4.4  Op den duur … >
1

In 2010 stond de onderstaande grafiek op het internet. Hij betreft het gemiddelde van het aantal doelpunten per wedstrijd dat gemaakt is tijdens het WK Voetbal 2006 in Duitsland.
Horizontaal is het aantal gespeelde wedstrijden uitgezet, verticaal het gemiddelde aantal doelpunten tot dan toe.

a

De grafiek is niet helemaal correct getekend. Welke fout is gemaakt?

b

Hoeveel doelpunten werden er in de tweede wedstrijd gemaakt?

c

Hoeveel doelpunten werden er in de zevende wedstrijd gemaakt?

Wat opvalt is dat de schommelingen in de grafiek in het begin nogal heftig zijn, maar dat ze verderop veel minder voorkomen. En dat is niet (alleen maar) toevallig.

d

Leg dat uit.

Series herhalingen
2

Iemand heeft 500  keer met een dobbelsteen geworpen.
Het resultaat staat hiernaast.
Dit is goed te simuleren.
66 van de 500  keer viel de dobbelsteen op 5  ogen.
Anne zegt dat de kans op 5  ogen dus 66 500 = 0,132 is.

a

Wat is daarop je commentaar?

b

Hoe vaak verwacht je 5  ogen in een volgende serie van 500  worpen?

3

Er is een serie van twintig worpen met een munt gedaan:
k k m k k k m m k k k m m m m k m m k k.
Na elke worp werd het percentage kop genoteerd dat tot dan toe was gegooid. Na de eerste worp en na de tweede worp was dat dus 100 %.
Na drie worpen hadden we: k k m. Toen was het percentage kop 66 2 3 %.

a

Wat werd het percentage kop na zes worpen?
En na de twintigste worp?

Hieronder staat een grafiek van het verloop van het percentage kop:

b

Controleer je antwoorden op vraag a in de grafiek.

Stel dat er nog een eenentwintigste worp zou volgen.

c

Wat wordt het percentage kop als deze eenentwintigste worp kop zou zijn?
En wat als hij munt zou zijn?

We laten de computer nog een serie van twintig worpen produceren en vergelijken deze met de eerste serie.

De plaatjes van de eerste en de tweede serie lijken op elkaar, maar zijn niet precies hetzelfde: het begin is heel verschillend, de staarten lijken op elkaar.

d

Waarom verbaast je dat niet?

Een munt valt gemiddeld even vaak op kop als op munt.
Op de computer is dat gemakkelijk te veranderen. Stel dat we kop gemiddeld 9  keer zo vaak laten optreden als munt.
Weer doen we een serie van 20  worpen en tekenen daar een plaatje bij.

e

Wat zal het grote verschil zijn tussen dit plaatje en de vorige plaatjes?

We veranderen de gemiddelde frequentie van kop opnieuw. Dat levert het volgende plaatje op voor het percentage kop.

f

Wat is de kans op kop ongeveer?
Wat is de verhouding van de frequenties kop : munt nu ongeveer?

4

We kunnen de computer ook met een dobbelsteen laten gooien. Steeds kijken we of het aantal ogen 1 is of niet.
We doen een serie van 1000  worpen. Na elke worp bepalen we het percentage 1 ’en tot dan toe.
Je kunt daar weer een plaatje bij tekenen.

a

Wat kun je van dat plaatje zeggen?

Bij een dobbelsteen en een munt is bekend met welke gemiddelde frequentie de mogelijke uitkomsten optreden. Tenminste, als er niet met de dobbelsteen of met de munt geknoeid is (dan komt elk van de mogelijke uitkomsten gemiddeld even vaak voor).
Als je met een punaise werpt, kan die in twee standen eindigen: met de punt omhoog of met de punt op de grond.
In hoeveel procent van de worpen die twee standen voorkomen, is niet bekend. Hieronder staat het plaatje waarbij we de relatieve frequentie-tot-dan-toe van de stand "punt omhoog" hebben gevolgd.

b

Wat zijn de eerste tien worpen?
(Kort af: "punt omhoog" = H , "punt omlaag" = L)

c

Hoe zie je gemakkelijk in het plaatje bij een worp in welke stand de punaise viel?

d

Hoe groot schat jij dat de relatieve frequentie op den duur van de stand "punt omhoog" is?
Hoe groot is de kans op "punt omhoog" ongeveer?

5

Er worden ongeveer evenveel jongens als meisjes geboren, maar niet precies evenveel. De verhouding jongen : meisje is ongeveer 513 : 487 .

a

Hoe kan men dat weten?

In Nederland worden jaarlijks zo'n 196.000  kinderen geboren.

b

Hoeveel jongens en hoeveel meisjes ongeveer?

c

Hoeveel jongens ongeveer worden er per 1000  meisjes geboren?

d

Wat is de kans op een jongen?

Je zou dus verwachten dat er meer mannen dan vrouwen zijn. Maar dat is juist niet zo: op 1 januari 2011 waren er 8.243.482  mannen en 8.412.317  vrouwen in Nederland.

e

Heb je hier een verklaring voor?

6
Gregor Mendel
1822-1884

Als je twee raszuivere groene erwten kruist, krijg je 100 % raszuivere groene nakomelingen. (Raszuiver betekent dat de erwt alleen drager is van de groene eigenschap.)
Als je twee raszuivere gele erwten kruist, krijg je 100 % raszuivere gele nakomelingen.
Wat gebeurt er nu als je een raszuivere groene erwt kruist met een raszuivere gele erwt? De nakomelingen zijn dan allemaal geel, maar niet raszuiver! Dat blijkt uit de tweede nakomelingen (de nakomelingen van de nakomelingen); daar zijn zowel groene als gele exemplaren bij. Wel zijn er meer gele dan groene.
De Tsjechische monnik Gregor Mendel deed uitgebreide experimenten met erwten. Hij bestudeerde de overerving van zeven verschillende eigenschappen. Dat waren: vorm en kleur van de zaden, vorm en kleur van de bloemen, vorm en kleur van de peulen, lengte van de stengels. De tweede nakomelingen telden 6022  exemplaren met gele zaden en 2001 met groene zaden. Dit en de andere aantallen staan in het overzicht hieronder.

a

Wat is de verhouding tussen de aantallen met gele zaden en met groene zaden afgerond?

b

Hoe is die verhouding bij elk van de andere zes eigenschappen ongeveer?

Mendel trok op grond van deze resultaten de volgende conclusie.
Bij kruising tussen twee raszuivere variëteiten - de een met een zekere eigenschap, de ander zonder die eigenschap - zullen de tweede generatie nakomelingen die eigenschap wel of niet hebben. En wel in een vaste verhouding.

c

Tot welke verhouding besloot Mendel, denk je?

Als je ervan uit gaat dat er inderdaad een vaste verhouding is, kun je van alle kenmerken de grote aantallen optellen en ook de kleine aantallen, en de verhouding tussen de twee sommen bekijken.

d

Bevestigt die verhouding je antwoord op vraag c?

e

Is het niet verontrustend dat bij geen van de zeven eigenschappen die Mendel onderzocht deze mooie verhouding precies uitkwam?

Voorbeeld:

Je gooit met een (oneerlijke) munt die met kans 0,4 op kop valt.
In een serie van 1000  worpen zal het aantal keer kop in de buurt van 400 liggen. De relatieve frequentie van het aantal kop zal dus dicht bij 400 1000 liggen. (Maar precies 400 1000 zou wel erg toevallig zijn.)

Wet van de grote aantallen
Bij een experiment kan iets gebeuren of niet. Als het gebeurt, spreken we van een "treffer". Veronderstel dat de kans op een treffer 0,4 is. Als het experiment vaak herhaald wordt, nadert het gemiddelde aantal treffers altijd tot 0,4 .

Met de applet Op den duur kun je dit simuleren. Je kunt de trefkans (of succeskans) en het aantal herhalingen aanpassen. Voer de simulatie meerdere keren uit door te 'herberekenen'. Kijk met name naar de mogelijke grillige verlopen en naar het uiteindelijke percentage 'succes' bij verschillend aantal herhalingen.

Bernoulli

De wet van de grote aantallen is voor het eerst geformuleerd in 1689 door de Zwitser Jacob Bernoulli.
Deze wet zegt dat je de ware kans op een treffer kunt achterhalen door (zeer) vaak het experiment te herhalen.
Hoe vaak, dat weet je niet van tevoren.

Theoretische kansen

De kans op vijf ogen bij een worp met een dobbelsteen is 1 6 .

We gaan nader op deze uitspraak in.
Als je vaak met een dobbelsteen werpt, zal je ongeveer 1 op de 6  keer 5 ogen krijgen. Bij de ene serie zul je er wat minder vijven hebben, bij een andere wat meer.
In de praktijk blijken dobbelstenen niet perfect te zijn. De meeste hebben een systematisch verschil met die " 1 op 6 ". De afwijking is weliswaar niet zo groot, maar duidelijk aanwezig.
Toch gaat men er bij berekeningen vanuit dat de zes grensvlakken van een dobbelsteen gemiddeld even vaak boven zullen komen te liggen (even waarschijnlijk zijn). Er is immers geen duidelijke reden waarom 5  ogen vaker zou voorkomen (een grotere kans zou hebben) dan 2  ogen. En dan moet de totale kans 1 (= 100 %) dus eerlijk verdeeld worden over de zes mogelijke aantallen: allemaal 1 6 .
In de wiskunde gaan we, als we met een dobbelsteen werpen, ervan uit dat die ideaal is: de kans op elk van de aantallen ogen is exact 1 6 .
Zo ook bij andere kansmechanismen.

7
a

Wat zijn de kansen bij het werpen van een munt?

Een regelmatige vijfhoek is verdeeld in vijf driehoeken, genummerd 1 , 2 , 3 , 4 en 5 . Steek een pin door het middelpunt en je hebt een kanstol.

b

Wat zijn de kansen op elke uitkomst?

Iemand pakt (willekeurig) een kaart uit een kaartspel en let op de "kleur" (klaveren, ruiten, harten, schoppen).

c

Wat zijn de kansen?

Iemand pakt (willekeurig) een kaart uit een kaartspel en let op de "rang" ( 2 t/m 10 , Boer, Vouw, Heer, Aas)

d

Wat zijn de kansen?

In de trommel van de lotto zitten de ballen 1 t/m 45 . Er wordt een bal uit de trommel getrokken; we letten op het nummer.

e

Wat zijn de kansen?

Iemand beantwoordt een driekeuzevraag puur op de gok.
Eén van de drie alternatieven is goed. We letten op goed of fout.

f

Wat zijn de kansen?

De randomgenerator van je rekenmachine produceert "toevalsgetallen" van tien cijfers achter de komma, bijvoorbeeld 0,1058347538 .

g

Wat is de kans op elk van die toevalsgetallen?

Bij een loterij op een braderie worden 100  loten verkocht.
Miss Braderie zal tien winnende loten trekken. Iemand koopt een lot en wint een prijs of niet.

h

Wat zijn de kansen?

Iemand kiest willekeurig een getal van twee cijfers, dus van 10  t/m  99 . We letten op het aantal even cijfers.
Dat kan 0 , 1 of 2 zijn.

i

Wat zijn de kansen?

Bij een toevalsexperiment zijn er verschillende uitkomsten mogelijk. De totale kans van 100 % is verdeeld over de verschillende uitkomsten. Die verdeling noemen we een kansverdeling.
Veronderstel dat er zeven uitkomsten mogelijk zijn. Als die gelijkwaardig zijn (gemiddeld even vaak voorkomen), zeggen we dat elk van die uitkomsten kans 1 7 heeft.
Als drie van de zeven uitkomsten speciaal zijn (en de andere vier niet), is de kans op een speciale uitkomst 3 7 .
Soms is het verstandig kansen als decimale breuken te schrijven (en die af te ronden):
1 7 = 0,142857 14 % en 3 7 = 0,428571 43 %.

8

Iemand werpt herhaaldelijk met een (eventueel niet geheel zuivere) munt. Hieronder staat het verloop van de relatieve frequentie van het aantal keer kop t/m de twintigste worp.

a

Hoe groot schat jij de kans op kop?

b

Hoeveel zal je schatting na de eenentwintigste worp veranderen?

c

Hoe ziet het verloop van de relatieve frequentie van het aantal keer munt eruit t/m de twintigste worp?

9

We werpen met drie dobbelstenen. Hiernaast staan alle mogelijke resultaten.

a

Wat is de kans op 543 (in deze volgorde)?

b

Wat is de kans op een 5, een 4 en een 3 (in welke volgorde dan ook)?

c

Wat is de kans op drie gelijken?

d

Zeg precies hoe je de kans op drie kop bij het werpen met drie munten kunt achterhalen. Hoe groot is die kans?