Previous ES TOC View on GitHub PDF EN CS ES PL SK Next ES

Instructions for translators

  1. Open this file on GitHub server. If you see https://um.mendelu.cz/... in URL, click View on GitHub to open this file on github.com.
  2. If you see this file on GitHub server, you can edit the content of the file. Open the file in an editor. You can use simple editor (pres e on GitHub). However, an advanced VS Code editor (press . on GitHub) is better, since it provides preview how the Markdown code renders. Alternatively press pencil for simple editor or press triangle next to the pencil to get access to VS Code described as github.dev.
  3. Fix the keywords in the preamble.
  4. Depending on which language version you want to use as a source for your translation, delete either English or Czech version below.
  5. Translate to your language. Keep Markdown marking and math notation. If you use a tool to get first version of the translation, make sure that the markup is preserved.
  6. In VS Code you can open the preview in another window by pressing Ctrl+V and K. Keep the preview open as you work, or close using a mouse.
  7. Instead of saving, you have to commit and push the changes to the repository. Fill the Message under Source control (describe your changes, such as “Polish translation started”) and then press Commit&Push.
  8. Make sure that your changes appear in the commit history. In rare cases (if you work with simultaneously with someone else) you have to download /Pull/ and merge his and yours changes. Usualy Sync (Pull & Push) should work.
  9. When you finish the translation, change is_finished: False in header to is_finished: True.

Instrukce pro překladatele

  1. Otevřete tento soubor na serveru GitHub. Pokud máte soubor otevřen na https://um.mendelu.cz/..., otevřete jej na serveru github.com.
  2. Pokud tento soubor vidíte na serveru GitHub, můžete obsah souboru upravit. Otevřete soubor v editoru. Můžete použít jednoduchý editor (stiskněte e na GitHubu). Lepší je však pokročilý editor VS Code (stikněte . na GitHubu), protože poskytuje náhled, jak se kód Markdown interpretuje. Případně stiskněte tužku pro jednoduchý editor nebo stiskněte trojúhelníček vedle tužky, abyste získali přístup k editoru VS Code popsaný jako github.dev.
  3. Opravte klíčová slova v preambuli.
  4. V závislosti na tom, kterou jazykovou verzi chcete použít jako zdrojový kód pro svůj překladu, odstraňte níže uvedenou anglickou nebo českou verzi.
  5. Přeložte do svého jazyka. Ponechte značení Markdown a matematický zápis. Pokud použijete nástroj typu DeepL pro získání první verze překladu, ujistěte se, že zápis matematických výrazů byl zachován.
  6. Ve VS Code můžete náhled otevřít v jiném okně stisknutím Ctrl+V. a K. Během práce nechte náhled otevřený nebo jej zavřete pomocí myši.
  7. Místo uložení musíte změny zaregistrovat a odeslat do úložiště. Vyplňte zprávu v poli Zpráva (popište své změny, např. “Zahájen překlad do polštiny”) a poté stiskněte tlačítko Commit&Push.
  8. Ujistěte se, že se vaše změny objeví v historii revizí. Ve výjimečných případech (pokud pracujete současně s někým jiným) musíte stáhnout /Pull/ a sloučit jeho a vaše změny. Obvykle by synchronizace (Pull & Push) měla fungovat.
  9. Po dokončení překladu změňte is_finished: False v záhlaví na is_finished: True.

Czech source

Který los je výhodný?

Keywords: the first keyword, another keyword, ... etc

Velmi často se v životě ocitáme v situacích, kde hrají roli náhoda a pravděpodobnost. Představte si, že stojíte před volbou mezi několika možnostmi, třeba při výběru losu nebo investici do projektu. Každá volba má svá rizika a potenciální odměny, otázkou ale je jak zjistit, která z nich je nejvýhodnější? Právě zde vstupuje do hry tzv. očekávaná hodnota.

Očekávaná hodnota nám říká, jaký výsledek můžeme v průměru očekávat, když se rozhodneme pro danou možnost. Pomáhá nám lépe odhadnout, co se v dlouhodobém horizontu vyplatí. Nejde o přesnou předpověď, ale o nástroj, který nám umožňuje lépe porozumět riziku a odměnám, a to jak v jednoduchých hrách, tak v reálných životních rozhodnutích.

Uvažme například dva losy:

U losu A očekáváme, že když koupíme 10 losů, tak jeden z nich vyhraje 100 Kč a devět nic. Můžeme tedy očekávat, že každý los nám v průměru přinese 10 Kč.

Podobně, u losu B očekáváme, že když koupíme 10 losů, tak dva z nich vyhrají 60 Kč a osm nic. Můžeme tedy očekávat, že každý los nám v průměru přinese 12 Kč.

Vidíme tedy, že los B je výhodnější.

Očekávaná hodnota

Právě vypočtená průměrná výhra se označuje jako očekávaná hodnota (nebo také střední hodnota).

Obecně můžeme říci, že pro náhodnou veličinu X, která nabývá konečně mnoha hodnot x1,,xk s pravděpodobnostmi p1,,pk vypočteme její očekávanou hodnotu EV=i=1kxipi.

Který los je nejlepší?

Podívejme se na tři losy. Černou perlu v hodnotě 50 Kč, Černou perlu v hodnotě 100 Kč a los Rentiér v hodnotě 50 Kč.

Struktura výher pro los Černá perla v hodnotě 50 Kč, kterých je celkem vydáno 13000000 kusů, vypadá následovně.

Výše výhry na losu (v Kč) Počet výherních losů
50 1820000
100 1040000
150 260000
200 130000
300 130000
500 104000
1000 5550
2000 2300
4000 480
10000 185
20000 84
100000 14
1500000 6
Celkem 3492619

Podobně vypadá i struktura výher pro los Černá perla v hodnotě 100 Kč, kterých je vydáno celkem 15000000 kusů.

Výše výhry na losu (v Kč) Počet výherních losů
100 2400000
200 900000
300 450000
500 150000
600 150000
900 75000
1000 75000
1500 20000
6000 4000
20000 185
50000 84
100000 30
200000 13
5000000 6
Celkem 4224318

Do třetice se podíváme na los Rentiér, kterých je vydáno 8000000 kusů a výhry jsou dány tabulkou níže.

Výše výhry na losu (v Kč) Počet výherních losů
50 960000
100 720000
150 160000
250 160000
500 70000
1000 1300
2000 500
5000 160
10000 80
100000 6
3500000 3
Celkem 2072049

Přičemž hlavní výhra 3500000 není vyplacena najednou, ale skládá se z okamžité výhry 500000 a renty 50000 po dobu 5 let.

Úloha 1. U kterého z uvedených losů je největší šance, že vyhrajeme?

Řešení. V případě losu Černá perla za 50 Kč je z celkového počtu 13000000 kusů výherních 3492619 losů (viz poslední řádek tabulky). Pravděpodobnost, že náhodně vybraný los je výherní můžeme vypočítat jako P(V1)=349261913000000=0,268633. Můžeme tedy říci, že při koupi jednoho losu máme šanci na výhru zhruba 26,86%. Úpravou zlomku můžeme též zjistit, že šance na získání výherního losu je 1:3,72.

Podobně v případě losu Černá perla v hodnotě 100 Kč dostaneme P(V2)=422431815000000=0,2816212. Tj. šance na výhru je 28,16% nebo též 1:3,55.

V případě losu Rentiér pak máme P(V3)=20720498000000=0,259, tedy šance na výhru je 25,9% neboli 1:3,86.

Porovnání jednotlivých pravděpodobností výhry vidíme, že největší šanci na vítězný los máme při koupi losu Černá perla v hodnotě 100 Kč.

V této souvislosti můžeme ještě uvážit, čemu říkáme výherní los. Za výherní los je většinou považován takový los, díky kterému získáme libovolný finanční obnos. Pokud jsme ale za za los zaplatili 100 Kč, tak výhra 100 Kč nám jej zaplatí zpět, ale nic jsme vlastně nevyhráli. Abychom tedy získali pravděpodobnost, že skutečně vyhrajeme, tak nebudeme v našich tabulkách výher uvažovat první řádek. Dostaneme tak upravené pravděpodobnosti výher P(V1)=167261913000000=0,128633P(V2)=182431815000000=0,1216212P(V3)=11120498000000=0,139. Vidíme, že pokud uvážíme losy, které opravdu vyhrají částku větší než jejich cena, tak nejlepším je najednou los Rentiér, kde je šance na výhru 13,9%.

Úloha 2. Jaká je očekávaná hodnota každého losu?

Řešení. Pro výpočet očekávané hodnoty podle definice potřebujeme znát pravděpodobnosti jednotlivých výher:

Výše výhry na losu (v Kč) Pravděpodobnost dané výhry
50 0,14
100 0,08
150 0,02
200 0,01
300 0,01
500 0,008
1000 0,0004269
2000 0,000176923
4000 0,000036923
10000 0,000014231
20000 0,000006461538
100000 0,000006461538
1500000 0,000000461538

Označíme-li hodnoty jednotlivých výher n1n13 a jejich odpovídající pravděpodobnosti p1p13, dostaneme očekávánou hodnotu EV(L1) losu Černá perla EV(L1)=k=113nkpk=29.

Vzhledem k tomu, jak se jednotlivé pravděpodobnosti počítají, můžeme očekávanou hodnotu spočítat též takto EV(L1)=113000000(501820000+1001040000++10000014+15000006).

Tento přístup je výhodnější, jelikož nemusíme u tabulky výher počítat pravděpodobnost každé možné výhry. Pro los Černá perla v hodnotě 100 Kč pak dostaneme očekávanou hodnotu EV(L2): EV(L2)=115000000(1002400000+200900000++20000013+50000006)=64. A pro los Rentiér dostáváme očekávánou hodnotu EV(L3): EV(L3)=18000000(50960000+100720000++1000006+35000003)=29,25.

Poznámka.

Úloha 3. V předchozích příkladech jsme uvažovali hlavní výhru losu Rentiér v hodnotě 3500000. Je to ale opravdu skutečná hodnota výhry, vzhledem k tomu, že není vyplacena najednou?

Řešení. Jednoduchá odpověď je, že není.

Je nutné si uvědomit, že pokud bychom peníze dostali ihned, tak bychom je mohli uložit nebo nějak investovat. Pro zjištění jaká je hodnota 50 000 Kč, které dostaneme za měsíc se dá využít konceptu, kterému se říká současná hodnota (present value). Při jejím použití si klademe otázku, kolik peněz bychom museli dnes investovat, abychom za měsíc dostali požadovanou částku (např. uvažovaných 50 000 Kč). A tato hodnota je pak ta tzv. současná hodnota.

Dejme tomu, že bychom danou částku P0 mohli uložit na měsíc s měsíční úrokovou mírou 0,5%. Za měsíc bychom pak dostali částku P1=1,005P0. Současná hodnota je pak právě částka P0, kterou musíme uložit tak, aby P1 bylo 50000, tj. P0=500001,005=49751,24.

Pokud bychom chtěli určit současnou hodnotu částky, kterou obdržíme za n měsíců, uvažujeme, že danou částku necháme uloženou po celou dobu. Využijeme pak složeného úročení a dostaneme současnou hodnotu P0 částky Pn, kterou obdržíme za n měsíců jako P0=Pn1,005n. Připomeňme, že hlavní výhra losu Rentiér se skládá z částky 500000 a třiceti měsíčních plateb o velikosti 50000. Uvážíme-li měsíční úrokovou míru ve výši 0,5%, je současná hodnota PV těchto splátek PV=500001,005+500001,0052++500001,00529+500001,00530. Můžeme si všimnout, že se jedná o součet členů geometrické posloupnosti a výpočet si tak značně zkrátit PV=500001,0051(11,005)30111,005=1389702,7. Můžeme tedy uvažovat, že hodnota hlavní výhry je pouze 1889702,7.

Použijeme-li tuto částku pro výpočet očekávané hodnoty losu Rentiér, dostaneme EV(L3)=28,65.

Poznámka. Předchozí úvahy byly ještě značně zjednodušené, jelikož nezahrnovaly například vliv inflace.

Úloha 4. Na základě výsledků předchozích úloh vyberte los, který je nejlepší.

Řešení. Na základě předchozích úloh můžeme losy porovnat dle různých kritérií:

  1. Podle pravděpodobnosti výhry.

Podle tohoto kritéria je nejlepší los Černá perla v hodnotě 100 Kč, který má šanci na výhru 28,16%, pak Černá perla v hodnotě 50 Kč s šancí 26,86% a nejhorší je los Rentiér s šancí 25,9%.

  1. Podle pravděpodobnosti skutečné výhry.

Uvážíme-li spíše šanci, že vyhrajeme více než jsme zaplatili, dostaneme následujícíjiné pořadí. Nejlepší je los Rentiér s šancí na výhru 13,9%, pak los Černá perla v hodnotě 50 Kč s šancí 12,86% a poslední je Černá perla v hodnotě 100 Kč s šancí na výhru 12,16%.

  1. Podle očekávané hodnoty.

Očekávaná hodnota losu Černá perla v hodnotě 50 Kč je 29 Kč. Na jednom losu tedy průměrně ztratíme 21 Kč. Podobně očekáváná hodnota losu Černá perla v hodnotě 100 Kč je 64 Kč, průměrně tedy ztratíme 36 Kč. A v případě losu Rentiér za 50 Kč je upravená očekávaná hodnota 28,65 Kč a tedy průměrně ztratíme 21,35 Kč.

Můžeme tedy říci, že (očekávatelně) jsou všechny losy ztrátové. Za nejlepší ale můžeme považovat los Černá perla v hodnotě 50 Kč, který je ztrátový nejméně.

Literatura

English source

Which Lottery Ticket Is More Profitable?

Keywords: the first keyword, another keyword, ... etc

In life we very often encounter situations that involve chance and probability. Imagine being faced with a choice between several options—for example, when choosing a lottery ticket or investing in a project. Each choice has its risks and potential rewards, but how can we determine which one is the most advantageous? This is where the so-called expected value comes into play.

Expected value tells us the average outcome we can anticipate when choosing a particular option. It helps us better estimate which option is likely to pay off in the long run. It is not an exact prediction, but a tool that allows us to better understand risk and reward, both in simple games and in real life decisions.

Let’s consider two lottery tickets, for example:

For ticket A, we expect that if we buy 10 tickets, one of them will win 100 CZK while the reaming nine will win nothing. Therefore, we can expect that each lottery ticket will yield an average return of 10 CZK.

Similarly, for lottery ticket B, we expect that if we buy 10 tickets, two of them will win 60 CZK and eight will win nothing. We can therefore expect each lottery ticket to yield an average return of 12 CZK.

This shows that ticket B is the better option.

Expected Value

The average win we just calculated is called the expected value.

In general, we can say that for a random variable X that takes on finitely many values x1,,xk with probabilities p1,,pk, we calculate its expected value using this formula:

EV=i=1kxipi.

Which Lottery Ticket Is the Best?

Let’s take a look at three lottery tickets. The 50 CZK Black Pearl ticket, the 100 CZK Black Pearl ticket and the Rental King lottery ticket worth 50 CZK.

The prize structure for the 50 CZK Black Pearl lottery tickets, of which there are 13,000,000 in total, is as follows.

Prize amount (in CZK) Number of winning tickets
50 1,820,000
100 1040,000
150 260,000
200 130,000
300 130,000
500 104,000
1,000 5,550
2,000 2,300
4,000 480
10,000 185
20,000 84
100,000 14
1,500,000 6
Total 3,492,619

The prize structure for the 100 CZK Black Pearl lottery ticket looks similar, with a total of 15,000,000 issued tickets.

Prize amount (in CZK) Number of winning tickets
100 2,400,000
200 900,000
300 450,000
500 150,000
600 150,000
900 75,000
1,000 75,000
1,500 20,000
6,000 4,000
20,000 185
50,000 84
100,000 30
200,000 13
5,000,000 6
Total 4,224,318

Last but not least, let’s take a look at the Rental King lottery ticket, with a total of 8,000,000 tickets issued. The prizes are shown in the table below.

Prize amount (in CZK) Number of winning tickets
50 960,000
100 720,000
150 160,000
250 160,000
500 70,000
1,000 1,300
2,000 500
5,000 160
10,000 80
100,000 6
3,500,000 3
Total 2,072,049

The top prize of 3,500,000CZK is not paid at once, but consists of an immediate prize of 500,000CZK and an annuity of 50,000CZK for 5 years.

Exercise 1. Which ticket has the highest chance of winning?

Solution. In the case of the 50 CZK Black Pearl ticket, there are 3,492,619 winning tickets out of the total number of 13,000,000 (see the last row of the table). The probability that a randomly selected ticket is a winning one can be calculated as

P(V1)=3,492,61913,000,000=0.268633.

We can say that if we buy one lottery ticket, we have a chance of winning about 26.86%. By manipulating the fraction, we can also see that the chance of getting a winning lottery ticket is 1:3.72.

Similarly, in the case of the 100 CZK Black Pearl lottery ticket we get P(V2)=4,224,31815,000,000=0.2816212. That means that the chance of winning is 28.16% or 1:3.55.

In the case of the Rental King ticket, we get P(V3)=2,072,0498,000,000=0.259, so the chance of winning is 25.9% or 1:3.86.

Comparing the individual probabilities of winning, we find that the highest chance of winning comes with the 100 CZK Black Pearl ticket.

In this context, we can also consider what we mean by a winning ticket. A ticket is usually considered winning if it yields any amount of money. But when we paid 100 CZK for the ticket, then a win of 100 CZK will pay us back, but we haven’t actually won anything. In order to get the probability of actually winning more than we paid, we won’t consider the first row in our winning tables. This way we get adjusted winning probabilities P(V1)=1,672,61913,000,000=0.128633,P(V2)=1,824,31815,000,000=0.1216212,P(V3)=1,112,0498,000,000=0.139. We can see that when we only consider the lottery tickets that return more than their purchase cost, the best option is the Rental King lottery ticket that has a 13.9% chance of such win.

Exercise 2. What is the expected value of each ticket?

Solution. To calculate the expected value, by definition, we need to know the probabilities of individual wins:

Prize amount (in CZK) Winning probability
50 0.14
100 0.08
150 0.02
200 0.01
300 0.01
500 0.008
1,000 0.0004269
2,000 0.000176923
4,000 0.000036923
10,000 0.000014231
20,000 0.000006461538
100,000 0.000006461538
1,500,000 0.000000461538

Let the values of individual winnings be denoted by n1 to n13 and their corresponding probabilities p1 to p13. Then, the expected value EV(L1) of the Black Pearl ticket is

EV(L1)=k=113nkpk=29CZK.

Given how the individual probabilities are calculated, we can also calculate the expected value as follows: EV(L1)=113,000,000(501,820,000+1001,040,000++100,00014+1,500,0006).

This approach is more convinient because we don’t have to calculate the probability of each possible prize in the table. For the 100 CZK Black Pearl ticket, we get the expected value EV(L2): EV(L2)=115,000,000(1002,400,000+200900,000++200,00013+5,000,0006)=64CZK. And for the Rental King lottery ticket we get the expected value EV(L3): EV(L3)=18,000,000(50960,000+100720,000++100,0006+3,500,0003)=29.25CZK.

Note.

Exercise 3. In the previous examples, we considered the top prize of the Rental King lottery to be 3,500,000CZK. But is this really the actual value of the prize, given that it is not paid out all at once?

Solution. The simple answer is that it is not.

It is important to remember that if we got the money immediately, we could save it or invest it somehow. To determine the value of 50,000CZK recieved one month from now, we can use a concept known as present value. When using this concept, we ask ourselves how much money we would have to invest today to get the amount we want in one month (e.g. considered 50,000CZK). This amount is what we call the present value.

Let’s suppose we could save the given amount P0 for a month with a monthly interest rate of 0.5%. We would then get P1=1,005P0 after one month. The present value is then the amount P0 that we must deposit so that P1 is 50,000CZK, i.e.  P0=50,0001.005=49,751.24CZK.

To determine the present value of an amount to be received in n months, we assume that we will keep the given amount deposited for the entire time. Using compound interest, we obtain the present value P0 of the amount Pn recieved after n months as follows: P0=Pn1.005n. Let us recall that the top prize of the Rental King lottery consists of 500,000CZK and thirty monthly payments of 50,000CZK. Considering a monthly interest rate of 0.5%, the present value PV of these payments is PV=50,0001.005+50,0001.0052++50,0001.00529+50,0001.00530. Notice that this is the sum of the terms of a geometric sequence and thus the calculation can be significantly shortened. PV=50,0001.0051(11.005)30111.005=1,389,702.7CZK. Therefore, we assume that the value of the top prize is only 1,889,702.7CZK.

When we use this amount to calculate the expected value of the Rental King lottery ticket, we get EV(L3)=28.65CZK.

Note. Previous considerations were still very simplistic, as they did not include, for example, the effect of inflation.

Exercise 4. Based on the results of the previous tasks, choose the best lottery ticket.

Solution. Based on the previous tasks, we can compare the lottery tickets according to various criteria:

  1. By probability of winning.

According to this criterion, the best ticket is the 100 CZK Black Pearl with a 28.16% chance of winning, followed by the 50 CZK Black Pearl ticket with 26.86% a chance of winning and the worst is the Rental King ticket with a chance of winning at 25.9%.

  1. By probability of actual winning.

When we instead consider the chance of winning more than we paid, we get a different ranking. The best is the Rental King ticket with a 13.9% chance of winning, then the 50 CZK Black Pearl ticket with a 12.86% chance of winning and the last is the 100 CZK Black Pearl ticket with a 12.16% chance of winning.

  1. By expected value.

The expected value of the 50 CZK Black Pearl ticket is 29CZK. On average, we lose 21,buyingoneticket.Similarly,theexpectedvalueofthe100CZKBlackPearlticketis64,. On average we lose 36,.Andinthecaseofthe50CZKRentalKingticket,theadjustedexpectedvalueis28{.}65,, so on average we lose $21{.}35,.

We can therefore say that, as expected, all of the tickets result in a loss. However, the 50 CZK Black Pearl ticket can be considered the best, since it yields the smallest loss.

Literature