Aufgabenbeispiele von komplexere Erwartungswerte

Durch Aktualisieren des Browsers (z.B. mit Taste F5) kann man neue Beispielaufgaben sehen


Erwartungswerte bei Binomialverteilungen

Beispiel:

Auf einem Jahrmarkt wird Torwandschießen angeboten. Dabei darf man für 18€ Einsatz 6 Schüsse abgeben. Trifft man alle 6, so erhält man 2000€. Bei 5 Treffern bekommt man 300€, und bei 4 Treffern 20€. Trifft man weniger als 4 mal, so erhält man nichts. Mit welchem durchschnittlichen Gewinn pro Spiel kann ein Spieler rechnen, wenn man von einer Trefferwahrscheinlichkeit von p=0,27 ausgehen kann?
(Das Ergebnis bitte auf 2 Stellen runden!)

Lösung einblenden

Zuerst müssen wir die Wahrscheinlichkeiten für die einzelnen 'Trefferzahlen' bestimmen:

Trefferzahl: 0-3

Die Zufallsgröße X gibt die Anzahl der Treffer an. X ist binomialverteilt mit n=6 und p=0.27.

P0.276 (X3) = P0.276 (X=0) + P0.276 (X=1) + P0.276 (X=2) + P0.276 (X=3) = 0.95084702191 ≈ 0.9508
(TI-Befehl: binomcdf(6,0.27,3))

Trefferzahl: 4

Die Zufallsgröße X gibt die Anzahl der Treffer an. X ist binomialverteilt mit n=6 und p=0.27.

P0.276 (X=4) = ( 6 4 ) 0.274 0.732 =0.042480736335≈ 0.0425
(TI-Befehl: binompdf(6,0.27,4))

Trefferzahl: 5

Die Zufallsgröße X gibt die Anzahl der Treffer an. X ist binomialverteilt mit n=6 und p=0.27.

P0.276 (X=5) = ( 6 5 ) 0.275 0.731 =0.006284821266≈ 0.0063
(TI-Befehl: binompdf(6,0.27,5))

Trefferzahl: 6

Die Zufallsgröße X gibt die Anzahl der Treffer an. X ist binomialverteilt mit n=6 und p=0.27.

P0.276 (X=6) = ( 6 6 ) 0.276 0.730 =0.000387420489≈ 0.0004
(TI-Befehl: binompdf(6,0.27,6))

Erwartungswerte der Zufallsgrößen X und Y

Ereignis 0-3 4 5 6
Zufallsgröße xi 0 20 300 2000
Zufallsgröße yi (Gewinn) -18 2 282 1982
P(X=xi) 0.9508 0.0425 0.0063 0.0004
xi ⋅ P(X=xi) 0 0,85 1,89 0,8
yi ⋅ P(Y=yi) -17,1144 0,085 1,7766 0,7928

Der Erwartungswert verechnet sich aus der Summe der einzelnen Produkte:

E(X)= 0⋅0.9508 + 20⋅0.0425 + 300⋅0.0063 + 2000⋅0.0004

3.54

Das ist jetzt allerdings der Erwartungswert der Auszahlung, von dem man noch den Einsatz abziehen muss, so dass sich als Erwartungswert des Gewinns E(x)=3.54 - 18 = -14.46 ergibt.

Oder man rechnet gleich den Erwartungswert der einzelnen Gewinne (X2) aus:

E(Y)= -18⋅0.9508 + 2⋅0.0425 + 282⋅0.0063 + 1982⋅0.0004

-14.46

Erwartungswerte mit gesuchten Anzahlen im WS-Baum

Beispiel:

Ein Spieler darf aus einer Urne mit 7 blauen und 3 roten Kugeln 3 Kugeln ohne zurücklegen ziehen. Zieht er dabei 3 blaue Kugeln, so erhält er 13€, bei 2 blauen bekommt er noch 5€, bei einer 3€. Ist gar keine blaue Kugel dabei, erhält er 0€. Welchen Gewinn kann er 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
blau -> blau -> blau 7 24
blau -> blau -> rot 7 40
blau -> rot -> blau 7 40
blau -> rot -> rot 7 120
rot -> blau -> blau 7 40
rot -> blau -> rot 7 120
rot -> rot -> blau 7 120
rot -> rot -> rot 1 120

Die Wahrscheinlichkeit für 0 mal 'blau' ist: 1 120

Die Wahrscheinlichkeit für 1 mal 'blau' ist: 7 120 + 7 120 + 7 120 = 7 40

Die Wahrscheinlichkeit für 2 mal 'blau' ist: 7 40 + 7 40 + 7 40 = 21 40

Die Wahrscheinlichkeit für 3 mal 'blau' ist: 7 24

Die Zufallsgröße X beschreibt den ausbezahlten Euro-Betrag.

Erwartungswert der Zufallsgröße X

Ereignis 0 1 2 3
Zufallsgröße xi 0 3 5 13
P(X=xi) 1 120 7 40 21 40 7 24
xi ⋅ P(X=xi) 0 21 40 21 8 91 24

Der Erwartungswert verechnet sich aus der Summe der einzelnen Produkte:

E(X)= 0⋅ 1 120 + 3⋅ 7 40 + 5⋅ 21 40 + 13⋅ 7 24

= 0+ 21 40 + 21 8 + 91 24
= 0 120 + 63 120 + 315 120 + 455 120
= 833 120

6.94