background image

 

Probability 

Probability: is a numerical measure of the likelihood that an event will occur 

An experiment: is any process that generates well-defined outcomes 

Sample space (S): is the set of all possible outcomes of an experiment  

An event (A): is an outcome or set of outcomes that are of interest to the experiment. An 
event (A) is a subset of the sample space (S) 

The probability of an event A {P (A)}: is a measure of the likelihood that an event A will 
occur 

Example: Tossing a coin  

Experiment: Toss a coin and observe the up face  

S {                          } S= {H, T}               

H (head) T (tail) 

Example: Tossing a coin twice  

Experiment: flip a coin twice and observe the sequence (keeping track of order) of up 
faces. 

S= {HH, HT, TH, TT} 

A= {Tossing at least one head} 

A = {HH, HT, TH}  

Example = Tossing by a dice  

Experiment: Tossing a six-sided dice and  

S= {1, 2, 3, 4, 5, 6} 

A= {roll an even number} 

A = {2, 4, 6} 

Methods of assigning probability 

Classical probability: Each outcome is equally likely 

It is applicable to games of chance 

In the cases, if there are N outcomes in S, then the probability of any one outcome is 1/N 


background image

 

If A is any event and nA is the number of outcomes in A, then: 

P (A) = 

N

n

A

 

Example: Tossing a dice: 

S= {1, 2, 3, 4, 5, 6} 

P (1) = P(2)= P(3)=P (4)=P(5)=P(6)=  

A= {roll an even number}= {2, 4, 6} 

P (A) =  3/6 = 0.5 

Empirical probability is simply the relative frequency that some event is observed to 
happen (or fail). 

Number of times an event occurred divided by the number of trials: 

P (A) =   

Where: 

N= total number of trails 

nA Number of outcomes producing  A 

Relative frequency example 

Children No. 

Frequency 

Relative frequency 

40 

40/215 = 0.19 

80 

80/215 = 0.37 

50 

50/215 = 0.23 

30 

30/215 = 0.14 

10 

10/215 = 0.05 

5/215 = 0.02 

Sum 

215 

215/215 = 1.00 

 

Basic concepts of probability: 

  Probability values are always assigned on a scale from 0 to 1 
  A probability near 0 indicates an event is unlikely to occur 
  A probability near 1 indicates an event is almost certain to occur 
  A probability near of 0.5 indicates event is just as likely as it is unlikely 
  The sum of the probabilities of all outcomes must be 1 

 

 


background image

 

Definitions 

Mutually exclusive events: occurrence of one event precludes the occurrence of the other 
event  

Independent event: occurrence of one event does not affect the occurrence or non- 
occurrence of the other event 

Complementary events: all elementary events that are not in the event A are in its 
complementary event. 

P (Sample space) 

P (A') = 1-P (A) 

Laws of Probability 

The addition rule: The probability of one event or another  

P (A or B) = P (A) + P (B) – P (A and B) 

If  A and B are mutually exclusive events (A and B can not occur at the same time), then 

P (A or B) = P (A) + P (B) 

Examples: 

Type of position 

Gender 

Total 

 

 

Managerial  

11 

Professional  

31 

13 

44 

Technical  

52 

17 

69 

Clerical  

2.7 

31 

Total 

100 

55 

155 

 

P (T      C) = P (T) + P (C):  

645

.

0

155

100

155

31

155

69

 

Law of multiplication: The probability of both the A and B occur together  


background image

 

P (A and B) = P(A) × P(B/A) 

If A and B are independent (the occurrence of one does not affect the occurrence of the 
other): 

P (B/A)= P(B), and then 

P (A and B) = P(A) × P(B) 

Probability of at least one = 1- Probability of non 

Probability Distribution 

Defined: It is the distribution of all possible outcomes of a particular event. Examples of 
probability distribution are: 

The binomial distribution (only 2 statistically independent outcomes are possible on each 
attempt) (Example coin flip) 

The normal distribution  

Other underlying distributions exist (such as the Poisson, t, f, chi-square, ect.) that are 
used to make statistical inferences. 

The normal probability distribution 

The normal curve is bell-shaped that has a single peak at the exact centre of the 
distribution. 

The arithmetic mean, median, and mode of the distribution are equal and located at the 
peak  

The normal probability distribution is symmetrical about its mean (of the observations 
are above the mean and are below). 

It is determined by 2 quantities: the mean and the SD.  

The random variable has an infinite theoretical range (Tails do not touch X – axis).  

The  total area under the curve is = 1 

Figure 

  68% of the area under the carve is between  1 SD 
  95% of the area under the carve is between  1.96 SD 
  99% of the area under the carve is between  2.58 SD 

Why the normal distribution is important? 

A/ Because many types of data that are of interest have a normal distribution 

 


background image

 

Central Limit theorem 

Sampling distribution of means becomes normal as N increases, regardless of shape of 
original distribution 

Binominal distribution becomes normal as N increases  

N.B:  

  Normal distribution is a continuous one  
  Binomial distribution is a quantitative discrete 

Standard normal distribution (curve) 

A normal distribution with a   

X

   of zero and SD of 1 is called standard normal 

distribution 

Any normal distribution can be converted to the standard normal distribution using the Z-
statistics (value)  

Z-value (SND): is the distance between the selected value, designated X, and the 
population mean (M), divided by the population SD (   

  )  

Z =  

M

 

The standard normal distribution curve is bell-shaped curve centered around zero with a 
SD=1 

Z- score 

Z-score is often called the standardized value or Standard Normal Deviate (SND). It 

denotes the number of SD.s a data value X is distant from the  

 and in which.  

A data value less than sample mean will have a z-score less then zero; 

A data value greater than the sample 

X

 will have a z-score greater than zero; and  

A data value = the     will have a z-score of zero 

Normal curve table 

The normal curve table gives the precise percentage of scores (values) between the (z-
score of zero) and any other z-score. It can be used to determine: 

Proportion of scores above or below a particular z-score  

Proportion of scores between the and a particular z–score  

Proportion of scores between two z–scores  


background image

 

By converting raw scores to z-scores, can be used in the same way for raw sources. 

Can also used in the opposite way: 

Determine a z-score for a particular proportion of scores under the normal curve. 

Table lists positive z-scores  

Can work for negatives too 

Why? Because curve is symmetrical  

Steps for figuring percentage above or below a z-score: 

Convert raw score to z-score, if necessary 

Draw a normal curve:  

indicate where z-score falls 

Shade area you are trying to find 

Find the exact percentage with normal curve table 

Figure 

Steps for figuring a z-score or raw score from a percentage: 

Draw normal curve, shedding an approximate area for the percentage concerned  

Find the exact z-score using normal curve table 

Convert z–score to raw score, if desired  

Figure 

Example:  

For      = 2200, M = 2000,     = 200, Z = (2200-2000)/200=1 

For      = 1700, M = 2000,     = 200, Z = (1700 – 2000)/200= -1.5 

A z-value of 1 indicates that the value of 2200 is 1 SD above the of 2000, while a z-
value of -1.5 indicates that the value of 1700 is 1.5 SD below the of 2000.  

Example:  

For M= 500,     = 365, determine the position of 722 in SD units  

Figure 

 


background image

 

M

 =        

365

500

722 

           =       

365

222

 =  0.61 

We can also determine how much of the area under the normal curve is found 
between any point on the curve and the  

Once you have a z-score, you can use the table to find the area of the z-score 

0.61 (from table A) = 0 .2291 = 0.23  

Therefore, 22.9% or 23% 

Q/ How much of the population lies between 500 and 722? 

A/ 0.5 – 0.23 = 0.27 

Q/ How much of the population is to the left? 

A/ 0.5 + 0.23 = 0.73 

Example:  

The daily water usage per person in an area, is normally distributed with a      of 20 
gallons and a SD of 5 gallons 

Q1/ About 68% of the daily water usage per person in this area lies between what 2 
values? 

A/ About 68% of the daily water usage will lie between 15 and 25 gallons 

Q2/ What is the probability that a person from this area, selected at random, will use less 
then 20 gallons par day?  

A/ P (X < 20) = 0.5 

Q3/ What percent uses between 20 and 24 gallons? 

The z-value associated with X=24:  

z = (24 -20)/ 5 = 0.8  

From the table, the probability of z= 0.8 is 0.2119.  

Thus, P (20 < × < 24) = 0.5 – 0.2119 = 0.2881 = 28.81%  

 

Figure 

 

 


background image

 

What percent of the population uses between 18 and 26 gallous? 

A/ The z-value associated with X = 18:  

z = (18-20)/5= -0.4 

and for X=26:  

z= (26-20)/5 = 1.2 

Thus P (18 <× < 26) = P (-0.4 < Z < 1.2) =0.6554 – 0.1151 =0.5403 

Example: Height of young women: 

The distribution of heights of women, aged 20-29 years, is approximately normal with    
=64 inch and SD= 2.7 inch 

Q/ Approximately, 68% of women have height between ……………. and …………. 

Q/ ~ 2.5% of women are shorter than …….. 

Q/ Approximately, what proportion of women are taller then 72.1=?  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mubark A. Wilkins                                                                      

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mubark Wilkins
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 130 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل