23.4.2024 | Svátek má Vojtěch


MATEMATIKA: Zpochybnění statistických pravidel

25.2.2006

V jedné populární knize pro děti jsem se setkal se sebevědomou prezentací aplikace statistického výpočtu ve smyslu: Padne-li při házení mincí desetkrát po sobě panna, je pravděpodobnost, zda padne i pojedenácté, stejná a historie hodů na tom nic nemění.

Z matematického hlediska je to jistě pravda a učil jsem se to také před více než 25 lety. Jenže jsem za tu dobu zjistil, že to tak úplně pravda není. Studium fyziky mě naučilo o věcech pochybovat.

Co to vlastně je ta náhoda? Výsledek hodu mincí je určován rychlostí, výškou, momenty setrvačností mince a podobnými konkrétními hodnotami fyzikálních veličin. V případě, že by byly všechny hodnoty stejné, musela by mince dopadat vždy stejně. Vzájemnou závislost jednotlivých parametrů ovlivňujících výsledek také nelze zcela vyloučit. Problémy s vytvořením náhody znají programátoři počítačů, kteří vědí, že bez načtení nezávislých informací z „vnějšího prostředí“ náhodu nelze naprogramovat.

Vždy musí existovat konečné množství kombinací parametrů ovlivňujících výsledek a je vždy nějaká zákonitost v jejich chování. Z toho plyne, že například při zvětšování počtu házených mincí můžeme dojít k tak velkému množství, u kterého se změny v působení jevů v podstatě opakují. Všechny jevy se ve svém důsledku rozpadnou až na elementární úroveň vlnění. Zpětně tak lze předpokládat, že výsledek „náhody“ je jen součtem velké množiny vlnění různých frekvencí a amplitud hodnot parametrů jevů, na kterých je závislý.

Aby výsledek hodů skutečně vypadal jako náhoda, musejí se v celkovém počtu hodů měnit parametry jevů tak, aby nastávaly v celkovém souhrnu rovnoměrně obě možnosti výsledků. V extrémním případě by se výsledky přibližně pravidelně střídaly, ale to už by se náhodě nepodobalo, nicméně podobalo by se jí to více, než kdyby padaly neustále stejné výsledky. Z toho logicky plyne, že náhodný jev má větší tendenci ke střídání hodnot, než k jejich řetězení. Proto v případě opakovaného padání jedné strany mince roste pravděpodobnost, že se strany změní. Lze to říct i jednodušeji: padá-li za sebou pořád jen panna, nemůže padat neustále, nebyla by to už náhoda. Orel jednou padnout musí, jinak by byla zpochybněna sama podstata jevu.

Mám-li určit reálnou pravděpodobnost výsledku jedenáctého hodu z úvodního příkladu, musel bych znát „kvalitu“ náhody. Nicméně lze i bez toho snadno odvodit, že sekvence deseti stejných hodů jsou dvakrát pravděpodobnější než sekvence jedenácti stejných hodů. Budu-li stanovovat pravděpodobnost, zda právě nastává série deseti nebo jedenácti stejných výsledků, musím odhadnout, že spíše deseti. Znamená to tedy, že po desátém hodu panny častěji následuje orel než panna.

Ivo Vašíček