SALI · Bioštatistika 2025/2026 · Téma 4

Štatistika 4 — Pravdepodobnosť

Diskrétne rozdelenia · Spojité rozdelenia · PDF & CDF · Hustota pravdepodobnosti · Excel
⏱ 120 min 📊 5 interaktívnych grafov 📐 15 príkladov 📝 Test 10 otázok 🎓 Hodnotenie A–FX

Časový harmonogram hodiny

0–20 min
Úvod, P(A)=m/n, diskrétna vs. spojitá
20–45 min
Bernoulliho, Binomické, Poissonovo, Hypergeom.
45–65 min
Normálne, χ², F-test, t-test, PDF vs CDF
65–75 min
Hustota, rozhodovací kompas
75–100 min
Príklady 1–15 (Excel)
100–120 min
Test + hodnotenie

Plán hodiny

1
Úvod do pravdepodobnosti (20 min)
0–20 min
⌄
  • P(A) = m/n — počet priaznivých výsledkov / celkový počet možných výsledkov
  • Rozsah: 0 ≤ P(A) ≤ 1  |  P(A)=0 nemožný jav  |  P(A)=1 istý jav
  • Diskrétna premenná: spočítateľné hodnoty, Σ P(x) = 1, stĺpcový graf
  • Spojitá premenná: ľubovoľné hodnoty v intervale, pravdepodobnosť = plocha pod krivkou (PDF)
  • Náhodný pokus, náhodná udalosť, náhodná premenná X
2
Diskrétne rozdelenia (25 min)
20–45 min
⌄
  • Bernoulliho B(1,p): 1 pokus, 2 výsledky (úspech/neúspech)  |  Excel: =BINOM.DIST(1,1,p,FALSE)
  • Binomické B(n,p): n nezávislých pokusov, P(X=k) = C(n,k)·pᵏ·(1-p)ⁿ⁻ᵏ  |  Excel: =BINOM.DIST(k,n,p,FALSE/TRUE)
  • Poissonovo P(λ): počet výskytov za čas/priestor, P(X=k) = λᵏ·e⁻λ/k!  |  Excel: =POISSON.DIST(k,λ,FALSE/TRUE)
  • Hypergeometrické H(N,K,n): výber bez vrátenia  |  Excel: =HYPGEOM.DIST(k,n,K,N,FALSE/TRUE)
3
Spojité rozdelenia a hustota PDF (20 min)
45–65 min
⌄
  • Normálne N(μ,σ²): zvonová krivka, 68/95/99,7 % pravidlo  |  =NORM.DIST(x,μ,σ,TRUE/FALSE), =NORM.INV(p,μ,σ)
  • Chi-kvadrát χ²(ν): nesymetrické, len kladné — test dobrej zhody, nezávislosti  |  =CHISQ.TEST(), =CHISQ.DIST.RT()
  • F-rozdelenie F(ν₁,ν₂): porovnanie rozptylov  |  =F.TEST(pole1,pole2), =F.DIST.RT()
  • t-rozdelenie t(ν): malé výbery n<30 — porovnanie priemerov  |  =T.TEST(pole1,pole2,chvosty,typ)
  • PDF vs CDF: FALSE=hustota (výška krivky), TRUE=kumulatívna (plocha = pravdepodobnosť)
4
Hustota rozdelenia a rozhodovací kompas (10 min)
65–75 min
⌄
  • f(x) = PDF = výška krivky — nie priama pravdepodobnosť!
  • P(a<X<b) = ∫ₐᵇ f(x)dx = plocha pod krivkou medzi a a b
  • F(x) = CDF = P(X≤x) — S-krivka od 0 do 1
  • Pre spojitú premennú: P(X = presná hodnota) = 0
  • Rozhodovací kompas: počítam kusy → diskrétne | meriam → spojité
5
Test — preskúšanie (20 min)
100–120 min
⌄
  • 5 otázok Pravda/Nepravda + 5 otázok výber zo 4 možností = 100 bodov
ZnámkaBody%Hodnotenie
A90–10090–100 %Výborne
B80–8980–89 %Veľmi dobre
C70–7970–79 %Dobre
D60–6960–69 %Uspokojivo
E50–5950–59 %Dostatočne
FX0–49pod 50 %Nedostatočne

Všetky Excel vzorce — rýchly prehľad

── DISKRÉTNE ROZDELENIA ──────────────────────────────── =BINOM.DIST(k, n, p, FALSE) Binomické — presne P(X=k) =BINOM.DIST(k, n, p, TRUE) Binomické — kumulatívne P(X≤k) =POISSON.DIST(k, λ, FALSE) Poissonovo — presne P(X=k) =POISSON.DIST(k, λ, TRUE) Poissonovo — kumulatívne P(X≤k) =HYPGEOM.DIST(k, n, K, N, FALSE) Hypergeom. — presne P(X=k) =HYPGEOM.DIST(k, n, K, N, TRUE) Hypergeom. — kumulatívne P(X≤k) =COUNTIF(A2:A51,">28")/COUNT(A2:A51) Relatívna frekvencia ── NORMÁLNE ROZDELENIE ───────────────────────────────── =NORM.DIST(x, μ, σ, TRUE) CDF — P(X≤x) =NORM.DIST(x, μ, σ, FALSE) PDF — hustota f(x) =NORM.INV(p, μ, σ) Kvantil — hodnota pre P(X≤x)=p =1-NORM.DIST(x, μ, σ, TRUE) P(X>x) =NORM.DIST(b,μ,σ,TRUE)-NORM.DIST(a,μ,σ,TRUE) P(a<X<b) =NORM.S.DIST(z, TRUE) Štandard. normálne N(0,1) ── CHI-KVADRÁT, F-TEST, T-TEST ───────────────────────── =CHISQ.TEST(pozor, očak) χ² test dobrej zhody / nezávislosti =CHISQ.DIST.RT(x, ν) χ² pravý chvost P(X>x) =CHISQ.INV.RT(α, ν) χ² kritická hodnota =F.TEST(pole1, pole2) F-test — p-hodnota =F.DIST.RT(F, ν₁, ν₂) F-rozdelenie pravý chvost =F.INV.RT(α, ν₁, ν₂) F kritická hodnota =T.TEST(pole1, pole2, 2, 1) t-test párový, 2-stranný =T.TEST(pole1, pole2, 2, 2) t-test 2-výberový (rôzne var.) =T.INV.2T(α, df) t kritická hodnota (2-stranný)

Prehľad rozdelení

RozdelenieTypČo modelujeParametreExcelVet. príklad
BernoullihoDiskr.1 pokus, 2 výsledkyp=BINOM.DIST(1,1,p,0)Diagnostický test (pos/neg)
BinomickéDiskr.k úspechov v n pokusochn, p=BINOM.DIST(k,n,p,0)Počet chorých v stáde
PoissonovoDiskr.Počet udalostí/časλ=POISSON.DIST(k,λ,0)Pacienti/deň na klinike
Hypergeometr.Diskr.Výber bez vráteniaN,K,n=HYPGEOM.DIST(k,n,K,N,0)Vakcinované z náhodného výberu
NormálneSpoj.Symetr. spojitá premenn.μ, σ=NORM.DIST(x,μ,σ,1)Hmotnosť psov, hladiny enzýmov
Chi-kvadrátSpoj.Kategoriálne frekvencieν=CHISQ.TEST(O,E)Závislosť diagnózy a pohlavia
F-rozdelenieSpoj.Pomer dvoch rozptylovν₁,ν₂=F.TEST(A,B)Rovnaká variabilita v skupinách?
t-rozdelenieSpoj.Priemery pri malom nν=T.TEST(A,B,2,1)Hmotnosť pred a po diéte

1. Čo je pravdepodobnosť?

Klasická definícia pravdepodobnosti P(A) = m/n, kde m = počet priaznivých výsledkov, n = celkový počet rovnako možných výsledkov.
Rozsah: 0 ≤ P(A) ≤ 1  |  P(A)=0 → nemožný jav  |  P(A)=1 → istý jav
DISKRÉTNA
Diskrétna pravdepodobnosť
Σ P(x) = 1
Spočítateľné hodnoty (celé čísla). Graf = stĺpce. Každý stĺpec = presný počet. Napr.: počet šteniat, počet chorých zvierat, výsledok testu.
SPOJITÁ
Spojitá pravdepodobnosť
∫ f(x)dx = 1
Ľubovoľné hodnoty v intervale (meranie). Graf = hladká krivka. Pravdepodobnosť = plocha pod krivkou (PDF). Napr.: hmotnosť, teplota, výška.
⚠️ Pre spojitú premennú: P(X = presná hodnota) = 0. Napríklad P(pes váži presne 30,000... kg) = 0. Pravdepodobnosť má zmysel len pre interval: P(29 < X < 31)!

2. Diskrétne rozdelenia

BERNOULLIHO B(1,p)
Jeden pokus, dva výsledky
P(X=1)=p | P(X=0)=1−p
E(X)=p, Var(X)=p(1−p). Základný stavebný blok ostatných diskrétnych rozdelení. Napr.: diagnostický test (pos/neg), pohlavie (samec/samica).
BINOMICKÉ B(n,p)
n pokusov, počet úspechov
P(X=k) = C(n,k)·pᵏ·(1−p)ⁿ⁻ᵏ
n nezávislých Bernoulliho pokusov. E(X)=np, Var(X)=np(1−p). Napr.: koľko z 20 ošípaných má parazity?
POISSONOVO P(λ)
Počet udalostí za čas/priestor
P(X=k) = λᵏ·e⁻λ / k!
λ = priemerný počet výskytov. E(X)=Var(X)=λ. Platí pri veľkom n, malom p, λ=n·p. Napr.: epileptické záchvaty za mesiac, mastitída na farme.
HYPERGEOMETRICK. H(N,K,n)
Výber bez vrátenia
P(X=k) = C(K,k)·C(N−K,n−k)/C(N,n)
Konečná populácia N, K úspechov, výber n. Na rozdiel od binomického: bez vrátenia → závislé pokusy. Napr.: vakcinované zo stáda.

3. Spojité rozdelenia — hustota PDF a CDF

PDF — Pravdepodobnostná hustota f(x) f(x) ≥ 0 pre všetky x  |  ∫ f(x)dx = 1  |  P(a<X<b) = ∫ₐᵇ f(x)dx
Excel: =NORM.DIST(x,μ,σ,FALSE) → PDF (výška krivky)
Excel: =NORM.DIST(x,μ,σ,TRUE) → CDF (kumulatívna = P(X≤x))
NORMÁLNE N(μ,σ²)
Gaussova zvonová krivka
=NORM.DIST(x,μ,σ,TRUE)
Symetrické, μ=Me=Mo. 68 %: μ±σ | 95 %: μ±1,96σ | 99,7 %: μ±3σ. Základ štatistiky. Napr.: hmotnosť psov N(28,3).
CHI-KVADRÁT χ²(ν)
Test kategoriálnych frekvencií
=CHISQ.TEST(O_poz,E_očak)
Nesymetrické, len kladné hodnoty. Test dobrej zhody, nezávislosti, homogenity. Napr.: závislosť krvnej skupiny a ochorenia.
F-ROZDELENIE F(ν₁,ν₂)
Porovnanie dvoch rozptylov
=F.TEST(skupina1,skupina2)
F = s₁²/s₂². H₀: σ₁²=σ₂². Nesymetrické. Základ ANOVA. Napr.: je variabilita hmotnosti v dvoch skupinách psov rovnaká?
T-ROZDELENIE t(ν)
Porovnanie priemerov (n<30)
=T.TEST(pole1,pole2,2,typ)
Symetrické, ťažšie chvosty ako normálne. Typy: 1=párový, 2=rôzne rozptyly, 3=rovnaké. Pri n→∞ → N(0,1).

4. Rozhodovací kompas — výber rozdelenia

🔢 Počítam kusy (diskrétne)?
→ Bernoulliho / Binomické / Poissonovo / Hypergeom.
📏 Meriam hodnoty (spojité)?
→ Normálne / t-rozdelenie / χ² / F-rozdelenie
🔄 Opakuje sa pokus n-krát?
→ Binomické B(n,p)
🚫 Výber bez vrátenia?
→ Hypergeometrické H(N,K,n)
⏱ Počet výskytov za čas?
→ Poissonovo P(λ)
📊 Porovnávam frekvencie (kategórie)?
→ Chi-kvadrát χ² test
📉 Porovnávam rozptyly?
→ F-test (=F.TEST)
📈 Porovnávam priemery (n<30)?
→ t-test (=T.TEST)

5. FALSE vs TRUE — kľúč k Excel funkciám

ArgumentČo vraciaMatematický symbolPríklad
FALSE (0)PDF — hustota, výška krivky v bode xf(x)=NORM.DIST(30,28,3,FALSE) = 0,1065
TRUE (1)CDF — kumulatívna, P(X≤x)F(x)=P(X≤x)=NORM.DIST(30,28,3,TRUE) = 0,7475
TRUE pre intervalP(a<X<b) = CDF(b) − CDF(a)P(a<X<b)=NORM.DIST(32,28,3,TRUE)−NORM.DIST(25,28,3,TRUE)
💡 Mnemotechnika: FALSE = krivka (výška bodu) | TRUE = plocha (pravdepodobnosť). V biológii takmer vždy chceme TRUE — pravdepodobnosť intervalu, nie hustotn jedného bodu.

Interaktívne grafy pravdepodobnostných rozdelení — vizualizácia tvaru kriviek a rozdielu diskrétne vs. spojité.

Graf 1 — Binomické rozdelenie B(10, 0,5): rozdelenie pravdepodobnosti počtu samcov vo vrhu 10 šteniat
P(X=k) — presná pravdepodobnosť (FALSE)
P(X≤k) — kumulatívna (TRUE)
Graf 2 — Poissonovo rozdelenie P(λ): porovnanie pre λ=2, λ=5, λ=10 (výskyty udalostí)
λ=2 (napr. nežiaduce reakcie/mes.)
λ=5 (napr. pacienti/deň)
λ=10 (napr. záchvaty/rok/12)
Graf 3 — Normálne rozdelenie N(28,3): hmotnosť labradorov — PDF, CDF a 68/95/99,7 % pravidlo
PDF f(x) — hustota
μ±1σ (68 %)
μ±2σ (95 %)
μ±3σ (99,7 %)
Graf 4 — Porovnanie tvarov spojitých rozdelení: Normálne, t(5), t(2), Chi-kvadrát(5)
N(0,1) — normálne
t(5) — ťažšie chvosty
t(2) — veľmi ťažké chvosty
χ²(5) — nesymetrické
Graf 5 — Kontingečná tabuľka: Pohlavie × Šport (n=100 študentov UVLF) — observed vs. expected
Pozorované (F)
Pozorované (M)
Očakávané (H₀)

Všetky riešenia sú vypočítané pomocou Excel funkcií. Zadanie dát: vždy do stĺpca A (od A2), parametre do susedných buniek.

📝 10 otázok ⏱ 20 minút 🎯 Každá otázka = 10 bodov 🎓 FX = menej ako 50 %
0 / 10 zodpovedaných

Doplňujúce materiály

📌 Najčastejšie chyby pri výpočte pravdepodobnosti

💻 Excel — scenáre pre typ t-testu (tretí argument =T.TEST)

Typ (4. arg.)PopisPríklad
typ=1Párový t-testHmotnosť 10 psov PRED a PO diéte (rovnaké psy)
typ=2Dvojvýberový — rôzne rozptylyHmotnosť skupiny A vs. B (rôzna variabilita)
typ=3Dvojvýberový — rovnaké rozptylyHmotnosť skupiny A vs. B (rovnaká variabilita, overíme F-testom)

💡 Postup: Najprv =F.TEST() → ak p>0,05, používame typ=3 (rovnaké rozptyly). Ak p<0,05, používame typ=2.

🧠 Kontrolné otázky