Sebanyak dua orang melakukan pingsut sebanyak $15$ kali. Dalam kondisi ideal, berapa kali masing-masing dari mereka memenangkan pingsut?
Pertanyaan ini mengantarkan kita pada salah satu konsep dalam teori peluang yang disebut sebagai frekuensi harapan (expected frequency), disimbolkan dengan $F_h.$
Frekuensi harapan adalah banyaknya harapan kejadian dari sejumlah percobaan yang dilakukan. Misalkan $𝑃(𝐴)$ menyatakan peluang kejadian 𝑨, sedangkan $𝑛$ menyatakan banyaknya percobaan. Frekuensi harapan terjadinya kejadian $𝐴$ dihitung dengan cara berikut.
$$\boxed{F_h = P(A) \times n}$$
Pada dasarnya, frekuensi harapan merupakan konsep penting dalam teori peluang yang digunakan untuk memprediksi jumlah kemunculan suatu peristiwa berdasarkan peluangnya. Dalam konteks eksperimen atau percobaan, frekuensi harapan diperoleh dengan mengalikan peluang suatu peristiwa dengan jumlah total percobaan yang dilakukan. Konsep ini sangat berguna untuk membandingkan hasil yang diperoleh secara empiris dengan apa yang secara teoretis diharapkan terjadi.
Sebagai contoh, jika kita melempar sebuah dadu sebanyak $60$ kali, maka peluang munculnya setiap mata dadu adalah $\dfrac16.$ Dengan demikian, frekuensi harapan untuk setiap mata dadu dari $1$ hingga $6$ adalah $60 \times \dfrac16 = 10.$ Ini berarti, secara teoretis, masing-masing mata dadu diharapkan muncul sebanyak 10 kali. Namun, dalam praktiknya, hasil sebenarnya bisa saja berbeda, tetapi biasanya tidak jauh dari nilai harapan tersebut, terutama jika jumlah percobaannya besar.
Dalam pendidikan matematika, pemahaman tentang frekuensi harapan membantu siswa melihat keterkaitan antara peluang teoretis dan data empiris. Konsep ini tidak hanya memperkuat pemahaman tentang peluang, tetapi juga melatih kemampuan berpikir kritis dalam menganalisis hasil percobaan. Siswa dapat diajak untuk melakukan simulasi sederhana, seperti melempar koin, melempar dadu, mengambil kartu remi, ataupun bermain pingsut, lalu membandingkan data yang diperoleh dengan frekuensi harapan masing-masing peristiwa.
Untuk mempertajam pemahaman tentang frekuensi harapan, berikut disajikan beberapa soal dan pembahasan terkait topik tersebut. Soal-soal di bawah memiliki tingkat kesukaran selevel SMP sehingga sangat cocok dipelajari oleh para pelajar dengan tingkat pemahaman dasar.
Bagian Pilihan Ganda
Soal Nomor 1
Seseorang melempar dua dadu standar secara berulang-ulang sebanyak $180$ kali. Frekuensi harapan munculnya jumlah mata dadu $5$ adalah $\cdots$ kali.
A. $10$ C. $30$ E. $80$
B. $20$ D. $50$
Misalkan $A$ merupakan kejadian munculnya jumlah mata dadu $5$ pada pelemparan dua dadu standar. Ini berarti, $$A = \{(1, 4), (4, 1), (2, 3), (3, 2)\}$$sehingga $\text{n}(A) = 4.$ Sementara itu, banyaknya anggota ruang sampel dari percobaan pelemparan dua dadu standar adalah $\text{n}(S) = 6 \times 6 = 36.$ Oleh karena itu, diperoleh
$$P(A) = \dfrac{\text{n}(A)}{\text{n}(S)} = \dfrac{4}{36} = \dfrac19.$$Karena percobaan dilakukan sebanyak $n =180$ kali, frekuensi harapan munculnya jumlah mata dadu $5$ adalah
$$F_h = P(A) \times n = \dfrac19 \times 180 = 20~\text{kali}.$$(Jawaban B)
Baca Juga: Soal dan Pembahasan – Peluang (Tingkat SMP/Sederajat)
Soal Nomor 2
Seseorang melempar dua koin sebanyak 40 kali. Frekuensi harapan munculnya satu angka dan satu gambar adalah $\cdots$ kali.
A. $5$ C. $15$ E. $25$
B. $10$ D. $20$
Misalkan $E$ merupakan kejadian munculnya satu angka dan satu gambar pada pelemparan dua koin. Ini berarti, $$E = \{(A, G), (G, A),\}$$sehingga $\text{n}(E) = 2.$ Sementara itu, banyaknya anggota ruang sampel dari percobaan pelemparan dua koin adalah $\text{n}(S) = 2 \times 2 = 4.$ Oleh karena itu, diperoleh
$$P(E) = \dfrac{\text{n}(E)}{\text{n}(S)} = \dfrac{2}{4} = \dfrac12.$$Karena percobaan dilakukan sebanyak $n =40$ kali, frekuensi harapan munculnya satu angka dan satu gambar adalah
$$F_h = P(E) \times n = \dfrac12 \times 40 = 20~\text{kali}.$$(Jawaban D)
Soal Nomor 3
Seseorang mengambil satu kartu secara acak dari satu set kartu remi. Percobaan seperti ini dilakukan sampai $50$ kali. Frekuensi harapan memperoleh kartu As adalah $\cdots$ kali.
A. $1$ atau $2$
B. $2$ atau $3$
C. $3$ atau $4$
D. $4$ atau $5$
E. $5$ atau $6$
Misalkan $A$ merupakan kejadian kartu As terambil. Ini berarti, $\text{n}(A) = 4$ karena dalam satu set kartu remi ada $4$ kartu As, yaitu As sekop, As keriting, As wajik, dan As hati. Sementara itu, banyaknya anggota ruang sampel dari percobaan pengambilan satu kartu tersebut adalah $\text{n}(S) = 52$ karena ada $52$ kartu dalam satu set kartu remi. Oleh karena itu, diperoleh
$$P(A) = \dfrac{\text{n}(A)}{\text{n}(S)} = \dfrac{4}{52} = \dfrac{1}{13}.$$Karena percobaan dilakukan sebanyak $n =50$ kali, frekuensi harapan memperoleh kartu As adalah
$$F_h = P(A) \times n = \dfrac{1}{13} \times 50 = 3,\cdots~\text{kali}.$$Perhatikan bahwa $3,\cdots$ terletak di antara $3$ dan $4.$ Jadi, disimpulkan bahwa frekuensi harapan memperoleh kartu As adalah $3$ atau $4$ kali.
(Jawaban C)
Soal Nomor 4
Dalam sebuah kotak terdapat $4$ bola hijau dan $6$ bola kuning. Jika satu bola diambil secara acak sebanyak $120$ kali, berapa kali diperkirakan bola kuning akan terambil?
A. $48$ C. $72$ E. $108$
B. $60$ D. $90$
Misalkan $A$ merupakan kejadian bola kuning terambil. Ini berarti, $\text{n}(A) = 6$ karena ada $6$ bola kuning dalam kotak tersebut. Sementara itu, banyaknya anggota ruang sampel dari percobaan pengambilan satu bola tersebut adalah $\text{n}(S) = 10$ karena ada $4+6=10$ bola secara keseluruhan di dalam kotak itu. Oleh karena itu, diperoleh
$$P(A) = \dfrac{\text{n}(A)}{\text{n}(S)} = \dfrac{6}{10} = \dfrac35.$$Karena percobaan dilakukan sebanyak $n =120$ kali, frekuensi harapan mengambil bola kuning adalah
$$F_h = P(A) \times n = \dfrac{3}{\cancel{5}} \times \cancelto{24}{120} = 72~\text{kali}.$$Jadi, bola kuning diperkirakan akan terambil sebanyak $72$ kali.
(Jawaban C)
Soal Nomor 5
Sebuah kantong berisi 12 permen: 5 rasa jeruk, 4 rasa stroberi, dan 3 rasa anggur. Jika satu permen diambil acak dalam 60 percobaan, berapa kali diperkirakan permen rasa anggur yang akan terambil?
A. $5$ C. $15$ E. $30$
B. $10$ D. $20$
Misalkan $A$ merupakan kejadian permen rasa anggur terambil. Ini berarti, $\text{n}(A) = 3$ karena ada $3$ permen rasa anggur di dalam kantong tersebut. Sementara itu, banyaknya anggota ruang sampel dari percobaan pengambilan satu permen tersebut adalah $\text{n}(S) = 12$ karena ada $12$ permen secara keseluruhan di dalam kantong itu. Oleh karena itu, diperoleh
$$P(A) = \dfrac{\text{n}(A)}{\text{n}(S)} = \dfrac{3}{12} = \dfrac14.$$Karena percobaan dilakukan sebanyak $n =60$ kali, frekuensi harapan mengambil permen rasa anggur adalah
$$F_h = P(A) \times n = \dfrac{1}{\cancel{4}} \times \cancelto{15}{60} = 15~\text{kali}.$$Jadi, permen rasa anggur diperkirakan akan terambil sebanyak $15$ kali.
(Jawaban C)
Baca: Materi, Soal, dan Pembahasan – Distribusi Peluang Diskret dan Kontinu
Soal Nomor 6
Sebuah roda putar dengan jarum penunjuknya dibagi menjadi empat bagian sama besar, berwarna jingga, abu-abu, ungu, dan putih. Jika roda diputar 100 kali, berapa kali diperkirakan jarum roda menunjuk warna abu-abu atau ungu?
A. $20$ C. $50$ E. $75$
B. $40$ D. $60$
Misalkan $A$ merupakan kejadian jarum roda menunjuk warna abu-abu atau ungu. Karena ada dua warna yang dimaksud, diperoleh $\text{n}(A) = 2.$ Sementara itu, banyaknya anggota ruang sampel dari percobaan pemutaran roda tersebut adalah $\text{n}(S) = 4$ karena ada roda terbagi menjadi $4$ bagian warna yang sama besar/luas. Oleh karena itu, diperoleh
$$P(A) = \dfrac{\text{n}(A)}{\text{n}(S)} = \dfrac{2}{4} = \dfrac12.$$Karena percobaan dilakukan sebanyak $n = 100$ kali, frekuensi harapan jarum roda menunjuk warna abu-abu atau ungu adalah
$$F_h = P(A) \times n = \dfrac{1}{\cancel{2}} \times \cancelto{50}{100} = 50~\text{kali}.$$Jadi, jarum roda diperkirakan menunjuk warna abu-abu atau ungu sebanyak $50$ kali.
(Jawaban C)
Soal Nomor 7
Dari $50$ kartu undian, $20$ di antaranya berisi hadiah dan sisanya tidak. Jika diambil satu kartu secara acak sebanyak 200 kali, kartu undian berhadiah diperkirakan akan terambil sebanyak $\cdots$ kali.
A. $40$ C. $70$ E. $80$
B. $50$ D. $75$
Misalkan $A$ merupakan kejadian kartu undian berhadiah terambil. Ini berarti, $\text{n}(A) = 20$ karena ada $20$ kartu undian berhadiah yang tersedia. Sementara itu, banyaknya anggota ruang sampel dari percobaan pemutaran roda tersebut adalah $\text{n}(S) = 50$ karena total ada $50$ kartu undian. Oleh karena itu, diperoleh
$$P(A) = \dfrac{\text{n}(A)}{\text{n}(S)} = \dfrac{20}{50} = \dfrac25.$$Karena percobaan dilakukan sebanyak $n = 200$ kali, frekuensi harapan mengambil kartu undian berhadiah adalah
$$F_h = P(A) \times n = \dfrac{2}{\cancel{5}} \times \cancelto{40}{200} = 80~\text{kali}.$$Jadi, kartu undian berhadiah diperkirakan akan terambil sebanyak $80$ kali.
(Jawaban E)
Baca Juga: Soal dan Pembahasan – Peluang dan Kombinatorika (Tingkat SMA)
Soal Nomor 8
Sebuah dadu khusus memiliki sisi-sisi bernomor: $2,$ $2,$ $3,$ $4,$ $5,$ dan $6.$ Jika dadu dilempar $120$ kali, berapa kali diperkirakan akan muncul angka genap?
A. $60$ C. $80$ E. $100$
B. $75$ D. $90$
Misalkan $A$ merupakan kejadian munculnya angka genap pada pelemparan dadu khusus tersebut. Ini berarti, $\text{n}(A) = 4$ karena ada $4$ angka genap pada sisi-sisi dadu tersebut, yaitu $2, 2, 4,$ dan $6.$ Sementara itu, banyaknya anggota ruang sampel dari percobaan pelemparan dadu khusus tersebut adalah $\text{n}(S) = 6$ karena dadu memiliki $6$ sisi. Oleh karena itu, diperoleh
$$P(A) = \dfrac{\text{n}(A)}{\text{n}(S)} = \dfrac{4}{6} = \dfrac23.$$Karena percobaan dilakukan sebanyak $n = 120$ kali, frekuensi harapan munculnya angka genap adalah
$$F_h = P(A) \times n = \dfrac{2}{\cancel{3}} \times \cancelto{40}{120} = 80~\text{kali}.$$Jadi, angka genap diperkirakan akan muncul sebanyak $80$ kali.
(Jawaban C)
Soal Nomor 9
Dalam sebuah permainan lotere kecil, peluang untuk menang adalah 1 banding 12. Jika permainan dilakukan sebanyak 240 kali, berapa kali diperkirakan pemain akan menang?
A. $10$ C. $25$ E. $40$
B. $20$ D. $30$
Misalkan $A$ merupakan kejadian pemain tersebut menang. Diketahui $P(A) = \dfrac{1}{2}$ dan percobaan dilakukan sebanyak $n = 240$ kali. Dengan demikian, frekuensi harapan pemain tersebut menang adalah
$$F_h = P(A) \times n = \dfrac{1}{\cancel{12}} \times \cancelto{20}{240} = 20~\text{kali}.$$(Jawaban B)
Soal Nomor 10
Sebuah mesin kapsul memberikan peluang $0,\!40$ untuk mendapatkan boneka mini. Jika seseorang memainkannya $200$ kali, berapa kali diperkirakan ia tidak mendapatkan boneka mini?
A. $60$
B. $80$
C. $100$
D. $120$
E. $140$
Misalkan $A$ merupakan kejadian orang tersebut tidak mendapatkan boneka mini. Diketahui $P(A^C) = 0,\!40$ sehingga $P(A) = 1-0,\!40 = 0,\!60.$ Karena percobaan dilakukan sebanyak $n = 200$ kali, frekuensi harapan orang tersebut tidak mendapatkan boneka mini adalah
$$F_h = P(A) \times n = 0,\!60 \times 200 = 120~\text{kali}.$$(Jawaban D)
Soal Nomor 11
Tiga keping koin dilempar bersama-sama sebanyak 120 kali. Berapa kali diperkirakan akan muncul tepat dua sisi angka?
A. $30$ C. $45$ E. $75$
B. $40$ D. $60$
Misalkan $E$ merupakan kejadian munculnya tepat dua sisi angka dari pelemparan tiga keping koin tersebut. Ini berarti, $\text{n}(E) = 3$ karena ada tiga kemungkinan yang dapat terjadi, yaitu $(A, A, G),$ $(A, G, A),$ dan $(G, A, A).$ Sementara itu, banyaknya anggota ruang sampel dari percobaan pelemparan tiga keping koin tersebut adalah $\text{n}(S) = 2 \times 2 \times 2 = 8.$ Oleh karena itu, diperoleh
$$P(E) = \dfrac{\text{n}(E)}{\text{n}(S)} = \dfrac{3}{8}.$$Karena percobaan dilakukan sebanyak $n = 120$ kali, frekuensi harapan munculnya tepat dua sisi angka adalah
$$F_h = P(E) \times n = \dfrac{3}{\cancel{8}} \times \cancelto{15}{120} = 45~\text{kali}.$$Jadi, tepat dua sisi angka diperkirakan akan muncul sebanyak $45$ kali.
Catatan: Istilah “tepat dua” memiliki arti harus dua, tidak boleh kurang, tidak boleh lebih. Kata “tepat” digunakan untuk penegasan.
(Jawaban C)
Baca Juga: Materi, Soal, dan Pembahasan – Peluang Bersyarat
Soal Nomor 12
Dua orang melakukan permainan pingsut (gunting-batu-kertas) sebanyak $30$ kali. Frekuensi harapan orang pertama menang melawan orang kedua adalah $\cdots \cdot$
A. $5$ C. $15$ E. $25$
B. $10$ D. $20$
Misalkan $A$ merupakan kejadian orang pertama menang melawan orang kedua dalam permainan pingsut. Misalkan notasi $(X, Y)$ menyatakan orang pertama mengeluarkan $X$ dan orang kedua mengeluarkan $Y.$ Ada tiga kemungkinan agar orang pertama menang, yaitu $(G, K), (B, G),$ dan $(K, B),$ dengan $G, B, K$ berturut-turut menyatakan gunting, batu, dan kertas. Ini berarti, $\text{n}(A) = 3.$ Sementara itu, banyaknya anggota ruang sampel dari permainan pingsut adalah $\text{n}(S) = 3 \times 3 = 9$ karena masing-masing orang memiliki $3$ pilihan bentuk tangan untuk dikeluarkan. Oleh karena itu, diperoleh
$$P(A) = \dfrac{\text{n}(A)}{\text{n}(S)} = \dfrac{3}{9} = \dfrac13.$$Karena percobaan dilakukan sebanyak $n = 30$ kali, frekuensi harapan munculnya orang pertama menang melawan orang kedua adalah
$$F_h = P(A) \times n = \dfrac{1}{\cancel{3}} \times \cancelto{10}{30} = 10~\text{kali}.$$(Jawaban B)
Soal Nomor 13
Sebanyak $5$ kata akan dipilih secara acak dengan menggunakan fitur name picker seperti yang terlihat pada gambar.
Jika percobaan dilakukan sebanyak $30$ kali, frekuensi harapan terpilihnya kata “Stecu” atau “Mewing” adalah $\cdots \cdot$
A. $5$ C. $12$ E. $18$
B. $10$ D. $15$
Misalkan $A$ merupakan kejadian terpilihnya kata “Stecu” atau “Mewing”. Dari gambar, terlihat bahwa ada $5$ kata yang menempati daerah dengan luas yang sama, yaitu Stecu, Ohio, Skibidi, Sigma, dan Mewing. Karena Stecu maupun Mewing secara keseluruhan menempati $2$ dari $5$ daerah tersebut, peluang terpilih dua kata tersebut adalah $P(A) = \dfrac25.$ Percobaan dilakukan sebanyak $n = 30$ kali sehingga frekuensi harapan terpilihnya kata “Stecu” atau “Mewing” adalah
$$F_h = P(A) \times n = \dfrac{2}{\cancel{5}} \times \cancelto{6}{30} = 12~\text{kali}.$$(Jawaban C)
Soal Nomor 14
Sebuah dadu bias dilempar secara berulang-ulang sebanyak $90$ kali. Jika peluang munculnya mata dadu genap dua kalinya dari peluang munculnya mata dadu ganjil, frekuensi harapan munculnya mata dadu $5$ adalah $\cdots \cdot$
A. $5$ C. $15$ E. $30$
B. $10$ D. $20$
Misalkan $x$ adalah peluang munculnya mata dadu ganjil. Ini berarti, peluang munculnya mata dadu $1, 3,$ dan $5$ adalah $x,$ sedangkan peluang munculnya mata dadu $2, 4,$ dan $6$ adalah $2x.$ Karena total peluang sama dengan $1,$ diperoleh persamaan
$$\begin{aligned} (x+x+x)+(2x+2x+2x) & = 1 \\ 9x & = 1 \\ x & = \dfrac19. \end{aligned}$$Artinya, peluang munculnya mata dadu ganjil adalah $\dfrac19.$
Misalkan $A$ merupakan kejadian munculnya mata dadu $5$ pada percobaan pelemparan dadu bias tersebut. Karena $5$ adalah bilangan ganjil, peluang munculnya mata dadu $5$ adalah $P(A) = \dfrac19.$ Percobaan dilakukan sebanyak $n = 90$ kali sehingga frekuensi harapan munculnya mata dadu $5$ adalah
$$F_h = P(A) \times n = \dfrac{1}{\cancel{9}} \times \cancelto{10}{90} = 10~\text{kali}.$$(Jawaban B)
Bagian Uraian
Soal Nomor 1
Hompimpa adalah cara untuk menentukan pemenang dalam suatu permainan, biasanya digunakan oleh anak-anak sebelum memulai permainan. Kata “hompimpa” sendiri sering diucapkan bersama dengan frasa “alaium gambreng”, meskipun variasi lainnya juga ada. Setelah mengucapkannya, setiap pemain mengeluarkan dua pilihan posisi tangan: telapak tangan menghadap ke bawah atau atas (kadang disebut sebagai hitam atau putih). Seseorang dikatakan menang kalau ia menunjukkan posisi tangan yang berbeda sendiri dengan dua orang lainnya. Selain kondisi tersebut, hompimpa harus diulang.
- Pada suatu saat, hompimpa dimainkan oleh tiga orang. Berapakah peluang hompimpa tersebut diulang?
- Misalkan hompimpa dimainkan oleh tiga orang sebanyak $80$ kali percobaan. Tentukan frekuensi harapan orang pertama menang melawan dua orang lainnya.
- Misalkan hompimpa dimainkan oleh tiga orang sebanyak $80$ kali percobaan. Tentukan frekuensi harapan orang pertama menang melawan dua orang lainnya dengan syarat orang pertama dan kedua selalu mengeluarkan posisi tangan yang sama.
Jawaban a)
Misalkan $A$ merupakan kejadian hompimpa diulang. Semua kemungkinan yang dapat terjadi ketika hompimpa dimainkan oleh tiga orang dinyatakan dalam tabel berikut. Keterangan: $P$ menyatakan putih, sedangkan $H$ menyatakan hitam.
$$\begin{array}{ccc} \hline \text{Orang ke-1} & \text{Orang ke-2} & \text{Orang ke-3} \\ \hline P & P & P \\ P & P & H \\ P & H & P \\ P & H & H \\ H & P & P \\ H & P & H \\ H & H & P \\ H & H & H \\ \hline \end{array}$$Dari tabel di atas, terlihat ruang sampel percobaan hompimpa memiliki anggota sebanyak $\text{n}(S) = 8.$ Dari $8$ kemungkinan tersebut, ada $2$ kemungkinan yang membuat hompimpa diulang adalah $(P, P, P)$ dan $(H, H, H).$ Ini berarti, $\text{n}(A) = 2.$
Oleh karena itu, diperoleh
$$P(A) = \dfrac{\text{n}(A)}{\text{n}(S)} = \dfrac{2}{8} = \dfrac14.$$Jadi, peluang hompimpa tersebut diulang adalah $\dfrac14.$
Jawaban b)
Misalkan $B$ merupakan kejadian orang pertama menang melawan dua orang lainnya. Dari $8$ kemungkinan pada tabel di atas, ada $2$ kemungkinan yang membuat orang pertama menang melawan dua orang lainnya, yaitu $(H, P, P)$ dan $(P, H, H).$ Ini berarti, $\text{n}(B) = 2.$
Oleh karena itu, diperoleh
$$P(B) = \dfrac{\text{n}(B)}{\text{n}(S)} = \dfrac{2}{8} = \dfrac14.$$Karena percobaan dilakukan sebanyak $n =80$ kali, frekuensi harapan kejadian $B$ adalah
$$F_h = P(B) \times n = \dfrac{1}{\cancel{4}} \times \cancelto{20}{80} = 20~\text{kali}.$$Jadi, frekuensi harapan orang pertama menang melawan dua orang lainnya adalah $20$ kali.
Jawaban c)
Misalkan $C$ merupakan kejadian orang pertama menang melawan dua orang lainnya dengan syarat orang pertama dan kedua selalu mengeluarkan posisi tangan yang sama. Dalam kondisi tersebut, ruang sampelnya dinyatakan oleh
$$S = \{(P, P, P), (H, P, P), (P, H, H), (H, H, H)\}$$sehingga $\text{n}(S) = 4.$ Dari $4$ kemungkinan tersebut, yang membuat $C$ terjadi adalah $(H, P, P)$ dan $(P, H, H)$ sehingga $\text{n}(C) = 2.$ Oleh karena itu, diperoleh
$$P(C) = \dfrac{\text{n}(C)}{\text{n}(S)} = \dfrac{2}{4} = \dfrac12.$$Karena percobaan dilakukan sebanyak $n =80$ kali, frekuensi harapan kejadian $C$ adalah
$$F_h = P(C) \times n = \dfrac{1}{\cancel{2}} \times \cancelto{40}{80} = 40~\text{kali}.$$Jadi, frekuensi harapan orang pertama menang melawan dua orang lainnya dengan syarat orang pertama dan kedua selalu mengeluarkan posisi tangan yang sama adalah $40$ kali.