Aufgabenbeispiele von Zufallsexperimente

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Zufallsexperiment (einstufig)

Beispiel:

In einer Klasse besuchen 5 Schülerinnen und Schüler den katholischen Religionsunterricht, 6 den evangelischen, und 4 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 + 6 + 4=15

Hieraus ergibt sich für ...

rk: p= 5 15 = 1 3

ev: p= 6 15 = 2 5

Eth: p= 4 15

mit Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

Ein Würfel wird 2 mal geworfen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, genau 0 mal eine 6 zu würfeln?

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EreignisP
6er -> 6er 1 36
6er -> keine_6 5 36
keine_6 -> 6er 5 36
keine_6 -> keine_6 25 36

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: 6er: 1 6 ; keine_6: 5 6 ;

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das SchaubBild nicht sehen :( Die relevanten Pfade sind:
  • 'keine_6'-'keine_6' (P= 25 36 )

Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

25 36 = 25 36


Ziehen mit Zurücklegen

Beispiel:

In einer Urne sind verschiedene Kugeln, 9 vom Typ rot, 8 vom Typ blau und 3 vom Typ gelb. Es wird 2 mal mit zurücklegen eine Kugel gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, 2 Kugeln gleicher Farbe zu ziehen?

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EreignisP
rot -> rot 81 400
rot -> blau 9 50
rot -> gelb 27 400
blau -> rot 9 50
blau -> blau 4 25
blau -> gelb 3 50
gelb -> rot 27 400
gelb -> blau 3 50
gelb -> gelb 9 400

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: rot: 9 20 ; blau: 2 5 ; gelb: 3 20 ;

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das SchaubBild nicht sehen :( Die relevanten Pfade sind:
  • 'rot'-'rot' (P= 81 400 )
  • 'blau'-'blau' (P= 4 25 )
  • 'gelb'-'gelb' (P= 9 400 )

Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

81 400 + 4 25 + 9 400 = 77 200


ohne Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

Auf einen Schüleraustausch bewerben sich 4 Mädchen und 6 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 5 ; "nicht Mädchen": 3 5 ;

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 6 = 5 6

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

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: Mädchen: 2 5 ; nicht Mädchen: 3 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 6 )
'nicht Mädchen'-'Mädchen'-'nicht Mädchen' (P= 1 6 )
'nicht Mädchen'-'nicht Mädchen'-'Mädchen' (P= 1 6 )
'Mädchen'-'Mädchen'-'nicht Mädchen' (P= 1 10 )
'Mädchen'-'nicht Mädchen'-'Mädchen' (P= 1 10 )
'nicht Mädchen'-'Mädchen'-'Mädchen' (P= 1 10 )
'Mädchen'-'Mädchen'-'Mädchen' (P= 1 30 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

1 6 + 1 6 + 1 6 + 1 10 + 1 10 + 1 10 + 1 30 = 5 6


Ziehen ohne Zurücklegen

Beispiel:

In einem Kartenstapel sind verschiedene Karten, 5 vom Typ Kreuz, 6 vom Typ Herz, 7 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 5 138
Kreuz -> Herz 5 92
Kreuz -> Pik 35 552
Kreuz -> Karo 5 92
Herz -> Kreuz 5 92
Herz -> Herz 5 92
Herz -> Pik 7 92
Herz -> Karo 3 46
Pik -> Kreuz 35 552
Pik -> Herz 7 92
Pik -> Pik 7 92
Pik -> Karo 7 92
Karo -> Kreuz 5 92
Karo -> Herz 3 46
Karo -> Pik 7 92
Karo -> Karo 5 92

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: Kreuz: 5 24 ; Herz: 1 4 ; Pik: 7 24 ; Karo: 1 4 ;

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'Kreuz'-'Kreuz' (P= 5 138 )
'Herz'-'Herz' (P= 5 92 )
'Pik'-'Pik' (P= 7 92 )
'Karo'-'Karo' (P= 5 92 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

5 138 + 5 92 + 7 92 + 5 92 = 61 276


Ziehen bis erstmals x kommt

Beispiel:

Aus einem Kartenstapel mit 6 Karten der Farbe Herz und 4 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= 4 10 3 9 6 8
= 1 5 3 3 1 2
= 1 10

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nur Summen

Beispiel:

In einem Stapel sind 4 Karten vom Wert 7, 4 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 3 ; "nicht 9": 2 3 ;

EreignisP
9 -> 9 1 11
9 -> nicht 9 8 33
nicht 9 -> 9 8 33
nicht 9 -> nicht 9 14 33

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: 9: 1 3 ; nicht 9: 2 3 ;

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


'9'-'9' (P= 1 11 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

1 11 = 1 11


ohne Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

In einer 8-ten Klasse gibt es 2 Schüler mit NWT-Profil, 4 Schüler mit sprachlichem Profil, 2 Schüler mit Musik-Profil und 4 Schüler mit IMP-Profil. Der NWT-Lehrer hört, dass heute 2 Schüler fehlen würden. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit dass genau 1 Schüler mit NWT-Profil fehlen?

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

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

EreignisP
NWT -> NWT 1 66
NWT -> nicht NWT 5 33
nicht NWT -> NWT 5 33
nicht NWT -> nicht NWT 15 22

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

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


'NWT'-'nicht NWT' (P= 5 33 )
'nicht NWT'-'NWT' (P= 5 33 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

5 33 + 5 33 = 10 33


Kombinatorik (ohne Binom.)

Beispiel:

Eine bestimmte Variable soll im Computer mit 9 Bit abgespeichert werden. Ein Bit kann immer nur die Werte 0 und 1 annehmen. Wie viele Möglichkeiten gibt es die Variable mit verschiedenen Werten zu belegen?

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Bei jedem der 9 'Zufallsversuche' gibt es 2 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 9 Ebenen immer 2-fach verzweigt.

Es entstehen so also 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 = 29 = 512 Möglichkeiten.

Kombinatorik

Beispiel:

Kristin hat die ganze Nacht durch MatheBattle gespielt und ist jetzt erste im Highscore in ihrer Klasse, die aus 22 Schülerinnen und Schülern besteht. Da überlegt sie sich, wie viele Möglichkeiten es eigentlich gibt, wie die ersten 3 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 22 Möglichkeiten. Für die zweite Stelle ist der/die an erster Stelle stehende SchülerIn nicht mehr möglich, es gibt also nur noch 21 Möglichkeiten. Für die 3. Stelle fehlen dann schon 2, so dass nur noch 20 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 22 ⋅ 21 ⋅ 20 = 9240 Möglichkeiten.