Aufgabenbeispiele von Zufallsexperimente

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Zufallsexperiment (einstufig)

Beispiel:

In einer Klasse besuchen 5 Schülerinnen und Schüler den katholischen Religionsunterricht, 8 den evangelischen, und 7 sind in Ethik. Wie groß ist jeweils die Wahrscheinlichkeit, dass ein zufällig ausgewählter Schüler der Klasse im jeweiligen Religionsunterricht ist?
(Denk daran, den Bruch vollständig zu kürzen!)

Lösung einblenden

Die Wahrscheinlichkeit eines Ereignisses lässt sich berechen als p= Anzahl gesuchter Möglichkeiten Anzahl aller Möglichkeiten

Hierfür müssen wir erstmal die Gesamtzahl aller Möglichkeiten zusammenzählen: 5 + 8 + 7=20

Hieraus ergibt sich für ...

rk: p= 5 20 = 1 4

ev: p= 8 20 = 2 5

Eth: p= 7 20

mit Zurücklegen (einfach)

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)

Das nebenstehende Glücksrad wird 2 mal gedreht. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für "1 mal rot und 1 mal blau"?

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EreignisP
rot -> rot 1 4
rot -> blau 3 16
rot -> gelb 1 16
blau -> rot 3 16
blau -> blau 9 64
blau -> gelb 3 64
gelb -> rot 1 16
gelb -> blau 3 64
gelb -> gelb 1 64

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: rot: 1 2 ; blau: 3 8 ; gelb: 1 8 ;

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das SchaubBild nicht sehen :( Die relevanten Pfade sind:
  • 'rot'-'blau' (P= 3 16 )
  • 'blau'-'rot' (P= 3 16 )

Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

3 16 + 3 16 = 3 8


Ziehen mit Zurücklegen

Beispiel:

In einer Urne sind 8 rote und 4 blaue Kugeln. Es wird 3 mal mit zurücklegen eine Kugel gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für "mindestens 1 mal rot"?

Lösung einblenden

Da ja ausschließlich nach 'rot' gefragt ist, genügt es das Modell auf zwei Möglichkeiten zu beschränken: 'rot' und 'nicht rot'

Einzel-Wahrscheinlichkeiten :"rot": 2 3 ; "nicht rot": 1 3 ;

Wie man auch im Baumdiagramm unten gut erkennen kann, sind bei 'mindestens einmal rot' alle Möglichkeiten enthalten, außer eben kein 'rot' bzw. 0 mal 'rot'

Man kann also am aller einfachsten die gesuchte Wahrscheinlichkeit über das Gegenereignis berechnen:

P=1-P(0 mal 'rot')=1- 1 27 = 26 27

EreignisP
rot -> rot -> rot 8 27
rot -> rot -> nicht rot 4 27
rot -> nicht rot -> rot 4 27
rot -> nicht rot -> nicht rot 2 27
nicht rot -> rot -> rot 4 27
nicht rot -> rot -> nicht rot 2 27
nicht rot -> nicht rot -> rot 2 27
nicht rot -> nicht rot -> nicht rot 1 27

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: rot: 2 3 ; nicht rot: 1 3 ;

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das SchaubBild nicht sehen :( Die relevanten Pfade sind:
  • 'rot'-'nicht rot'-'nicht rot' (P= 2 27 )
  • 'nicht rot'-'rot'-'nicht rot' (P= 2 27 )
  • 'nicht rot'-'nicht rot'-'rot' (P= 2 27 )
  • 'rot'-'rot'-'nicht rot' (P= 4 27 )
  • 'rot'-'nicht rot'-'rot' (P= 4 27 )
  • 'nicht rot'-'rot'-'rot' (P= 4 27 )
  • 'rot'-'rot'-'rot' (P= 8 27 )

Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

2 27 + 2 27 + 2 27 + 4 27 + 4 27 + 4 27 + 8 27 = 26 27


ohne Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

Auf einen Schüleraustausch bewerben sich 10 Mädchen und 5 Jungs. Weil aber leider weniger Plätze zur Verfügung stehen, muss gelost werden. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass von den ersten 3 verlosten Plätzen mindestens 1 an ein Mädchen gehen?

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Da ja ausschließlich nach 'Mädchen' gefragt ist, genügt es das Modell auf zwei Möglichkeiten zu beschränken: 'Mädchen' und 'nicht Mädchen'

Einzel-Wahrscheinlichkeiten :"Mädchen": 2 3 ; "nicht Mädchen": 1 3 ;

Wie man auch im Baumdiagramm unten gut erkennen kann, sind bei 'mindestens einmal Mädchen' alle Möglichkeiten enthalten, außer eben kein 'Mädchen' bzw. 0 mal 'Mädchen'

Man kann also am aller einfachsten die gesuchte Wahrscheinlichkeit über das Gegenereignis berechnen:

P=1-P(0 mal 'Mädchen')=1- 2 91 = 89 91

EreignisP
Mädchen -> Mädchen -> Mädchen 24 91
Mädchen -> Mädchen -> nicht Mädchen 15 91
Mädchen -> nicht Mädchen -> Mädchen 15 91
Mädchen -> nicht Mädchen -> nicht Mädchen 20 273
nicht Mädchen -> Mädchen -> Mädchen 15 91
nicht Mädchen -> Mädchen -> nicht Mädchen 20 273
nicht Mädchen -> nicht Mädchen -> Mädchen 20 273
nicht Mädchen -> nicht Mädchen -> nicht Mädchen 2 91

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: Mädchen: 2 3 ; nicht Mädchen: 1 3 ;

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


'Mädchen'-'nicht Mädchen'-'nicht Mädchen' (P= 20 273 )
'nicht Mädchen'-'Mädchen'-'nicht Mädchen' (P= 20 273 )
'nicht Mädchen'-'nicht Mädchen'-'Mädchen' (P= 20 273 )
'Mädchen'-'Mädchen'-'nicht Mädchen' (P= 15 91 )
'Mädchen'-'nicht Mädchen'-'Mädchen' (P= 15 91 )
'nicht Mädchen'-'Mädchen'-'Mädchen' (P= 15 91 )
'Mädchen'-'Mädchen'-'Mädchen' (P= 24 91 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

20 273 + 20 273 + 20 273 + 15 91 + 15 91 + 15 91 + 24 91 = 89 91


Ziehen ohne Zurücklegen

Beispiel:

In einem Kartenstapel sind verschiedene Karten, 6 vom Typ Kreuz, 9 vom Typ Herz, 5 vom Typ Pik und 4 vom Typ Karo. Es werden 2 Karten vom Stapel gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, 2 Karten der gleichen Farbe zu ziehen?

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EreignisP
Kreuz -> Kreuz 5 92
Kreuz -> Herz 9 92
Kreuz -> Pik 5 92
Kreuz -> Karo 1 23
Herz -> Kreuz 9 92
Herz -> Herz 3 23
Herz -> Pik 15 184
Herz -> Karo 3 46
Pik -> Kreuz 5 92
Pik -> Herz 15 184
Pik -> Pik 5 138
Pik -> Karo 5 138
Karo -> Kreuz 1 23
Karo -> Herz 3 46
Karo -> Pik 5 138
Karo -> Karo 1 46

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: Kreuz: 1 4 ; Herz: 3 8 ; Pik: 5 24 ; Karo: 1 6 ;

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


'Kreuz'-'Kreuz' (P= 5 92 )
'Herz'-'Herz' (P= 3 23 )
'Pik'-'Pik' (P= 5 138 )
'Karo'-'Karo' (P= 1 46 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

5 92 + 3 23 + 5 138 + 1 46 = 67 276


Ziehen bis erstmals x kommt

Beispiel:

In einer Urne sind 2 rote und 8 blaue Kugeln. Es soll (ohne zurücklegen) solange gezogen werden, bis erstmals eine blaue Kugel erscheint. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit die blaue Kugel im 3. Versuch zu ziehen?
(Denk daran, den Bruch vollständig zu kürzen!)

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Die Wahrscheinlichkeit kann man dem einzig möglichen Pfad entlang ablesen:

P= 2 10 1 9 8 8
= 1 5 1 9 4 4
= 1 45

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nur Summen

Beispiel:

In einer 8. Klasse gibt es 10 SchülerInnen, die 13 Jahre alt sind, 5 14-Jährige und 4 15-Jährige. Ein Lehrer, der keine Ahnung über das Alter seiner Schüler hat, muss bei zwei SchülerInnen raten, wie alt die beiden zusammen sind. Er tippt auf 26 Jahre. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass er zufällig richtig getippt hat?

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Da ja ausschließlich nach '13' gefragt ist, genügt es das Modell auf zwei Möglichkeiten zu beschränken: '13' und 'nicht 13'

Einzel-Wahrscheinlichkeiten :"13": 10 19 ; "nicht 13": 9 19 ;

EreignisP
13 -> 13 5 19
13 -> nicht 13 5 19
nicht 13 -> 13 5 19
nicht 13 -> nicht 13 4 19

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: 13: 10 19 ; nicht 13: 9 19 ;

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


'13'-'13' (P= 5 19 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

5 19 = 5 19


Ziehen mit Zurücklegen

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)

Ein Glücksrad wird zwei mal gedreht. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Summe der beiden Zahlen 6 ist?

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EreignisP
1 -> 1 9 64
1 -> 2 3 32
1 -> 3 3 32
1 -> 4 3 64
2 -> 1 3 32
2 -> 2 1 16
2 -> 3 1 16
2 -> 4 1 32
3 -> 1 3 32
3 -> 2 1 16
3 -> 3 1 16
3 -> 4 1 32
4 -> 1 3 64
4 -> 2 1 32
4 -> 3 1 32
4 -> 4 1 64

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: 1: 3 8 ; 2: 1 4 ; 3: 1 4 ; 4: 1 8 ;

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das SchaubBild nicht sehen :( Die relevanten Pfade sind:
  • '2'-'4' (P= 1 32 )
  • '4'-'2' (P= 1 32 )
  • '3'-'3' (P= 1 16 )

Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

1 32 + 1 32 + 1 16 = 1 8


Kombinatorik (ohne Binom.)

Beispiel:

Eine 2-stellige Zahl soll gewürfelt werden. Dabei wird einfach 2 mal mit einem normalen Würfel gewürfelt und die erwürfelten Zahlen hintereinander geschrieben. Wie viele verschiedene Zahlen können so gewürfelt werden

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Bei jedem der 2 'Zufallsversuche' gibt es 6 Möglichkeiten. Dabei ist jedes Ergebnis im ersten 'Durchgang' mit jedem Ergebnis im zweiten Durchgang kombinierbar. Man könnte also alles in einem Baumdiagramm darstellen, das sich in jeder der 2 Ebenen immer 6-fach verzweigt.

Es entstehen so also 6 ⋅ 6 = 62 = 36 Möglichkeiten.

Kombinatorik

Beispiel:

Kristin hat die ganze Nacht durch MatheBattle gespielt und ist jetzt erste im Highscore in ihrer Klasse, die aus 25 Schülerinnen und Schülern besteht. Da überlegt sie sich, wie viele Möglichkeiten es eigentlich gibt, wie die ersten 4 Plätze belegt sein können. Berechne diese Anzahl aller Möglichkeiten?

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Für die erste Stelle ist jede(r) SchülerIn möglich. Es gibt also 25 Möglichkeiten. Für die zweite Stelle ist der/die an erster Stelle stehende SchülerIn nicht mehr möglich, es gibt also nur noch 24 Möglichkeiten. Für die 3. Stelle fehlen dann schon 2, so dass nur noch 23 möglich sind, usw.

Da ja jede Möglichkeit der ersten Stelle mit den Möglichkeiten der zweiten, dritten, ... Stelle kombinierbar sind, müssen wir die verschiedenen Möglichkeiten an den verschiedenen Stellen multiplizieren:

also 25 ⋅ 24 ⋅ 23 ⋅ 22 = 303600 Möglichkeiten.