Aufgabenbeispiele von Vierfeldertafel

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Mengen-Operationen elementar

Beispiel:

Gegeben ist die Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10} und die Mengen A = {3; 5; 7} und B = {1; 4; 10}. Bestimme A ∩ B .

Lösung einblenden

Gegeben sind ja die Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10} und die Mengen A = {3; 5; 7} und B = {1; 4; 10}.

Die Menge A ∩ B umfasst alle Elemente der Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10}, die sowohl in der Menge A={3; 5; 7}, als auch in der Menge B={1; 4; 10} sind,
also A ∩ B = {}

Mengen-Operationen (allg.)

Beispiel:

Gegeben ist die Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10} und die Mengen A = {1; 2; 5; 6; 8; 9} und B = {3; 8}. Bestimme A ‾ ∩ B .

Lösung einblenden

Gegeben sind ja die Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10} und die Mengen A = {1; 2; 5; 6; 8; 9} und B = {3; 8}.

Um die Menge A ‾ ∩ B bestimmen zu können, müssen wir erst noch die Menge A ‾ bestimmen.

Die Menge A ‾ umfasst alle Elemente der Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10}, die nicht in der Menge A={1; 2; 5; 6; 8; 9} sind,
also A ‾ = {3; 4; 7; 10}

Die Menge A ‾ ∩ B umfasst alle Elemente der Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10}, die sowohl in der Menge A ‾ ={3; 4; 7; 10}, als auch in der Menge B={3; 8} sind,
also A ‾ ∩ B = {3}

Mengen-Operationen Anwendungen

Beispiel:

In einer Urne sind 12 Kugeln mit den Zahlen 1 bis 12 beschriftet. Bestimme alle Kugeln deren Zahl keine Primzahl, aber höchstens die 6 ist.

Lösung einblenden

Gegeben sind ja die Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12} und die Mengen A = {2; 3; 5; 7; 11} und B = {1; 2; 3; 4; 5; 6}.

Um die Menge A ‾ ∩ B bestimmen zu können, müssen wir erst noch die Menge A ‾ bestimmen.

Die Menge A ‾ umfasst alle Elemente der Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12}, die nicht in der Menge A={2; 3; 5; 7; 11} sind,
also A ‾ = {1; 4; 6; 8; 9; 10; 12}

Die Menge A ‾ ∩ B umfasst alle Elemente der Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12}, die sowohl in der Menge A ‾ ={1; 4; 6; 8; 9; 10; 12}, als auch in der Menge B={1; 2; 3; 4; 5; 6} sind,
also A ‾ ∩ B = {1; 4; 6}

Mengen-Operationen Wahrscheinlichkeit

Beispiel:

In einer Urne sind 11 Kugeln mit den Zahlen 1 bis 11 beschriftet. Es wird eine Kugel zufällig gezogen. Bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass die Zahl dieser Kugel durch 5 teilbar ist oder dass die Zahl dieser Kugel höchstens die 4 ist.

Lösung einblenden

Gegeben sind ja die Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11} und die Mengen A = {5; 10} und B = {1; 2; 3; 4}.

Die Menge A ∪ B umfasst alle Elemente der Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11}, die in der Menge A={5; 10} oder in der Menge B={1; 2; 3; 4} sind,
also A ∪ B = {1; 2; 3; 4; 5; 10}

Da alle Elemente aus S gleich wahrscheinlich sind, kann man nun die gesuchte Wahrscheinlichkeit über die Anzahl der Elemente der Mengen bestimmen:

P( A ∪ B ) = | A ∪ B | |S| = 6 11

Vierfeldertafel mit Anzahlen

Beispiel:

In der angezeigten Vierfeldertafel sind in jeder Zelle Anzahlen. Vervollständige die Vierfeldertafel.

Lösung einblenden

In der 1. Zeile sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle rechts immer die Summe der beiden inneren Zellen ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

161 + 91 = H(A)

Somit gilt: H(A) = 161 + 91 = 252

  B B ‾  
A 16191252
A ‾  195348
    

In der 2. Zeile sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle rechts immer die Summe der beiden inneren Zellen ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

H( A ‾ ∩ B) + 195 = 348

Somit gilt: H( A ‾ ∩ B) = 348 - 195 = 153

  B B ‾  
A 16191252
A ‾ 153195348
    

In der 1. Spalte sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle unten immer die Summe der beiden inneren Zellen darüber ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

161 + 153 = H(B)

Somit gilt: H(B) = 161 + 153 = 314

  B B ‾  
A 16191252
A ‾ 153195348
 314  

In der 2. Spalte sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle unten immer die Summe der beiden inneren Zellen darüber ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

91 + 195 = H( B ‾ )

Somit gilt: H( B ‾ ) = 91 + 195 = 286

  B B ‾  
A 16191252
A ‾ 153195348
 314286 

In der 3. Spalte sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle unten immer die Summe der beiden inneren Zellen darüber ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

252 + 348 = H(B + B ‾ )

Somit gilt: H(B + B ‾ ) = 252 + 348 = 600

  B B ‾  
A 16191252
A ‾ 153195348
 314286600

Somit ist die Vierfeldertafel komplett ausgefüllt.

Vierfeldertafel mit Wahrscheinlichkeiten

Beispiel:

In der angezeigten Vierfeldertafel stehen in jeder Zelle Wahrscheinlichkeiten. Vervollständige die Vierfeldertafel.

Lösung einblenden

Als erstes tragen wir rechts unten die Summe P(A)+P( A ‾ ) = P(B)+P( B ‾ ) = 1 ein, schließlich ist die Wahrscheinlichkeit, dass A gilt oder dass A ‾ gilt 100%.

  B B ‾  
A 0,07  
A ‾   0,54
 0,34 1

In der 3. Zeile sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle rechts immer die Summe der beiden inneren Zellen ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

0.34 + P( B ‾ ) = 1

Somit gilt: P( B ‾ ) = 1 - 0.34 = 0.66

  B B ‾  
A 0,07  
A ‾   0,54
 0,340,661

In der 1. Spalte sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle unten immer die Summe der beiden inneren Zellen darüber ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

0.07 + P( A ‾ ∩ B) = 0.34

Somit gilt: P( A ‾ ∩ B) = 0.34 - 0.07 = 0.27

  B B ‾  
A 0,07  
A ‾ 0,27 0,54
 0,340,661

In der 3. Spalte sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle unten immer die Summe der beiden inneren Zellen darüber ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

P(A) + 0.54 = 1

Somit gilt: P(A) = 1 - 0.54 = 0.46

  B B ‾  
A 0,07 0,46
A ‾ 0,27 0,54
 0,340,661

In der 1. Zeile sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle rechts immer die Summe der beiden inneren Zellen ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

0.07 + P(A ∩ B ‾ ) = 0.46

Somit gilt: P(A ∩ B ‾ ) = 0.46 - 0.07 = 0.39

  B B ‾  
A 0,070,390,46
A ‾ 0,27 0,54
 0,340,661

In der 2. Zeile sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle rechts immer die Summe der beiden inneren Zellen ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

0.27 + P( A ‾ ∩ B ‾ ) = 0.54

Somit gilt: P( A ‾ ∩ B ‾ ) = 0.54 - 0.27 = 0.27

  B B ‾  
A 0,070,390,46
A ‾ 0,270,270,54
 0,340,661

Somit ist die Vierfeldertafel komplett ausgefüllt.

VFT Anwend. Häufigkeiten

Beispiel:

In der Jahrgangstufe der 10-Klässler müssen die 107 Schülerinnen und Schüler ihre Kurse für die Kurstufe wählen. Jeder muss entweder Mathe Leistungsfach oder Mathe Basisfach wählen. Von den Mädchen wählen 21 das Leistungsfach. 25 von den insgesamt 55 Basisfachwahlen kommen von den Jungs. Wieviel Mädchen sind in der Jahrgangstufe ?

Lösung einblenden

Um die Aufgabe mit einer Vierfeldertafel lösen zu können, müssen wir erst unsere Ergebnisse A und B definieren:

A : Mädchen

A ‾ : nicht Mädchen, also Jungs

B : Leistungsfach

B ‾ : nicht Leistungsfach, also Basisfach

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
21  
A ‾
(Jungs)
 25 
  55107

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Rechenweg zum Ausfüllen der Vierfeldertafel einblenden

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
213051
A ‾
(Jungs)
312556
 5255107

Der gesuchte Wert, Anzahl Mädchen, ist also 51.

VFT Anwend. prozentual (leichter)

Beispiel:

In einer groß angelegten Umfrage waren 53% der Befragten weiblich. Während 28% der männlichen Befragten angaben, Fußballfans zu sein, waren das bei den weiblichen Befragten nur 17%. Wie viel Prozent der Fußballfans sind weiblich?

Lösung einblenden

Um die Aufgabe mit einer Vierfeldertafel lösen zu können, müssen wir erst unsere Ergebnisse A und B definieren:

A : weiblich

A ‾ : nicht weiblich, also männlich

B : Fußballfan

B ‾ : nicht Fußballfan, also kein Fan

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(Fußballfan)
B ‾
(kein Fan)
 
A
(weiblich)
  0,53
A ‾
(männlich)
   
    

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Als erstes tragen wir rechts unten die Summe P ( A ) + P ( A ‾ ) = P ( B ) + P ( B ‾ ) = 1 ein, schließlich ist die Wahrscheinlichkeit, dass A gilt oder dass A ‾ gilt 100%.

Dann tragen wir alle direkt aus dem Text entnehmbaren und die dadurch berechenbaren Wahrscheinlichkeiten in die Vierfeldertafel ein.

  B
(Fußballfan)
B ‾
(kein Fan)
 
A
(weiblich)
  0,53
A ‾
(männlich)
  0,47
   1

Aus der Information von der Teilgruppe mit "weiblich" sind es 17% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ) = 0,53 ⋅ 0,17 = 0,0901 berechnen.

  B
(Fußballfan)
B ‾
(kein Fan)
 
A
(weiblich)
0,0901 0,53
A ‾
(männlich)
  0,47
   1

Aus der Information von der Teilgruppe mit "männlich" sind es 28% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ‾ ∩ B ) = 0,47 ⋅ 0,28 = 0,1316 berechnen.

  B
(Fußballfan)
B ‾
(kein Fan)
 
A
(weiblich)
0,0901 0,53
A ‾
(männlich)
0,1316 0,47
   1

Jetzt können wir wieder die restlichen Wahrscheinlichkeiten einfach mit der Vierfeldertafel berechnen:

  B
(Fußballfan)
B ‾
(kein Fan)
 
A
(weiblich)
0,09010,43990,53
A ‾
(männlich)
0,13160,33840,47
 0,22170,77831

Gesucht ist ja, der Prozentsatz der Frauen unter den Fußballfans, also P B ( A ) = P( B ∩ A ) P( B ) = 0.0901 0.2217


Der gesuchte Wert, der Prozentsatz der Frauen unter den Fußballfans, ist also 0.4064 = 40.64%.

VFT Anwend. prozentual (schwerer)

Beispiel:

Bei einer neuen Viruskrankkeit, geht man davon aus, dass 2,27% der Bevölkerung diese nicht überleben. In einem Land sind 94% der Bevölkerung nicht älter als 80 Jahre. Von denen, die die Viruskrankheit nicht überleben, sind 50,22% über 80 Jahre alt. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein zufällig ausgewählter Infizierter nicht älter als 80 ist und die Krankheit überlebt?

Lösung einblenden

Um die Aufgabe mit einer Vierfeldertafel lösen zu können, müssen wir erst unsere Ergebnisse A und B definieren:

A : über 80

A ‾ : nicht über 80, also höchstens 80

B : sterben

B ‾ : nicht sterben, also überleben

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(sterben)
B ‾
(überleben)
 
A
(über 80)
   
A ‾
(höchstens 80)
  0,94
 0,0227  

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Als erstes tragen wir rechts unten die Summe P ( A ) + P ( A ‾ ) = P ( B ) + P ( B ‾ ) = 1 ein, schließlich ist die Wahrscheinlichkeit, dass A gilt oder dass A ‾ gilt 100%.

Dann tragen wir alle direkt aus dem Text entnehmbaren und die dadurch berechenbaren Wahrscheinlichkeiten in die Vierfeldertafel ein.

  B
(sterben)
B ‾
(überleben)
 
A
(über 80)
  0,06
A ‾
(höchstens 80)
  0,94
 0,02270,97731

Aus der Information von der Teilgruppe mit "sterben" sind es 50.22% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( B ∩ A ) = 0,0227 ⋅ 0,5022 = 0,0114 berechnen.

  B
(sterben)
B ‾
(überleben)
 
A
(über 80)
0,0114 0,06
A ‾
(höchstens 80)
  0,94
 0,02270,97731

Jetzt können wir wieder die restlichen Wahrscheinlichkeiten einfach mit der Vierfeldertafel berechnen:

  B
(sterben)
B ‾
(überleben)
 
A
(über 80)
0,01140,04860,06
A ‾
(höchstens 80)
0,01130,92870,94
 0,02270,97731

Der gesuchte Wert, die Wahrscheinlichkeit für unter 80 Jahre und Krankheit überleben, ist also 0.9287 = 92.87%.

bedingte Wahrsch. (nur Zahlen)

Beispiel:

Gegeben ist die vollständige Vierfeldertafel. Berechne die bedingte Wahrscheinlichkeit P A ‾ ( B ) .

  B B ‾  
A 113148261
A ‾ 162139301
 275287562

Lösung einblenden

P A ‾ ( B ) bedeutet die Wahrscheinlichkeit für B unter der Vorraussetzung, dass A ‾ bereits eingetroffen ist.

Wir müssen also beim Baumdiagramm zuerst ( - also links - ) die Wahrscheinlichkeiten, ob A ‾ gilt oder nicht, abtragen:

(Danach geht's dann ja - je nach Ausgang von A ‾ - mit unterschiedlichen bedingten Wahrscheinlichkeiten für B weiter.)

= 261 562
= 301 562
=x
= 113 562
= 148 562
= 162 562
= 139 562

Wenn man die bekannten Werte der Vierfeldertafel ins Baumdiagramm einträgt, so erkennt man folgende Gleichung:
P ( A ‾ ) ⋅ P A ‾ ( B ) = P ( A ‾ ∩ B ) | : P ( A ‾ )

P A ‾ ( B ) = P( A ‾ ∩ B ) P( A ‾ )

oder hier im speziellen:
301 562 ⋅ x = 162 562 = |:301 ⋅562
also
P A ‾ ( B ) = x = 162 301 ≈ 0,5382

bedingte Wahrsch. (nur Prozente)

Beispiel:

Gegeben ist die vollständige Vierfeldertafel. Berechne die bedingte Wahrscheinlichkeit P B ‾ ( A ‾ ) .

  B B ‾  
A 0,20,490,69
A ‾ 0,070,240,31
 0,270,731

Lösung einblenden

P B ‾ ( A ‾ ) bedeutet die Wahrscheinlichkeit für A ‾ unter der Vorraussetzung, dass B ‾ bereits eingetroffen ist.

Wir müssen also beim Baumdiagramm zuerst ( - also links - ) die Wahrscheinlichkeiten, ob B ‾ gilt oder nicht, abtragen:

(Danach geht's dann ja - je nach Ausgang von B ‾ - mit unterschiedlichen bedingten Wahrscheinlichkeiten für A ‾ weiter.)

=0,27
=0,73
=x
=0,2
=0,07
=0,49
=0,24

Wenn man die bekannten Werte der Vierfeldertafel ins Baumdiagramm einträgt, so erkennt man folgende Gleichung:
P ( B ‾ ) ⋅ P B ‾ ( A ‾ ) = P ( B ‾ ∩ A ‾ ) | : P ( B ‾ )

P B ‾ ( A ‾ ) = P( B ‾ ∩ A ‾ ) P( B ‾ )

oder hier im speziellen:
0,73 ⋅ x = 0,24 = |:0,73
also
P B ‾ ( A ‾ ) = x = 0,24 0,73 ≈ 0,3288

bedingte Wahrsch. Anwendungen

Beispiel:

Schätzungen zufolge sind 8% der Lehrer Informatiklehrer. Von den anderen Lehrern nutzen 96% das MS-Office. Von den Informatik-Lehrern bevorzugen aber 81% ein anderes Office-Paket wie OpenOffice oder LibreOffice. Wie hoch ist der Anteil der Informatiklehrer an den Lehrern die ein offenes Office nutzen?

Lösung einblenden

Um die Aufgabe mit einer Vierfeldertafel lösen zu können, müssen wir erst unsere Ergebnisse A und B definieren:

A : Informatiklehrer

A ‾ : nicht Informatiklehrer, also andere Lehrer

B : MS-Office

B ‾ : nicht MS-Office, also anderes Office

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
  0,08
A ‾
(andere Lehrer)
   
    

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Als erstes tragen wir rechts unten die Summe P ( A ) + P ( A ‾ ) = P ( B ) + P ( B ‾ ) = 1 ein, schließlich ist die Wahrscheinlichkeit, dass A gilt oder dass A ‾ gilt 100%.

Dann tragen wir alle direkt aus dem Text entnehmbaren und die dadurch berechenbaren Wahrscheinlichkeiten in die Vierfeldertafel ein.

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
  0,08
A ‾
(andere Lehrer)
  0,92
   1
=0,08
Informatiklehrer
=0,92
andere Lehrer
MS-Office
=0,81
anderes Office
=0,96
MS-Office
anderes Office
=0,0648

Mit Hilfe des Baumdiagramms kann man aus der Information
von der Teilgruppe mit "Informatiklehrer" sind es 81%, also P A ( B ‾ ) ,
die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ‾ ) = P ( A ) ⋅ P A ( B ‾ ) = 0,08 ⋅ 0,81 = 0,0648
berechnen.

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
 0,06480,08
A ‾
(andere Lehrer)
  0,92
   1
=0,08
Informatiklehrer
=0,92
andere Lehrer
MS-Office
=0,81
anderes Office
=0,96
MS-Office
anderes Office
=0,0648
=0,8832

Mit Hilfe des Baumdiagramms kann man aus der Information
von der Teilgruppe mit "andere Lehrer" sind es 96%, also P A ‾ ( B ) ,
die Wahrscheinlichkeit
P ( A ‾ ∩ B ) = P ( A ‾ ) ⋅ P A ‾ ( B ) = 0,92 ⋅ 0,96 = 0,8832
berechnen.

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
 0,06480,08
A ‾
(andere Lehrer)
0,8832 0,92
   1

Jetzt können wir wieder die restlichen Wahrscheinlichkeiten einfach mit der Vierfeldertafel berechnen:

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
0,01520,06480,08
A ‾
(andere Lehrer)
0,88320,03680,92
 0,89840,10161

Gesucht ist ja "der Prozentsatz der Informatiklehrer an den OpenOffice-Nutzern", also die Wahrscheinlichkeit für A (Informatiklehrer) unter der Vorraussetzung, dass B ‾ (anderes Office) bereits eingetroffen ist - kurz P B ‾ ( A ) .

Um diese Wahrscheinlichkeit (bzw. prozentualer Anteil) zu bestimmmen, müssen wir nun das Baumdiagramm anders rum zeichnen. Das ist ja aber kein Problem, weil wir bereits die fertige Vierfeldertafel ausgefüllt haben.

Wir müssen also beim Baumdiagramm zuerst ( - also links - ) die Wahrscheinlichkeiten, ob B ‾ (anderes Office) gilt oder nicht, abtragen:

(Danach geht's dann ja - je nach Ausgang von B ‾ (anderes Office) - mit unterschiedlichen bedingten Wahrscheinlichkeiten für A (Informatiklehrer) weiter.)

=0,8984
MS-Office
=0,1016
anderes Office
Informatiklehrer
andere Lehrer
=x
Informatiklehrer
andere Lehrer
=0,0152
=0,8832
=0,0648
=0,0368

Wenn man die bekannten Werte der Vierfeldertafel ins Baumdiagramm einträgt, so erkennt man folgende Gleichung:
P ( B ‾ ) ⋅ P B ‾ ( A ) = P ( B ‾ ∩ A ) | : P ( B ‾ )

P B ‾ ( A ) = P( B ‾ ∩ A ) P( B ‾ )

oder hier im speziellen:
0,1016 ⋅ x = 0,0648 = |:0,1016
also
P B ‾ ( A ) = x = 0,0648 0,1016 ≈ 0,6378


Der gesuchte Wert (der Prozentsatz der Informatiklehrer an den OpenOffice-Nutzern) ist also 0,6378 = 63,78%.

Stochast. Unabhängigkeit Anwendungen

Beispiel:

In der Jahrgangstufe der 10-Klässler müssen die 120 Schülerinnen und Schüler ihre Kurse für die Kurstufe wählen. Jeder muss entweder Mathe Leistungsfach oder Mathe Basisfach wählen. Von den Mädchen wählen 43 das Leistungsfach. 23 von den insgesamt 52 Basisfachwahlen kommen von den Jungs. Vervollständige die Vierfeldertafel und entscheide damit, ob die beiden Ereignisse Geschlecht und Mathewahlen stochastisch unabhängig sind.

Lösung einblenden

Um die Aufgabe mit einer Vierfeldertafel lösen zu können, müssen wir erst unsere Ergebnisse A und B definieren:

A : Mädchen

A ‾ : nicht Mädchen, also Jungs

B : Leistungsfach

B ‾ : nicht Leistungsfach, also Basisfach

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
43  
A ‾
(Jungs)
 23 
  52120

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Rechenweg zum Ausfüllen der Vierfeldertafel einblenden

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
432972
A ‾
(Jungs)
252348
 6852120

Um zu überprüfen, ob die beiden Ereignisse A (Mädchen) und B (Leistungsfach) stochatisch unabhängig sind, müssen wir die absoluten Zahlen zuerst in relative Häufigkeiten umwandeln. Dazu teilen wir einfach alle Zellen durch den Gesamtwert in der rechten unteren Zelle: 120. und runden diese auf drei Stellen hinter dem Komma. Wir erhalten so erhalten:

  B B ‾  
A 0,3580,2420,6
A ‾ 0,2080,1920,4
 0,5670,4331

Jetzt können wir P(A)=0.6 mit P(B)=0.567 multiplizieren um zu überprüfen, ob dieses Produkt ungefähr den gleichen Wert hat wie
P(A ∩ B)=0.358, also:

P(A) ⋅ P(B) = 0.6 ⋅ 0.567 = 0.34 ≠ 0.358 = P(A ∩ B),
A und B sind also stochastisch abhängig.

Stochast. Unabhängigkeit rückwärts

Beispiel:

Vervollständige die Vierfeldertafel so, dass die beiden Ereignisse A und B stochastisch unabhängig sind.

Lösung einblenden

Als erstes tragen wir rechts unten die Summe P ( A ) + P ( A ‾ ) = P ( B ) + P ( B ‾ ) = 1 ein, schließlich ist die Wahrscheinlichkeit, dass A gilt oder dass A ‾ gilt 100%.

  B B ‾  
A  0,39650,65
A ‾    
   1

In der 3. Spalte sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle unten immer die Summe der beiden inneren Zellen darüber ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

0.65 + P( A ‾ ) = 1

Somit gilt: P( A ‾ ) = 1 - 0.65 = 0.35

  B B ‾  
A  0,39650,65
A ‾   0,35
   1

Weil wir ja wissen, dass die beiden Ereignisse A und B (und damit auch A und B ‾ ) stochastisch unabhängig sind, muss gelten:

P ( A ) ⋅ P ( B ‾ ) = P ( A ∩ B ‾ )

also 0.65 ⋅ P ( B ‾ ) = 0.3965 |: 0.65

somit gilt:

P ( B ‾ ) = 0.3965 0.65 = 0.61

  B B ‾  
A  0,39650,65
A ‾   0,35
  0,611

Jetzt können wir einfach mit den Summen die Vierfeldertafel vollends wie üblich füllen.

  B B ‾  
A 0,25350,39650,65
A ‾ 0,13650,21350,35
 0,390,611

Stochast. Unabhängigkeit rw (Anwend.)

Beispiel:

Bei einer groß angelegten Blitzeraktion wird bei 580 Autos die Geschwindigkeit gemessen. Von den Autos, die nicht zu den E-Autos zählen, werden 87 mit zu hoher Geschwindigkeit geblitzt. Insgesamt fuhren 232 E-Autos durch die Geschwindigkeitskontrolle. Man kann davon ausgehen, dass die beiden Ereignisse "Antriebsart des Auto" und "Geschwindigkeitsübertretung" stochastisch unabhängig sind. Wie viele Autos insgesamt fuhren mit angemessener Geschwindigkeit und wurden nicht geblitzt?

Lösung einblenden

Als erstes tragen wir die Werte, die man aus dem Text herauslesen kann in einer Vierfeldertafel ein:

  B
(geblitzte Autos)
B ‾
(nicht geblitzte Autos)
 
A
(E-Autos)
  232
A ‾
(Verbrenner)
87  
   580

In der 3. Spalte sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle unten immer die Summe der beiden inneren Zellen darüber ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

232 + H( A ‾ ) = 580

Somit gilt: H( A ‾ ) = 580 - 232 = 348

  B
(geblitzte Autos)
B ‾
(nicht geblitzte Autos)
 
A
(E-Autos)
  232
A ‾
(Verbrenner)
87 348
   580

Wir erkennen nun, dass der Anteil von "geblitzte Autos" in der Zeile "Verbrenner" P A ‾ ( B ) = 87 348 = 1 4 ist.

Weil die beiden Ereignisse A und B stochastisch unabhängig sind, muss dann in allen Zeilen der prozentuale Anteil von "geblitzte Autos" auch 1 4 sein. Somit gilt auch P ( B ) = P A ‾ ( B ) = 1 4 .

Für den Wert in der Randzeile ergibt sich also 1 4 ⋅580 = 145

  B
(geblitzte Autos)
B ‾
(nicht geblitzte Autos)
 
A
(E-Autos)
  232
A ‾
(Verbrenner)
87 348
 145 580

Jetzt können wir einfach mit den Summen die Vierfeldertafel vollends wie üblich füllen.

  B
(geblitzte Autos)
B ‾
(nicht geblitzte Autos)
 
A
(E-Autos)
58174232
A ‾
(Verbrenner)
87261348
 145435580

Die Anzahl der nicht geblitzten Autos ist somit 435

VFT Anwend. prozentual (mit Kombis)

Beispiel:

In einer groß angelegten Umfrage sind 49,4% der Befragten weiblich. 7,69% dieser weiblichen Befragten sind Fußballfans. 83,8% der Befragten sind keine Fußballfans oder weiblich. Wie hoch ist der Prozentsatz unter allen Befragten, die keine Fußballfans sind?

Lösung einblenden

Um die Aufgabe mit einer Vierfeldertafel lösen zu können, müssen wir erst unsere Ergebnisse A und B definieren:

A : Fußballfan

A ‾ : nicht Fußballfan, also kein Fan

B : weiblich

B ‾ : nicht weiblich, also männlich

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(weiblich)
B ‾
(männlich)
 
A
(Fußballfan)
   
A ‾
(kein Fan)
   
 0,494  

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Als erstes tragen wir rechts unten die Summe P ( A ) + P ( A ‾ ) = P ( B ) + P ( B ‾ ) = 1 ein, schließlich ist die Wahrscheinlichkeit, dass A gilt oder dass A ‾ gilt 100%.

Dann tragen wir alle direkt aus dem Text entnehmbaren und die dadurch berechenbaren Wahrscheinlichkeiten in die Vierfeldertafel ein.

  B
(weiblich)
B ‾
(männlich)
 
A
(Fußballfan)
   
A ‾
(kein Fan)
   
 0,4940,5061

Aus der Information von der Teilgruppe mit "weiblich" sind es 7.69% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( B ∩ A ) = 0,494 ⋅ 0,0769 = 0,038 berechnen.

  B
(weiblich)
B ‾
(männlich)
 
A
(Fußballfan)
0,038  
A ‾
(kein Fan)
   
 0,4940,5061

Die 83.8% von "kein Fan oder weiblich" verteilen sich ja auf die drei Felder von
P ( A ∩ B ) (Fußballfan und weiblich),
P ( A ‾ ∩ B ) (kein Fan und weiblich) und
P ( A ‾ ∩ B ‾ ) (kein Fan und männlich),
also auf alle vier Felder außer P ( A ∩ B ‾ ) (Fußballfan und männlich). Es gilt somit:

0,838 = P ( A ∩ B ) + P ( A ‾ ∩ B ) + P ( A ‾ ∩ B ‾ ) = 1 - P ( A ∩ B ‾ )

Damit gilt: P ( A ∩ B ‾ ) = 1 - 0,838 = 0.162

  B
(weiblich)
B ‾
(männlich)
 
A
(Fußballfan)
0,0380,162 
A ‾
(kein Fan)
   
 0,4940,5061

Jetzt können wir wieder die restlichen Wahrscheinlichkeiten einfach mit der Vierfeldertafel berechnen:

  B
(weiblich)
B ‾
(männlich)
 
A
(Fußballfan)
0,0380,1620,2
A ‾
(kein Fan)
0,4560,3440,8
 0,4940,5061

Der gesuchte Wert, der Prozentsatz der Nicht-Fußballfans, ist also 0.8 = 80%.