_stan
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  1. La probabilità che uno studente superi l'esame;
  2. La probabilità che abbia risolto un quesito sul teorema di Bayes, sapendo che ha superato l'esame;
  3. La probabilità di superare l'esame, sapendo che non si è scelto il quesito sul teorema di Bayes.

1) Chiamiamo con

[math]A_1[/math]
l'evento lo studente sceglie la prima busta, con
[math]A_2[/math]
l'evento lo studente sceglie la seconda busta e con
[math]A_3[/math]
l'evento lo studente sceglie la terza busta; inoltre indichiamo con S l'evento lo studente passa l'esame.
Dai dati forniti dal problema possiamo affermare che:

[math]P(S|A_1) = 0.5[/math]

[math]P(S|A_2) = 0.6[/math]

[math]P(S|A_3) = 0.3[/math]

Inoltre, poiché lo studente sceglie a caso una delle tre buste, si ha:

[math]P(A_1) = P(A_2) = P(A_3) = \frac{1}{3}[/math]

Applicando il teorema delle probabilità totali possiamo determinare la probabilità che uno studente superi l'esame:

[math] P(S) = P(S|A_1) \cdot P(A_1) + P(S|A_2) \cdot P(A_2) + P(S|A_3) \cdot P(A_3) [/math]

Sostituendo i valori numerici otteniamo:

[math] P(S) = 0.5 \cdot \frac{1}{3} + 0.6 \cdot \frac{1}{3} + 0.3 \cdot \frac{1}{3} = \frac{1}{6} + \frac{1}{5} + \frac{1}{10} = \frac{7}{15} = 0.4667 [/math]

2) Sappiamo che lo studente ha passato l'esame, e vogliamo calcolare la probabilità che egli abbia scelto il quesito sul teorema di Bayes, ovvero la terza busta; la probabilità cercata è quindi

[math]P(A_3 | S) [/math]
. Possiamo determinare tale probabilità applicando proprio la formula di Bayes:

[math]P(A_3 | S) = \frac{ P(S|A_3) \cdot P(A_3) }{ P(S|A_1) \cdot P(A_1) + P(S|A_2) \cdot P(A_2) + P(S|A_3) \cdot P(A_3) } = [/math]

[math]\frac{ P(S|A_3) \cdot P(A_3) }{ P(S) } [/math]

Sostituiamo i valori numerici:

[math]P(A_3 | S) = \frac{ P(S|A_3) \cdot P(A_3) }{ P(S) } = \frac{ 0.3 \cdot \frac{1}{3} }{ \frac{7}{15} } = \frac{1}{10} \cdot \frac{15}{7} = \frac{3}{14} = 0.214[/math]

3) Se lo studente non ha scelto il quesito sul teorema di Bayes, vuol dire che ha scelto la prima o la seconda busta; quindi la probabilità da cercare è la seguente:

[math]P( S | A_1 \cup A_2)[/math]
. Per la formula della probabilità condizionale, vale la seguente relazione:

[math]P( S | A_1 \cup A_2) = \frac{ P( S \cap (A_1 \cup A_2)) }{ P(A_1 \cup A_2) } [/math]

Dalle osservazioni fatte precedentemente, possiamo dedurre che:

[math] P( S \cap (A_1 \cup A_2)) = P(S|A_1) \cdot P(A_1) + P(S|A_2) \cdot P(A_2) = 0.5 \cdot \frac{1}{3} + 0.6 \cdot \frac{1}{3} = \frac{11}{30} [/math]

[math] P( A_1 \cup A_2 ) = \frac{1}{3} + \frac{1}{3} = \frac{2}{3} [/math]

Quindi, sostituendo nella formula precedente otteniamo:

[math]P( S | A_1 \cup A_2) = \frac{ \frac{11}{30} }{ \frac{2}{3} } = \frac{ \frac{11}{30} }{ \frac{2}{3} } = \frac{11}{30} \cdot \frac{3}{2} = \frac{11}{20} = 0.55 [/math]

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