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 Mengen A = {1; 2; 5; 8} und B = {1; 3; 4; 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 = {1; 2; 5; 8} und B = {1; 3; 4; 9}.

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

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; 3; 6; 8} und B = {3; 4; 5; 8; 9; 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 = {1; 2; 3; 6; 8} und B = {3; 4; 5; 8; 9; 10}.

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={1; 2; 3; 6; 8} sind,
also A ‾ = {4; 5; 7; 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={3; 4; 5; 8; 9; 10} sind,
also B ‾ = {1; 2; 6; 7}

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 ‾ ={4; 5; 7; 9; 10}, als auch in der Menge B ‾ ={1; 2; 6; 7} sind,
also A ‾ ∩ B ‾ = {7}

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 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}.

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={2; 4; 6} sind,
also A ∩ B = {2; 4; 6}

Mengen-Operationen Wahrscheinlichkeit

Beispiel:

In einer Urne sind 9 Kugeln mit den Zahlen 1 bis 9 beschriftet. Es wird eine Kugel zufällig gezogen. Bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass die Zahl dieser Kugel keine Primzahl und nicht größer als 5 ist.

Lösung einblenden

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

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}, die nicht in der Menge A={2; 3; 5; 7} sind,
also A ‾ = {1; 4; 6; 8; 9}

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

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 9

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:

22 + 159 = H(A)

Somit gilt: H(A) = 22 + 159 = 181

  B B ‾  
A 22159181
A ‾  168 
 109  

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:

22 + H( A ‾ ∩ B) = 109

Somit gilt: H( A ‾ ∩ B) = 109 - 22 = 87

  B B ‾  
A 22159181
A ‾ 87168 
 109  

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:

159 + 168 = H( B ‾ )

Somit gilt: H( B ‾ ) = 159 + 168 = 327

  B B ‾  
A 22159181
A ‾ 87168 
 109327 

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:

87 + 168 = H( A ‾ )

Somit gilt: H( A ‾ ) = 87 + 168 = 255

  B B ‾  
A 22159181
A ‾ 87168255
 109327 

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:

109 + 327 = H(B + B ‾ )

Somit gilt: H(B + B ‾ ) = 109 + 327 = 436

  B B ‾  
A 22159181
A ‾ 87168255
 109327436

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  0,06 
A ‾ 0,49  
 0,86 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:

0.86 + P( B ‾ ) = 1

Somit gilt: P( B ‾ ) = 1 - 0.86 = 0.14

  B B ‾  
A  0,06 
A ‾ 0,49  
 0,860,141

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:

P(A ∩ B) + 0.49 = 0.86

Somit gilt: P(A ∩ B) = 0.86 - 0.49 = 0.37

  B B ‾  
A 0,370,06 
A ‾ 0,49  
 0,860,141

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:

0.06 + P( A ‾ ∩ B ‾ ) = 0.14

Somit gilt: P( A ‾ ∩ B ‾ ) = 0.14 - 0.06 = 0.08

  B B ‾  
A 0,370,06 
A ‾ 0,490,08 
 0,860,141

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:

0.37 + 0.06 = P(A)

Somit gilt: P(A) = 0.37 + 0.06 = 0.43

  B B ‾  
A 0,370,060,43
A ‾ 0,490,08 
 0,860,141

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:

0.49 + 0.08 = P( A ‾ )

Somit gilt: P( A ‾ ) = 0.49 + 0.08 = 0.57

  B B ‾  
A 0,370,060,43
A ‾ 0,490,080,57
 0,860,141

Somit ist die Vierfeldertafel komplett ausgefüllt.

VFT Anwend. Häufigkeiten

Beispiel:

In der Jahrgangstufe der 10-Klässler müssen alle Schülerinnen und Schüler entweder Mathe Leistungsfach oder Mathe Basisfach wählen. Von den Mädchen wählen 19 das Leistungsfach. 24 von den insgesamt 44 Basisfachwahlen kommen von den Jungs. Insgesamt sind 46 Jungs in der Jahrgangstufe. Wie groß ist dann die ganze 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)
19  
A ‾
(Jungs)
 2446
  44 

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Rechenweg zum Ausfüllen der Vierfeldertafel einblenden

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
192039
A ‾
(Jungs)
222446
 414485

Der gesuchte Wert, Anzahl alle zusammen, ist also 85.

VFT Anwend. prozentual (leichter)

Beispiel:

In einer groß angelegten Umfrage waren 52% der Befragten weiblich. Während 32% der männlichen Befragten angaben, Fußballfans zu sein, waren das bei den weiblichen Befragten nur 12%. 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 12% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ) = 0,52 ⋅ 0,12 = 0,0624 berechnen.

  B
(Fußballfan)
B ‾
(kein Fan)
 
A
(weiblich)
0,0624 0,52
A ‾
(männlich)
  0,48
   1

Aus der Information von der Teilgruppe mit "männlich" sind es 32% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ‾ ∩ B ) = 0,48 ⋅ 0,32 = 0,1536 berechnen.

  B
(Fußballfan)
B ‾
(kein Fan)
 
A
(weiblich)
0,0624 0,52
A ‾
(männlich)
0,1536 0,48
   1

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

  B
(Fußballfan)
B ‾
(kein Fan)
 
A
(weiblich)
0,06240,45760,52
A ‾
(männlich)
0,15360,32640,48
 0,2160,7841

Gesucht ist ja, der Prozentsatz der Frauen unter den Fußballfans, also P B ( A ) = P( B ∩ A ) P( B ) = 0.0624 0.216


Der gesuchte Wert, der Prozentsatz der Frauen unter den Fußballfans, ist also 0.2889 = 28.89%.

VFT Anwend. prozentual (schwerer)

Beispiel:

Bei einer neuen Viruskrankkeit, geht man davon aus, dass 1,98% der Bevölkerung diese nicht überleben. In einem Land sind 93% der Bevölkerung nicht älter als 80 Jahre. Von den über 80-jährigen sterben sogar 11% an dieser Viruskrankheit. 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)
  0,93
 0,0198  

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)
  0,07
A ‾
(höchstens 80)
  0,93
 0,01980,98021

Aus der Information von der Teilgruppe mit "über 80" sind es 11% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ) = 0,07 ⋅ 0,11 = 0,0077 berechnen.

  B
(sterben)
B ‾
(überleben)
 
A
(über 80)
0,0077 0,07
A ‾
(höchstens 80)
  0,93
 0,01980,98021

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

  B
(sterben)
B ‾
(überleben)
 
A
(über 80)
0,00770,06230,07
A ‾
(höchstens 80)
0,01210,91790,93
 0,01980,98021

Der gesuchte Wert, die Wahrscheinlichkeit für unter 80 Jahre und Krankheit überleben, ist also 0.9179 = 91.79%.

bedingte Wahrsch. (nur Zahlen)

Beispiel:

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

  B B ‾  
A 78159237
A ‾ 129155284
 207314521

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.)

= 237 521
= 284 521
=x
= 78 521
= 159 521
= 129 521
= 155 521

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:
237 521 ⋅ x = 159 521 = |:237 ⋅521
also
P A ( B ‾ ) = x = 159 237 ≈ 0,6709

bedingte Wahrsch. (nur Prozente)

Beispiel:

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

  B B ‾  
A 0,220,090,31
A ‾ 0,420,270,69
 0,640,361

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.)

=0,64
=0,36
=x
=0,22
=0,42
=0,09
=0,27

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:
0,36 ⋅ x = 0,09 = |:0,36
also
P B ‾ ( A ) = x = 0,09 0,36 ≈ 0,25

bedingte Wahrsch. Anwendungen

Beispiel:

Ein Marktforschungsinstitut untersucht die Verbreitung einer Handy-App und kommt dabei zu folgenden Ergebnissen. Insgesamt ist die App auf 35,31% aller Smartphones installiert. Auf den iPhones ist sie sogar auf 44% der Geräte installiert. Bei der Untersuchung waren 21% aller Smartphones iPhones. Ein Bekannter erzählt, dass er die App installiert hat. Wie groß ist dann die Wahrscheinlichkeit, dass dieser ein iPhones hat?

Lösung einblenden

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

A : iPhone

A ‾ : nicht iPhone, also anderes Smartphone

B : installiert

B ‾ : nicht installiert, also nicht installiert

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
  0,21
A ‾
(anderes Smartphone)
   
 0,3531  

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
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
  0,21
A ‾
(anderes Smartphone)
  0,79
 0,35310,64691
=0,21
iPhone
=0,79
anderes Smartphone
=0,44
installiert
nicht installiert
installiert
nicht installiert
=0,0924

Mit Hilfe des Baumdiagramms kann man aus der Information
von der Teilgruppe mit "iPhone" sind es 44%, also P A ( B ) ,
die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ) = P ( A ) ⋅ P A ( B ) = 0,21 ⋅ 0,44 = 0,0924
berechnen.

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,0924 0,21
A ‾
(anderes Smartphone)
  0,79
 0,35310,64691

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

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,09240,11760,21
A ‾
(anderes Smartphone)
0,26070,52930,79
 0,35310,64691

Gesucht ist ja "die Wahrscheinlichkeit. dass ein Handy mit der App ein iPhone ist", also die Wahrscheinlichkeit für A (iPhone) unter der Vorraussetzung, dass B (installiert) 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 (installiert) gilt oder nicht, abtragen:

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

=0,3531
installiert
=0,6469
nicht installiert
=x
iPhone
anderes Smartphone
iPhone
anderes Smartphone
=0,0924
=0,2607
=0,1176
=0,5293

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:
0,3531 ⋅ x = 0,0924 = |:0,3531
also
P B ( A ) = x = 0,0924 0,3531 ≈ 0,2617


Der gesuchte Wert (die Wahrscheinlichkeit. dass ein Handy mit der App ein iPhone ist) ist also 0,2617 = 26,17%.

Stochast. Unabhängigkeit Anwendungen

Beispiel:

Ein Fahrradhändler hat in einem Jahr 1200 Fahrräder verkauft. Davon waren 230 Mountainbikes ohne zusätzlichen Elektroantrieb. Insgesamt wurden 504 E-Bikes verkauft. Von den Rädern, die kein Mountainbike sind, wurden insgesamt (E-Bike und andere zusammen) 804 Stück verkauft. Vervollständige die Vierfeldertafel und entscheide damit, ob die beiden Ereignisse "Mountainbike" und "E-Bike" 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-Bike

A ‾ : nicht E-Bike, also kein E-Bike

B : Mountainbike

B ‾ : nicht Mountainbike, also kein Mountainbike

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(Mountainbike)
B ‾
(kein Mountainbike)
 
A
(E-Bike)
  504
A ‾
(kein E-Bike)
230  
  8041200

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Rechenweg zum Ausfüllen der Vierfeldertafel einblenden

  B
(Mountainbike)
B ‾
(kein Mountainbike)
 
A
(E-Bike)
166338504
A ‾
(kein E-Bike)
230466696
 3968041200

Um zu überprüfen, ob die beiden Ereignisse A (E-Bike) und B (Mountainbike) 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: 1200. und runden diese auf drei Stellen hinter dem Komma. Wir erhalten so erhalten:

  B B ‾  
A 0,1380,2820,42
A ‾ 0,1920,3880,58
 0,330,671

Jetzt können wir P(A)=0.42 mit P(B)=0.33 multiplizieren um zu überprüfen, ob dieses Produkt ungefähr den gleichen Wert hat wie
P(A ∩ B)=0.138, also:

P(A) ⋅ P(B) = 0.42 ⋅ 0.33 = 0.1386 ≈ 0.139 ≈ 0.138 = P(A ∩ B),
A und B sind also näherungsweise stochastisch unabhängig.

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 0,0855  
A ‾    
 0,19 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:

0.19 + P( B ‾ ) = 1

Somit gilt: P( B ‾ ) = 1 - 0.19 = 0.81

  B B ‾  
A 0,0855  
A ‾    
 0,190,811

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 P ( A ) ⋅ 0.19 = 0.0855 |: 0.19

somit gilt:

P ( A ) = 0.0855 0.19 = 0.45

  B B ‾  
A 0,0855 0,45
A ‾    
 0,190,811

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

  B B ‾  
A 0,08550,36450,45
A ‾ 0,10450,44550,55
 0,190,811

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 20 das Leistungsfach. Insgesamt gibt es 32 Mädchen in dieser Klassenstufe. Man kann davon ausgehen, dass die beiden Ereignisse Geschlecht und Mathewahlen stochastisch unabhängig sind. Wie viele der insgeamt 64 Wahlen entfielen auf das Basisfach Mathe?

Lösung einblenden

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

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
  32
A ‾
(Jungs)
20  
   64

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:

32 + H( A ‾ ) = 64

Somit gilt: H( A ‾ ) = 64 - 32 = 32

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
  32
A ‾
(Jungs)
20 32
   64

Wir erkennen nun, dass der Anteil von "Leistungsfach" in der Zeile "Jungs" P A ‾ ( B ) = 20 32 = 5 8 ist.

Weil die beiden Ereignisse A und B stochastisch unabhängig sind, muss dann in allen Zeilen der prozentuale Anteil von "Leistungsfach" auch 5 8 sein. Somit gilt auch P ( B ) = P A ‾ ( B ) = 5 8 .

Für den Wert in der Randzeile ergibt sich also 5 8 ⋅64 = 40

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
  32
A ‾
(Jungs)
20 32
 40 64

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

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
201232
A ‾
(Jungs)
201232
 402464

Die Anzahl der Schüler:innen mit Basisfach ist somit 24

VFT Anwend. prozentual (mit Kombis)

Beispiel:

In einer groß angelegten Umfrage sind 51,5% der Befragten weiblich. 19,81% dieser weiblichen Befragten sind Fußballfans. 80,2% 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)
   
 0,515  

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)
   
 0,5150,4851

Aus der Information von der Teilgruppe mit "weiblich" sind es 19.81% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( B ∩ A ) = 0,515 ⋅ 0,1981 = 0,102 berechnen.

  B
(weiblich)
B ‾
(männlich)
 
A
(Fußballfan)
0,102  
A ‾
(kein Fan)
   
 0,5150,4851

Die 80.2% 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:

0,802 = P ( A ∩ B ) + P ( A ‾ ∩ B ) + P ( A ‾ ∩ B ‾ ) = 1 - P ( A ∩ B ‾ )

Damit gilt: P ( A ∩ B ‾ ) = 1 - 0,802 = 0.198

  B
(weiblich)
B ‾
(männlich)
 
A
(Fußballfan)
0,1020,198 
A ‾
(kein Fan)
   
 0,5150,4851

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

  B
(weiblich)
B ‾
(männlich)
 
A
(Fußballfan)
0,1020,1980,3
A ‾
(kein Fan)
0,4130,2870,7
 0,5150,4851

Der gesuchte Wert, der Prozentsatz der Nicht-Fußballfans, ist also 0.7 = 70%.