Aufgabenbeispiele von Vierfeldertafel

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


Mengen-Operationen elementar

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

Mengen-Operationen (allg.)

Beispiel:

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

Um die Menge A ‾ ∩ B ‾ bestimmen zu können, müssen wir erst noch die Menge A ‾ und die Menge B ‾ 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={4; 6; 7; 8; 9} sind,
also A ‾ = {1; 2; 3; 5; 10}

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

Mengen-Operationen Anwendungen

Beispiel:

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

(Alle Sektoren sind Vielfache
von Achtels-Kreisen)

Bestimme alle Sektoren, deren Zahl durch 4 teilbar ist oder deren Hintergrund eingefärbt ist.

Lösung einblenden

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

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

Mengen-Operationen Wahrscheinlichkeit

Beispiel:

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

(Alle Sektoren sind Vielfache
von Achtels-Kreisen)

Ein Glücksrad wie rechts abgebildet wird einmal gedreht. Bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass die Zahl des gewählten Sektors nicht durch 2 teilbar ist und deren Hintergrund eingefärbt ist.

Lösung einblenden

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

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

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

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

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| = 2 7

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:

67 + 148 = H(A)

Somit gilt: H(A) = 67 + 148 = 215

  B B ‾  
A 67148215
A ‾ 79123 
    

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:

79 + 123 = H( A ‾ )

Somit gilt: H( A ‾ ) = 79 + 123 = 202

  B B ‾  
A 67148215
A ‾ 79123202
    

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:

67 + 79 = H(B)

Somit gilt: H(B) = 67 + 79 = 146

  B B ‾  
A 67148215
A ‾ 79123202
 146  

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:

148 + 123 = H( B ‾ )

Somit gilt: H( B ‾ ) = 148 + 123 = 271

  B B ‾  
A 67148215
A ‾ 79123202
 146271 

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:

215 + 202 = H(B + B ‾ )

Somit gilt: H(B + B ‾ ) = 215 + 202 = 417

  B B ‾  
A 67148215
A ‾ 79123202
 146271417

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 0,03 0,37
A ‾ 0,15  
   1

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:

0.03 + P(A ∩ B ‾ ) = 0.37

Somit gilt: P(A ∩ B ‾ ) = 0.37 - 0.03 = 0.34

  B B ‾  
A 0,030,340,37
A ‾ 0,15  
   1

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:

0.03 + 0.15 = P(B)

Somit gilt: P(B) = 0.03 + 0.15 = 0.18

  B B ‾  
A 0,030,340,37
A ‾ 0,15  
 0,18 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:

0.37 + P( A ‾ ) = 1

Somit gilt: P( A ‾ ) = 1 - 0.37 = 0.63

  B B ‾  
A 0,030,340,37
A ‾ 0,15 0,63
 0,18 1

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:

0.15 + P( A ‾ ∩ B ‾ ) = 0.63

Somit gilt: P( A ‾ ∩ B ‾ ) = 0.63 - 0.15 = 0.48

  B B ‾  
A 0,030,340,37
A ‾ 0,150,480,63
 0,18 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:

0.18 + P( B ‾ ) = 1

Somit gilt: P( B ‾ ) = 1 - 0.18 = 0.82

  B B ‾  
A 0,030,340,37
A ‾ 0,150,480,63
 0,180,821

Somit ist die Vierfeldertafel komplett ausgefüllt.

VFT Anwend. Häufigkeiten

Beispiel:

In der Jahrgangstufe der 10-Klässler müssen die 112 Schülerinnen und Schüler ihre Kurse für die Kurstufe wählen. Jeder muss entweder Mathe Leistungsfach oder Mathe Basisfach wählen. Von den Mädchen wählen 29 das Leistungsfach. 24 von den insgesamt 51 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)
29  
A ‾
(Jungs)
 24 
  51112

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Rechenweg zum Ausfüllen der Vierfeldertafel einblenden

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
292756
A ‾
(Jungs)
322456
 6151112

Der gesuchte Wert, Anzahl Mädchen, ist also 56.

VFT Anwend. prozentual (leichter)

Beispiel:

In einer groß angelegten Umfrage waren 52% der Befragten weiblich. Während 31% der männlichen Befragten angaben, Fußballfans zu sein, waren das bei den weiblichen Befragten nur 11%. 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)
  0,52
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)
  0,52
A ‾
(männlich)
  0,48
   1

Aus der Information von der Teilgruppe mit "weiblich" sind es 11% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ) = 0,52 ⋅ 0,11 = 0,0572 berechnen.

  B
(Fußballfan)
B ‾
(kein Fan)
 
A
(weiblich)
0,0572 0,52
A ‾
(männlich)
  0,48
   1

Aus der Information von der Teilgruppe mit "männlich" sind es 31% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ‾ ∩ B ) = 0,48 ⋅ 0,31 = 0,1488 berechnen.

  B
(Fußballfan)
B ‾
(kein Fan)
 
A
(weiblich)
0,0572 0,52
A ‾
(männlich)
0,1488 0,48
   1

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

  B
(Fußballfan)
B ‾
(kein Fan)
 
A
(weiblich)
0,05720,46280,52
A ‾
(männlich)
0,14880,33120,48
 0,2060,7941

Gesucht ist ja, der Prozentsatz der Frauen unter den Fußballfans, also P B ( A ) = P( B ∩ A ) P( B ) = 0.0572 0.206


Der gesuchte Wert, der Prozentsatz der Frauen unter den Fußballfans, ist also 0.2777 = 27.77%.

VFT Anwend. prozentual (schwerer)

Beispiel:

In einer groß angelegten Umfrage bezeichneten sich 23% als Fußballfans. Weibliche Fußballfans waren nur 6,67% der Befragten. 36% der Befragten, die keine Fußballfans waren, waren männlich. Wie hoch ist der Prozentsatz der weiblichen Befragten unter allen Befragten?

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)
0,0667 0,23
A ‾
(kein Fan)
   
    

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)
0,06670,16330,23
A ‾
(kein Fan)
  0,77
   1

Aus der Information von der Teilgruppe mit "kein Fan" sind es 36% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ‾ ∩ B ‾ ) = 0,77 ⋅ 0,36 = 0,2772 berechnen.

  B
(weiblich)
B ‾
(männlich)
 
A
(Fußballfan)
0,06670,16330,23
A ‾
(kein Fan)
 0,27720,77
   1

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

  B
(weiblich)
B ‾
(männlich)
 
A
(Fußballfan)
0,06670,16330,23
A ‾
(kein Fan)
0,49280,27720,77
 0,55950,44051

Der gesuchte Wert, der Prozentsatz weiblicher Befragter, ist also 0.5595 = 55.95%.

bedingte Wahrsch. (nur Zahlen)

Beispiel:

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

  B B ‾  
A 29196225
A ‾ 16477241
 193273466

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.)

= 193 466
= 273 466
=x
= 29 466
= 164 466
= 196 466
= 77 466

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:
193 466 ⋅ x = 164 466 = |:193 ⋅466
also
P B ( A ‾ ) = x = 164 193 ≈ 0,8497

bedingte Wahrsch. (nur Prozente)

Beispiel:

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

  B B ‾  
A 0,380,040,42
A ‾ 0,320,260,58
 0,70,31

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.)

=0,7
=0,3
=x
=0,38
=0,32
=0,04
=0,26

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:
0,7 ⋅ x = 0,38 = |:0,7
also
P B ( A ) = x = 0,38 0,7 ≈ 0,5429

bedingte Wahrsch. Anwendungen

Beispiel:

Schätzungen zufolge sind 5% der Lehrer Informatiklehrer. Von den anderen Lehrern nutzen 93% das MS-Office. Von den Informatik-Lehrern bevorzugen aber 87% 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)
  0,05
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)
  0,05
A ‾
(andere Lehrer)
  0,95
   1
=0,05
Informatiklehrer
=0,95
andere Lehrer
MS-Office
=0,87
anderes Office
=0,93
MS-Office
anderes Office
=0,0435

Mit Hilfe des Baumdiagramms kann man aus der Information
von der Teilgruppe mit "Informatiklehrer" sind es 87%, also P A ( B ‾ ) ,
die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ‾ ) = P ( A ) ⋅ P A ( B ‾ ) = 0,05 ⋅ 0,87 = 0,0435
berechnen.

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
 0,04350,05
A ‾
(andere Lehrer)
  0,95
   1
=0,05
Informatiklehrer
=0,95
andere Lehrer
MS-Office
=0,87
anderes Office
=0,93
MS-Office
anderes Office
=0,0435
=0,8835

Mit Hilfe des Baumdiagramms kann man aus der Information
von der Teilgruppe mit "andere Lehrer" sind es 93%, also P A ‾ ( B ) ,
die Wahrscheinlichkeit
P ( A ‾ ∩ B ) = P ( A ‾ ) ⋅ P A ‾ ( B ) = 0,95 ⋅ 0,93 = 0,8835
berechnen.

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
 0,04350,05
A ‾
(andere Lehrer)
0,8835 0,95
   1

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

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
0,00650,04350,05
A ‾
(andere Lehrer)
0,88350,06650,95
 0,890,111

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.)

=0,89
MS-Office
=0,11
anderes Office
Informatiklehrer
andere Lehrer
=x
Informatiklehrer
andere Lehrer
=0,0065
=0,8835
=0,0435
=0,0665

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:
0,11 ⋅ x = 0,0435 = |:0,11
also
P B ‾ ( A ) = x = 0,0435 0,11 ≈ 0,3955


Der gesuchte Wert (der Prozentsatz der Informatiklehrer an den OpenOffice-Nutzern) ist also 0,3955 = 39,55%.

Stochast. Unabhängigkeit Anwendungen

Beispiel:

Nach einer Umfrage könnten sich 48% der Befragten vorstellen, sich als nächstes Auto ein Elektroauto zu kaufen. 49% davon seien auch schon einmal in einem E-Auto gefahren. 37,96% der Befragten meinten, dass sie noch nie in einem E-Auto gesessen sind und sich sicher auch nie eines kaufen werden. Vervollständige die Vierfeldertafel und entscheide damit, ob die beiden Ereignisse "E-Auto kaufen" und "Erfahrung mit E-Auto" stochastisch unabhängig sind.

Lösung einblenden

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

A : E-Auto kaufen

A ‾ : nicht E-Auto kaufen, also nicht kaufen

B : E-Auto kennen

B ‾ : nicht E-Auto kennen, also nicht kennen

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(E-Auto kennen)
B ‾
(nicht kennen)
 
A
(E-Auto kaufen)
  0,48
A ‾
(nicht kaufen)
 0,3796 
    

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
(E-Auto kennen)
B ‾
(nicht kennen)
 
A
(E-Auto kaufen)
  0,48
A ‾
(nicht kaufen)
0,14040,37960,52
   1
=0,48
E-Auto kaufen
=0,52
nicht kaufen
=0,49
E-Auto kennen
nicht kennen
E-Auto kennen
nicht kennen
=0,2352
=0,1404
=0,3796

Mit Hilfe des Baumdiagramms kann man aus der Information
von der Teilgruppe mit "E-Auto kaufen" sind es 49%, also P A ( B ) ,
die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ) = P ( A ) ⋅ P A ( B ) = 0,48 ⋅ 0,49 = 0,2352
berechnen.

  B
(E-Auto kennen)
B ‾
(nicht kennen)
 
A
(E-Auto kaufen)
0,2352 0,48
A ‾
(nicht kaufen)
0,14040,37960,52
   1

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

  B
(E-Auto kennen)
B ‾
(nicht kennen)
 
A
(E-Auto kaufen)
0,23520,24480,48
A ‾
(nicht kaufen)
0,14040,37960,52
 0,37560,62441

Jetzt können wir P(A)=0.48 mit P(B)=0.376 multiplizieren um zu überprüfen, ob dieses Produkt ungefähr den gleichen Wert hat wie
P(A ∩ B)=0.235, also:

P(A) ⋅ P(B) = 0.48 ⋅ 0.376 = 0.1803 ≈ 0.18 ≠ 0.235 = 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  0,06120,17
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:

0.17 + P( A ‾ ) = 1

Somit gilt: P( A ‾ ) = 1 - 0.17 = 0.83

  B B ‾  
A  0,06120,17
A ‾   0,83
   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 0.17 ⋅ P ( B ‾ ) = 0.0612 |: 0.17

somit gilt:

P ( B ‾ ) = 0.0612 0.17 = 0.36

  B B ‾  
A  0,06120,17
A ‾   0,83
  0,361

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

  B B ‾  
A 0,10880,06120,17
A ‾ 0,53120,29880,83
 0,640,361

Stochast. Unabhängigkeit rw (Anwend.)

Beispiel:

An einer Schule müssen alle Schülerinnen und Schüler der 10-ten Klassen für ihre Kurswahl entweder das Mathe Leistungsfach oder Mathe Basisfach wählen. Von den Schülern, die keine Mädchen sind, wählen 28 das Leistungsfach. Insgesamt gibt es 72 Mädchen in dieser Klassenstufe. Man kann davon ausgehen, dass die beiden Ereignisse Geschlecht und Mathewahlen stochastisch unabhängig sind. Wie viele der insgeamt 120 Wahlen entfielen auf das Basisfach Mathe?

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

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
  72
A ‾
(Jungs)
28  
   120

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:

72 + H( A ‾ ) = 120

Somit gilt: H( A ‾ ) = 120 - 72 = 48

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
  72
A ‾
(Jungs)
28 48
   120

Wir erkennen nun, dass der Anteil von "Leistungsfach" in der Zeile "Jungs" P A ‾ ( B ) = 28 48 = 7 12 ist.

Weil die beiden Ereignisse A und B stochastisch unabhängig sind, muss dann in allen Zeilen der prozentuale Anteil von "Leistungsfach" auch 7 12 sein. Somit gilt auch P ( B ) = P A ‾ ( B ) = 7 12 .

Für den Wert in der Randzeile ergibt sich also 7 12 ⋅120 = 70

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
  72
A ‾
(Jungs)
28 48
 70 120

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

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
423072
A ‾
(Jungs)
282048
 7050120

Die Anzahl der Schüler:innen mit Basisfach ist somit 50

VFT Anwend. prozentual (mit Kombis)

Beispiel:

In einer groß angelegten Umfrage bezeichneten sich 25% als Fußballfans. Weibliche Fußballfans waren nur 4,75% der Befragten. 62,25% der Befragten sind entweder Fußballfans oder weiblich. Wie hoch ist der Prozentsatz der weiblichen Befragten unter allen Befragten?

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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)
0,0475 0,25
A ‾
(kein Fan)
   
    

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)
0,04750,20250,25
A ‾
(kein Fan)
  0,75
   1

Die 62.25% von "entweder Fußballfan oder weiblich" verteilen sich ja auf die beiden Felder von P ( A ∩ B ‾ ) und P ( A ‾ ∩ B ) weil ja sowohl "Fußballfan und weiblich" als auch "Weder Fußballfan noch weiblich" nicht in diesen 62.25% enthalten ist. Es gilt somit:

P ( A ∩ B ‾ ) + P ( A ‾ ∩ B ) = 0,6225, also
0.2025 + P ( A ‾ ∩ B ) = 0,6225

Damit gilt: P ( A ‾ ∩ B ) = 0,6225 - 0.2025 = 0.42

  B
(weiblich)
B ‾
(männlich)
 
A
(Fußballfan)
0,04750,20250,25
A ‾
(kein Fan)
0,42 0,75
   1

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

  B
(weiblich)
B ‾
(männlich)
 
A
(Fußballfan)
0,04750,20250,25
A ‾
(kein Fan)
0,420,330,75
 0,46750,53251

Der gesuchte Wert, der Prozentsatz weiblicher Befragter, ist also 0.4675 = 46.75%.