nach Aufgabentypen suchen

Aufgabentypen anhand von Beispielen durchstöbern

Browserfenster aktualisieren (F5), um neue Beispiele bei den Aufgabentypen zu sehen

Zufallsgröße (ohne Wahrscheinlichkeit)

Beispiel:

In einer Urne sind vier Kugeln, die mit der Zahl 4 beschriftet sind und vier Kugeln, die mit der Zahl 9 beschriftet sind. Es werden zwei Kugeln mit Zurücklegen gezogen.Die Zufallsgröße X beschreibt das Produkt der Zahlen der beiden gezogenen Kugeln. Gib alle Werte an, die die Zufallsgröße X annehmen kann.

Lösung einblenden

Für die Zufallsgröße X: 'Produkt der beiden Kugeln' sind folgende Werte möglich:

Zufallsgröße X163681
zugehörige
Ereignisse
4 - 44 - 9
9 - 4
9 - 9

Zufallsgröße WS-Verteilung

Beispiel:

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das SchaubBild nicht sehen :(
Ein Würfel mit nebenstehendem Netz wird 2 mal geworfen. Die Zufallsgröße X beschreibt dabei die Summe der Augenzahlen der beiden Würfe. Stelle eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Zufallsgröße X auf.

Lösung einblenden

Für die Zufallsgröße X: 'Summe der beiden Augenzahlen' sind folgende Werte möglich:

Zufallsgröße XX = 2X = 3X = 4X = 5X = 6X = 8
zugehörige
Ergebnisse
1 → 11 → 2
2 → 1
2 → 21 → 4
4 → 1
2 → 4
4 → 2
4 → 4
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das SchaubBild nicht sehen :(


Jetzt müssen die Wahrscheinlichkeiten der einzelnen Ereignisse erst mal (mit Hilfe eines Baums) berechnet werden.


Und somit können wir dann auch die Wahrscheinlichkeiten für die einzelnen Werte der Zufallsgröße berechnen.

Zufallsgröße XX = 2X = 3X = 4X = 5X = 6X = 8
zugehörige
Wahrscheinlichkeit P(X)
1 3 1 3 1 3 1 2
+ 1 2 1 3
1 2 1 2 1 3 1 6
+ 1 6 1 3
1 2 1 6
+ 1 6 1 2
1 6 1 6
  = 1 9 1 6 + 1 6 1 4 1 18 + 1 18 1 12 + 1 12 1 36



Hiermit ergibt sich die gesuchte Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Zufallsgröße X:

Zufallsgröße X234568
P(X=k) 1 9 1 3 1 4 1 9 1 6 1 36

Zufallsgr. WS-Vert. (auch ohne zur.)

Beispiel:

In einer Urne sind sechs Kugeln, die mit der Zahl 4 beschriftet sind und sechs Kugeln, die mit der Zahl 9 beschriftet sind. Es werden zwei Kugeln ohne Zurücklegen gezogen.Die Zufallsgröße X beschreibt das Produkt der Zahlen der beiden gezogenen Kugeln. Stelle eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Zufallsgröße X auf.

Lösung einblenden

Für die Zufallsgröße X: 'Produkt der beiden Kugeln' sind folgende Werte möglich:

Zufallsgröße XX = 16X = 36X = 81
zugehörige
Ergebnisse
4 → 44 → 9
9 → 4
9 → 9
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das SchaubBild nicht sehen :(


Jetzt müssen die Wahrscheinlichkeiten der einzelnen Ereignisse erst mal (mit Hilfe eines Baums) berechnet werden.


Und somit können wir dann auch die Wahrscheinlichkeiten für die einzelnen Werte der Zufallsgröße berechnen.

Zufallsgröße XX = 16X = 36X = 81
zugehörige
Wahrscheinlichkeit P(X)
1 2 5 11 1 2 6 11
+ 1 2 6 11
1 2 5 11
  = 5 22 3 11 + 3 11 5 22



Hiermit ergibt sich die gesuchte Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Zufallsgröße X:

Zufallsgröße X163681
P(X=k) 5 22 6 11 5 22

Zufallsgr. WS-Vert. (ziehen bis erstmals ...)

Beispiel:

Aus einem Kartenstapel mit 1 Karten der Farbe Herz und 4 weiteren Karten soll solange eine Karte gezogen werden, bis eine Herz-Karte erscheint. Die Zufallsgröße X beschreibt dabei die Anzahl der Ziehungen, bis die erste Herz-Karte gezogen worden ist. Stelle eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Zufallsgröße X auf.
(Denk daran, die Brüche vollständig zu kürzen!)

Lösung einblenden
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das SchaubBild nicht sehen :(

Da ja nur 4 Karten vom Typ 'kein Herz' vorhanden sind, muss spätestens im 5-ten Versuch (wenn dann alle Karten vom Typ 'kein Herz' bereits gezogen und damit weg sind) eine Karte vom Typ 'Herz' gezogen werden.

Das heißt die Zufallsgröße X kann nur Werte zwischen 1 und 5 annehmen.

Aus dem reduzierten Baumdiagramm rechts kann man nun die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Zufallsgröße X übernehmen:

Zufallsgröße X12345
P(X=k) 1 5 1 5 1 5 1 5 1 5

Zufallsgröße rückwärts

Beispiel:

In einer Urne sind 12 Kugeln, die mit verschiedenen Zahlen beschriftet sind. Dabei gibt es nur die Zahlen 3, 6 und 8 als Beschriftung. Es werden zwei Kugeln mit Zurücklegen gezogen. Die Zufallsgröße X beschreibt das Produkt der Zahlen der beiden gezogenen Kugeln. Bei der Wahrscheinlichkeitsverteilung von X sind nur der erste und der letzte Wert bekannt (siehe Tabelle). Wie viele Kugeln mit den oben genannten Zahlen als Beschriftung müssen jeweils in der Urne sein?

Zufallsgröße X91824364864
P(X=k) 25 144 ???? 1 16

Lösung einblenden

Für X=9 gibt es nur das Ereignis: '3'-'3', also dass zwei mal hintereinander '3' kommt.

Wenn p1 die Wahrscheinlichkeit von '3' ist, dann muss also für die Wahrscheinlichkeit, dass zwei mal hintereinander '3' kommt, gelten: P(X=9) = p1 ⋅ p1 (siehe Baumdiagramm).

Aus der Tabelle können wir aber P(X=9) = 25 144 heraus lesen, also muss gelten:

p1 ⋅ p1 = (p1)2 = 25 144 und somit p1 = 5 12 .

Ebenso gibt es für X=64 nur das Ereignis: '8'-'8', also dass zwei mal hintereinander '8' kommt.

Wenn p3 die Wahrscheinlichkeit von '8' ist, dann muss also für die Wahrscheinlichkeit, dass zwei mal hintereinander '8' kommt, gelten: P(X=64) = p3 ⋅ p3 (siehe Baumdiagramm).

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das SchaubBild nicht sehen :(

Aus der Tabelle können wir aber P(X=64) = 1 16 heraus lesen, also muss gelten:

p3 ⋅ p3 = (p3)2 = 1 16 und somit p3 = 1 4 .

Da es aber nur drei Optionen gibt, muss p1 + p2 + p3 = 1 gelten, also

p2 = 1 - p1 - p3 = 1 - 5 12 - 1 4 = 12 12 - 5 12 - 3 12 = 4 12 = 1 3

Um nun noch die jeweilige Anzahl der Kugeln mit gleicher Zahl zu ermittlen, müssen wir einfach die Wahrscheinlichkeit mit 12 multiplizieren, weil ja für die Wahrscheinlichkeit für eine der n Kugeln mit einer bestimmten Zahl gilt: p = n 12

Somit erhalten wir:

n3 = 5 12 ⋅ 12 = 5

n6 = 1 3 ⋅ 12 = 4

n8 = 1 4 ⋅ 12 = 3

Erwartungswerte

Beispiel:

Bei einer Tombola steht auf jedem zehnten Los 100 Punkte, auf jedem fünften Los 30 Punkte, auf jedem vierten Los 8 Punkte und auf allen anderen 1 Punkt. Wie viele Punkte bringt ein Los durchschnttlich ein?

Lösung einblenden

Die Zufallsgröße X beschreibt die Anzahl der Punkte auf einem Los.

Erwartungswert der Zufallsgröße X

Ereignis 100 30 8 1
Zufallsgröße xi 100 30 8 1
P(X=xi) 1 10 1 5 1 4 9 20
xi ⋅ P(X=xi) 10 6 2 9 20

Der Erwartungswert verechnet sich aus der Summe der einzelnen Produkte:

E(X)= 100⋅ 1 10 + 30⋅ 1 5 + 8⋅ 1 4 + 1⋅ 9 20

= 10+ 6+ 2+ 9 20
= 369 20

18.45

Einsatz für faires Spiel bestimmen

Beispiel:

In einer Urne sind 9 Kugeln, die mit 2€ beschriftet sind, 4 Kugeln, die mit 12€ und 4 Kugeln, die mit 22€ beschriftet sind. Bei dem Spiel bekommt man den Betrag, der auf der Kugel steht, ausbezahlt. Außerdem sind noch weitere 3 Kugeln in der Urne. Mit welchem Betrag müsste man diese beschriften, damit das Spiel bei einem Einsatz von 12,5€ fair wäre?

Lösung einblenden

Die Zufallsgröße X beschreibt die Auszahlung.

Die Zufallsgröße Y beschreibt den Gewinn, also Auszahlung - Einsatz.

Erwartungswerte der Zufallsgrößen X und Y

Ereignis 2 12 22 ?
Zufallsgröße xi 2 12 22 x
Zufallsgröße yi (Gewinn) -10.5 -0.5 9.5 x-12.5
P(X=xi) 9 20 4 20 4 20 3 20
xi ⋅ P(X=xi) 9 10 12 5 22 5 3 20 ⋅ x
yi ⋅ P(Y=yi) - 94.5 20 - 1 10 19 10 3 20 ⋅(x-12.5)

Um den gesuchten Auszahlungsbetrag zu berrechnen hat man zwei Möglichkeiten:

Entweder stellt man eine Gleichung auf, so dass der Erwartungswert des Auszahlungsbetrags gleich des Einsatzes ist ...

E(X) = 12.5

9 20 · 2 + 4 20 · 12 + 4 20 · 22 + 3 20 x = 12.5

9 10 + 12 5 + 22 5 + 3 20 x = 12.5

9 10 + 12 5 + 22 5 + 3 20 x = 12,5
3 20 x + 77 10 = 12,5 |⋅ 20
20( 3 20 x + 77 10 ) = 250
3x +154 = 250 | -154
3x = 96 |:3
x = 32

... oder man stellt eine Gleichung auf, so dass der Erwartungswert des Gewinns gleich null ist:

E(Y) = 0

9 20 · ( -10,5 ) + 4 20 · ( -0,5 ) + 4 20 · 9,5 + 3 20 ( x -12,5 ) = 0

- 94,5 20 - 0,5 5 + 9,5 5 + 3 20 · x + 3 20 · ( -12,5 ) = 0

- 94,5 20 - 0,5 5 + 9,5 5 + 3 20 · x + 3 20 · ( -12,5 ) = 0
-4,725 -0,1 +1,9 + 3 20 x -1,875 = 0
3 20 x -4,8 = 0 |⋅ 20
20( 3 20 x -4,8 ) = 0
3x -96 = 0 | +96
3x = 96 |:3
x = 32

In beiden Fällen ist also der gesuchte Betrag: 32

Erwartungswert ganz offen

Beispiel:

Eine Klasse möchte beim Schulfest ein Glücksrad mit Spielgeld anbieten. Dabei soll das Glücksrad in Sektoren aufgeteilt werden, in denen der Auszahlungsbetrag (z.B. 3€) drin steht. Nach langer Diskussion einigt man sich auf folgende Punkte:• Das Spiel mit dem Glücksrad muss fair sein • Der Einsatz soll 2€ betragen• Der minimale Auszahlungsbetrag soll 1€ sein• Der maximale Auszahlungsbetrag soll soll 6€ sein• Es sollen genau 4 Sektoren mit verschiedenen Auszahlungsbeträgen auf dem Glücksrad seinFinde eine Möglichkeit für solch ein Glücksrad und trage diese in die Tabelle ein.

Lösung einblenden

Eine (von vielen möglichen) Lösungen:

Als erstes schreiben wir mal die Vorgaben in die Tabelle rein.

  Feld1 Feld2 Feld3 Feld4
X (z.B. Auszahlung) 1 6
Y Gewinn (Ausz. - Einsatz) -1 4
P(X) = P(Y)
Y ⋅ P(Y)

Jetzt setzen wir die Wahrscheinlichkeiten so, dass der negative Beitrag vom minimalen Betrag zum Erwartungswert den gleichen Betrag hat wie der positve vom maximalen Betrag.(dazu einfach jeweils den Gewinn in den Nenner der Wahrscheinlichkeit)

  Feld1 Feld2 Feld3 Feld4
X (z.B. Auszahlung) 1 6
Y Gewinn (Ausz. - Einsatz) -1 4
P(X) = P(Y) 1 2 1 8
Y ⋅ P(Y) - 1 2 1 2

Die bisherigen Optionen vereinen eine Wahrscheinlichkeit von 1 2 + 1 8 = 5 8
Als Restwahrscheinlichkeit für die verbleibenden Beträge bleibt nun also 1- 5 8 = 3 8 .
Diese wird auf die beiden verbleibenden Optionen verteilt:

  Feld1 Feld2 Feld3 Feld4
X (z.B. Auszahlung) 1 6
Y Gewinn (Ausz. - Einsatz) -1 4
P(X) = P(Y) 1 2 3 16 3 16 1 8
Y ⋅ P(Y) - 1 2 1 2

Damit nun der Erwartungswert =0 wird, müssen sich die beiden noch verbleibenden Anteile daran gegenseitig aufheben. Dies erreicht man, in dem man den Gewinn jeweils gleich 'weit vom Einsatz weg' (nämlich 1 2 ) setzt.

  Feld1 Feld2 Feld3 Feld4
X (z.B. Auszahlung) 1 1.5 2.5 6
Y Gewinn (Ausz. - Einsatz) -1 -0.5 0.5 4
P(X) = P(Y) 1 2 3 16 3 16 1 8
Winkel 180° 67.5° 67.5° 45°
Y ⋅ P(Y) - 1 2 - 3 32 3 32 1 2

Wenn man nun den Erwartungswert berechnet, kommt der gesuchte heraus:

E(Y)= -1⋅ 1 2 + -0.5⋅ 3 16 + 0.5⋅ 3 16 + 4⋅ 1 8

= - 1 2 - 3 32 + 3 32 + 1 2
= - 16 32 - 3 32 + 3 32 + 16 32
= 0 32
= 0

Erwartungswerte bei 'Ziehen bis erstmals ...'

Beispiel:

In einer Urne sind 3 rote und 3 blaue Kugeln. Es soll (ohne zurücklegen) solange gezogen werden, bis erstmals eine rote Kugel erscheint. Bestimme den Erwartungswert für die Anzahl der Ziehungen, bis die erste rote Kugel gezogen ist.
(Denk daran, den Bruch vollständig zu kürzen!)

Lösung einblenden
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das SchaubBild nicht sehen :(

Wahrscheinlichkeiten für die verschiedenen Ausgänge

Die Wahrscheinlichkeit für ein 'rot' im 1-ten Versuch st: 1 2

Die Wahrscheinlichkeit für ein 'rot' im 2-ten Versuch st: 3 10

Die Wahrscheinlichkeit für ein 'rot' im 3-ten Versuch st: 3 20

Die Wahrscheinlichkeit für ein 'rot' im 4-ten Versuch st: 1 20

Die Zufallsgröße X beschreibt die Anzahl der Ziehungen. bis die erste rote Kugel gezogen ist.

Erwartungswert der Zufallsgröße X

Ereignis 1 2 3 4
Zufallsgröße xi 1 2 3 4
P(X=xi) 1 2 3 10 3 20 1 20
xi ⋅ P(X=xi) 1 2 3 5 9 20 1 5

Der Erwartungswert verechnet sich aus der Summe der einzelnen Produkte:

E(X)= 1⋅ 1 2 + 2⋅ 3 10 + 3⋅ 3 20 + 4⋅ 1 20

= 1 2 + 3 5 + 9 20 + 1 5
= 10 20 + 12 20 + 9 20 + 4 20
= 35 20
= 7 4

1.75

Erwartungswerte mit gesuchten Anzahlen im WS-Baum

Beispiel:

In einem Kartenstapel befinden sich 4 Asse und 12 weitere Karten. Nachdem diese gut gemischt wurden, darf ein Spieler 3 Karten ziehen. Für jedes As, das unter den drei Karten ist, erhält er dabei 10€. Mit welchem Gewinn kann er rechnen?
(Denk daran, den Bruch vollständig zu kürzen!)

Lösung einblenden
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das SchaubBild nicht sehen :(

Wahrscheinlichkeiten für die verschiedenen Ausgänge

EreignisP
As -> As -> As 1 140
As -> As -> andereKarte 3 70
As -> andereKarte -> As 3 70
As -> andereKarte -> andereKarte 11 70
andereKarte -> As -> As 3 70
andereKarte -> As -> andereKarte 11 70
andereKarte -> andereKarte -> As 11 70
andereKarte -> andereKarte -> andereKarte 11 28

Die Wahrscheinlichkeit für 0 mal 'As' ist: 11 28

Die Wahrscheinlichkeit für 1 mal 'As' ist: 11 70 + 11 70 + 11 70 = 33 70

Die Wahrscheinlichkeit für 2 mal 'As' ist: 3 70 + 3 70 + 3 70 = 9 70

Die Wahrscheinlichkeit für 3 mal 'As' ist: 1 140

Die Zufallsgröße X beschreibt den Gewinn für die 3 gezogenen Karten.

Erwartungswert der Zufallsgröße X

Ereignis 0 1 2 3
Zufallsgröße xi 0 10 20 30
P(X=xi) 11 28 33 70 9 70 1 140
xi ⋅ P(X=xi) 0 33 7 18 7 3 14

Der Erwartungswert verechnet sich aus der Summe der einzelnen Produkte:

E(X)= 0⋅ 11 28 + 10⋅ 33 70 + 20⋅ 9 70 + 30⋅ 1 140

= 0+ 33 7 + 18 7 + 3 14
= 0 14 + 66 14 + 36 14 + 3 14
= 105 14
= 15 2

7.5

Erwartungswerte mit best. Optionen im WS-Baum

Beispiel:

In einem Stapel Karten mit 10 Asse, 10 Könige, 9 Damen und 3 Buben werden 2 Karten gezogen. Dabei zählen 2 Asse 500, 2 Könige 450, 2 Damen 140 und 2 Buben 50 Punkte. Außerdem gibt es für ein Paar aus Dame und König 35 Punkte. Wie viele Punkte kann man bei diesem Spiel erwarten?
(Denk daran, den Bruch vollständig zu kürzen!)

Lösung einblenden
Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das SchaubBild nicht sehen :(

Wahrscheinlichkeiten für die verschiedenen Ausgänge

EreignisP
As -> As 45 496
As -> König 25 248
As -> Dame 45 496
As -> Bube 15 496
König -> As 25 248
König -> König 45 496
König -> Dame 45 496
König -> Bube 15 496
Dame -> As 45 496
Dame -> König 45 496
Dame -> Dame 9 124
Dame -> Bube 27 992
Bube -> As 15 496
Bube -> König 15 496
Bube -> Dame 27 992
Bube -> Bube 3 496

Die Wahrscheinlichkeit für '2 Asse' ist:

P('As'-'As')
= 45 496

Die Wahrscheinlichkeit für '2 Könige' ist:

P('König'-'König')
= 45 496

Die Wahrscheinlichkeit für '2 Damen' ist:

P('Dame'-'Dame')
= 9 124

Die Wahrscheinlichkeit für '2 Buben' ist:

P('Bube'-'Bube')
= 3 496

Die Wahrscheinlichkeit für 'Paar (D&K)' ist:

P('König'-'Dame') + P('Dame'-'König')
= 45 496 + 45 496 = 45 248

Die Zufallsgröße X beschreibt die gewonnenen Punkte.

Erwartungswert der Zufallsgröße X

Ereignis 2 Asse 2 Könige 2 Damen 2 Buben Paar (D&K)
Zufallsgröße xi 500 450 140 50 35
P(X=xi) 45 496 45 496 9 124 3 496 45 248
xi ⋅ P(X=xi) 5625 124 10125 248 315 31 75 248 1575 248

Der Erwartungswert verechnet sich aus der Summe der einzelnen Produkte:

E(X)= 500⋅ 45 496 + 450⋅ 45 496 + 140⋅ 9 124 + 50⋅ 3 496 + 35⋅ 45 248

= 5625 124 + 10125 248 + 315 31 + 75 248 + 1575 248
= 11250 248 + 10125 248 + 2520 248 + 75 248 + 1575 248
= 25545 248

103