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; 4; 9}. 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; 4; 9}.

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

Mengen-Operationen (allg.)

Beispiel:

Gegeben ist die Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10} und die Mengen A = {4; 5; 6; 7; 8; 10} und B = {5; 6; 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; 5; 6; 7; 8; 10} und B = {5; 6; 7; 8; 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={5; 6; 7; 8; 9} sind,
also B ‾ = {1; 2; 3; 4; 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={4; 5; 6; 7; 8; 10} oder in der Menge B ‾ ={1; 2; 3; 4; 10} sind,
also A ∪ B ‾ = {1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 10}

Mengen-Operationen Anwendungen

Beispiel:

Gegeben ist die Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10} und die Mengen A = {2; 4; 6; 7; 8} und B = {1; 3; 4; 5; 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 = {2; 4; 6; 7; 8} und B = {1; 3; 4; 5; 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; 10}, die nicht in der Menge A={2; 4; 6; 7; 8} sind,
also A ‾ = {1; 3; 5; 9; 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; 3; 5; 9; 10}, als auch in der Menge B={1; 3; 4; 5; 8; 9} sind,
also A ‾ ∩ B = {1; 3; 5; 9}

Mengen-Operationen Wahrscheinlichkeit

Beispiel:

In einer Urne sind 13 Kugeln mit den Zahlen 1 bis 13 beschriftet. Es wird eine Kugel zufällig gezogen. Bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass die Zahl dieser Kugel nicht durch 2 teilbar und nicht kleiner als 6 ist.

Lösung einblenden

Gegeben sind ja die Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13} und die Mengen A = {2; 4; 6; 8; 10; 12} und B = {6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13}.

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; 13}, die nicht in der Menge A={2; 4; 6; 8; 10; 12} sind,
also A ‾ = {1; 3; 5; 7; 9; 11; 13}

Die Menge A ‾ ∩ B umfasst alle Elemente der Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13}, die sowohl in der Menge A ‾ ={1; 3; 5; 7; 9; 11; 13}, als auch in der Menge B={6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13} sind,
also A ‾ ∩ B = {7; 9; 11; 13}

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| = 4 13

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:

H(A ∩ B) + 87 = 166

Somit gilt: H(A ∩ B) = 166 - 87 = 79

  B B ‾  
A 7987166
A ‾   203
 96  

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:

79 + H( A ‾ ∩ B) = 96

Somit gilt: H( A ‾ ∩ B) = 96 - 79 = 17

  B B ‾  
A 7987166
A ‾ 17 203
 96  

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:

166 + 203 = H(B + B ‾ )

Somit gilt: H(B + B ‾ ) = 166 + 203 = 369

  B B ‾  
A 7987166
A ‾ 17 203
 96 369

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:

17 + H( A ‾ ∩ B ‾ ) = 203

Somit gilt: H( A ‾ ∩ B ‾ ) = 203 - 17 = 186

  B B ‾  
A 7987166
A ‾ 17186203
 96 369

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:

96 + H( B ‾ ) = 369

Somit gilt: H( B ‾ ) = 369 - 96 = 273

  B B ‾  
A 7987166
A ‾ 17186203
 96273369

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  0,38 
A ‾ 0,56  
 0,6 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:

0.6 + P( B ‾ ) = 1

Somit gilt: P( B ‾ ) = 1 - 0.6 = 0.4

  B B ‾  
A  0,38 
A ‾ 0,56  
 0,60,41

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) + 0.56 = 0.6

Somit gilt: P(A ∩ B) = 0.6 - 0.56 = 0.04

  B B ‾  
A 0,040,38 
A ‾ 0,56  
 0,60,41

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:

0.38 + P( A ‾ ∩ B ‾ ) = 0.4

Somit gilt: P( A ‾ ∩ B ‾ ) = 0.4 - 0.38 = 0.02

  B B ‾  
A 0,040,38 
A ‾ 0,560,02 
 0,60,41

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:

0.04 + 0.38 = P(A)

Somit gilt: P(A) = 0.04 + 0.38 = 0.42

  B B ‾  
A 0,040,380,42
A ‾ 0,560,02 
 0,60,41

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:

0.56 + 0.02 = P( A ‾ )

Somit gilt: P( A ‾ ) = 0.56 + 0.02 = 0.58

  B B ‾  
A 0,040,380,42
A ‾ 0,560,020,58
 0,60,41

Somit ist die Vierfeldertafel komplett ausgefüllt.

VFT Anwend. Häufigkeiten

Beispiel:

Ein Fahrradhändler hat in einem Jahr 2000 Fahrräder verkauft. Davon waren 449 Mountainbikes ohne zusätzlichen Elektroantrieb. Insgesamt wurden 980 E-Bikes verkauft. Von den Rädern, die kein Mountainbike sind, wurden insgesamt (E-Bike und andere zusammen) 1237 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)
  980
A ‾
(kein E-Bike)
449  
  12372000

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Rechenweg zum Ausfüllen der Vierfeldertafel einblenden

  B
(Mountainbike)
B ‾
(kein Mountainbike)
 
A
(E-Bike)
314666980
A ‾
(kein E-Bike)
4495711020
 76312372000

Der gesuchte Wert, Anzahl verkaufter "normaler" Fahrräder, ist also 571.

VFT Anwend. prozentual (leichter)

Beispiel:

In einer groß angelegten Umfrage waren 51% der Befragten weiblich. Während 34% der männlichen Befragten angaben, Fußballfans zu sein, waren das bei den weiblichen Befragten nur 10%. 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)
  0,51
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)
  0,51
A ‾
(männlich)
  0,49
   1

Aus der Information von der Teilgruppe mit "weiblich" sind es 10% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ) = 0,51 ⋅ 0,1 = 0,051 berechnen.

  B
(Fußballfan)
B ‾
(kein Fan)
 
A
(weiblich)
0,051 0,51
A ‾
(männlich)
  0,49
   1

Aus der Information von der Teilgruppe mit "männlich" sind es 34% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ‾ ∩ B ) = 0,49 ⋅ 0,34 = 0,1666 berechnen.

  B
(Fußballfan)
B ‾
(kein Fan)
 
A
(weiblich)
0,051 0,51
A ‾
(männlich)
0,1666 0,49
   1

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

  B
(Fußballfan)
B ‾
(kein Fan)
 
A
(weiblich)
0,0510,4590,51
A ‾
(männlich)
0,16660,32340,49
 0,21760,78241

Gesucht ist ja, der Prozentsatz der Frauen unter den Fußballfans, also P B ( A ) = P( B ∩ A ) P( B ) = 0.051 0.2176


Der gesuchte Wert, der Prozentsatz der Frauen unter den Fußballfans, ist also 0.2344 = 23.44%.

VFT Anwend. prozentual (schwerer)

Beispiel:

Mit der Arbeit des Regierungschefs eines Staates sind 43% der Bevölkerung zufrieden. Unter den Anhängern seiner eigenen Partei, deren Anteil 42,64% der Bevölkerung ausmacht, hat er sogar Zustimmungswerte von 70,59%. Wie viel Prozent der Bevölkerung ist weder Anhänger seiner Partei noch zufrieden mit der Arbeit des Regierungschefs?

Lösung einblenden

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

A : zufrieden

A ‾ : nicht zufrieden, also unzufrieden

B : eigene Partei

B ‾ : nicht eigene Partei, also andere Partei

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(eigene Partei)
B ‾
(andere Partei)
 
A
(zufrieden)
  0,43
A ‾
(unzufrieden)
   
 0,4264  

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
(eigene Partei)
B ‾
(andere Partei)
 
A
(zufrieden)
  0,43
A ‾
(unzufrieden)
  0,57
 0,42640,57361

Aus der Information von der Teilgruppe mit "eigene Partei" sind es 70.59% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( B ∩ A ) = 0,4264 ⋅ 0,7059 = 0,301 berechnen.

  B
(eigene Partei)
B ‾
(andere Partei)
 
A
(zufrieden)
0,301 0,43
A ‾
(unzufrieden)
  0,57
 0,42640,57361

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

  B
(eigene Partei)
B ‾
(andere Partei)
 
A
(zufrieden)
0,3010,1290,43
A ‾
(unzufrieden)
0,12540,44460,57
 0,42640,57361

Der gesuchte Wert, der Prozentsatz von unzufrieden und kein Anhänger der Partei, ist also 0.4446 = 44.46%.

bedingte Wahrsch. (nur Zahlen)

Beispiel:

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

  B B ‾  
A 552883
A ‾ 8259141
 13787224

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.)

= 83 224
= 141 224
=x
= 55 224
= 28 224
= 82 224
= 59 224

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:
141 224 ⋅ x = 82 224 = |:141 ⋅224
also
P A ‾ ( B ) = x = 82 141 ≈ 0,5816

bedingte Wahrsch. (nur Prozente)

Beispiel:

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

  B B ‾  
A 0,250,150,4
A ‾ 0,340,260,6
 0,590,411

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.)

=0,4
=0,6
=x
=0,25
=0,15
=0,34
=0,26

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:
0,6 ⋅ x = 0,26 = |:0,6
also
P A ‾ ( B ‾ ) = x = 0,26 0,6 ≈ 0,4333

bedingte Wahrsch. Anwendungen

Beispiel:

Schätzungen zufolge sind 8% der Lehrer Informatiklehrer. Von den anderen Lehrern nutzen 93% das MS-Office. Von den Informatik-Lehrern bevorzugen aber 86% 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)
  0,08
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
=0,86
anderes Office
=0,93
MS-Office
anderes Office
=0,0688

Mit Hilfe des Baumdiagramms kann man aus der Information
von der Teilgruppe mit "Informatiklehrer" sind es 86%, also P A ( B ‾ ) ,
die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ‾ ) = P ( A ) ⋅ P A ( B ‾ ) = 0,08 ⋅ 0,86 = 0,0688
berechnen.

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
 0,06880,08
A ‾
(andere Lehrer)
  0,92
   1
=0,08
Informatiklehrer
=0,92
andere Lehrer
MS-Office
=0,86
anderes Office
=0,93
MS-Office
anderes Office
=0,0688
=0,8556

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 ) = 0,92 ⋅ 0,93 = 0,8556
berechnen.

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
 0,06880,08
A ‾
(andere Lehrer)
0,8556 0,92
   1

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

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
0,01120,06880,08
A ‾
(andere Lehrer)
0,85560,06440,92
 0,86680,13321

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.)

=0,8668
MS-Office
=0,1332
anderes Office
Informatiklehrer
andere Lehrer
=x
Informatiklehrer
andere Lehrer
=0,0112
=0,8556
=0,0688
=0,0644

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:
0,1332 ⋅ x = 0,0688 = |:0,1332
also
P B ‾ ( A ) = x = 0,0688 0,1332 ≈ 0,5165


Der gesuchte Wert (der Prozentsatz der Informatiklehrer an den OpenOffice-Nutzern) ist also 0,5165 = 51,65%.

Stochast. Unabhängigkeit Anwendungen

Beispiel:

Ein Marktforschungsinstitut untersucht die Verbreitung einer Handy-App und kommt dabei zu folgenden Ergebnissen. Insgesamt ist die App auf 36,48% aller Smartphones installiert. 35,77% der installierten Apps sind auf einem iPhone. 47,57% aller Smartphones waren keine iPhones und hatten die App nicht installiert. Vervollständige die Vierfeldertafel und entscheide damit, ob die beiden Ereignisse "iPhone" und "App ist installiert" stochastisch unabhängig sind.

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)
   
A ‾
(anderes Smartphone)
 0,4757 
 0,3648  

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)
 0,1595 
A ‾
(anderes Smartphone)
 0,4757 
 0,36480,63521
=0,3648
installiert
=0,6352
nicht installiert
=0,3577
iPhone
anderes Smartphone
iPhone
anderes Smartphone
=0,1305
=0,1595
=0,4757

Mit Hilfe des Baumdiagramms kann man aus der Information
von der Teilgruppe mit "installiert" sind es 35.77%, also P B ( A ) ,
die Wahrscheinlichkeit
P ( B ∩ A ) = P ( B ) ⋅ P B ( A ) = 0,3648 ⋅ 0,3577 = 0,1305
berechnen.

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,13050,1595 
A ‾
(anderes Smartphone)
 0,4757 
 0,36480,63521

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

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,13050,15950,29
A ‾
(anderes Smartphone)
0,23430,47570,71
 0,36480,63521

Jetzt können wir P(A)=0.29 mit P(B)=0.365 multiplizieren um zu überprüfen, ob dieses Produkt ungefähr den gleichen Wert hat wie
P(A ∩ B)=0.131, also:

P(A) ⋅ P(B) = 0.29 ⋅ 0.365 = 0.1058 ≈ 0.106 ≠ 0.131 = 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 0,24  
A ‾    
 0,4 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:

0.4 + P( B ‾ ) = 1

Somit gilt: P( B ‾ ) = 1 - 0.4 = 0.6

  B B ‾  
A 0,24  
A ‾    
 0,40,61

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 ) ⋅ 0.4 = 0.24 |: 0.4

somit gilt:

P ( A ) = 0.24 0.4 = 0.6

  B B ‾  
A 0,24 0,6
A ‾    
 0,40,61

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

  B B ‾  
A 0,240,360,6
A ‾ 0,160,240,4
 0,40,61

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 18 das Leistungsfach. Insgesamt gibt es 48 Mädchen in dieser Klassenstufe. Man kann davon ausgehen, dass die beiden Ereignisse Geschlecht und Mathewahlen stochastisch unabhängig sind. Wie viele der insgeamt 96 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)
  48
A ‾
(Jungs)
18  
   96

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:

48 + H( A ‾ ) = 96

Somit gilt: H( A ‾ ) = 96 - 48 = 48

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
  48
A ‾
(Jungs)
18 48
   96

Wir erkennen nun, dass der Anteil von "Leistungsfach" in der Zeile "Jungs" P A ‾ ( B ) = 18 48 = 3 8 ist.

Weil die beiden Ereignisse A und B stochastisch unabhängig sind, muss dann in allen Zeilen der prozentuale Anteil von "Leistungsfach" auch 3 8 sein. Somit gilt auch P ( B ) = P A ‾ ( B ) = 3 8 .

Für den Wert in der Randzeile ergibt sich also 3 8 ⋅96 = 36

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
  48
A ‾
(Jungs)
18 48
 36 96

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

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
183048
A ‾
(Jungs)
183048
 366096

Die Anzahl der Schüler:innen mit Basisfach ist somit 60

VFT Anwend. prozentual (mit Kombis)

Beispiel:

Ein Marktforschungsinstitut untersucht die Verbreitung einer Handy-App und kommt dabei zu folgenden Ergebnissen. Bei der Untersuchung waren 31% aller Smartphones iPhones. Bei den iPhones ist die App auf 48% der Geräte installiert. 53,08% 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)
  0,31
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)
  0,31
A ‾
(anderes Smartphone)
  0,69
   1

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

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,1488 0,31
A ‾
(anderes Smartphone)
  0,69
   1

Die 53.08% 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:

0,5308 = P ( A ∩ B ) + P ( A ∩ B ‾ ) + P ( A ‾ ∩ B ) = 1 - P ( A ‾ ∩ B ‾ )

Damit gilt: P ( A ‾ ∩ B ‾ ) = 1 - 0,5308 = 0.4692

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,1488 0,31
A ‾
(anderes Smartphone)
 0,46920,69
   1

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

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,14880,16120,31
A ‾
(anderes Smartphone)
0,22080,46920,69
 0,36960,63041

Der gesuchte Wert, der Prozentsatz der Smartphones ohne die App, ist also 0.6304 = 63.04%.