Aufgabenbeispiele von Zufallsexperimente

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Zufallsexperiment (einstufig)

Beispiel:

In einem Kartenstapel sind 10 Asse, 1 Könige, 5 Damen, und 4 Buben. Eine Karte wird nach Mischen zufällig gezogen. Bestimme jeweils die Wahrscheinlichkeiten für die verschiedenen Kartenwerte.
(Denk daran, den Bruch vollständig zu kürzen!)

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

Hierfür müssen wir erstmal die Gesamtzahl aller Möglichkeiten zusammenzählen: 10 + 1 + 5 + 4=20

Hieraus ergibt sich für ...

Ass: p= 10 20 = 1 2

König: p= 1 20

Dame: p= 5 20 = 1 4

Bube: p= 4 20 = 1 5

mit Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

In einer Urne sind 10 rote, 9 gelbe, 5 blaue und 6 schwarze Kugeln. Es wird zwei mal mit zurücklegen eine Kugel gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für "genau 2 mal blau"?

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

Einzel-Wahrscheinlichkeiten :"blau": 1 6 ; "nicht blau": 5 6 ;

EreignisP
blau -> blau 1 36
blau -> nicht blau 5 36
nicht blau -> blau 5 36
nicht blau -> nicht blau 25 36

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: blau: 1 6 ; nicht blau: 5 6 ;

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das SchaubBild nicht sehen :( Die relevanten Pfade sind:
  • 'blau'-'blau' (P= 1 36 )

Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

1 36 = 1 36


Ziehen mit Zurücklegen

Beispiel:

Beim Roulette kann man auch auf Zahlenbereiche setzen. Z.B. auf die Zahlenbereiche 1-12, 13-24 und 25-36, wobei die grüne 0 zu keinem der Bereiche gehört. Es wird zwei mal eine Kugel im Roulette gespielt. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für "1 mal 13-24 und 1 mal grüne 0"?

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EreignisP
1-12 -> 1-12 144 1369
1-12 -> 13-24 144 1369
1-12 -> 25-36 144 1369
1-12 -> grüne 0 12 1369
13-24 -> 1-12 144 1369
13-24 -> 13-24 144 1369
13-24 -> 25-36 144 1369
13-24 -> grüne 0 12 1369
25-36 -> 1-12 144 1369
25-36 -> 13-24 144 1369
25-36 -> 25-36 144 1369
25-36 -> grüne 0 12 1369
grüne 0 -> 1-12 12 1369
grüne 0 -> 13-24 12 1369
grüne 0 -> 25-36 12 1369
grüne 0 -> grüne 0 1 1369

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: 1-12: 12 37 ; 13-24: 12 37 ; 25-36: 12 37 ; grüne 0: 1 37 ;

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das SchaubBild nicht sehen :( Die relevanten Pfade sind:
  • '13-24'-'grüne 0' (P= 12 1369 )
  • 'grüne 0'-'13-24' (P= 12 1369 )

Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

12 1369 + 12 1369 = 24 1369


ohne Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

In einem Kartenstapel sind verschiedene Karten, 5 vom Typ Kreuz, 3 vom Typ Herz, 6 vom Typ Pik und 6 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 1 19
Kreuz -> Herz 3 76
Kreuz -> Pik 3 38
Kreuz -> Karo 3 38
Herz -> Kreuz 3 76
Herz -> Herz 3 190
Herz -> Pik 9 190
Herz -> Karo 9 190
Pik -> Kreuz 3 38
Pik -> Herz 9 190
Pik -> Pik 3 38
Pik -> Karo 9 95
Karo -> Kreuz 3 38
Karo -> Herz 9 190
Karo -> Pik 9 95
Karo -> Karo 3 38

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: Kreuz: 1 4 ; Herz: 3 20 ; Pik: 3 10 ; Karo: 3 10 ;

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


'Kreuz'-'Kreuz' (P= 1 19 )
'Herz'-'Herz' (P= 3 190 )
'Pik'-'Pik' (P= 3 38 )
'Karo'-'Karo' (P= 3 38 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

1 19 + 3 190 + 3 38 + 3 38 = 43 190


Ziehen ohne Zurücklegen

Beispiel:

Auf einen Schüleraustausch bewerben sich 9 Mädchen und 3 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": 3 4 ; "nicht Mädchen": 1 4 ;

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- 1 220 = 219 220

EreignisP
Mädchen -> Mädchen -> Mädchen 21 55
Mädchen -> Mädchen -> nicht Mädchen 9 55
Mädchen -> nicht Mädchen -> Mädchen 9 55
Mädchen -> nicht Mädchen -> nicht Mädchen 9 220
nicht Mädchen -> Mädchen -> Mädchen 9 55
nicht Mädchen -> Mädchen -> nicht Mädchen 9 220
nicht Mädchen -> nicht Mädchen -> Mädchen 9 220
nicht Mädchen -> nicht Mädchen -> nicht Mädchen 1 220

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: Mädchen: 3 4 ; nicht Mädchen: 1 4 ;

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'Mädchen'-'nicht Mädchen'-'nicht Mädchen' (P= 9 220 )
'nicht Mädchen'-'Mädchen'-'nicht Mädchen' (P= 9 220 )
'nicht Mädchen'-'nicht Mädchen'-'Mädchen' (P= 9 220 )
'Mädchen'-'Mädchen'-'nicht Mädchen' (P= 9 55 )
'Mädchen'-'nicht Mädchen'-'Mädchen' (P= 9 55 )
'nicht Mädchen'-'Mädchen'-'Mädchen' (P= 9 55 )
'Mädchen'-'Mädchen'-'Mädchen' (P= 21 55 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

9 220 + 9 220 + 9 220 + 9 55 + 9 55 + 9 55 + 21 55 = 219 220


Ziehen bis erstmals x kommt

Beispiel:

Aus einem Kartenstapel mit 1 Karten der Farbe Herz und 2 weiteren Karten soll solange eine Karte gezogen werden, bis eine Herz-Karte erscheint. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass dies im 3.Versuch passiert?
(Denk daran, den Bruch vollständig zu kürzen!)

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Die Wahrscheinlichkeit kann man dem einzig möglichen Pfad entlang ablesen:

P= 2 3 1 2 1
= 1 3 11
= 1 3

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nur Summen

Beispiel:

In einer Urne sind 3 Kugeln, die mit einer 1 beschriftet sind, 4 kugel mit einer 2 und 3 Kugeln mit einer 3. Es werden zwei Kugeln gleichzeitig gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Summe der Kugeln 3 ist?

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EreignisP
1 -> 1 1 15
1 -> 2 2 15
1 -> 3 1 10
2 -> 1 2 15
2 -> 2 2 15
2 -> 3 2 15
3 -> 1 1 10
3 -> 2 2 15
3 -> 3 1 15

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: 1: 3 10 ; 2: 2 5 ; 3: 3 10 ;

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


'1'-'2' (P= 2 15 )
'2'-'1' (P= 2 15 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

2 15 + 2 15 = 4 15


Ziehen ohne Zurücklegen

Beispiel:

In einer Urne sind 3 Kugeln, die mit einer 1 beschriftet sind, 5 kugel mit einer 2 und 4 Kugeln mit einer 3. Es werden zwei Kugeln gleichzeitig gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Summe der Kugeln 5 ist?

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EreignisP
1 -> 1 1 22
1 -> 2 5 44
1 -> 3 1 11
2 -> 1 5 44
2 -> 2 5 33
2 -> 3 5 33
3 -> 1 1 11
3 -> 2 5 33
3 -> 3 1 11

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: 1: 1 4 ; 2: 5 12 ; 3: 1 3 ;

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


'2'-'3' (P= 5 33 )
'3'-'2' (P= 5 33 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

5 33 + 5 33 = 10 33


Kombinatorik (ohne Binom.)

Beispiel:

Ein spezielles Zahlenschloss hat 4 Ringe mit jeweils 6 verschiedenen Zahlen drauf. Wie viele verschiedene Möglichkeiten kann man bei diesem Zahlenschloss einstellen?

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Bei jedem der 4 '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 4 Ebenen immer 6-fach verzweigt.

Es entstehen so also 6 ⋅ 6 ⋅ 6 ⋅ 6 = 64 = 1296 Möglichkeiten.

Kombinatorik

Beispiel:

Eine Mathelehrerin verlost unter den 10 SchülerInnen ihrer 8. Klasse, die eine Zusatzaufgabe gemacht haben, 3 Matherätsel-Knobelbücher. Natürlich kann jeder höchstens eins bekommen. Wie viele verschiedene Möglichkeiten gibt es für die 3er-Gruppe der glücklichen Gewinner?

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Für die erste Stelle ist jede(r/s) SchülerIn möglich. Es gibt also 10 Möglichkeiten. Für die zweite Stelle ist der/die/das an erster Stelle stehende SchülerIn nicht mehr möglich, es gibt also nur noch 9 Möglichkeiten. Für die 3. Stelle fehlen dann schon 2, so dass nur noch 8 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:

Es gibt also 10 ⋅ 9 ⋅ 8 = 720 Möglichkeiten, die 10 Möglichkeiten (SchülerIn) auf die 3 "Ziehungen" (Knobelbücher) zu verteilen.

Wir haben jetzt dabei aber genau unterschieden an welcher Stelle was gezogen wurde. Also wären zum Beispiel Anton-Berta-Caesar und Berta-Caesar-Anton zwei unterschiedliche Ergebnisse. In unserem Fall hier soll diese Reihenfolge aber keine Rolle spielen. Es interessiert nur, wer in der 3er-Gruppe drin ist, nicht an welche Stelle.

Wir berechnen jetzt also, wie viele mögliche Reihenfolgen pro 3er-Gruppe möglich sind.

  • Für die erste Stelle ist jede(r) aus der 3er-Gruppe möglich. Es gibt also 3 Möglichkeiten.
  • Für die zweite Stelle ist der/die an erster Stelle stehende nicht mehr möglich, es gibt also nur noch 2 Möglichkeiten.
  • Für die 3. Stelle fehlen dann schon 2, so dass nur noch 1 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 und erhalten 3 ⋅ 2 ⋅ 1 = 6 Möglichkeiten für die verschiedenen Reihenfolgen innerhalb einer 3er-Gruppe.

Wir müssen deswegen die 720 Möglichkeiten für nach Reihenfolge sortierte 3er-Gruppen durch die 6 Möglichkeiten, die 3er-Gruppe anzuordnen, teilen.

Hieraus ergeben sich 720 6 = 120 Möglichkeiten für 3er-Gruppen, die aus 10 Elementen (SchülerIn) gebildet werden.