Парадокс дней рождений
Допустим, в организации работает 24 человека. Какова вероятность что хотя бы двое отмечают день рождения в один и тот же день? Интуитивно кажется, что эта вероятность весьма мала и будет равна 24/365, но и в этом случае интуиция ошибается. В реальности, мы должны рассматривать количество пар, которые могут образовать данные люди. Это число довольно-таки велико, например, если обозначить 5 человек как ABCDE, то количество возможных пар будет 10 (AB, AC, AD, AE, BC, BD, BE, CD, CE, DE), а для группы из 24 человек возможно 276 пар.
Для точного расчета воспользуемся принципом произведения вероятностей. Вероятность того, что для 2х людей день рождения не совпадает, равна 364/365. Для 3х человек вероятность что все дни не совпадут, равна произведению 364/365 * 363/365, и так далее. Для n-человек формула приведена в Википедии:
(n! - обозначение факториала, n! = 1*2*..*(n-1)*n)
Нужная нам вероятность обратного события равна обратной величине:
Вывести все значения несложно с помощью программы на Python:
import math
def C(n):
return 1000 - 1000*math.factorial(365)/(math.factorial(365 - n)*365**n)
for n in range(3, 50):
print("{} - {}%").format(n, 0.1 * C(n))
365! это очень большое число, поэтому здесь использованы целочисленные вычисления языка Python, уже затем значение было переведено в проценты.
В результате получаем следующую таблицу:
3 0.0082 4 0.0163 5 0.0271
6 0.0404 7 0.0562 8 0.0743
9 0.0946 10 0.1169 11 0.1411
12 0.1670 13 0.1944 14 0.2231
15 0.2529 16 0.2836 17 0.3150
18 0.3469 19 0.3791 20 0.4114
21 0.4436 22 0.4756 23 0.5072
24 0.5383 25 0.5686 26 0.5982
27 0.6268 28 0.6544 29 0.6809
30 0.7063 31 0.7304 32 0.7533
33 0.7749 34 0.7953 35 0.8143
36 0.8321 37 0.8487 38 0.8640
39 0.8782 40 0.8912 41 0.9031
42 0.9140 43 0.9239 44 0.9328
45 0.9409 46 0.9482 47 0.9547
48 0.9605 49 0.9657 50 0.9703
Как видно из таблицы, уже при количестве сотрудников 50 человек, хотя бы 1 день рождения почти гарантированно совпадет (вероятность 97%), а для 24 человек получаем вероятность равную 0.538, т.е. более 50%.
13. Поверхность Луны
Посмотрим на фотографию поверхности Луны. Эта фотография была сделана автором через телескоп с балкона:
Что мы видим? Очевидно, лунную поверхность, покрытую кратерами, оставшимися от предыдущих столкновений метеоритов с Луной.
Казалось бы, причем здесь математика? При том, что столкновение с метеоритом - случайное событие, его частота подчиняется теории вероятности. На Луне нет атмосферы, нет эрозии и ветра, поэтому лунная поверхность - идеальная “книга”, в которой записаны события последних десятков тысяч лет. Изучая поверхность Луны, можно подсчитать какого размера объекты падали на ее поверхность.
Исследование поверхности Луны камерами высокого разрешения ведется и сейчас. Было подсчитано, что за последние 7 лет на Луне образовались не менее 220 новых кратеров. Это важно еще и потому, что данные подсчеты помогут оценить опасность для Земли.
Есть ли кратеры на Земле? Разумеется есть. Данная фотография сделана вовсе не на Луне или на Марсе, а в США:
Так называемый Аризонский кратер возник около 50тыс лет назад после падения метеорита диаметром 50 метром и весом 300 тысяч тонн. Диаметр кратера составляет более километра. В Сибири находится кратер Попигай размером 100км, он был открыт в 1946 году.
Разумеется, такие большие кратеры довольно-таки редки. Последнее же падение крупного метеорита было по историческим меркам весьма недавно, всего лишь около 100 лет назад. В 1908г в тунгусской тайге упал метеорит, мощность взрыва оценивалась от 10 до 50 мегатонн. По отзывам, взрывная волна обогнула земной шар, а световые явления в атмосфере были столь сильны, что в Лондоне ночью можно было читать газету. Лишь по случайности падение метеорита пришлось на малонаселенные районы Сибири - если бы удар был чуть раньше или позже, такой мощности хватило бы, чтобы полностью уничтожить город размером с Санкт-Петербург. Совсем же недавно, в 2013 году, метеорит размером около 20 метров разрушился в атмосфере, а его многочисленные обломки упали в районе Челябинска. Пострадало примерно 1500 человек, в основном от выбитых ударной волной стекол. По оценкам NASA суммарная мощность составила до 400 килотонн.