Bảng đinh Galton: xác suất Plinko
Thả bóng qua bảng đinh tam giác: mỗi lần chạm đinh, bóng nảy sang phải với xác suất p rồi rơi vào một ngăn ở đáy sau n hàng đinh. Màn Giới thiệu thả 1, 10 hoặc 100 quả qua bảng cố định 12 hàng, p = 0,5. Màn Phòng thí nghiệm cho đổi số hàng đinh (1–26) và xác suất p bằng thanh trượt, thả liên tục, so sánh trung bình/độ lệch chuẩn thực nghiệm với công thức nhị thức lí thuyết C(n,k)pᵏ(1−p)ⁿ⁻ᵏ. Phỏng theo mô phỏng "Plinko Probability" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.
Chủ đề "Mở đầu về tính xác suất của biến cố" (Toán 8) so sánh xác suất thực nghiệm (tần suất k/n sau nhiều lần thử) với xác suất lí thuyết của một biến cố. Bảng đinh Galton là mô hình trực quan cho mối liên hệ đó: mỗi quả bóng rơi qua n hàng đinh là n phép thử độc lập, mỗi lần nảy phải với xác suất p, và ngăn cuối cùng ứng với số lần nảy phải trong n lần đó.
Màn Giới thiệu cố định 12 hàng đinh, xác suất nảy phải p = 0,5, học sinh bấm thả 1, 10 hoặc 100 quả và xem biểu đồ cột ở các ngăn tiến dần về dạng hình chuông đối xứng. Màn Phòng thí nghiệm cho kéo thanh trượt đổi số hàng đinh (1 đến 26) và xác suất p (0 đến 1), thả liên tục để tích luỹ hàng nghìn quả, đồng thời hiện trung bình và độ lệch chuẩn thực nghiệm cạnh giá trị lí thuyết μ = n·p và σ = căn(n·p·(1−p)). Bật đường lí thuyết để thấy các cột thực nghiệm khớp dần vào đường xác suất nhị thức khi số bóng đủ lớn; đổi p khác 0,5 làm phân bố lệch hẳn sang một bên thay vì đối xứng.
Ví dụ đối chiếu: 12 hàng đinh, p = 0,5 → ngăn giữa k = 6 có xác suất lí thuyết 924/4096 ≈ 22,56 %, trung bình μ = 6,00, độ lệch chuẩn σ ≈ 1,73. Đổi p = 0,3 thì trung bình giảm còn 3,60 và phân bố lệch về các ngăn nhỏ. Với 26 hàng đinh, p = 0,5, ngăn giữa k = 13 có xác suất lí thuyết ≈ 15,50 %.
Câu hỏi gợi ý:
– Vì sao ngăn giữa luôn nhận nhiều bóng hơn hai ngăn ở rìa khi p = 0,5?
– Thả 10 quả và 1000 quả ở cùng một bảng đinh, lần nào tỉ lệ mỗi ngăn gần xác suất lí thuyết hơn? Vì sao?
– Nếu p > 0,5 (bóng dễ nảy phải hơn), hình dạng biểu đồ và giá trị trung bình μ = n·p thay đổi thế nào so với p = 0,5?
Tham số điều chỉnh được
- Xác suất nảy phải p khởi đầu (Phòng thí nghiệm) (0–1)
- Số hàng đinh khởi đầu (Phòng thí nghiệm) (1–26 hàng)
- Màn hình
- Số hàng đinh (Giới thiệu, p = 0,5) (4–16 hàng)
- Hiện đường lí thuyết
- Phòng thí nghiệm: bắt đầu thả liên tục
- Nhãn cột ngăn