Aufgabenbeispiele von Zufallsexperimente

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Zufallsexperiment (einstufig)

Beispiel:

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(Alle Sektoren sind Vielfache
von Achtels-Kreisen)

Ein Klasse bastelt für ihr Klassenfest ein Glückrad. Bestimme die Wahrscheinlichkeiten für die einzelnen Sektoren.
(Denk daran, den Bruch vollständig zu kürzen!)

Lösung einblenden

Wir können am Glücksrad entweder die Winkelweite abschätzen und diese dann durch 360° teilen oder direkt den Winkel-Anteil (als Vielfache von Halb-, Viertel- oder Achtels-Kreisen) ablesen:

blau: Man erkennt einen Halbkreis => p= 1 2

grün: Man erkennt einen Kreisausschnitt, der so groß ist wie ein Viertelskreis zusammen mit einem Achtelskreis => p= 3 8

gelb: Man erkennt einen halben Viertelkreis, also einen Achtelskreis => p= 1 8

mit Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

Eine faire Münze (d.h. die Wahrscheinlichkeit für Zahl und Wappen ist gleich groß) wird drei mal geworfen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für "höchstens 2 mal Zahl"?

Lösung einblenden

Da ja ausschließlich nach 'Zahl' gefragt ist, genügt es das Modell auf zwei Möglichkeiten zu beschränken: 'Zahl' und 'nicht Zahl'

Einzel-Wahrscheinlichkeiten :"Zahl": 1 2 ; "nicht Zahl": 1 2 ;

Wie man auch im Baumdiagramm unten gut erkennen kann, sind bei 'höchstens einmal Zahl' alle Möglichkeiten enthalten, außer eben 3 mal 'Zahl'

Man kann also am aller einfachsten die gesuchte Wahrscheinlichkeit über das Gegenereignis berechnen:

P=1-P(3 mal 'Zahl')=1- 1 8 = 7 8

EreignisP
Zahl -> Zahl -> Zahl 1 8
Zahl -> Zahl -> nicht Zahl 1 8
Zahl -> nicht Zahl -> Zahl 1 8
Zahl -> nicht Zahl -> nicht Zahl 1 8
nicht Zahl -> Zahl -> Zahl 1 8
nicht Zahl -> Zahl -> nicht Zahl 1 8
nicht Zahl -> nicht Zahl -> Zahl 1 8
nicht Zahl -> nicht Zahl -> nicht Zahl 1 8

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: Zahl: 1 2 ; nicht Zahl: 1 2 ;

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


'Zahl'-'Zahl'-'nicht Zahl' (P= 1 8 )
'Zahl'-'nicht Zahl'-'Zahl' (P= 1 8 )
'nicht Zahl'-'Zahl'-'Zahl' (P= 1 8 )
'Zahl'-'nicht Zahl'-'nicht Zahl' (P= 1 8 )
'nicht Zahl'-'Zahl'-'nicht Zahl' (P= 1 8 )
'nicht Zahl'-'nicht Zahl'-'Zahl' (P= 1 8 )
'nicht Zahl'-'nicht Zahl'-'nicht Zahl' (P= 1 8 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

1 8 + 1 8 + 1 8 + 1 8 + 1 8 + 1 8 + 1 8 = 7 8


Ziehen mit Zurücklegen

Beispiel:

Ein Würfel wird 3 mal geworfen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, höchstens 2 mal eine 6 zu würfeln?

Lösung einblenden

Da ja ausschließlich nach '6er' gefragt ist, genügt es das Modell auf zwei Möglichkeiten zu beschränken: '6er' und 'nicht 6er'

Einzel-Wahrscheinlichkeiten :"6er": 1 6 ; "nicht 6er": 5 6 ;

Wie man auch im Baumdiagramm unten gut erkennen kann, sind bei 'höchstens einmal 6er' alle Möglichkeiten enthalten, außer eben 3 mal '6er'

Man kann also am aller einfachsten die gesuchte Wahrscheinlichkeit über das Gegenereignis berechnen:

P=1-P(3 mal '6er')=1- 1 216 = 215 216

EreignisP
6er -> 6er -> 6er 1 216
6er -> 6er -> nicht 6er 5 216
6er -> nicht 6er -> 6er 5 216
6er -> nicht 6er -> nicht 6er 25 216
nicht 6er -> 6er -> 6er 5 216
nicht 6er -> 6er -> nicht 6er 25 216
nicht 6er -> nicht 6er -> 6er 25 216
nicht 6er -> nicht 6er -> nicht 6er 125 216

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: 6er: 1 6 ; nicht 6er: 5 6 ;

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'6er'-'6er'-'nicht 6er' (P= 5 216 )
'6er'-'nicht 6er'-'6er' (P= 5 216 )
'nicht 6er'-'6er'-'6er' (P= 5 216 )
'6er'-'nicht 6er'-'nicht 6er' (P= 25 216 )
'nicht 6er'-'6er'-'nicht 6er' (P= 25 216 )
'nicht 6er'-'nicht 6er'-'6er' (P= 25 216 )
'nicht 6er'-'nicht 6er'-'nicht 6er' (P= 125 216 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

5 216 + 5 216 + 5 216 + 25 216 + 25 216 + 25 216 + 125 216 = 215 216


ohne Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

In einem Kartenstapel sind 4 Asse, 2 Könige und 2 Damen. Es werden 2 Karten vom Stapel gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit "genau 2 mal Ass"?

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Da ja ausschließlich nach 'Ass' gefragt ist, genügt es das Modell auf zwei Möglichkeiten zu beschränken: 'Ass' und 'nicht Ass'

Einzel-Wahrscheinlichkeiten :"Ass": 1 2 ; "nicht Ass": 1 2 ;

EreignisP
Ass -> Ass 3 14
Ass -> nicht Ass 2 7
nicht Ass -> Ass 2 7
nicht Ass -> nicht Ass 3 14

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: Ass: 1 2 ; nicht Ass: 1 2 ;

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'Ass'-'Ass' (P= 3 14 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

3 14 = 3 14


Ziehen ohne Zurücklegen

Beispiel:

In einem Lostopf sind 5 Kugeln mit einer Eins beschriftet, 6 Kugeln mit einer Zwei, 8 mit Drei und 5 mit einer Vier. Es werden zwei Kugeln gleichzeitig gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkiet dass die beiden gezogenen Zahlen zusammen 6 ergeben?

Lösung einblenden
EreignisP
1 -> 1 5 138
1 -> 2 5 92
1 -> 3 5 69
1 -> 4 25 552
2 -> 1 5 92
2 -> 2 5 92
2 -> 3 2 23
2 -> 4 5 92
3 -> 1 5 69
3 -> 2 2 23
3 -> 3 7 69
3 -> 4 5 69
4 -> 1 25 552
4 -> 2 5 92
4 -> 3 5 69
4 -> 4 5 138

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: 1: 5 24 ; 2: 1 4 ; 3: 1 3 ; 4: 5 24 ;

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'2'-'4' (P= 5 92 )
'4'-'2' (P= 5 92 )
'3'-'3' (P= 7 69 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

5 92 + 5 92 + 7 69 = 29 138


Ziehen bis erstmals x kommt

Beispiel:

In einer Urne sind 10 rote und 4 blaue Kugeln. Es soll (ohne zurücklegen) solange gezogen werden, bis erstmals eine rote Kugel erscheint. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit die rote Kugel im 5. Versuch zu ziehen?
(Denk daran, den Bruch vollständig zu kürzen!)

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Die Wahrscheinlichkeit kann man dem einzig möglichen Pfad entlang ablesen:

P= 4 14 3 13 2 12 1 11 10 10
= 1 7 1 13 1 1 11 10 10
= 1 1001

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nur Summen

Beispiel:

In einem Stapel sind 4 Karten vom Wert 7, 2 Karten vom Wert 8 und 2 9er. Man zieht 2 Karten aus dem Stapel. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Summe der beiden Karten gerade 16 ist?

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EreignisP
7 -> 7 3 14
7 -> 8 1 7
7 -> 9 1 7
8 -> 7 1 7
8 -> 8 1 28
8 -> 9 1 14
9 -> 7 1 7
9 -> 8 1 14
9 -> 9 1 28

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: 7: 1 2 ; 8: 1 4 ; 9: 1 4 ;

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'7'-'9' (P= 1 7 )
'9'-'7' (P= 1 7 )
'8'-'8' (P= 1 28 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

1 7 + 1 7 + 1 28 = 9 28


ohne Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

In einer Urne sind 7 rote, 9 blaue , 2 gelbe und 6 schwarze Kugeln. Es wird zwei mal ohne zurücklegen eine Kugel gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für "1 mal rot und 1 mal gelb"?

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EreignisP
rot -> rot 7 92
rot -> blau 21 184
rot -> gelb 7 276
rot -> schwarz 7 92
blau -> rot 21 184
blau -> blau 3 23
blau -> gelb 3 92
blau -> schwarz 9 92
gelb -> rot 7 276
gelb -> blau 3 92
gelb -> gelb 1 276
gelb -> schwarz 1 46
schwarz -> rot 7 92
schwarz -> blau 9 92
schwarz -> gelb 1 46
schwarz -> schwarz 5 92

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: rot: 7 24 ; blau: 3 8 ; gelb: 1 12 ; schwarz: 1 4 ;

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'rot'-'gelb' (P= 7 276 )
'gelb'-'rot' (P= 7 276 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

7 276 + 7 276 = 7 138


Kombinatorik (ohne Binom.)

Beispiel:

In einer Schule gibt es 3 achte Klassen. Für ein Projekt wird aus jeder Klasse je 1 Schüler ausgelost. Wie viele verschiedene Möglichkeiten für solche Trios sind möglich, wenn in der 8a 21 Schüler, in der 8b 24 Schüler und in der in der 8c 27 Schüler hat.

Lösung einblenden

Für die Kategorie '8a' gibt es 21 Möglichkeiten. Dabei kann man jedes Stück mit jeder der 24 Möglichkeiten der Kategorie '8b' kombinieren. Dies ergibt also 21 ⋅ 24 = 504 Möglichkeiten. Und jede dieser Möglichkeiten kann man dann wieder mit den 27 Möglichkeiten der Kategorie '8c' kombinieren, so dass sich insgesamt 21 ⋅ 24 ⋅ 27 = 13608 Möglichkeiten ergeben.

Kombinatorik

Beispiel:

Eine bestimmte Variable soll im Computer mit 12 Bit abgespeichert werden. Ein Bit kann immer nur die Werte 0 und 1 annehmen. Wie viele Möglichkeiten gibt es die Variable mit verschiedenen Werten zu belegen?

Lösung einblenden

Bei jedem der 12 'Zufallsversuche' gibt es 2 Möglichkeiten. Dabei ist jedes Ergebnis im ersten 'Durchgang' mit jedem Ergebnis im zweiten Durchgang kombinierbar. Man könnte also alles in einem Baumdiagramm darstellen, das sich in jeder der 12 Ebenen immer 2-fach verzweigt.

Es entstehen so also 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 = 212 = 4096 Möglichkeiten.