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 Menge A = {2; 3; 6; 7; 9; 10}. Bestimme A ‾ .

Lösung einblenden

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

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

Mengen-Operationen (allg.)

Beispiel:

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

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

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; 4; 6; 8; 9; 10} oder in der Menge B ‾ ={2; 5; 6; 7; 8; 10} sind,
also A ∪ B ‾ = {1; 2; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10}

Mengen-Operationen Anwendungen

Beispiel:

In einer Urne sind 9 Kugeln mit den Zahlen 1 bis 9 beschriftet. Bestimme alle Kugeln deren Zahl nicht durch 2 teilbar ist, aber mindestens die 5 ist.

Lösung einblenden

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

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; 4; 6; 8} sind,
also A ‾ = {1; 3; 5; 7; 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; 3; 5; 7; 9}, als auch in der Menge B={5; 6; 7; 8; 9} sind,
also A ‾ ∩ B = {5; 7; 9}

Mengen-Operationen Wahrscheinlichkeit

Beispiel:

In einer Urne sind 10 Kugeln mit den Zahlen 1 bis 10 beschriftet. Es wird eine Kugel zufällig gezogen. Bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass die Zahl dieser Kugel durch 2 teilbar ist oder dass die Zahl dieser Kugel höchstens die 5 ist.

Lösung einblenden

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

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={2; 4; 6; 8; 10} oder in der Menge B={1; 2; 3; 4; 5} sind,
also A ∪ B = {1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 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| = 8 10 = 4 5

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:

72 + 151 = H(A)

Somit gilt: H(A) = 72 + 151 = 223

  B B ‾  
A 72151223
A ‾ 59  
   422

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:

72 + 59 = H(B)

Somit gilt: H(B) = 72 + 59 = 131

  B B ‾  
A 72151223
A ‾ 59  
 131 422

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:

223 + H( A ‾ ) = 422

Somit gilt: H( A ‾ ) = 422 - 223 = 199

  B B ‾  
A 72151223
A ‾ 59 199
 131 422

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:

59 + H( A ‾ ∩ B ‾ ) = 199

Somit gilt: H( A ‾ ∩ B ‾ ) = 199 - 59 = 140

  B B ‾  
A 72151223
A ‾ 59140199
 131 422

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:

131 + H( B ‾ ) = 422

Somit gilt: H( B ‾ ) = 422 - 131 = 291

  B B ‾  
A 72151223
A ‾ 59140199
 131291422

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  0,16 
A ‾ 0,330,25 
   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:

0.33 + 0.25 = P( A ‾ )

Somit gilt: P( A ‾ ) = 0.33 + 0.25 = 0.58

  B B ‾  
A  0,16 
A ‾ 0,330,250,58
   1

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:

0.16 + 0.25 = P( B ‾ )

Somit gilt: P( B ‾ ) = 0.16 + 0.25 = 0.41

  B B ‾  
A  0,16 
A ‾ 0,330,250,58
  0,411

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) + 0.58 = 1

Somit gilt: P(A) = 1 - 0.58 = 0.42

  B B ‾  
A  0,160,42
A ‾ 0,330,250,58
  0,411

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:

P(A ∩ B) + 0.16 = 0.42

Somit gilt: P(A ∩ B) = 0.42 - 0.16 = 0.26

  B B ‾  
A 0,260,160,42
A ‾ 0,330,250,58
  0,411

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:

P(B) + 0.41 = 1

Somit gilt: P(B) = 1 - 0.41 = 0.59

  B B ‾  
A 0,260,160,42
A ‾ 0,330,250,58
 0,590,411

Somit ist die Vierfeldertafel komplett ausgefüllt.

VFT Anwend. Häufigkeiten

Beispiel:

Ein Fahrradhändler hat in einem Jahr 2200 Fahrräder verkauft. Davon waren 549 Mountainbikes ohne zusätzlichen Elektroantrieb. Insgesamt wurden 924 E-Bikes verkauft. Von den Rädern, die kein Mountainbike sind, wurden insgesamt (E-Bike und andere zusammen) 1355 Stück verkauft. Wie viele Fahrräder wurden verkauft, die weder ein Mountainbike noch ein E-Bike sind?

Lösung einblenden

Um die Aufgabe mit einer Vierfeldertafel lösen zu können, müssen wir erst zwei Ereignisse 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)
  924
A ‾
(kein E-Bike)
549  
  13552200

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Rechenweg zum Ausfüllen der Vierfeldertafel einblenden

  B
(Mountainbike)
B ‾
(kein Mountainbike)
 
A
(E-Bike)
296628924
A ‾
(kein E-Bike)
5497271276
 84513552200

Der gesuchte Wert, Anzahl verkaufter "normaler" Fahrräder, ist also 727.

VFT Anwend. prozentual (leichter)

Beispiel:

In einer groß angelegten Umfrage waren 49% der Befragten weiblich. Während 37% 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 zwei Ereignisse 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)
  0,49
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)
  0,49
A ‾
(männlich)
  0,51
   1

Aus der Information von der Teilgruppe mit "weiblich" sind es 11% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ) = 0,49 ⋅ 0,11 = 0,0539 berechnen.

  B
(Fußballfan)
B ‾
(kein Fan)
 
A
(weiblich)
0,0539 0,49
A ‾
(männlich)
  0,51
   1

Aus der Information von der Teilgruppe mit "männlich" sind es 37% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ‾ ∩ B ) = 0,51 ⋅ 0,37 = 0,1887 berechnen.

  B
(Fußballfan)
B ‾
(kein Fan)
 
A
(weiblich)
0,0539 0,49
A ‾
(männlich)
0,1887 0,51
   1

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

  B
(Fußballfan)
B ‾
(kein Fan)
 
A
(weiblich)
0,05390,43610,49
A ‾
(männlich)
0,18870,32130,51
 0,24260,75741

Gesucht ist ja, der Prozentsatz der Frauen unter den Fußballfans, also P B ( A ) = P( B ∩ A ) P( B ) = 0.0539 0.2426


Der gesuchte Wert, der Prozentsatz der Frauen unter den Fußballfans, ist also 0.2222 = 22.22%.

VFT Anwend. prozentual (schwerer)

Beispiel:

Bei einer neuen Viruskrankkeit, geht man davon aus, dass 2,24% der Bevölkerung diese nicht überleben. In einem Land sind 93% der Bevölkerung nicht älter als 80 Jahre. Von denen, die die Viruskrankheit nicht überleben, sind 50% 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 zwei Ereignisse 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
 0,0224  

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
 0,02240,97761

Aus der Information von der Teilgruppe mit "sterben" sind es 50% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( B ∩ A ) = 0,0224 ⋅ 0,5 = 0,0112 berechnen.

  B
(sterben)
B ‾
(überleben)
 
A
(über 80)
0,0112 0,07
A ‾
(höchstens 80)
  0,93
 0,02240,97761

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

  B
(sterben)
B ‾
(überleben)
 
A
(über 80)
0,01120,05880,07
A ‾
(höchstens 80)
0,01120,91880,93
 0,02240,97761

Der gesuchte Wert, die Wahrscheinlichkeit für unter 80 Jahre und Krankheit überleben, ist also 0.9188 = 91.88%.

bedingte Wahrsch. (nur Zahlen)

Beispiel:

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

  B B ‾  
A 9057147
A ‾ 245175
 114108222

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.)

= 114 222
= 108 222
=x
= 90 222
= 24 222
= 57 222
= 51 222

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:
108 222 ⋅ x = 57 222 = |:108 ⋅222
also
P B ‾ ( A ) = x = 57 108 ≈ 0,5278

bedingte Wahrsch. (nur Prozente)

Beispiel:

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

  B B ‾  
A 0,480,20,68
A ‾ 0,280,040,32
 0,760,241

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.)

=0,68
=0,32
=x
=0,48
=0,2
=0,28
=0,04

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:
0,32 ⋅ x = 0,28 = |:0,32
also
P A ‾ ( B ) = x = 0,28 0,32 ≈ 0,875

bedingte Wahrsch. Anwendungen

Beispiel:

Schätzungen zufolge sind 6% der Lehrer Informatiklehrer. Von den anderen Lehrern nutzen 91% das MS-Office. Von den Informatik-Lehrern bevorzugen aber 84% 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 zwei Ereignisse 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)
  0,06
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)
  0,06
A ‾
(andere Lehrer)
  0,94
   1
=0,06
Informatiklehrer
=0,94
andere Lehrer
MS-Office
=0,84
anderes Office
=0,91
MS-Office
anderes Office
=0,0504

Mit Hilfe des Baumdiagramms kann man aus der Information
von der Teilgruppe mit "Informatiklehrer" sind es 84%, also P A ( B ‾ ) ,
die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ‾ ) = P ( A ) ⋅ P A ( B ‾ ) = 0,06 ⋅ 0,84 = 0,0504
berechnen.

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
 0,05040,06
A ‾
(andere Lehrer)
  0,94
   1
=0,06
Informatiklehrer
=0,94
andere Lehrer
MS-Office
=0,84
anderes Office
=0,91
MS-Office
anderes Office
=0,0504
=0,8554

Mit Hilfe des Baumdiagramms kann man aus der Information
von der Teilgruppe mit "andere Lehrer" sind es 91%, also P A ‾ ( B ) ,
die Wahrscheinlichkeit
P ( A ‾ ∩ B ) = P ( A ‾ ) ⋅ P A ‾ ( B ) = 0,94 ⋅ 0,91 = 0,8554
berechnen.

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
 0,05040,06
A ‾
(andere Lehrer)
0,8554 0,94
   1

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

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
0,00960,05040,06
A ‾
(andere Lehrer)
0,85540,08460,94
 0,8650,1351

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.)

=0,865
MS-Office
=0,135
anderes Office
Informatiklehrer
andere Lehrer
=x
Informatiklehrer
andere Lehrer
=0,0096
=0,8554
=0,0504
=0,0846

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:
0,135 ⋅ x = 0,0504 = |:0,135
also
P B ‾ ( A ) = x = 0,0504 0,135 ≈ 0,3733


Der gesuchte Wert (der Prozentsatz der Informatiklehrer an den OpenOffice-Nutzern) ist also 0,3733 = 37,33%.

Stochast. Unabhängigkeit Anwendungen

Beispiel:

Nach einer Umfrage könnten sich 49% der Befragten vorstellen, sich als nächstes Auto ein Elektroauto zu kaufen. 48% davon seien auch schon einmal in einem E-Auto gefahren. 37,23% 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)
  0,49
A ‾
(nicht kaufen)
 0,3723 
    

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)
  0,49
A ‾
(nicht kaufen)
0,13770,37230,51
   1
=0,49
E-Auto kaufen
=0,51
nicht kaufen
=0,48
E-Auto kennen
nicht kennen
E-Auto kennen
nicht kennen
=0,2352
=0,1377
=0,3723

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

  B
(E-Auto kennen)
B ‾
(nicht kennen)
 
A
(E-Auto kaufen)
0,2352 0,49
A ‾
(nicht kaufen)
0,13770,37230,51
   1

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

  B
(E-Auto kennen)
B ‾
(nicht kennen)
 
A
(E-Auto kaufen)
0,23520,25480,49
A ‾
(nicht kaufen)
0,13770,37230,51
 0,37290,62711

Jetzt können wir P(A)=0.49 mit P(B)=0.373 multiplizieren um zu überprüfen, ob dieses Produkt ungefähr den gleichen Wert hat wie
P(A ∩ B)=0.235, also:

P(A) ⋅ P(B) = 0.49 ⋅ 0.373 = 0.1827 ≈ 0.183 ≠ 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  0,3630,66
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:

0.66 + P( A ‾ ) = 1

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

  B B ‾  
A  0,3630,66
A ‾   0,34
   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 0.66 ⋅ P ( B ‾ ) = 0.363 |: 0.66

somit gilt:

P ( B ‾ ) = 0.363 0.66 = 0.55

  B B ‾  
A  0,3630,66
A ‾   0,34
  0,551

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

  B B ‾  
A 0,2970,3630,66
A ‾ 0,1530,1870,34
 0,450,551

Stochast. Unabhängigkeit rw (Anwend.)

Beispiel:

Bei einer groß angelegten Blitzeraktion wird bei 1200 Autos die Geschwindigkeit gemessen. Von den Autos, die nicht zu den E-Autos zählen, werden 150 mit zu hoher Geschwindigkeit geblitzt. Insgesamt fuhren 450 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)
  450
A ‾
(Verbrenner)
150  
   1200

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:

450 + H( A ‾ ) = 1200

Somit gilt: H( A ‾ ) = 1200 - 450 = 750

  B
(geblitzte Autos)
B ‾
(nicht geblitzte Autos)
 
A
(E-Autos)
  450
A ‾
(Verbrenner)
150 750
   1200

Wir erkennen nun, dass der Anteil von "geblitzte Autos" in der Zeile "Verbrenner" P A ‾ ( B ) = 150 750 = 1 5 ist.

Weil die beiden Ereignisse A und B stochastisch unabhängig sind, muss dann in allen Zeilen der prozentuale Anteil von "geblitzte Autos" auch 1 5 sein. Somit gilt auch P ( B ) = P A ‾ ( B ) = 1 5 .

Für den Wert in der Randzeile ergibt sich also 1 5 ⋅1200 = 240

  B
(geblitzte Autos)
B ‾
(nicht geblitzte Autos)
 
A
(E-Autos)
  450
A ‾
(Verbrenner)
150 750
 240 1200

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

  B
(geblitzte Autos)
B ‾
(nicht geblitzte Autos)
 
A
(E-Autos)
90360450
A ‾
(Verbrenner)
150600750
 2409601200

Die Anzahl der nicht geblitzten Autos ist somit 960

VFT Anwend. prozentual (mit Kombis)

Beispiel:

Ein Marktforschungsinstitut untersucht die Verbreitung einer Handy-App und kommt dabei zu folgenden Ergebnissen. Bei der Untersuchung waren 28% aller Smartphones iPhones. Bei den iPhones ist die App auf 38% der Geräte installiert. 44,56% aller untersuchten Smartphones sind iPhones oder haben diese App installiert. Wie groß ist der Prozentsatz der Smartphones, die die App nicht installiert haben?

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)
  0,28
A ‾
(anderes Smartphone)
   
    

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)
  0,28
A ‾
(anderes Smartphone)
  0,72
   1

Aus der Information von der Teilgruppe mit "iPhone" sind es 38% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ) = 0,28 ⋅ 0,38 = 0,1064 berechnen.

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,1064 0,28
A ‾
(anderes Smartphone)
  0,72
   1

Die 44.56% von "iPhone oder installiert" verteilen sich ja auf die drei Felder von
P ( A ∩ B ) (iPhone und installiert),
P ( A ∩ B ‾ ) (iPhone und nicht installiert) und
P ( A ‾ ∩ B ) (anderes Smartphone und installiert),
also auf alle vier Felder außer P ( A ‾ ∩ B ‾ ) (anderes Smartphone und nicht installiert). Es gilt somit:

0,4456 = P ( A ∩ B ) + P ( A ∩ B ‾ ) + P ( A ‾ ∩ B ) = 1 - P ( A ‾ ∩ B ‾ )

Damit gilt: P ( A ‾ ∩ B ‾ ) = 1 - 0,4456 = 0.5544

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,1064 0,28
A ‾
(anderes Smartphone)
 0,55440,72
   1

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

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,10640,17360,28
A ‾
(anderes Smartphone)
0,16560,55440,72
 0,2720,7281

Der gesuchte Wert, der Prozentsatz der Smartphones ohne die App, ist also 0.728 = 72.8%.