Aufgabenbeispiele von Zufallsexperimente

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Zufallsexperiment (einstufig)

Beispiel:

In einem Kartenstapel sind 4 Asse, 10 Könige, 3 Damen, und 3 Buben. Eine Karte wird nach Mischen zufällig gezogen. Bestimme jeweils die Wahrscheinlichkeiten für die verschiedenen Kartenwerte.
(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: 4 + 10 + 3 + 3=20

Hieraus ergibt sich für ...

Ass: p= 4 20 = 1 5

König: p= 10 20 = 1 2

Dame: p= 3 20

Bube: p= 3 20

mit Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

In einer Urne sind 5 rote, 3 gelbe, 5 blaue und 7 schwarze Kugeln. Es wird zwei mal mit zurücklegen eine Kugel gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für "1 mal rot und 1 mal blau"?

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EreignisP
rot -> rot 1 16
rot -> blau 1 16
rot -> gelb 3 80
rot -> schwarz 7 80
blau -> rot 1 16
blau -> blau 1 16
blau -> gelb 3 80
blau -> schwarz 7 80
gelb -> rot 3 80
gelb -> blau 3 80
gelb -> gelb 9 400
gelb -> schwarz 21 400
schwarz -> rot 7 80
schwarz -> blau 7 80
schwarz -> gelb 21 400
schwarz -> schwarz 49 400

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: rot: 1 4 ; blau: 1 4 ; gelb: 3 20 ; schwarz: 7 20 ;

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

Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

1 16 + 1 16 = 1 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 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 3 ; "nicht blau": 2 3 ;

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

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

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das SchaubBild nicht sehen :( Die relevanten Pfade sind:
  • 'blau'-'blau'-'nicht blau' (P= 2 27 )
  • 'blau'-'nicht blau'-'blau' (P= 2 27 )
  • 'nicht blau'-'blau'-'blau' (P= 2 27 )
  • 'blau'-'blau'-'blau' (P= 1 27 )

Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

2 27 + 2 27 + 2 27 + 1 27 = 7 27


ohne Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

In einer Urne sind 9 rote, 3 blaue , 10 gelbe und 3 schwarze Kugeln. Es wird zwei mal ohne zurücklegen eine Kugel gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für "höchstens 1 mal rot"?

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

Einzel-Wahrscheinlichkeiten :"rot": 9 25 ; "nicht rot": 16 25 ;

Wie man auch im Baumdiagramm unten gut erkennen kann, sind bei 'höchstens einmal rot' alle Möglichkeiten enthalten, außer eben 2 mal 'rot'

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

P=1-P(2 mal 'rot')=1- 3 25 = 22 25

EreignisP
rot -> rot 3 25
rot -> nicht rot 6 25
nicht rot -> rot 6 25
nicht rot -> nicht rot 2 5

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: rot: 9 25 ; nicht rot: 16 25 ;

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


'rot'-'nicht rot' (P= 6 25 )
'nicht rot'-'rot' (P= 6 25 )
'nicht rot'-'nicht rot' (P= 2 5 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

6 25 + 6 25 + 2 5 = 22 25


Ziehen ohne Zurücklegen

Beispiel:

Auf einen Schüleraustausch bewerben sich 6 Mädchen und 4 Jungs. Weil aber leider weniger Plätze zur Verfügung stehen, muss gelost werden. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass von den ersten 3 verlosten Plätzen höchstens 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 5 ; "nicht Mädchen": 2 5 ;

EreignisP
Mädchen -> Mädchen -> Mädchen 1 6
Mädchen -> Mädchen -> nicht Mädchen 1 6
Mädchen -> nicht Mädchen -> Mädchen 1 6
Mädchen -> nicht Mädchen -> nicht Mädchen 1 10
nicht Mädchen -> Mädchen -> Mädchen 1 6
nicht Mädchen -> Mädchen -> nicht Mädchen 1 10
nicht Mädchen -> nicht Mädchen -> Mädchen 1 10
nicht Mädchen -> nicht Mädchen -> nicht Mädchen 1 30

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: Mädchen: 3 5 ; nicht Mädchen: 2 5 ;

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= 1 10 )
'nicht Mädchen'-'Mädchen'-'nicht Mädchen' (P= 1 10 )
'nicht Mädchen'-'nicht Mädchen'-'Mädchen' (P= 1 10 )
'nicht Mädchen'-'nicht Mädchen'-'nicht Mädchen' (P= 1 30 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

1 10 + 1 10 + 1 10 + 1 30 = 1 3


Ziehen bis erstmals x kommt

Beispiel:

In einer Urne sind 3 rote und 3 blaue Kugeln. Es soll (ohne zurücklegen) solange gezogen werden, bis erstmals eine blaue Kugel erscheint. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit die blaue Kugel im 4. 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= 3 6 2 5 1 4 3 3
= 1 1 5 1 4 1
= 1 20

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nur Summen

Beispiel:

In einem Stapel sind 2 Karten vom Wert 7, 2 Karten vom Wert 8 und 4 9er. Man zieht 2 Karten aus dem Stapel. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Summe der beiden Karten gerade 18 ist?

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Da ja ausschließlich nach '9' gefragt ist, genügt es das Modell auf zwei Möglichkeiten zu beschränken: '9' und 'nicht 9'

Einzel-Wahrscheinlichkeiten :"9": 1 2 ; "nicht 9": 1 2 ;

EreignisP
9 -> 9 3 14
9 -> nicht 9 2 7
nicht 9 -> 9 2 7
nicht 9 -> nicht 9 3 14

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: 9: 1 2 ; nicht 9: 1 2 ;

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


'9'-'9' (P= 3 14 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

3 14 = 3 14


Ziehen ohne Zurücklegen

Beispiel:

In einem Kartenstapel sind 10 Karten der Farbe Kreuz, 10 der Farbe Pik, 2 der Farbe Herz und 3 der Farbe Karo. Es werden 2 Karten vom Stapel gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für "mindestens 1 mal Kreuz"?

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

Einzel-Wahrscheinlichkeiten :"Kreuz": 2 5 ; "nicht Kreuz": 3 5 ;

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

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

P=1-P(0 mal 'Kreuz')=1- 7 20 = 13 20

EreignisP
Kreuz -> Kreuz 3 20
Kreuz -> nicht Kreuz 1 4
nicht Kreuz -> Kreuz 1 4
nicht Kreuz -> nicht Kreuz 7 20

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: Kreuz: 2 5 ; nicht Kreuz: 3 5 ;

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


'Kreuz'-'nicht Kreuz' (P= 1 4 )
'nicht Kreuz'-'Kreuz' (P= 1 4 )
'Kreuz'-'Kreuz' (P= 3 20 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

1 4 + 1 4 + 3 20 = 13 20


Kombinatorik (ohne Binom.)

Beispiel:

Eine Mathelehrerin hat für die 12 SchülerInnen ihrer 8. Klasse, die eine Zusatzaufgabe gemacht haben, eine Schokoladentafel, ein Pack Gummibärchen und eine Packung Kekse dabei. Jede der Süßigkeiten wird unter den 12 SchülerInnen verlost, wobei man nie mehr als eine Süßigkeit gewinnen kann. Wie viele verschiedene Möglichkeiten gibt es für die Gesamtverlosung?

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Für die erste Stelle ist jede(r) SchülerIn möglich. Es gibt also 12 Möglichkeiten. Für die zweite Stelle ist der/die an erster Stelle stehende SchülerIn nicht mehr möglich, es gibt also nur noch 11 Möglichkeiten. Für die 3. Stelle fehlen dann schon 2, so dass nur noch 10 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 12 ⋅ 11 ⋅ 10 = 1320 Möglichkeiten.

Kombinatorik

Beispiel:

Eine Mathelehrerin verlost unter den 10 SchülerInnen ihrer 8. Klasse, die eine Zusatzaufgabe gemacht haben, 4 Matherätsel-Knobelbücher. Natürlich kann jeder höchstens eins bekommen. Wie viele verschiedene Möglichkeiten gibt es für die 4er-Gruppe der glücklichen Gewinner?

Lösung einblenden

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 ⋅ 7 = 5040 Möglichkeiten, die 10 Möglichkeiten (SchülerIn) auf die 4 "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 4er-Gruppe drin ist, nicht an welche Stelle.

Wir berechnen jetzt also, wie viele mögliche Reihenfolgen pro 4er-Gruppe möglich sind.

  • Für die erste Stelle ist jede(r) aus der 4er-Gruppe möglich. Es gibt also 4 Möglichkeiten.
  • Für die zweite Stelle ist der/die an erster Stelle stehende nicht mehr möglich, es gibt also nur noch 3 Möglichkeiten.
  • Für die 3. Stelle fehlen dann schon 2, so dass nur noch 2 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 4 ⋅ 3 ⋅ 2 ⋅ 1 = 24 Möglichkeiten für die verschiedenen Reihenfolgen innerhalb einer 4er-Gruppe.

Wir müssen deswegen die 5040 Möglichkeiten für nach Reihenfolge sortierte 4er-Gruppen durch die 24 Möglichkeiten, die 4er-Gruppe anzuordnen, teilen.

Hieraus ergeben sich 5040 24 = 210 Möglichkeiten für 4er-Gruppen, die aus 10 Elementen (SchülerIn) gebildet werden.