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; 3; 6; 9; 10} und B = {1; 3; 4; 6; 7; 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; 3; 6; 9; 10} und B = {1; 3; 4; 6; 7; 8; 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; 6; 9; 10}, als auch in der Menge B={1; 3; 4; 6; 7; 8; 9; 10} sind,
also A ∩ B = {1; 3; 6; 9; 10}

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

Mengen-Operationen Anwendungen

Beispiel:

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

(Alle Sektoren sind Vielfache
von Achtels-Kreisen)

Bestimme alle Sektoren, deren Zahl durch 3 teilbar ist oder deren Hintergrund eingefärbt ist.

Lösung einblenden

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

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

Mengen-Operationen Wahrscheinlichkeit

Beispiel:

In einer Urne sind 11 Kugeln mit den Zahlen 1 bis 11 beschriftet. Es wird eine Kugel zufällig gezogen. Bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass die Zahl dieser Kugel keine Primzahl und nicht größer als 6 ist.

Lösung einblenden

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

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

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

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| = 3 11

Vierfeldertafel mit Anzahlen

Beispiel:

In der angezeigten Vierfeldertafel sind in jeder Zelle Anzahlen. Vervollständige die Vierfeldertafel.

Lösung einblenden

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:

152 + H( A ‾ ∩ B ‾ ) = 198

Somit gilt: H( A ‾ ∩ B ‾ ) = 198 - 152 = 46

  B B ‾  
A 82  
A ‾ 15246198
  56 

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:

82 + 152 = H(B)

Somit gilt: H(B) = 82 + 152 = 234

  B B ‾  
A 82  
A ‾ 15246198
 23456 

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:

H(A ∩ B ‾ ) + 46 = 56

Somit gilt: H(A ∩ B ‾ ) = 56 - 46 = 10

  B B ‾  
A 8210 
A ‾ 15246198
 23456 

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:

82 + 10 = H(A)

Somit gilt: H(A) = 82 + 10 = 92

  B B ‾  
A 821092
A ‾ 15246198
 23456 

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:

234 + 56 = H(B + B ‾ )

Somit gilt: H(B + B ‾ ) = 234 + 56 = 290

  B B ‾  
A 821092
A ‾ 15246198
 23456290

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 0,04 0,39
A ‾  0,27 
   1

In der 1. Zeile sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle rechts immer die Summe der beiden inneren Zellen ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

0.04 + P(A ∩ B ‾ ) = 0.39

Somit gilt: P(A ∩ B ‾ ) = 0.39 - 0.04 = 0.35

  B B ‾  
A 0,040,350,39
A ‾  0,27 
   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:

0.35 + 0.27 = P( B ‾ )

Somit gilt: P( B ‾ ) = 0.35 + 0.27 = 0.62

  B B ‾  
A 0,040,350,39
A ‾  0,27 
  0,621

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:

0.39 + P( A ‾ ) = 1

Somit gilt: P( A ‾ ) = 1 - 0.39 = 0.61

  B B ‾  
A 0,040,350,39
A ‾  0,270,61
  0,621

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:

P( A ‾ ∩ B) + 0.27 = 0.61

Somit gilt: P( A ‾ ∩ B) = 0.61 - 0.27 = 0.34

  B B ‾  
A 0,040,350,39
A ‾ 0,340,270,61
  0,621

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) + 0.62 = 1

Somit gilt: P(B) = 1 - 0.62 = 0.38

  B B ‾  
A 0,040,350,39
A ‾ 0,340,270,61
 0,380,621

Somit ist die Vierfeldertafel komplett ausgefüllt.

VFT Anwend. Häufigkeiten

Beispiel:

Alle SchülerInnen eines Gymnasiums kommen entweder mit dem Fahrrad bzw. zu Fuß oder aber mit dem Bus oder einem Auto zur Schule. Von denen, die nicht weiter als 2 km von der Schule entfernt wohnen fahren trotzdem 124 mit dem Bus oder Auto. Von den 285 SchülerInnen, die weiter als 2 km von der Schule entfernt wohnen, kommen aber immerhin 23 mit dem Fahrrad oder zu Fuß. Insgesamt fahren 152 mit dem Fahrrad oder gehen zu Fuß. Wie viele SchülerInnen hat die Schule ?

Lösung einblenden

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

A : nah

A ‾ : nicht nah, also entfernt

B : Fahrrad/Fuß

B ‾ : nicht Fahrrad/Fuß, also Bus/Auto

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(Fahrrad/Fuß)
B ‾
(Bus/Auto)
 
A
(nah)
 124 
A ‾
(entfernt)
23 285
 152  

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Rechenweg zum Ausfüllen der Vierfeldertafel einblenden

  B
(Fahrrad/Fuß)
B ‾
(Bus/Auto)
 
A
(nah)
129124253
A ‾
(entfernt)
23262285
 152386538

Der gesuchte Wert, Anzahl der Schüler der Schule, ist also 538.

VFT Anwend. prozentual (leichter)

Beispiel:

Ein Marktforschungsinstitut untersucht die Verbreitung einer Handy-App und kommt dabei zu folgenden Ergebnissen. Bei iPhones ist die App auf 40% der Geräte installiert, bei anderen Smartphones nur auf 30% der Geräte. Bei der Untersuchung waren 32% aller Smartphones iPhones. Wie groß ist der Prozentsatz der Smartphones, die keine iPhones sind und die App nicht installiert haben, 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)
  0,32
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)
  0,32
A ‾
(anderes Smartphone)
  0,68
   1

Aus der Information von der Teilgruppe mit "iPhone" sind es 40% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ) = 0,32 ⋅ 0,4 = 0,128 berechnen.

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,128 0,32
A ‾
(anderes Smartphone)
  0,68
   1

Aus der Information von der Teilgruppe mit "anderes Smartphone" sind es 30% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ‾ ∩ B ) = 0,68 ⋅ 0,3 = 0,204 berechnen.

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,128 0,32
A ‾
(anderes Smartphone)
0,204 0,68
   1

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

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,1280,1920,32
A ‾
(anderes Smartphone)
0,2040,4760,68
 0,3320,6681

Der gesuchte Wert, der Prozentsatz von nicht iPhone und ohne die App, ist also 0.476 = 47.6%.

VFT Anwend. prozentual (schwerer)

Beispiel:

Bei einer neuen Viruskrankkeit, geht man davon aus, dass 1,4% der Bevölkerung diese nicht überleben. In einem Land sind 92% der Bevölkerung nicht älter als 80 Jahre. Von denen, die die Viruskrankheit nicht überleben, sind 80% 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 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)
  0,92
 0,014  

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
 0,0140,9861

Aus der Information von der Teilgruppe mit "sterben" sind es 80% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( B ∩ A ) = 0,014 ⋅ 0,8 = 0,0112 berechnen.

  B
(sterben)
B ‾
(überleben)
 
A
(über 80)
0,0112 0,08
A ‾
(höchstens 80)
  0,92
 0,0140,9861

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

  B
(sterben)
B ‾
(überleben)
 
A
(über 80)
0,01120,06880,08
A ‾
(höchstens 80)
0,00280,91720,92
 0,0140,9861

Der gesuchte Wert, die Wahrscheinlichkeit für unter 80 Jahre und Krankheit überleben, ist also 0.9172 = 91.72%.

bedingte Wahrsch. (nur Zahlen)

Beispiel:

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

  B B ‾  
A 8291173
A ‾ 62167229
 144258402

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.)

= 144 402
= 258 402
=x
= 82 402
= 62 402
= 91 402
= 167 402

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:
144 402 ⋅ x = 82 402 = |:144 ⋅402
also
P B ( A ) = x = 82 144 ≈ 0,5694

bedingte Wahrsch. (nur Prozente)

Beispiel:

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

  B B ‾  
A 0,070,180,25
A ‾ 0,280,470,75
 0,350,651

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.)

=0,25
=0,75
=x
=0,07
=0,18
=0,28
=0,47

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:
0,25 ⋅ x = 0,18 = |:0,25
also
P A ( B ‾ ) = x = 0,18 0,25 ≈ 0,72

bedingte Wahrsch. Anwendungen

Beispiel:

Schätzungen zufolge sind 0,2% der Bevölkerung an einem Virus infiziert. Ein Testverfahren auf diesen Virus liefert bei 99% der tatsächlich infizierten auch einen positives Ergebnis. Bei den nicht infizierten zeigt dies der Test auch zu 98,5% an. Beim Blutspenden wird ein Mensch positiv auf dieses Virus getestet. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass er auch tatsächlich mit diesem Virus infiziert ist?

Lösung einblenden

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

A : infiziert

A ‾ : nicht infiziert, also nicht infiziert

B : Test positiv

B ‾ : nicht Test positiv, also Test negativ

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(Test positiv)
B ‾
(Test negativ)
 
A
(infiziert)
  0,002
A ‾
(nicht infiziert)
   
    

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
(Test positiv)
B ‾
(Test negativ)
 
A
(infiziert)
  0,002
A ‾
(nicht infiziert)
  0,998
   1
=0,002
infiziert
=0,998
nicht infiziert
=0,99
Test positiv
Test negativ
=0,015
Test positiv
Test negativ
=0,00198

Mit Hilfe des Baumdiagramms kann man aus der Information
von der Teilgruppe mit "infiziert" sind es 99%, also P A ( B ) ,
die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ) = P ( A ) ⋅ P A ( B ) = 0,002 ⋅ 0,99 = 0,00198
berechnen.

  B
(Test positiv)
B ‾
(Test negativ)
 
A
(infiziert)
0,00198 0,002
A ‾
(nicht infiziert)
  0,998
   1
=0,002
infiziert
=0,998
nicht infiziert
=0,99
Test positiv
Test negativ
=0,015
Test positiv
Test negativ
=0,00198
=0,01497

Mit Hilfe des Baumdiagramms kann man aus der Information
von der Teilgruppe mit "nicht infiziert" sind es 1.5%, also P A ‾ ( B ) ,
die Wahrscheinlichkeit
P ( A ‾ ∩ B ) = P ( A ‾ ) ⋅ P A ‾ ( B ) = 0,998 ⋅ 0,015 = 0,01497
berechnen.

  B
(Test positiv)
B ‾
(Test negativ)
 
A
(infiziert)
0,00198 0,002
A ‾
(nicht infiziert)
0,01497 0,998
   1

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

  B
(Test positiv)
B ‾
(Test negativ)
 
A
(infiziert)
0,001980,000020,002
A ‾
(nicht infiziert)
0,014970,983030,998
 0,016950,983051

Gesucht ist ja "die Wahrscheinlichkeit nach positiven Test tatsächlich infiziert zu sein", also die Wahrscheinlichkeit für A (infiziert) unter der Vorraussetzung, dass B (Test positiv) 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 (Test positiv) gilt oder nicht, abtragen:

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

=0,01695
Test positiv
=0,98305
Test negativ
=x
infiziert
nicht infiziert
infiziert
nicht infiziert
=0,00198
=0,01497
=0,00002
=0,98303

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:
0,01695 ⋅ x = 0,00198 = |:0,01695
also
P B ( A ) = x = 0,00198 0,01695 ≈ 0,1168


Der gesuchte Wert (die Wahrscheinlichkeit nach positiven Test tatsächlich infiziert zu sein) ist also 0,1168 = 11,68%.

Stochast. Unabhängigkeit Anwendungen

Beispiel:

Ein Marktforschungsinstitut untersucht die Verbreitung einer Handy-App und kommt dabei zu folgenden Ergebnissen. Insgesamt ist die App auf 28,37% aller Smartphones installiert. 31,48% der installierten Apps sind auf einem iPhone. 61,56% 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)
 0,6156 
 0,2837  

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)
 0,1007 
A ‾
(anderes Smartphone)
 0,6156 
 0,28370,71631
=0,2837
installiert
=0,7163
nicht installiert
=0,3148
iPhone
anderes Smartphone
iPhone
anderes Smartphone
=0,0893
=0,1007
=0,6156

Mit Hilfe des Baumdiagramms kann man aus der Information
von der Teilgruppe mit "installiert" sind es 31.48%, also P B ( A ) ,
die Wahrscheinlichkeit
P ( B ∩ A ) = P ( B ) ⋅ P B ( A ) = 0,2837 ⋅ 0,3148 = 0,0893
berechnen.

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,08930,1007 
A ‾
(anderes Smartphone)
 0,6156 
 0,28370,71631

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

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,08930,10070,19
A ‾
(anderes Smartphone)
0,19440,61560,81
 0,28370,71631

Jetzt können wir P(A)=0.19 mit P(B)=0.284 multiplizieren um zu überprüfen, ob dieses Produkt ungefähr den gleichen Wert hat wie
P(A ∩ B)=0.089, also:

P(A) ⋅ P(B) = 0.19 ⋅ 0.284 = 0.0539 ≈ 0.054 ≠ 0.089 = 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 0,365 0,5
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:

0.5 + P( A ‾ ) = 1

Somit gilt: P( A ‾ ) = 1 - 0.5 = 0.5

  B B ‾  
A 0,365 0,5
A ‾   0,5
   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 0.5 ⋅ P ( B ) = 0.365 |: 0.5

somit gilt:

P ( B ) = 0.365 0.5 = 0.73

  B B ‾  
A 0,365 0,5
A ‾   0,5
 0,73 1

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

  B B ‾  
A 0,3650,1350,5
A ‾ 0,3650,1350,5
 0,730,271

Stochast. Unabhängigkeit rw (Anwend.)

Beispiel:

In einem Land sind 2,89% aller Menschen sowohl minderjährig als auch Linkshänder. Insgesamt sind 83% aller Menschen dieses Lands Rechtshänder. Man kann davon ausgehen, dass die beiden Ereignisse "Linkshänder" und "Minderjährigkeit" stochastisch unabhängig sind. Wie viel Prozent der Menschen dieses Landes müssten dann volljährige Erwachsene sein?

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
(Linkshänder)
B ‾
(Rechtshänder)
 
A
(Minderjährige)
0,0289  
A ‾
(Erwachsene)
   
  0,831

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) + 0.83 = 1

Somit gilt: P(B) = 1 - 0.83 = 0.17

  B
(Linkshänder)
B ‾
(Rechtshänder)
 
A
(Minderjährige)
0,0289  
A ‾
(Erwachsene)
   
 0,170,831

Wir erkennen nun, dass der Anteil von "Minderjährige" in der Spalte "Linkshänder" P B ( A ) = 0.0289 0.17 = 0,17 ist.

Weil die beiden Ereignisse A und B stochastisch unabhängig sind, muss dann in allen Spalten der prozentuale Anteil von "Minderjährige" auch 0,17 sein. Somit gilt auch P ( A ) = P B ( A ) = 0,17.

  B
(Linkshänder)
B ‾
(Rechtshänder)
 
A
(Minderjährige)
0,0289 0,17
A ‾
(Erwachsene)
   
 0,170,831

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

  B
(Linkshänder)
B ‾
(Rechtshänder)
 
A
(Minderjährige)
0,02890,14110,17
A ‾
(Erwachsene)
0,14110,68890,83
 0,170,831

Der prozentualer Anteil der Erwachsenen ist somit 83%

VFT Anwend. prozentual (mit Kombis)

Beispiel:

In einer groß angelegten Umfrage bezeichneten sich 20% als Fußballfans. Weibliche Fußballfans waren nur 5,6% der Befragten. 57,6% der Befragten sind entweder Fußballfans oder weiblich. Wie hoch ist der Prozentsatz der weiblichen Befragten unter allen Befragten?

Lösung einblenden

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

A : Fußballfan

A ‾ : nicht Fußballfan, also kein Fan

B : weiblich

B ‾ : nicht weiblich, also männlich

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(weiblich)
B ‾
(männlich)
 
A
(Fußballfan)
0,056 0,2
A ‾
(kein Fan)
   
    

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Als erstes tragen wir rechts unten die Summe P ( A ) + P ( A ‾ ) = P ( B ) + P ( B ‾ ) = 1 ein, schließlich ist die Wahrscheinlichkeit, dass A gilt oder dass A ‾ gilt 100%.

Dann tragen wir alle direkt aus dem Text entnehmbaren und die dadurch berechenbaren Wahrscheinlichkeiten in die Vierfeldertafel ein.

  B
(weiblich)
B ‾
(männlich)
 
A
(Fußballfan)
0,0560,1440,2
A ‾
(kein Fan)
  0,8
   1

Die 57.6% von "entweder Fußballfan oder weiblich" verteilen sich ja auf die beiden Felder von P ( A ∩ B ‾ ) und P ( A ‾ ∩ B ) weil ja sowohl "Fußballfan und weiblich" als auch "Weder Fußballfan noch weiblich" nicht in diesen 57.6% enthalten ist. Es gilt somit:

P ( A ∩ B ‾ ) + P ( A ‾ ∩ B ) = 0,576, also
0.144 + P ( A ‾ ∩ B ) = 0,576

Damit gilt: P ( A ‾ ∩ B ) = 0,576 - 0.144 = 0.432

  B
(weiblich)
B ‾
(männlich)
 
A
(Fußballfan)
0,0560,1440,2
A ‾
(kein Fan)
0,432 0,8
   1

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

  B
(weiblich)
B ‾
(männlich)
 
A
(Fußballfan)
0,0560,1440,2
A ‾
(kein Fan)
0,4320,3680,8
 0,4880,5121

Der gesuchte Wert, der Prozentsatz weiblicher Befragter, ist also 0.488 = 48.8%.