nach Aufgabentypen suchen

Aufgabentypen anhand von Beispielen durchstöbern

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

Zufallsgröße (ohne Wahrscheinlichkeit)

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 die Differenz: Augenzahl beim ersten Wurf - Augenzahl beim zweiten Wurf. Gib alle Werte an, die die Zufallsgröße X annehmen kann.

Lösung einblenden

Für die Zufallsgröße X: 'Differenz Würfel1 - Würfel2' sind folgende Werte möglich:

Zufallsgröße X-5-3-20235
zugehörige
Ereignisse
1 - 63 - 61 - 31 - 1
3 - 3
6 - 6
3 - 16 - 36 - 1

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 die Differenz zwischen der größeren Augenzahl und der kleineren Augenzahl (bzw. der beiden gleichgroßen Augenzahlen) der beiden Würfe. Stelle eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Zufallsgröße X auf.

Lösung einblenden

Für die Zufallsgröße X: 'Differenz der beiden Würfe' sind folgende Werte möglich:

Zufallsgröße XX = 0X = 1X = 3X = 4
zugehörige
Ergebnisse
1 → 1
2 → 2
5 → 5
1 → 2
2 → 1
2 → 5
5 → 2
1 → 5
5 → 1
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 = 0X = 1X = 3X = 4
zugehörige
Wahrscheinlichkeit P(X)
1 2 1 2
+ 1 6 1 6
+ 1 3 1 3
1 2 1 6
+ 1 6 1 2
1 6 1 3
+ 1 3 1 6
1 2 1 3
+ 1 3 1 2
  = 1 4 + 1 36 + 1 9 1 12 + 1 12 1 18 + 1 18 1 6 + 1 6



Hiermit ergibt sich die gesuchte Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Zufallsgröße X:

Zufallsgröße X0134
P(X=k) 7 18 1 6 1 9 1 3

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

Beispiel:

In einer Urne sind zwei Kugeln, die mit der Zahl 3 beschriftet sind und zwei Kugeln, die mit der Zahl 6 beschriftet sind. Es werden zwei Kugeln ohne Zurücklegen gezogen. Die Zufallsgröße X beschreibt die Summe der Zahlen der beiden gezogenen Kugeln. Stelle eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Zufallsgröße X auf.

Lösung einblenden

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

Zufallsgröße XX = 6X = 9X = 12
zugehörige
Ergebnisse
3 → 33 → 6
6 → 3
6 → 6
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 = 6X = 9X = 12
zugehörige
Wahrscheinlichkeit P(X)
1 2 1 3 1 2 2 3
+ 1 2 2 3
1 2 1 3
  = 1 6 1 3 + 1 3 1 6



Hiermit ergibt sich die gesuchte Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Zufallsgröße X:

Zufallsgröße X6912
P(X=k) 1 6 2 3 1 6

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

Beispiel:

In einer Urne sind 2 rote und 2 blaue Kugeln. Es soll (ohne zurücklegen) solange gezogen werden, bis erstmals eine rote Kugel erscheint. Die Zufallsgröße X beschreibt dabei die Anzahl der Ziehungen, bis die erste rote Kugel 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 2 Kugeln vom Typ 'blau' vorhanden sind, muss spätestens im 3-ten Versuch (wenn dann alle Kugeln vom Typ 'blau' bereits gezogen und damit weg sind) eine Kugel vom Typ 'rot' gezogen werden.

Das heißt die Zufallsgröße X kann nur Werte zwischen 1 und 3 annehmen.

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

Zufallsgröße X123
P(X=k) 1 2 1 3 1 6

Zufallsgröße rückwärts

Beispiel:

Ein Glücksrad hat drei Sektoren, die mit den Zahlen 1, 2 und 3 beschriftet sind. Es wird zwei mal gedreht. Die Zufallsgröße X beschreibt dabei das Produkt der Zahlen die bei den beiden Glücksraddrehungen erscheinen. Bei der Wahrscheinlichkeitsverteilung von X sind nur der erste und der letzte Wert bekannt (siehe Tabelle). Wie groß müssen jeweils die Winkel der Sektoren sein?

Zufallsgröße X123469
P(X=k) 1 16 ???? 1 144

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

(Alle Sektoren sind Vielfache
von Achtels-Kreisen)

Für X=1 gibt es nur das Ereignis: '1'-'1', also dass zwei mal hintereinander '1' kommt.

Wenn p1 die Wahrscheinlichkeit von '1' ist, dann muss also für die Wahrscheinlichkeit, dass zwei mal hintereinander '1' kommt, gelten: P(X=1) = p1 ⋅ p1 (siehe Baumdiagramm).

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

p1 ⋅ p1 = (p1)2 = 1 16 und somit p1 = 1 4 .

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

Wenn p3 die Wahrscheinlichkeit von '3' ist, dann muss also für die Wahrscheinlichkeit, dass zwei mal hintereinander '3' kommt, gelten: P(X=9) = 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=9) = 1 144 heraus lesen, also muss gelten:

p3 ⋅ p3 = (p3)2 = 1 144 und somit p3 = 1 12 .

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

p2 = 1 - p1 - p3 = 1 - 1 4 - 1 12 = 12 12 - 3 12 - 1 12 = 8 12 = 2 3

Um nun noch die Mittelpunktswinkel der drei Sektoren zu ermittlen, müssen wir einfach die Wahrscheinlichkeit mit 360° multiplizieren, weil ja für die Wahrscheinlichkeit eines Sektors mit Mittelpunktswinkel α gilt: p = α 360°

Somit erhalten wir:

α1 = 1 4 ⋅ 360° = 90°

α2 = 2 3 ⋅ 360° = 240°

α3 = 1 12 ⋅ 360° = 30°

Erwartungswerte

Beispiel:

Ein Spieler darf einmal Würfeln. Bei einer 6 bekommt er 36€, bei einer 5 bekommt er 18€, bei einer 4 bekommt er 12€. Würfelt er eine 1, 2 oder 3 so bekommt er 4€. Wie hoch müsste der Einsatz sein, damit das Spiel fair ist?

Lösung einblenden

Die Zufallsgröße X beschreibt den Auszahlungsbetrag.

Erwartungswert der Zufallsgröße X

Ereignis 1-3 4 5 6
Zufallsgröße xi 4 12 18 36
P(X=xi) 1 2 1 6 1 6 1 6
xi ⋅ P(X=xi) 2 2 3 6

Der Erwartungswert verechnet sich aus der Summe der einzelnen Produkte:

E(X)= 4⋅ 1 2 + 12⋅ 1 6 + 18⋅ 1 6 + 36⋅ 1 6

= 2+ 2+ 3+ 6
= 13

Einsatz für faires Spiel bestimmen

Beispiel:

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

(Alle Sektoren sind Vielfache
von Achtels-Kreisen)

Bei einem Glücksrad wie rechts abgebildet soll das noch fehlende Feld mit einem Betrag so bestückt werden, dass das Spiel bei einem Einsatz von 19,5€ fair ist.

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 8 12 ?
Zufallsgröße xi 2 8 12 x
Zufallsgröße yi (Gewinn) -17.5 -11.5 -7.5 x-19.5
P(X=xi) 2 8 2 8 2 8 2 8
xi ⋅ P(X=xi) 1 2 2 3 2 8 ⋅ x
yi ⋅ P(Y=yi) - 35 8 - 23 8 - 15 8 2 8 ⋅(x-19.5)

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) = 19.5

2 8 · 2 + 2 8 · 8 + 2 8 · 12 + 2 8 x = 19.5

1 2 +2 +3 + 2 8 x = 19.5

1 2 +2 +3 + 1 4 x = 19,5
1 4 x + 11 2 = 19,5 |⋅ 4
4( 1 4 x + 11 2 ) = 78
x +22 = 78 | -22
x = 56

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

E(Y) = 0

2 8 · ( -17,5 ) + 2 8 · ( -11,5 ) + 2 8 · ( -7,5 ) + 2 8 ( x -19,5 ) = 0

- 17,5 4 - 11,5 4 - 7,5 4 + 1 4 · x + 1 4 · ( -19,5 ) = 0

- 17,5 4 - 11,5 4 - 7,5 4 + 1 4 · x + 1 4 · ( -19,5 ) = 0
-4,375 -2,875 -1,875 + 1 4 x -4,875 = 0
1 4 x -14 = 0 |⋅ 4
4( 1 4 x -14 ) = 0
x -56 = 0 | +56
x = 56

In beiden Fällen ist also der gesuchte Betrag: 56

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 10€ betragen• Der minimale Auszahlungsbetrag soll 7€ sein• Der maximale Auszahlungsbetrag soll soll 16€ 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) 7 16
Y Gewinn (Ausz. - Einsatz) -3 6
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) 7 16
Y Gewinn (Ausz. - Einsatz) -3 6
P(X) = P(Y) 1 3 1 6
Y ⋅ P(Y) -1 1

Die bisherigen Optionen vereinen eine Wahrscheinlichkeit von 1 3 + 1 6 = 1 2
Als Restwahrscheinlichkeit für die verbleibenden Beträge bleibt nun also 1- 1 2 = 1 2 .
Diese wird auf die beiden verbleibenden Optionen verteilt:

  Feld1 Feld2 Feld3 Feld4
X (z.B. Auszahlung) 7 16
Y Gewinn (Ausz. - Einsatz) -3 6
P(X) = P(Y) 1 3 1 4 1 4 1 6
Y ⋅ P(Y) -1 1

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 3 2 ) setzt.

  Feld1 Feld2 Feld3 Feld4
X (z.B. Auszahlung) 7 8.5 11.5 16
Y Gewinn (Ausz. - Einsatz) -3 -1.5 1.5 6
P(X) = P(Y) 1 3 1 4 1 4 1 6
Winkel 120° 90° 90° 60°
Y ⋅ P(Y) -1 - 3 8 3 8 1

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

E(Y)= -3⋅ 1 3 + -1.5⋅ 1 4 + 1.5⋅ 1 4 + 6⋅ 1 6

= -1 - 3 8 + 3 8 + 1
= - 8 8 - 3 8 + 3 8 + 8 8
= 0 8
= 0

Erwartungswerte bei 'Ziehen bis erstmals ...'

Beispiel:

Aus einem Kartenstapel mit 6 Karten der Farbe Herz und 2 weiteren Karten soll solange eine Karte gezogen werden, bis eine Herz-Karte erscheint. Bestimme den Erwartungswert für die Anzahl der Ziehungen, bis das erste Herz erscheint.
(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 'Herz' im 1-ten Versuch st: 3 4

Die Wahrscheinlichkeit für ein 'Herz' im 2-ten Versuch st: 3 14

Die Wahrscheinlichkeit für ein 'Herz' im 3-ten Versuch st: 1 28

Die Zufallsgröße X beschreibt die Anzahl der Ziehungen. bis das erste Herz gekommen ist.

Erwartungswert der Zufallsgröße X

Ereignis 1 2 3
Zufallsgröße xi 1 2 3
P(X=xi) 3 4 3 14 1 28
xi ⋅ P(X=xi) 3 4 3 7 3 28

Der Erwartungswert verechnet sich aus der Summe der einzelnen Produkte:

E(X)= 1⋅ 3 4 + 2⋅ 3 14 + 3⋅ 1 28

= 3 4 + 3 7 + 3 28
= 21 28 + 12 28 + 3 28
= 36 28
= 9 7

1.29

Erwartungswerte mit gesuchten Anzahlen im WS-Baum

Beispiel:

Auf einen Schüleraustausch bewerben sich 21 Mädchen und 10 Jungs. Weil aber leider weniger Plätze zur Verfügung stehen, muss gelost werden. Wie viele Mädchen kann man bei den ersten 3 verlosten Plätzen 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
Mädchen -> Mädchen -> Mädchen 266 899
Mädchen -> Mädchen -> Jungs 140 899
Mädchen -> Jungs -> Mädchen 140 899
Mädchen -> Jungs -> Jungs 63 899
Jungs -> Mädchen -> Mädchen 140 899
Jungs -> Mädchen -> Jungs 63 899
Jungs -> Jungs -> Mädchen 63 899
Jungs -> Jungs -> Jungs 24 899

Die Wahrscheinlichkeit für 0 mal 'Mädchen' ist: 24 899

Die Wahrscheinlichkeit für 1 mal 'Mädchen' ist: 63 899 + 63 899 + 63 899 = 189 899

Die Wahrscheinlichkeit für 2 mal 'Mädchen' ist: 140 899 + 140 899 + 140 899 = 420 899

Die Wahrscheinlichkeit für 3 mal 'Mädchen' ist: 266 899

Die Zufallsgröße X beschreibt die Anzahl an Mädchen unter den drei verlosten Plätzen.

Erwartungswert der Zufallsgröße X

Ereignis 0 1 2 3
Zufallsgröße xi 0 1 2 3
P(X=xi) 24 899 189 899 420 899 266 899
xi ⋅ P(X=xi) 0 189 899 840 899 798 899

Der Erwartungswert verechnet sich aus der Summe der einzelnen Produkte:

E(X)= 0⋅ 24 899 + 1⋅ 189 899 + 2⋅ 420 899 + 3⋅ 266 899

= 0+ 189 899 + 840 899 + 798 899
= 0 899 + 189 899 + 840 899 + 798 899
= 1827 899
= 63 31

2.03

Erwartungswerte mit best. Optionen im WS-Baum

Beispiel:

In einem Stapel Karten mit 4 Asse, 9 Könige, 5 Damen und 6 Buben werden 2 Karten gezogen. Dabei zählen 2 Asse 500, 2 Könige 450, 2 Damen 160 und 2 Buben 80 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 1 46
As -> König 3 46
As -> Dame 5 138
As -> Bube 1 23
König -> As 3 46
König -> König 3 23
König -> Dame 15 184
König -> Bube 9 92
Dame -> As 5 138
Dame -> König 15 184
Dame -> Dame 5 138
Dame -> Bube 5 92
Bube -> As 1 23
Bube -> König 9 92
Bube -> Dame 5 92
Bube -> Bube 5 92

Die Wahrscheinlichkeit für '2 Asse' ist:

P('As'-'As')
= 1 46

Die Wahrscheinlichkeit für '2 Könige' ist:

P('König'-'König')
= 3 23

Die Wahrscheinlichkeit für '2 Damen' ist:

P('Dame'-'Dame')
= 5 138

Die Wahrscheinlichkeit für '2 Buben' ist:

P('Bube'-'Bube')
= 5 92

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

P('König'-'Dame') + P('Dame'-'König')
= 15 184 + 15 184 = 15 92

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 500 450 160 80 35
P(X=xi) 1 46 3 23 5 138 5 92 15 92
xi ⋅ P(X=xi) 250 23 1350 23 400 69 100 23 525 92

Der Erwartungswert verechnet sich aus der Summe der einzelnen Produkte:

E(X)= 500⋅ 1 46 + 450⋅ 3 23 + 160⋅ 5 138 + 80⋅ 5 92 + 35⋅ 15 92

= 250 23 + 1350 23 + 400 69 + 100 23 + 525 92
= 3000 276 + 16200 276 + 1600 276 + 1200 276 + 1575 276
= 23575 276
= 1025 12

85.42