Aufgabenbeispiele von Vierfeldertafel

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Mengen-Operationen elementar

Beispiel:

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

Mengen-Operationen (allg.)

Beispiel:

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

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

Mengen-Operationen Anwendungen

Beispiel:

In einer Urne sind 7 Kugeln mit den Zahlen 1 bis 7 beschriftet. Bestimme alle Kugeln deren Zahl nicht durch 3 teilbar ist, aber mindestens die 6 ist.

Lösung einblenden

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

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}, die nicht in der Menge A={3; 6} sind,
also A ‾ = {1; 2; 4; 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 ‾ ={1; 2; 4; 5; 7}, als auch in der Menge B={6; 7} sind,
also A ‾ ∩ B = {7}

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 7 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 = {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={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:

49 + H(A ∩ B ‾ ) = 115

Somit gilt: H(A ∩ B ‾ ) = 115 - 49 = 66

  B B ‾  
A 4966115
A ‾  66140
    

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

H( A ‾ ∩ B) + 66 = 140

Somit gilt: H( A ‾ ∩ B) = 140 - 66 = 74

  B B ‾  
A 4966115
A ‾ 7466140
    

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:

49 + 74 = H(B)

Somit gilt: H(B) = 49 + 74 = 123

  B B ‾  
A 4966115
A ‾ 7466140
 123  

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:

66 + 66 = H( B ‾ )

Somit gilt: H( B ‾ ) = 66 + 66 = 132

  B B ‾  
A 4966115
A ‾ 7466140
 123132 

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:

115 + 140 = H(B + B ‾ )

Somit gilt: H(B + B ‾ ) = 115 + 140 = 255

  B B ‾  
A 4966115
A ‾ 7466140
 123132255

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  0,14 
A ‾ 0,3  
 0,48 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:

0.48 + P( B ‾ ) = 1

Somit gilt: P( B ‾ ) = 1 - 0.48 = 0.52

  B B ‾  
A  0,14 
A ‾ 0,3  
 0,480,521

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) + 0.3 = 0.48

Somit gilt: P(A ∩ B) = 0.48 - 0.3 = 0.18

  B B ‾  
A 0,180,14 
A ‾ 0,3  
 0,480,521

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:

0.14 + P( A ‾ ∩ B ‾ ) = 0.52

Somit gilt: P( A ‾ ∩ B ‾ ) = 0.52 - 0.14 = 0.38

  B B ‾  
A 0,180,14 
A ‾ 0,30,38 
 0,480,521

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:

0.18 + 0.14 = P(A)

Somit gilt: P(A) = 0.18 + 0.14 = 0.32

  B B ‾  
A 0,180,140,32
A ‾ 0,30,38 
 0,480,521

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:

0.3 + 0.38 = P( A ‾ )

Somit gilt: P( A ‾ ) = 0.3 + 0.38 = 0.68

  B B ‾  
A 0,180,140,32
A ‾ 0,30,380,68
 0,480,521

Somit ist die Vierfeldertafel komplett ausgefüllt.

VFT Anwend. Häufigkeiten

Beispiel:

In einem Monat mit 30 Tagen gab es 14 Tage mit schönem Wetter. Dummerweise gab es 8 Tage an denen Schule und schönes Wetter war und 5 Tage an denen keine Schule und kein schönes Wetter war. Wieviele schulfreie Tage gab es in diesem Monat?

Lösung einblenden

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

A : Schule

A ‾ : nicht Schule, also schulfrei

B : schönes Wetter

B ‾ : nicht schönes Wetter, also schlechtes Wetter

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(schönes Wetter)
B ‾
(schlechtes Wetter)
 
A
(Schule)
8  
A ‾
(schulfrei)
 5 
 14 30

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Rechenweg zum Ausfüllen der Vierfeldertafel einblenden

  B
(schönes Wetter)
B ‾
(schlechtes Wetter)
 
A
(Schule)
81119
A ‾
(schulfrei)
6511
 141630

Der gesuchte Wert, Anzahl schulfreie Tage, ist also 11.

VFT Anwend. prozentual (leichter)

Beispiel:

Bei einer neuen Viruskrankkeit, geht man davon aus, dass 13% der Menschen, die älter als 80 Jahre sind, diese nicht überleben. Von den jüngeren sterben nur 0,5% daran. In einem Land sind 8% der Bevölkerung älter als 80 Jahre. Wie hoch ist in diesem Land das Risiko, an dieser Krankheit zu sterben?

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)
  0,08
A ‾
(höchstens 80)
   
    

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)
  0,08
A ‾
(höchstens 80)
  0,92
   1

Aus der Information von der Teilgruppe mit "über 80" sind es 13% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ) = 0,08 ⋅ 0,13 = 0,0104 berechnen.

  B
(sterben)
B ‾
(überleben)
 
A
(über 80)
0,0104 0,08
A ‾
(höchstens 80)
  0,92
   1

Aus der Information von der Teilgruppe mit "höchstens 80" sind es 0.5% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ‾ ∩ B ) = 0,92 ⋅ 0,005 = 0,0046 berechnen.

  B
(sterben)
B ‾
(überleben)
 
A
(über 80)
0,0104 0,08
A ‾
(höchstens 80)
0,0046 0,92
   1

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

  B
(sterben)
B ‾
(überleben)
 
A
(über 80)
0,01040,06960,08
A ‾
(höchstens 80)
0,00460,91540,92
 0,0150,9851

Der gesuchte Wert, die Wahrscheinlichkeit an der Krankheit zu sterben, ist also 0.015 = 1.5%.

VFT Anwend. prozentual (schwerer)

Beispiel:

Ein Marktforschungsinstitut untersucht die Verbreitung einer Handy-App und kommt dabei zu folgenden Ergebnissen. Insgesamt ist die App auf 28,34% aller Smartphones installiert. 41,57% der installierten Apps sind auf einem iPhone. 52,44% aller Smartphones waren keine iPhones und hatten die App nicht installiert. Als Smartphones gibt es iPhones und Nicht-iPhones. Wie groß ist der Prozentsatz der iPhones unter allen Smartphones?

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)
 0,5244 
 0,2834  

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)
 0,1922 
A ‾
(anderes Smartphone)
 0,5244 
 0,28340,71661

Aus der Information von der Teilgruppe mit "installiert" sind es 41.57% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( B ∩ A ) = 0,2834 ⋅ 0,4157 = 0,1178 berechnen.

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,11780,1922 
A ‾
(anderes Smartphone)
 0,5244 
 0,28340,71661

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

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,11780,19220,31
A ‾
(anderes Smartphone)
0,16560,52440,69
 0,28340,71661

Der gesuchte Wert, der Prozentsatz iPhones unter allen Smartphones, ist also 0.31 = 31%.

bedingte Wahrsch. (nur Zahlen)

Beispiel:

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

  B B ‾  
A 56368
A ‾ 30175205
 35238273

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.)

= 35 273
= 238 273
=x
= 5 273
= 30 273
= 63 273
= 175 273

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:
35 273 ⋅ x = 5 273 = |:35 ⋅273
also
P B ( A ) = x = 5 35 ≈ 0,1429

bedingte Wahrsch. (nur Prozente)

Beispiel:

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

  B B ‾  
A 0,250,090,34
A ‾ 0,570,090,66
 0,820,181

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.)

=0,82
=0,18
=x
=0,25
=0,57
=0,09
=0,09

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:
0,18 ⋅ x = 0,09 = |:0,18
also
P B ‾ ( A ‾ ) = x = 0,09 0,18 ≈ 0,5

bedingte Wahrsch. Anwendungen

Beispiel:

Schätzungen zufolge sind 4% der Lehrer Informatiklehrer. Von den anderen Lehrern nutzen 91% das MS-Office. Von den Informatik-Lehrern bevorzugen aber 82% 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)
  0,04
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)
  0,04
A ‾
(andere Lehrer)
  0,96
   1
=0,04
Informatiklehrer
=0,96
andere Lehrer
MS-Office
=0,82
anderes Office
=0,91
MS-Office
anderes Office
=0,0328

Mit Hilfe des Baumdiagramms kann man aus der Information
von der Teilgruppe mit "Informatiklehrer" sind es 82%, also P A ( B ‾ ) ,
die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ‾ ) = P ( A ) ⋅ P A ( B ‾ ) = 0,04 ⋅ 0,82 = 0,0328
berechnen.

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
 0,03280,04
A ‾
(andere Lehrer)
  0,96
   1
=0,04
Informatiklehrer
=0,96
andere Lehrer
MS-Office
=0,82
anderes Office
=0,91
MS-Office
anderes Office
=0,0328
=0,8736

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 ) = 0,96 ⋅ 0,91 = 0,8736
berechnen.

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
 0,03280,04
A ‾
(andere Lehrer)
0,8736 0,96
   1

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

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
0,00720,03280,04
A ‾
(andere Lehrer)
0,87360,08640,96
 0,88080,11921

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.)

=0,8808
MS-Office
=0,1192
anderes Office
Informatiklehrer
andere Lehrer
=x
Informatiklehrer
andere Lehrer
=0,0072
=0,8736
=0,0328
=0,0864

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:
0,1192 ⋅ x = 0,0328 = |:0,1192
also
P B ‾ ( A ) = x = 0,0328 0,1192 ≈ 0,2752


Der gesuchte Wert (der Prozentsatz der Informatiklehrer an den OpenOffice-Nutzern) ist also 0,2752 = 27,52%.

Stochast. Unabhängigkeit Anwendungen

Beispiel:

Ein Marktforschungsinstitut untersucht die Verbreitung einer Handy-App und kommt dabei zu folgenden Ergebnissen. Insgesamt ist die App auf 27,96% aller Smartphones installiert. 33,05% der installierten Apps sind auf einem iPhone. 59,28% 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)
 0,5928 
 0,2796  

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)
 0,1276 
A ‾
(anderes Smartphone)
 0,5928 
 0,27960,72041
=0,2796
installiert
=0,7204
nicht installiert
=0,3305
iPhone
anderes Smartphone
iPhone
anderes Smartphone
=0,0924
=0,1276
=0,5928

Mit Hilfe des Baumdiagramms kann man aus der Information
von der Teilgruppe mit "installiert" sind es 33.05%, also P B ( A ) ,
die Wahrscheinlichkeit
P ( B ∩ A ) = P ( B ) ⋅ P B ( A ) = 0,2796 ⋅ 0,3305 = 0,0924
berechnen.

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,09240,1276 
A ‾
(anderes Smartphone)
 0,5928 
 0,27960,72041

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

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,09240,12760,22
A ‾
(anderes Smartphone)
0,18720,59280,78
 0,27960,72041

Jetzt können wir P(A)=0.22 mit P(B)=0.28 multiplizieren um zu überprüfen, ob dieses Produkt ungefähr den gleichen Wert hat wie
P(A ∩ B)=0.092, also:

P(A) ⋅ P(B) = 0.22 ⋅ 0.28 = 0.0615 ≈ 0.062 ≠ 0.092 = 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   0,33
A ‾  0,2144 
   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:

0.33 + P( A ‾ ) = 1

Somit gilt: P( A ‾ ) = 1 - 0.33 = 0.67

  B B ‾  
A   0,33
A ‾  0,21440,67
   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 0.67 ⋅ P ( B ‾ ) = 0.2144 |: 0.67

somit gilt:

P ( B ‾ ) = 0.2144 0.67 = 0.32

  B B ‾  
A   0,33
A ‾  0,21440,67
  0,321

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

  B B ‾  
A 0,22440,10560,33
A ‾ 0,45560,21440,67
 0,680,321

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 Mädchen wählen 8 das Leistungsfach. Auf das Basisfach fallen insgesamt 24 Wahlen. Man kann davon ausgehen, dass die beiden Ereignisse Geschlecht und Mathewahlen stochastisch unabhängig sind. Wie viele der 48 Schülerinnen und Schüler der 10-ten Klassen sind keine Mädchen?

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)
8  
A ‾
(Jungs)
   
  2448

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:

H(B) + 24 = 48

Somit gilt: H(B) = 48 - 24 = 24

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
8  
A ‾
(Jungs)
   
 242448

Wir erkennen nun, dass der Anteil von "Mädchen" in der Spalte "Leistungsfach" P B ( A ) = 8 24 = 1 3 ist.

Weil die beiden Ereignisse A und B stochastisch unabhängig sind, muss dann in allen Spalten der prozentuale Anteil von "Mädchen" auch 1 3 sein. Somit gilt auch P ( A ) = P B ( A ) = 1 3 .

Für den Wert in der Randspalte ergibt sich also 1 3 ⋅48 = 16

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
8 16
A ‾
(Jungs)
   
 242448

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

  B
(Leistungsfach)
B ‾
(Basisfach)
 
A
(Mädchen)
8816
A ‾
(Jungs)
161632
 242448

Die Anzahl nicht weiblicher Schüler ist somit 32

VFT Anwend. prozentual (mit Kombis)

Beispiel:

In einer groß angelegten Umfrage sind 50,55% der Befragten weiblich. 22,85% dieser weiblichen Befragten sind Fußballfans. 76,55% 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)
   
 0,5055  

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)
   
 0,50550,49451

Aus der Information von der Teilgruppe mit "weiblich" sind es 22.85% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( B ∩ A ) = 0,5055 ⋅ 0,2285 = 0,1155 berechnen.

  B
(weiblich)
B ‾
(männlich)
 
A
(Fußballfan)
0,1155  
A ‾
(kein Fan)
   
 0,50550,49451

Die 76.55% 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:

0,7655 = P ( A ∩ B ) + P ( A ‾ ∩ B ) + P ( A ‾ ∩ B ‾ ) = 1 - P ( A ∩ B ‾ )

Damit gilt: P ( A ∩ B ‾ ) = 1 - 0,7655 = 0.2345

  B
(weiblich)
B ‾
(männlich)
 
A
(Fußballfan)
0,11550,2345 
A ‾
(kein Fan)
   
 0,50550,49451

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

  B
(weiblich)
B ‾
(männlich)
 
A
(Fußballfan)
0,11550,23450,35
A ‾
(kein Fan)
0,390,260,65
 0,50550,49451

Der gesuchte Wert, der Prozentsatz der Nicht-Fußballfans, ist also 0.65 = 65%.