutually exclusive events.
  • For independent events multiply; for "and/or" use the general addition and conditional rules.
  • Expected value = $\sum(\text{value}\times\text{probability})$.
  • Recognise binomial (fixed $n$, two outcomes, constant $p$) and geometric settings.
  • Draw a tree or table for multi-stage problems and multiply along branches.
العربية
  • يقع احتمال ما بين $[0,1]$؛ استخدم المكمل ($1-P$) وأضف الأحداث المنفصلة التداخل.
  • للأحداث المستقلة اضرب؛ ولـ "و/أو" استخدم قواعد الجمع العام والشرطية.
  • القيمة المتوقعة = $\sum(\text{value}\times\text{probability})$.
  • اعرف الإعدادات التوافقية (عدد ثابت $n$، نتيجتان، احتمال ثابت $p$) والهندسية.
  • ارسم شجرة أو جدولاً لمسائل متعددة المراحل واضرب على طول الفروع.

Interactive lessons on this topic · ⁨دروس تفاعلية حول هذا الموضوع⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.⁩

Past Papers · ⁨أوراق الامتحانات السابقة⁩

More topics in AP Statistics · ⁨AP الإحصاء⁩ · ⁨المزيد من المواضيع في AP Statistics · ⁨AP الإحصاء⁩⁩

Log in or create account · ⁨تسجيل الدخول أو إنشاء حساب⁩

IGCSE, A-Level & AP