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Il calcolo delle probabilità fornisce il linguaggio matematico dell'incertezza: a partire dalle diverse concezioni (classica, frequentista, soggettiva) e dagli assiomi di Kolmogorov si costruiscono la probabilità di eventi composti, la probabilità condizionata, l'indipendenza e il teorema di Bayes. La parte conclusiva introduce le variabili aleatorie discrete con i loro parametri di sintesi, il valore atteso e la varianza. È un nucleo pienamente valutabile all'Esame di Stato, sia nella seconda prova sia nel colloquio.
4 sezioni~19 min di lettura3 competenzeLivello Base 1 · Standard 1 · Approfondimento 2Verificato · 07/2026
livello base
In tutti gli indirizzi liceali si richiede la padronanza delle definizioni e degli assiomi, del calcolo della probabilità di eventi composti e della probabilità condizionata, con applicazioni concrete a estrazioni, lanci e test diagnostici.
livello avanzato
Negli indirizzi a maggiore monte ore (in particolare il Liceo Scientifico e l'opzione Scienze Applicate) si approfondiscono il teorema di Bayes in contesti realistici e lo studio completo delle variabili aleatorie discrete con valore atteso, varianza e giochi equi.
Profondità di lettura: Approfondimento
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Spazio campionario, evento ed evento contrario
Definizione classica
Vale solo quando tutti i casi possibili sono egualmente possibili.
Assiomi di Kolmogorov
Non negatività, normalizzazione e additività per eventi incompatibili.
Evento contrario
Conseguenza diretta degli assiomi: spesso semplifica il calcolo di un «almeno uno».
Da un'urna contenente 4 palline rosse, 5 verdi e 3 gialle si estrae una pallina a caso. Calcola la probabilità di estrarre una pallina non rossa.
Le palline sono in tutto 4 + 5 + 3 = 12, tutte egualmente estraibili, quindi possiamo usare la definizione classica.
I casi favorevoli all'estrazione di una rossa sono 4.
L'evento «non rossa» è il contrario di «rossa».
Risultato: La probabilità di estrarre una pallina non rossa è 2/3, cioè circa 0.667 (66.7%).
Errori frequenti
Approfondimento
Il pregio dell'assiomatizzazione di Kolmogorov è che tutte le regole del calcolo delle probabilità si deducono dai tre soli assiomi — «P(E) ≥ 0», «P(Ω) = 1», e «P(A ∪ B) = P(A) + P(B)» per «A ∩ B = ∅» — senza ulteriori postulati. Vediamone alcune. Poiché «E» e il suo contrario «Ē» sono incompatibili e la loro unione è «Ω», per il terzo assioma «P(E) + P(Ē) = P(Ω) = 1», da cui la regola dell'evento contrario «P(Ē) = 1 − P(E)»; in particolare, applicandola all'evento impossibile «∅ = Ω̄», si ottiene «P(∅) = 1 − P(Ω) = 0». La monotonìa segue scrivendo «B» come unione disgiunta «B = A ∪ (B ∖ A)» quando «A ⊆ B»: allora «P(B) = P(A) + P(B ∖ A) ≥ P(A)», poiché il secondo addendo è non negativo. Ne discende infine che ogni probabilità è compresa tra «0» e «1», perché «E ⊆ Ω» implica «P(E) ≤ P(Ω) = 1». Questa architettura deduttiva — pochi assiomi, molte conseguenze — è ciò che unifica le concezioni classica, frequentista e soggettiva sotto un'unica teoria coerente, ed è particolarmente apprezzata all'esame come esercizio di rigore: enunciare gli assiomi e dedurne una proprietà mostra il controllo della struttura logica della disciplina.
Ripasso attivo
Da un'urna contenente 4 palline rosse, 5 verdi e 3 gialle si estrae una pallina a caso. Calcola la probabilità di estrarre una pallina non rossa, giustificando l'uso della definizione classica e della regola dell'evento contrario.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
Operazioni tra eventi: unione e intersezione
Teorema della somma
Forma generale; il termine sottratto evita il doppio conteggio degli esiti comuni.
Teorema del prodotto
Si riduce a P(A)·P(B) quando A e B sono indipendenti.
Strategia «almeno uno»
Conviene passare all'evento contrario quando gli eventi favorevoli sono molti.
Si lancia un dado a sei facce non truccato. Siano A = «esce un numero pari» e B = «esce un multiplo di 3». Calcola P(A ∪ B).
A = {2, 4, 6} e B = {3, 6}; l'esito comune è 6, quindi A e B NON sono incompatibili.
Su 6 esiti equiprobabili: A ha 3 casi favorevoli, B ne ha 2.
Si applica la forma generale sottraendo l'intersezione, con P(A ∩ B) = 1/6.
Risultato: P(A ∪ B) = 4/6 = 2/3, cioè circa 0.667 (66.7%).
Errori frequenti
Approfondimento
Il teorema della somma «P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)» si dimostra dagli assiomi decomponendo gli eventi in parti incompatibili. Si scrive «A ∪ B» come unione disgiunta di tre pezzi: «A ∖ B», solo A, «A ∩ B», entrambi, e «B ∖ A», solo B; per l'additività «P(A ∪ B) = P(A ∖ B) + P(A ∩ B) + P(B ∖ A)». D'altra parte «A = (A ∖ B) ∪ (A ∩ B)», disgiunta, dà «P(A ∖ B) = P(A) − P(A ∩ B)», e similmente «P(B ∖ A) = P(B) − P(A ∩ B)». Sostituendo si ottiene «P(A ∪ B) = P(A) − P(A ∩ B) + P(A ∩ B) + P(B) − P(A ∩ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)». Il termine sottratto ripara il doppio conteggio degli esiti comuni; se gli eventi sono incompatibili esso è nullo e si ritrova l'additività assiomatica. Da qui anche il fatto che due eventi di probabilità positiva non possono essere insieme incompatibili e indipendenti: se «A ∩ B = ∅» allora «P(A ∩ B) = 0», ma l'indipendenza richiederebbe «P(A ∩ B) = P(A)P(B) > 0», assurdo. Incompatibilità, che riguarda l'unione, e indipendenza, che riguarda l'intersezione, sono nozioni distinte e, per eventi non trascurabili, addirittura incompatibili tra loro.
Ripasso attivo
Si lancia un dado a sei facce non truccato. Considera gli eventi A = «esce un numero pari» e B = «esce un multiplo di 3». Calcola P(A ∪ B), stabilendo prima se A e B sono incompatibili.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
Diagramma ad albero del test diagnostico
Probabilità condizionata
Lo spazio campionario si restringe all'evento condizionante A.
Probabilità totale
Le cause A_i formano una partizione dello spazio campionario.
Teorema di Bayes
Aggiorna la probabilità della causa A_i alla luce dell'effetto osservato B.
Una malattia colpisce l'1% della popolazione. Il test è positivo nel 99% dei malati e dà un falso positivo nel 5% dei sani. Calcola la probabilità che chi è risultato positivo sia effettivamente malato.
M = malato, S = sano, T = test positivo. P(M) = 0.01, P(S) = 0.99, P(T | M) = 0.99, P(T | S) = 0.05.
Si sommano i positivi veri e i positivi falsi.
Si rapporta il contributo dei veri positivi al totale dei positivi.
Risultato: P(M | T) ≈ 0.1667, cioè circa il 16.7%: nonostante il test sia molto sensibile, la rarità della malattia rende più probabile che un positivo sia un falso positivo.
Errori frequenti
Approfondimento
Il teorema di Bayes non è una formula da memorizzare ma la combinazione di due risultati elementari: la definizione di probabilità condizionata e il teorema della probabilità totale. Dalla definizione «P(Aᵢ | B) = P(Aᵢ ∩ B)/P(B)» e dalla simmetrica «P(B | Aᵢ) = P(Aᵢ ∩ B)/P(Aᵢ)» si ricava «P(Aᵢ ∩ B) = P(Aᵢ)·P(B | Aᵢ)», il teorema del prodotto. Sostituendo al numeratore e sviluppando il denominatore con la probabilità totale «P(B) = Σⱼ P(Aⱼ)P(B | Aⱼ)», dove «A₁, …, Aₙ» partizionano «Ω», si ottiene «P(Aᵢ | B) = P(Aᵢ)P(B | Aᵢ) / Σⱼ P(Aⱼ)P(B | Aⱼ)». La formula inverte il condizionamento, passando dalle verosimiglianze «P(B | Aⱼ)», l'effetto data la causa, alle probabilità a posteriori «P(Aᵢ | B)», la causa dato l'effetto, pesate dalle probabilità a priori «P(Aⱼ)». Il suo insegnamento controintuitivo emerge nei test diagnostici: con una malattia all'1%, sensibilità 99% e 5% di falsi positivi, la probabilità di essere malati dato un test positivo è «(0.01·0.99)/(0.01·0.99 + 0.99·0.05) ≈ 16.7%», molto più bassa di quanto suggerisca l'affidabilità del test, perché domina l'incidenza a priori: ignorare il tasso di base è l'errore probabilistico più diffuso.
Ripasso attivo
Una malattia colpisce l'1% della popolazione. Un test dà esito positivo nel 99% dei malati (sensibilità) e dà un falso positivo nel 5% dei sani. Calcola la probabilità che una persona risultata positiva sia effettivamente malata.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
Distribuzione di probabilità della vincita X
Distribuzione di probabilità
Le probabilità dei valori della variabile sono non negative e sommano a 1.
Valore atteso
Media dei valori ponderata con le probabilità.
Varianza e deviazione standard
Misurano la dispersione attorno al valore atteso.
Si lancia un dado equo: si vincono 6 euro se esce il 6, si perde 1 euro in ogni altro caso. Detta X la vincita netta, costruisci la distribuzione di X, calcola E(X) e stabilisci se il gioco è equo.
X = +6 solo se esce il 6 (probabilità 1/6); X = −1 negli altri cinque casi (probabilità 5/6).
Si pesano i valori con le probabilità.
Il risultato è il guadagno medio per partita; se positivo il gioco favorisce il giocatore, se nullo è equo, se negativo è svantaggioso.
Risultato: E(X) = 1/6 ≈ 0.17 euro: il valore atteso è positivo, quindi il gioco NON è equo ed è (lievemente) vantaggioso per il giocatore.
Errori frequenti
Approfondimento
Le proprietà di valore atteso e varianza si dimostrano dalle definizioni e sono lo strumento di calcolo negli esercizi. La linearità del valore atteso: per «Y = aX + b», «E(Y) = Σ (a xᵢ + b) pᵢ = a Σ xᵢ pᵢ + b Σ pᵢ = a E(X) + b», poiché «Σ pᵢ = 1». La formula operativa della varianza si ottiene sviluppando il quadrato nella definizione: «Var(X) = E[(X − μ)²] = E[X² − 2μX + μ²] = E(X²) − 2μ E(X) + μ² = E(X²) − 2μ² + μ² = E(X²) − μ²», dove «μ = E(X)»; dunque «Var(X) = E(X²) − [E(X)]²», assai più comoda della definizione diretta. Per la varianza vale inoltre «Var(aX + b) = a² Var(X)»: la costante additiva «b» non cambia la dispersione, traslando soltanto la distribuzione, mentre il fattore «a» la scala del suo quadrato. Queste regole rendono immediati i problemi sui giochi: un gioco è equo quando il valore atteso della vincita netta è nullo, «E(X) = 0»; se «E(X) < 0» è svantaggioso per il giocatore e favorevole al banco. A parità di valore atteso è la varianza a misurare il rischio, e permette di confrontare due scommesse egualmente eque scegliendo quella di dispersione minore o maggiore secondo la propensione al rischio.
Ripasso attivo
In un gioco si lancia un dado equo: si vincono 6 euro se esce il 6, mentre si perde 1 euro in ogni altro caso. Detta X la vincita netta, costruisci la distribuzione di X, calcola E(X) e stabilisci se il gioco è equo.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
Riferimenti e fonti
Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM)