Die Wahrscheinlichkeit für einen Treffer (also hier, dass ein entnommener Chips defekt sind) beträgt p = 0,3, für einen Nicht-Treffer (also hier, dass ein entnommener Chips nicht defekt ist) beträgt sie q = 1 - 0,3 = $\mathrm{0,7}$. Wenn genau 3 Treffer unter den 4 Versuchen sein sollen, bedeutet das doch, dass es genau einen Nicht-Treffer unter den 4 Versuchen geben muss. Hier gibt es nun mehrere Möglichkeiten, wann dieser Nicht-Treffer eintritt:

NichtTreffer - Treffer - Treffer - Treffer (also der NichtTreffer im 1-ten Versuch)
Treffer - NichtTreffer - Treffer - Treffer (also der NichtTreffer im 2-ten Versuch)
Treffer - Treffer - NichtTreffer - Treffer (also der NichtTreffer im 3-ten Versuch)
Treffer - Treffer - Treffer - NichtTreffer (also der NichtTreffer im 4-ten Versuch)

Bei jedem dieser 4 Fälle ist die Wahrscheinlichkeit gleich, nämlich P_k = $\mathrm{0,7}·{\mathrm{0,3}}^3$.

Für die gesuchte Wahrscheinlichkeit aller 4 Fälle gilt somit P = $4·\mathrm{0,7}·{\mathrm{0,3}}^3$ ≈ 0.0756 .

Wenn man von der allgememeinen Formel für den Binomialkoeffizient
$\left(\begin{array}{c}6\\ 3\end{array}\right)$ = $\frac{\mathrm{6!}}{\mathrm{3!\; \cdot \; (6\; -\; 3)!}}$ = $\frac{\mathrm{6!}}{\mathrm{3!\; \cdot \; 3!}}$ = $\frac{\mathrm{6\cdot 5\cdot 4\cdot 3\cdot 2\cdot 1}}{\mathrm{3\cdot 2\cdot 1\; \cdot \; 3\cdot 2\cdot 1}}$
ausgeht, sieht man schnell, dass man mit der
3! = 3⋅2⋅1
rechts im Zähler und Nenner kürzen kann, so dass gilt:

$\left(\begin{array}{c}6\\ 3\end{array}\right)$ = $\frac{\mathrm{6\cdot 5\cdot 4}}{\mathrm{3\cdot 2\cdot 1}}$

= $\frac{\mathrm{2\cdot 5\cdot 4}}{\mathrm{2\cdot 1}}$ (gekürzt mit 3)

= $\frac{\mathrm{5\cdot 4}}{1}$ (gekürzt mit 2)

= 20

Für die erste Stelle ist jede Schülerin möglich. Es gibt also 18 Möglichkeiten. Für die zweite Stelle ist die bereits als erstes gewählte Schülerin nicht mehr möglich, es gibt also nur noch 17 Möglichkeiten. Für die 3. Stelle fehlen dann schon 2, so dass nur noch 16 möglich sind, usw.

Da ja jede Möglichkeit der ersten Stelle mit den Möglichkeiten der zweiten, dritten, ... Stelle kombinierbar sind, müssen wir die verschiedenen Möglichkeiten an den verschiedenen Stellen multiplizieren:

Es gibt also 18⋅17⋅16⋅15⋅14 = 1028160 Möglichkeiten, die 18 Möglichkeiten (Schülerinnen) auf die 5 "Ziehungen" (geloste) zu verteilen.

Wir haben jetzt dabei aber genau unterschieden an welcher Stelle was gezogen bzw. gewählt wurde. Also wären zum Beispiel Antonia - Bea - Carla und Bea - Carla - Antonia zwei unterschiedliche Ergebnisse. In unserem Fall hier soll diese Reihenfolge aber keine Rolle spielen. Es interessiert nur, wer in der 5er-Gruppe drin ist, nicht an welcher Stelle.

Wir berechnen jetzt also, wie viele mögliche Reihenfolgen pro 5er-Gruppe möglich sind.

• Für die erste Stelle ist jede(r) aus der 5er-Gruppe möglich. Es gibt also 5 Möglichkeiten.
• Für die zweite Stelle ist der/die an erster Stelle stehende nicht mehr möglich, es gibt also nur noch 4 Möglichkeiten.
• Für die 3. Stelle fehlen dann schon 2, so dass nur noch 3 möglich sind, usw.

Da ja jede Möglichkeit der ersten Stelle mit den Möglichkeiten der zweiten, dritten, ... Stelle kombinierbar sind, müssen wir die verschiedenen Möglichkeiten an den verschiedenen Stellen multiplizieren und erhalten 5⋅4⋅3⋅2⋅1 = 120 Möglichkeiten für die verschiedenen Reihenfolgen innerhalb einer 5er-Gruppe.

Wir müssen deswegen die 1028160 Möglichkeiten für nach Reihenfolge sortierte 5er-Gruppen durch die 120 Möglichkeiten, die 5er-Gruppe anzuordnen, teilen.

Hieraus ergeben sich $\frac{\mathrm{1028160}}{\mathrm{120}}$ = 8568 Möglichkeiten für 5er-Gruppen, die aus 18 Elementen (Schülerinnen) gebildet werden.

Die hier durchgeführte Berechnung $\frac{\mathrm{<mn>18</mn><mo>\cdot </mo><mn>17</mn><mo>\cdot </mo><mn>16</mn><mo>\cdot </mo><mn>15</mn><mo>\cdot </mo><mn>14</mn>}}{\mathrm{<mn>5</mn><mo>\cdot </mo><mn>4</mn><mo>\cdot </mo><mn>3</mn><mo>\cdot </mo><mn>2</mn><mo>\cdot </mo><mn>1</mn>}}$ könnte man mit 13! erweitern würde so auf die Formel für den Binomialkoeffizient kommen:

8568 = $\frac{\mathrm{<mn>18</mn><mo>\cdot </mo><mn>17</mn><mo>\cdot </mo><mn>16</mn><mo>\cdot </mo><mn>15</mn><mo>\cdot </mo><mn>14</mn>}}{\mathrm{<mn>5</mn><mo>\cdot </mo><mn>4</mn><mo>\cdot </mo><mn>3</mn><mo>\cdot </mo><mn>2</mn><mo>\cdot </mo><mn>1</mn>}}$ = $\frac{18\cdot 17\cdot 16\cdot 15\cdot 14\cdot 13\cdot 12\cdot 11\cdot 10\cdot 9\cdot 8\cdot 7\cdot 6\cdot 5\cdot 4\cdot 3\cdot 2\cdot 1}{5\cdot 4\cdot 3\cdot 2\cdot 1\cdot 13\cdot 12\cdot 11\cdot 10\cdot 9\cdot 8\cdot 7\cdot 6\cdot 5\cdot 4\cdot 3\cdot 2\cdot 1}$ = $\frac{\mathrm{18!}}{\mathrm{5!\; \cdot \; 13!}}$ = $\left(\begin{array}{c}18\\ 5\end{array}\right)$

Es gibt insgesamt $\left(\begin{array}{c}40\\ 4\end{array}\right)$ = $\frac{\mathrm{40!}}{\mathrm{4!\; \cdot \; 36!}}$ = $\frac{\mathrm{40\cdot 39\cdot 38\cdot 37}}{\mathrm{4\cdot 3\cdot 2\cdot 1}}$ = 91390 verschiedene Möglichkeiten, die 4 Kugeln aus den 40 zu ziehen, bzw. von 40 Zahlen 4 anzukreuzen.

Wenn man jetzt die Möglichkeiten zählen will, wie viele Möglichkeiten es gibt, wenn eine der gezogenen Zahlen die 38 ist, bzw. wie viele Möglichkeiten es gibt, 4 von 40 Zahlen anzukreuzen, wobei ein Kreuz sicher auf der der 38 sein muss, dann ist das doch genau das gleiche, wie wenn man die Möglichkeiten zählt, 3 Kreuze auf 39 Zahlen (alle außer der 38) zu setzen, also $\left(\begin{array}{c}39\\ 3\end{array}\right)$ = $\frac{\mathrm{39!}}{\mathrm{3!\; \cdot \; 36!}}$ = $\frac{\mathrm{39\cdot 38\cdot 37}}{\mathrm{3\cdot 2\cdot 1}}$ = 9139.

Die Wahrscheinlichkeit lässt sich somit mit der Laplace-Formel berechnen:

P = $\frac{\mathrm{Anzahl\; der\; gewünschten\; Ereignisse}}{\mathrm{Anzahl\; der\; möglichen\; Ereignisse}}$ = $\frac{\mathrm{9139}}{\mathrm{91390}}$ ≈ 0.1, also ca. 10%.

Die Zufallsgröße X gibt die Anzahl der Treffer an. X ist binomialverteilt mit n=89 und p=$\frac{1}{8}$.

$P_{\frac{1}{8}}^{89}(X=15)$ = $\left(\begin{array}{c}89\\ 15\end{array}\right)\cdot {\left(\frac{1}{8}\right)}^{15}\cdot {\left(\frac{7}{8}\right)}^{74}$=0.055448439416358≈ 0.0554
(TI-Befehl: binompdf(89,1/8,15))

Wir lesen einfach die Säulenhöhen aus dem Histogramm ab und addieren diese Werte:

k	P(X = k)	P(X ≤ k)
0	≈ 0	≈ 0 + 0 = 0
1	≈ 0.02	≈ 0 + 0.02 = 0.02
2	≈ 0.08	≈ 0.02 + 0.08 = 0.1
3	≈ 0.17	≈ 0.1 + 0.17 = 0.27
4	≈ 0.24	≈ 0.27 + 0.24 = 0.51

Während P(X ≤ 3) = 0.27 also noch klar unter der geforderten Wahrscheinlichkeit von 0.4 liegt, ist P(X ≤ 4) = 0.51 klar darüber.

Somit ist das gesuchte k = 4.

Die Zufallsgröße X gibt die Anzahl der Treffer an. X ist binomialverteilt mit n=56 und p=0.25.

$P_{0.25}^{56}(X\le 17)$ = $P_{0.25}^{56}(X=0)$ + $P_{0.25}^{56}(X=1)$ + $P_{0.25}^{56}(X=2)$ +... + $P_{0.25}^{56}(X=17)$ = 0.85934569174656 ≈ 0.8593
(TI-Befehl: binomcdf(56,0.25,17))

Die Zufallsgröße X gibt die Anzahl der Treffer an. X ist binomialverteilt mit n=49 und p=0.1.

...

$P_{0.1}^{49}(X\ge 0)$ = 1 - $P_{0.1}^{49}(X\le -1)$ = 1
(TI-Befehl: 1-binomcdf(49,0.1,-1))

Die Zufallsgröße X gibt die Anzahl der Treffer an. X ist binomialverteilt mit n=73 und p=0.83.

$P_{0.83}^{73}(54\le X\le 65)$ =

...

$P_{0.83}^{73}(X\le 65)$ - $P_{0.83}^{73}(X\le 53)$ ≈ 0.944 - 0.0176 ≈ 0.9264
(TI-Befehl: binomcdf(73,0.83,65) - binomcdf(73,0.83,53))