Tugas Week 10 ~ Essentials of Probability
1. Pendahuluan
Probabilitas merupakan cabang ilmu matematika yang mempelajari peluang terjadinya suatu peristiwa dalam kondisi ketidakpastian. Pemahaman mengenai essentials of probability menjadi penting karena konsep ini menjadi dasar bagi analisis data, statistika, pengambilan keputusan, hingga pemodelan dalam berbagai bidang seperti ekonomi, teknik, ilmu komputer, dan sains. Dalam mempelajari probabilitas, terdapat beberapa konsep fundamental yang harus dikuasai, seperti ruang sampel, kejadian, probabilitas suatu kejadian, probabilitas bersyarat, serta independensi antar kejadian. Konsep-konsep dasar tersebut memungkinkan kita untuk membangun model probabilistik yang lebih kompleks, memahami pola acak, serta membuat prediksi berdasarkan data.
Selain itu, probabilitas juga berperan penting dalam kehidupan sehari-hari, mulai dari memprediksi cuaca, menilai risiko investasi, hingga menganalisis peluang dalam suatu eksperimen atau kejadian acak. Dengan menguasai dasar-dasar probabilitas, seseorang dapat menilai ketidakpastian dengan lebih rasional dan terukur. Oleh karena itu, essentials of probability tidak hanya berfungsi sebagai fondasi teori, tetapi juga sebagai alat praktis yang mendukung proses berpikir kritis dan pengambilan keputusan berbasis data.
2. Rangkuman Materi
2.1 Fundamental Concept
Probabilitas adalah peluang suatu kejadian terjadi, dihitung dengan membagi jumlah hasil menguntungkan dengan jumlah semua hasil yang mungkin. Probabilitas juga adalah cabang matematika yang mempelajari peluang terjadinya suatu peristiwa dalam kondisi ketidakpastian. Dalam statistika, probabilitas menjadi fondasi utama untuk inferensi, pemodelan data, dan pengambilan keputusan berbasis bukti.
Rumus probabilitas : \[ P(event) = \frac{number\ of\ favorable\ outcomes}{total\ number\ of\ possible\ outcomes} \] Contoh Dasar : Pelemparan Koin
Untuk satu kali pelemparan koin:
- Hasil yang menguntungkan: Muncul sisi angka (heads)
= 1 hasil
- Jumlah kemungkinan hasil: Angka (heads) atau gambar
(tails) = 2 hasil
- Peluang:
\[ P(\text{heads}) = \frac{1}{2} = 0.5 = 50\% \]
Dengan cara yang serupa : \[ P(\text{tails}) = \frac{1}{2} = 0.5 = 50\% \]
Beberapa Kejadian : Dua Kali Melempar Koin :
Saat melempar koin dua kali, peluang mendapatkan dua sisi angka (two heads) adalah:
\[ P(2\ \text{heads}) = 0.5 \times 0.5 = 0.25 = 25\% \]
Perkalian ini berlaku karena kedua kejadian tersebut merupakan kejadian independen.
Ruang sampel
Ruang sampel adalah keseluruhan himpunan kemungkinan hasil dari suatu percobaan.
Untuk dua lemparan koin, ruang sampel lengkapnya meliputi:
0 sisi kepala (TT)
1 sisi kepala (HT atau TH)
2 sisi kepala (HH)
Diagram Ruang Sampel
Hasil lengkap dari dua lemparan koin:
HH (Kepala, Kepala)
HT (Kepala, Ekor)
TH (Ekor, Kepala)
TT (Ekor, Ekor)
Total kemungkinan hasil: 4
Setiap hasil memiliki peluang:
\[ 0.5 \times 0.5 = 0.25 \]
Perhitungan Probabilitas
library(knitr)
tabel_koin <- data.frame(
"Jumlah Kepala" = c(
"2 Kepala",
"1 Kepala, 1 Ekor",
"1 Ekor, 1 Kepala",
"2 Ekor"
),
"Urutan" = c("HH", "HT", "TH", "TT"),
"Probabilitas" = c(
"$0.5 \\times 0.5 = 0.25$",
"$0.5 \\times 0.5 = 0.25$",
"$0.5 \\times 0.5 = 0.25$",
"$0.5 \\times 0.5 = 0.25$"
),
check.names = FALSE
)
kable(tabel_koin, escape = FALSE, align = c("l", "c", "c"))| Jumlah Kepala | Urutan | Probabilitas |
|---|---|---|
| 2 Kepala | HH | \(0.5 \times 0.5 = 0.25\) |
| 1 Kepala, 1 Ekor | HT | \(0.5 \times 0.5 = 0.25\) |
| 1 Ekor, 1 Kepala | TH | \(0.5 \times 0.5 = 0.25\) |
| 2 Ekor | TT | \(0.5 \times 0.5 = 0.25\) |
Contoh: Peluang Mendapatkan Setidaknya Satu Gambar
Untuk mencari \(P(\text{setidaknya satu gambar})\):
- Identifikasi hasil yang memiliki setidaknya satu gambar: HT, TH, TT
- Jumlahkan peluangnya:
\[ 0.25 + 0.25 + 0.25 = 0.75 \]
Aturan Peluang
Semua permasalahan peluang harus memenuhi dua kondisi:
- Aturan Rentang (Range Rule): \(0 \le P(\text{kejadian}) \le 1\)
- \(P = 0\) : Kejadian tidak pernah
terjadi
- \(P = 1\) : Kejadian selalu
terjadi
- \(P = 0.5\) : Kejadian terjadi 50% dari waktu
- \(P = 0\) : Kejadian tidak pernah
terjadi
- Aturan Jumlah (Sum Rule): Total peluang dalam satu
ruang sampel harus sama dengan 1
- Satu koin: \(0.5 + 0.5 = 1\)
- Dua koin:
\[ 0.25 + 0.25 + 0.25 + 0.25 = 1 \]
- Satu koin: \(0.5 + 0.5 = 1\)
Aturan Komplemen (The Complement Rule)
Aturan komplemen menyatakan bahwa peluang suatu kejadian tidak terjadi sama dengan 1 dikurangi peluang kejadian itu terjadi.
Formula:
\[
P(\text{not } A) = 1 - P(A)
\]
Atau ditulis sebagai:
\[
P(A') = 1 - P(A)
\]
Contoh: Tidak Mendapatkan Dua Gambar
Menggunakan aturan komplemen untuk mencari \(P(\text{not 2 tails})\):
\[ P(\text{not 2 tails}) = 1 - P(2\ \text{tails}) = 1 - 0.25 = 0.75 \]
Metode alternatif: jumlahkan peluang yang
relevan
\[
P(\text{not 2 tails}) = P(HH) + P(HT) + P(TH)
= 0.25 + 0.25 + 0.25 = 0.75
\]
Rumus Penting
Peluang Dasar:
\[ P(A) = \frac{\text{hasil yang menguntungkan}}{\text{total kemungkinan}} \]Kejadian Majemuk:
\[ P(A\ \text{dan}\ B) = P(A) \times P(B) \quad \text{(untuk kejadian independen)} \]Aturan Komplemen:
\[ P(A') = 1 - P(A) \]
2.2 Independet and Dependent
Peristiwa independen adalah peristiwa di mana terjadinya satu peristiwa tidak memengaruhi probabilitas terjadinya peristiwa lain.
Karakteristik Utama
- Hasil dari satu kejadian tidak mempengaruhi hasil kejadian
lainnya
- Peluang tetap konstan meskipun ada kejadian lain
- Contoh: Melempar dadu dan melempar koin
Rumus Peluang
Untuk dua kejadian independen A dan B:
\[
P(A\ \text{dan}\ B) = P(A) \times P(B)
\]
Contoh: Melempar Dadu dan Melempar Koin
Masalah:
Berapa peluang mendapatkan angka 5 pada dadu dan
angka (heads) pada koin?
Solusi:
Peluang mendapatkan angka 5:
\[ P(5) = \frac{1}{6} \]Peluang mendapatkan heads:
\[ P(\text{heads}) = \frac{1}{2} \]Peluang gabungannya:
\[ P(5\ \text{dan heads}) = \frac{1}{6} \times \frac{1}{2} = \frac{1}{12} = 0.0833 \]
Peristiwa Dependen
Peristiwa dependen adalah peristiwa yang hasilnya
saling mempengaruhi.
Artinya, peluang peristiwa kedua dapat berubah setelah peristiwa pertama
terjadi.
Ciri-Ciri Utama
- Hasil satu peristiwa mempengaruhi peristiwa lainnya
- Peluang berubah setelah peristiwa sebelumnya
- Umumnya terjadi pada proses tanpa pengembalian (without replacement)
Rumus Peluang
Untuk peristiwa dependen A dan B:
\[ P(A \text{ dan } B) = P(A) \times P(B \text{ setelah A}) \]
Contoh: Mengambil Kelereng Tanpa Pengembalian
Misalkan sebuah kotak berisi 10 kelereng (7 hijau, 3 biru).
Masalah:
Berapa peluang mengambil hijau lalu biru, tanpa
pengembalian?
Langkah-langkah:
- Peluang mengambil hijau:
\[ P(\text{hijau}) = \frac{7}{10} \]
- Setelah hijau diambil, sisa 9 kelereng (6 hijau, 3 biru).
Peluang mengambil biru:
\[ P(\text{biru setelah hijau}) = \frac{3}{9} \]
3.Probabilitas gabungan:
\[ \frac{7}{10} \times \frac{3}{9} = \frac{21}{90} = \frac{7}{30} = 0.233 \]
Contoh 2: Dua Kelereng Hijau
Masalah:
Peluang terambilnya dua kelereng hijau tanpa pengembalian.
Solusi:
- Peluang mengambil hijau pada pengambilan pertama:
\[ P(\text{green}) = \frac{7}{10} \]
- Peluang mengambil hijau pada pengambilan kedua (setelah hijau diambil):
\[ P(\text{green after green}) = \frac{6}{9} \]
- Peluang gabungan:
\[ P(\text{dua hijau}) = \frac{7}{10} \times \frac{6}{9} = \frac{42}{90} = \frac{7}{15} \approx 0.4667 \]
Ringkasan Perbedaan Utama
library(knitr)
tabel_independen <- data.frame(
Aspek = c(
"Definisi",
"Probabilitas",
"Rumus",
"Replacement",
"Contoh"
),
"Kejadian_Independen" = c(
"Satu kejadian tidak mempengaruhi yang lain",
"Tetap konstan",
"$P(A) \\times P(B)$",
"Tidak berlaku",
"Lempar dadu + lempar koin"
),
"Kejadian_Dependen" = c(
"Satu kejadian mempengaruhi kejadian lainnya",
"Berubah setelah setiap kejadian",
"$P(A) \\times P(B\\ \\text{setelah}\\ A)$",
"Tanpa penggantian = dependen",
"Mengambil kelereng tanpa penggantian"
)
)
kable(
tabel_independen,
escape = FALSE,
col.names = c("Definisi", "Kejadian Independen", "Kejadian Dependen"),
align = c("l", "c", "c")
)| Definisi | Kejadian Independen | Kejadian Dependen |
|---|---|---|
| Definisi | Satu kejadian tidak mempengaruhi yang lain | Satu kejadian mempengaruhi kejadian lainnya |
| Probabilitas | Tetap konstan | Berubah setelah setiap kejadian |
| Rumus | \(P(A) \times P(B)\) | \(P(A) \times P(B\ \text{setelah}\ A)\) |
| Replacement | Tidak berlaku | Tanpa penggantian = dependen |
| Contoh | Lempar dadu + lempar koin | Mengambil kelereng tanpa penggantian |
2.3 Union Of Events
Ruang Sampel
Ruang sampel adalah keseluruhan himpunan hasil dalam suatu eksperimen statistik, yaitu seluruh kemungkinan outcome yang dapat terjadi sebelum kita menentukan peristiwa-peristiwa seperti union of events (A ∪ B).
Contoh:
Dadu 6-sisi tunggal: 6 kemungkinan
\(1, 2, 3, 4, 5, 6\)Dua dadu 6-sisi:
\(6 \times 6 = 36\) kemungkinan
Rumus Probabilitas Sederhana
Probabilitas adalah peluang bahwa sebuah kejadian akan terjadi, dihitung dengan rumus:
\[ \text{Probabilitas} = \frac{\text{Jumlah kejadian yang diinginkan}} {\text{Jumlah seluruh kemungkinan}} \]
Contoh: Peluang mendapatkan dua angka 4 saat
melempar dua dadu:
\[
\frac{1}{36}
\]
Contoh Peluang Dadu
Irisan Kejadian (Intersection of Events)
Irisan kejadian menggambarkan hasil di mana kedua kejadian terjadi secara bersamaan.
Contoh: Peluang mendapatkan dua angka genap dan minimal salah satu angkanya adalah angka dua:
Hasil yang tumpang tindih: 5
Peluang: \(\frac{5}{36}\)
Penting: Rumus kejadian saling bebas tidak dapat digunakan karena kedua kejadian memiliki hasil yang saling tumpang tindih.
Rumus Gabungan Kejadian (Union of Events)
Gabungan kejadian menghitung peluang bahwa kejadian A atau kejadian B terjadi.
Rumus Gabungan (Union Formula)
\[ P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B) \]
Indikator penting: Cari kata “atau” pada soal peluang.
Contoh Lengkap Gabungan Kejadian
Pertanyaan:
Berapa peluang mendapatkan dua angka genap atau minimal salah satu
angkanya adalah angka dua?
Penyelesaian:
\(P(\text{dua angka genap}) = \frac{9}{36}\)
\(P(\text{minimal satu angka dua}) = \frac{11}{36}\)
\(P(\text{keduanya}) = \frac{5}{36}\)
\[ P(A \cup B) = \frac{9}{36} + \frac{11}{36} - \frac{5}{36} = \frac{15}{36} = 0.4167 \]
Visualisasi Diagram Venn
library(VennDiagram)
library(grid)
# Data sesuai materi
A <- 9 # dua angka genap
B <- 11 # minimal satu angka dua
AB <- 5 # irisan A dan B
# Membuat diagram venn
venn_plot <- draw.pairwise.venn(
area1 = A,
area2 = B,
cross.area = AB,
category = c("Dua Angka Genap", "Minimal Satu Angka Dua"),
fill = c("skyblue", "lightgreen"),
alpha = c(0.5, 0.5),
lty = "blank",
cex = 1.6,
cat.cex = 1.4,
cat.pos = c(-20, 20),
cat.dist = c(0.05, 0.05)
)
# Tampilkan
grid.draw(venn_plot)Istilah pengurangan pada rumus gabungan digunakan untuk menghilangkan hasil yang terhitung ganda:
- Lingkaran A (dua angka genap): 25% dari seluruh
ruang sampel
- Lingkaran B (minimal satu angka dua): 31% dari
seluruh ruang sampel
- Irisan (kedua kejadian): 13.89% dari seluruh ruang
sampel
- Total gabungan: 41.67% dari seluruh ruang sampel
Pengurangan ini mencegah penghitungan ganda pada hasil yang memenuhi kedua kondisi.
2.4 Exclusive and Exhaustive
Peristiwa lengkap adalah peristiwa yang memuat semua kemungkinan hasil dalam ruang sampel. Secara keseluruhan, peristiwa-peristiwa tersebut mencakup setiap kemungkinan.
Contoh: Melempar Dua Dadu
Kejadian A: Mendapatkan minimal satu angka 6 - Terdapat 11 outcome yang memungkinkan. - Probabilitas: \[ P(A) = \frac{11}{36} \]
library(VennDiagram)
library(grid)
# Data sesuai materi
A_exh <- 11 # minimal satu angka 6
B_exh <- 33 # jumlah < 11
AB_exh <- 8 # overlap A dan B
# Diagram exhaustive (ada overlap, dan union = seluruh sample space)
venn_exhaustive <- draw.pairwise.venn(
area1 = A_exh,
area2 = B_exh,
cross.area = AB_exh,
category = c("Minimal Satu Angka 6", "Jumlah < 11"),
fill = c("#87CEEB", "#98FB98"),
alpha = c(0.5, 0.5),
lty = "blank",
cex = 1.4,
cat.cex = 1.3,
cat.pos = c(-20, 20),
cat.dist = c(0.05, 0.05)
)
grid.draw(venn_exhaustive)Kejadian B: Jumlah kedua dadu kurang dari 11 - Terdapat 33 outcome yang memungkinkan. - Probabilitas: \[ P(B) = \frac{33}{36} \]
A_me <- 18 # jumlah genap
B_me <- 18 # jumlah ganjil
AB_me <- 0 # tidak ada overlap
venn_mutual <- draw.pairwise.venn(
area1 = A_me,
area2 = B_me,
cross.area = AB_me,
category = c("Jumlah Genap", "Jumlah Ganjil"),
fill = c("#FFA07A", "#20B2AA"),
alpha = c(0.5, 0.5),
lty = "blank",
cex = 1.4,
cat.cex = 1.3,
cat.pos = c(-20, 20),
cat.dist = c(0.05, 0.05)
)
grid.draw(venn_mutual)
Hasil: Kedua kejadian ini bersifat
exhaustive, karena setiap
outcome pada ruang sampel tercakup oleh
minimal satu dari kedua kejadian tersebut.
Verifikasi Matematis
Rumus union untuk kejadian yang exhaustive :
\[ P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B) = 1 \]
Menggunakan contoh exhaustive sebelumnya:
Probabilitas kejadian A: \[ P(A) = \frac{11}{36} \]
Probabilitas kejadian B: \[ P(B) = \frac{33}{36} \]
Probabilitas irisan kedua kejadian (overlap): \[ P(A \cap B) = \frac{8}{36} \]
Maka:
\[ P(A \cup B) = \frac{11}{36} + \frac{33}{36} - \frac{8}{36} = \frac{36}{36} = 1 \]
Kejadian yang Bersifat Mutually Exclusive dan Exhaustive
Kejadian dapat secara bersamaan bersifat mutually exclusive dan exhaustive apabila:
- Tidak memiliki overlap (mutually
exclusive)
- Mencakup seluruh kemungkinan di ruang sampel (exhaustive)
Contoh: Melempar Dua Dadu
Kejadian A: Jumlah mata dadu genap - 18 kejadian \[ P(A) = \frac{18}{36} \]
Kejadian B: Jumlah mata dadu ganjil - 18 kejadian \[ P(B) = \frac{18}{36} \]
Verifikasi
1. Mutually Exclusive Tidak ada kejadian yang jumlahnya genap dan ganjil sekaligus, sehingga: \[ P(A \cap B) = 0 \]
2. Exhaustive Menggabungkan semua kejadian (tanpa tumpang tindih):
\[ P(A \cup B) = \frac{18}{36} + \frac{18}{36} - 0 = \frac{36}{36} = 1 \]
Tabel Ringkasan
library(knitr)
tabel_kejadian <- data.frame(
"JenisKejadian" = c(
"Mutually Exclusive",
"Exhaustive",
"Keduanya"
),
"Overlap" = c(
"Tidak ada",
"Bisa overlap",
"Tidak ada"
),
"PAdanB" = c(
"0",
"Nilai apa saja",
"0"
),
"PAatauB" = c(
"P(A) + P(B)",
"Selalu 1",
"1"
),
"Contoh" = c(
"Minimal satu angka 5 vs. Jumlah < 4",
"Minimal satu angka 6 vs. Jumlah < 11",
"Jumlah genap vs. Jumlah ganjil"
)
)
kable(
tabel_kejadian,
escape = FALSE,
col.names = c("Jenis Kejadian", "Overlap", "P(A dan B)", "P(A atau B)", "Contoh"),
align = c("l")
)| Jenis Kejadian | Overlap | P(A dan B) | P(A atau B) | Contoh |
|---|---|---|---|---|
| Mutually Exclusive | Tidak ada | 0 | P(A) + P(B) | Minimal satu angka 5 vs. Jumlah < 4 |
| Exhaustive | Bisa overlap | Nilai apa saja | Selalu 1 | Minimal satu angka 6 vs. Jumlah < 11 |
| Keduanya | Tidak ada | 0 | 1 | Jumlah genap vs. Jumlah ganjil |
2.5 Binomial Experiment
Tata cara binomial merujuk pada percobaan dengan tepat dua kemungkinan hasil (berhasil atau gagal) yang diulang beberapa kali.
Empat Kondisi untuk Percobaan Binomial
Semua empat kondisi berikut harus dipenuhi agar suatu percobaan dapat dianggap sebagai binomial:
library(knitr)
tabel_kondisi <- data.frame(
Kondisi = c(
"Percobaan tetap",
"Dua kemungkinan hasil",
"Probabilitas konstan",
"Percobaan independen"
),
Deskripsi = c(
"Jumlah percobaan \\(n\\) harus tetap (fixed).",
"Setiap percobaan hanya memiliki dua hasil: sukses atau gagal.",
"Probabilitas sukses \\(P\\) harus tetap pada setiap percobaan.",
"Setiap percobaan harus independen — hasil satu percobaan tidak memengaruhi yang lain."
)
)
kable(tabel_kondisi, escape = FALSE, align = c("l", "l"))| Kondisi | Deskripsi |
|---|---|
| Percobaan tetap | Jumlah percobaan \(n\) harus tetap (fixed). |
| Dua kemungkinan hasil | Setiap percobaan hanya memiliki dua hasil: sukses atau gagal. |
| Probabilitas konstan | Probabilitas sukses \(P\) harus tetap pada setiap percobaan. |
| Percobaan independen | Setiap percobaan harus independen — hasil satu percobaan tidak memengaruhi yang lain. |
Contoh Lempar Koin
Masalah:
Lempar sebuah koin sebanyak 3 kali. Berapa peluang mendapatkan
tepat 1 kali gambar (head)?
Proses Penyelesaian
1. Identifikasi semua kemungkinan yang menghasilkan tepat 1 head:
- Head pada lemparan pertama, tail pada lemparan kedua dan ketiga:
HTT
- Tail pada lemparan pertama, head pada lemparan kedua, tail pada
lemparan ketiga: THT
- Tail pada lemparan pertama dan kedua, head pada lemparan ketiga: TTH
2. Hitung peluang masing-masing urutan
Rumus peluang setiap urutan:
\[ P(\text{urutan}) = 0.5 \times 0.5 \times 0.5 = 0.125 \]
Perhitungan:
\[ P(HTT) = 0.5 \times 0.5 \times 0.5 = 0.125 \]
\[ P(THT) = 0.5 \times 0.5 \times 0.5 = 0.125 \]
\[ P(TTH) = 0.5 \times 0.5 \times 0.5 = 0.125 \]
Total peluang tepat 1 head:
\[ P(\text{tepat 1 head}) = 0.125 + 0.125 + 0.125 = 0.375 \]
3. Menjumlahkan semua peluang
Total peluang mendapatkan tepat 1 head adalah:
\[ P = 0.125 + 0.125 + 0.125 = 0.375 \]
Verifikasi: Mengapa ini termasuk percobaan binomial?
Percobaan ini termasuk eksperimen binomial karena memenuhi syarat:
✓ Jumlah percobaan tetap:
\[ n = 3 \]Dua kemungkinan hasil pada setiap percobaan: head (sukses) atau tail (gagal)
Peluang sukses tetap pada setiap lemparan:
\[ P(\text{head}) = 0.5 \]Percobaan saling bebas (independent): satu lemparan tidak memengaruhi lemparan lainnya
Rumus Binomial
Rumus binomial memberikan cara cepat untuk menghitung peluang dalam percobaan binomial.
Rumus umum:
\[ P(k) = \binom{n}{k} \times p^k \times (1 - p)^{n-k} \]
Dengan:
- \(n\) = jumlah percobaan
- \(k\) = jumlah keberhasilan
(successes)
- \(p\) = peluang sukses
- \(\binom{n}{k}\) = kombinasi (“n choose k”)
Contoh Kelereng (Marble Example)
Permasalahan:
Sebuah kotak berisi 10 kelereng (3 pink, 2 hijau, 5 biru). Diambil 5
kelereng dengan pengembalian.
Berapa probabilitas mendapatkan tepat 2 kelereng hijau?
Verifikasi syarat-syarat binomial:
- ✓ Jumlah percobaan tetap: \(n = 5\)
- ✓ Dua kemungkinan hasil: hijau (sukses) atau tidak hijau (gagal)
- ✓ Probabilitas konstan:
\[ P(\text{hijau}) = \frac{2}{10} = 0.2 \quad (\text{dengan pengembalian}) \] - ✓ Percobaan independen: pengembalian membuat setiap percobaan tidak saling mempengaruhi
Menggunakan rumus binomial:
Diketahui: \[ n = 5,\quad k = 2,\quad p = 0.2 \]
\[ P(2) = \binom{5}{2} \times (0.2)^2 \times (0.8)^3 \]
\[ P(2) = 10 \times 0.04 \times 0.512 = 0.2048 \]
Contoh Kelereng (Marble Example)
Permasalahan:
Sebuah kotak berisi 10 kelereng (3 pink, 2 hijau, 5 biru). Diambil 5
kelereng dengan pengembalian.
Berapa probabilitas mendapatkan tepat 2 kelereng hijau?
Verifikasi syarat-syarat binomial:
- Jumlah percobaan tetap: \(n = 5\)
- Dua kemungkinan hasil: hijau (sukses) atau tidak hijau (gagal)
- Probabilitas konstan:
\[ P(\text{hijau}) = \frac{2}{10} = 0.2 \quad (\text{dengan pengembalian}) \] - Percobaan independen: pengembalian membuat setiap percobaan tidak saling mempengaruhi
Menggunakan rumus binomial:
Diketahui: \[ n = 5,\quad k = 2,\quad p = 0.2 \]
\[ P(2) = \binom{5}{2} \times (0.2)^2 \times (0.8)^3 \]
\[ P(2) = 10 \times 0.04 \times 0.512 = 0.2048 \]
Poin-Poin Penting
- “Bi” pada binomial berarti dua — selalu
ada dua kemungkinan hasil
- Dengan pengembalian (with replacement) menjaga
probabilitas tetap konstan dan percobaan tetap independen
- Rumus binomial berlaku hanya jika keempat syaratnya
terpenuhi
- \[ \binom{n}{k} \] menghitung jumlah cara untuk mendapatkan k keberhasilan dalam n percobaan
2.6 Binomial Distribution
Rumus Binomial Rumus binomial digunakan untuk menghitung probabilitas mendapatkan tepat k keberhasilan dalam n percobaan:
\[ P(k \text{ keberhasilan}) = \binom{n}{k} p^{k}(1 - p)^{n-k} \]
Dengan:
- k = jumlah keberhasilan
- n = jumlah percobaan
- p = probabilitas keberhasilan pada satu percobaan
Contoh: Lempar Koin
Untuk melempar koin dua kali (n = 2) dengan keberhasilan didefinisikan sebagai munculnya sisi gambar (heads) (p = 0.5):
Nilai-nilai kemungkinan untuk k adalah 0, 1, atau 2
(karena kita tidak bisa mendapatkan lebih dari 2 heads dalam 2 lemparan
koin)
Probabilitas dihitung menggunakan rumus:
- \(P(0 \text{ heads}) = 0.25\)
- \(P(1 \text{ head}) = 0.50\)
- \(P(2 \text{ heads}) = 0.25\)
# Membuat tabel parameter
library(knitr)
tabel <- data.frame(
Parameter = c("Mean (μ)", "Variance (σ²)", "Standard Deviation (σ)"),
Formula = c(
"$\\mu = np$",
"$\\sigma^2 = np(1 - p)$",
"$\\sigma = \\sqrt{np(1 - p)}$"
)
)
kable(tabel, escape = FALSE, align = c("l", "l"))| Parameter | Formula |
|---|---|
| Mean (μ) | \(\mu = np\) |
| Variance (σ²) | \(\sigma^2 = np(1 - p)\) |
| Standard Deviation (σ) | \(\sigma = \sqrt{np(1 - p)}\) |
Bentuk & Sifat Distribusi
- Pengaruh n (Jumlah Percobaan)
Seiring n meningkat, distribusi binomial:
- Mulai menyerupai distribusi normal
- Menjadi lebih simetris
- Untuk \(n = 10\), distribusi sudah mendekati normal
Perkiraan Normal Syarat Pendekatan Normal
Distribusi binomial dapat didekati oleh distribusi normal jika memenuhi:
- \(np \ge 10\)
- \(n(1 - p) \ge 10\)
Mengapa Ini Berfungsi?
Distribusi yang miring (skewed) membutuhkan nilai \(n\) yang lebih besar agar mendekati normal.
Distribusi simetris (ketika \(p = 0.5\)) mendekati normal lebih cepat.
Rata-rata \(\mu = np\) selalu menjadi pusat distribusi tempat data cenderung berkelompok.
Jika \(n\) meningkat → Distribusi semakin mendekati normal.
Jika \(p = 0.5\) → Distribusi simetris, paling cepat mendekati normal.
Jika \(p \ne 0.5\) → Distribusi miring, memerlukan \(n\) yang lebih besar agar pendekatan normal valid.
3. Referensi
[1] Ross, S. (2019). A First Course in Probability (10th ed.). Pearson.
[2] Kass, R. E. (2011). Statistical Inference: The Big Picture. Statistical Science, 26(1), 1–9.
[3] Billingsley, P. (1973). Convergence of probability measures. The Annals of Probability, 1(1), 31–55.