Aufgabenbeispiele von Zufallsexperimente

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Zufallsexperiment (einstufig)

Beispiel:

In einer Klasse besuchen 8 Schülerinnen und Schüler den katholischen Religionsunterricht, 9 den evangelischen, und 3 sind in Ethik. Wie groß ist jeweils die Wahrscheinlichkeit, dass ein zufällig ausgewählter Schüler der Klasse im jeweiligen Religionsunterricht ist?
(Denk daran, den Bruch vollständig zu kürzen!)

Lösung einblenden

Die Wahrscheinlichkeit eines Ereignisses lässt sich berechen als p= Anzahl gesuchter Möglichkeiten Anzahl aller Möglichkeiten

Hierfür müssen wir erstmal die Gesamtzahl aller Möglichkeiten zusammenzählen: 8 + 9 + 3=20

Hieraus ergibt sich für ...

rk: p= 8 20 = 2 5

ev: p= 9 20

Eth: p= 3 20

mit Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

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

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

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

EreignisP
prim -> prim -> prim 1 8
prim -> prim -> nicht prim 1 8
prim -> nicht prim -> prim 1 8
prim -> nicht prim -> nicht prim 1 8
nicht prim -> prim -> prim 1 8
nicht prim -> prim -> nicht prim 1 8
nicht prim -> nicht prim -> prim 1 8
nicht prim -> nicht prim -> nicht prim 1 8

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

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


'prim'-'prim'-'nicht prim' (P= 1 8 )
'prim'-'nicht prim'-'prim' (P= 1 8 )
'nicht prim'-'prim'-'prim' (P= 1 8 )
'prim'-'nicht prim'-'nicht prim' (P= 1 8 )
'nicht prim'-'prim'-'nicht prim' (P= 1 8 )
'nicht prim'-'nicht prim'-'prim' (P= 1 8 )
'nicht prim'-'nicht prim'-'nicht prim' (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:

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

(Alle Sektoren sind Vielfache
von Achtels-Kreisen)

Ein Glücksrad wie in der Abbildung rechts wird zwei mal gedreht. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit für "höchstens 1 mal B"?

Lösung einblenden

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

Einzel-Wahrscheinlichkeiten :"B": 1 4 ; "nicht B": 3 4 ;

Wie man auch im Baumdiagramm unten gut erkennen kann, sind bei 'höchstens einmal B' alle Möglichkeiten enthalten, außer eben 2 mal 'B'

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

P=1-P(2 mal 'B')=1- 1 16 = 15 16

EreignisP
B -> B 1 16
B -> nicht B 3 16
nicht B -> B 3 16
nicht B -> nicht B 9 16

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: B: 1 4 ; nicht B: 3 4 ;

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


'B'-'nicht B' (P= 3 16 )
'nicht B'-'B' (P= 3 16 )
'nicht B'-'nicht B' (P= 9 16 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

3 16 + 3 16 + 9 16 = 15 16


ohne Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

In einer Urne sind 8 rote, 7 blaue , 10 gelbe und 5 schwarze Kugeln. Es wird zwei mal ohne zurücklegen eine Kugel gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für "1 mal rot und 1 mal blau"?

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EreignisP
rot -> rot 28 435
rot -> blau 28 435
rot -> gelb 8 87
rot -> schwarz 4 87
blau -> rot 28 435
blau -> blau 7 145
blau -> gelb 7 87
blau -> schwarz 7 174
gelb -> rot 8 87
gelb -> blau 7 87
gelb -> gelb 3 29
gelb -> schwarz 5 87
schwarz -> rot 4 87
schwarz -> blau 7 174
schwarz -> gelb 5 87
schwarz -> schwarz 2 87

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: rot: 4 15 ; blau: 7 30 ; gelb: 1 3 ; schwarz: 1 6 ;

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


'rot'-'blau' (P= 28 435 )
'blau'-'rot' (P= 28 435 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

28 435 + 28 435 = 56 435


Ziehen ohne Zurücklegen

Beispiel:

In einer Urne sind verschiedene Kugeln, 9 vom Typ rot, 7 vom Typ blau, 7 vom Typ gelb und 7 vom Typ schwarz. Es wird 2 mal ohne zurücklegen eine Kugel gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, 2 Kugeln gleicher Farbe zu ziehen?

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EreignisP
rot -> rot 12 145
rot -> blau 21 290
rot -> gelb 21 290
rot -> schwarz 21 290
blau -> rot 21 290
blau -> blau 7 145
blau -> gelb 49 870
blau -> schwarz 49 870
gelb -> rot 21 290
gelb -> blau 49 870
gelb -> gelb 7 145
gelb -> schwarz 49 870
schwarz -> rot 21 290
schwarz -> blau 49 870
schwarz -> gelb 49 870
schwarz -> schwarz 7 145

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: rot: 3 10 ; blau: 7 30 ; gelb: 7 30 ; schwarz: 7 30 ;

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'rot'-'rot' (P= 12 145 )
'blau'-'blau' (P= 7 145 )
'gelb'-'gelb' (P= 7 145 )
'schwarz'-'schwarz' (P= 7 145 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

12 145 + 7 145 + 7 145 + 7 145 = 33 145


Ziehen bis erstmals x kommt

Beispiel:

Werder Bremen hat mal wieder das Halbfinale des DFB-Pokals erreicht. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass bei der Auslosung Werder an 3. Stelle gezogen wird?
(Denk daran, den Bruch vollständig zu kürzen!)

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Die Wahrscheinlichkeit kann man dem einzig möglichen Pfad entlang ablesen:

P= 3 4 2 3 1 2
= 1 2 1 1 2
= 1 4

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nur Summen

Beispiel:

In einer 8. Klasse gibt es 15 SchülerInnen, die 13 Jahre alt sind, 10 14-Jährige und 2 15-Jährige. Ein Lehrer, der keine Ahnung über das Alter seiner Schüler hat, muss bei zwei SchülerInnen raten, wie alt die beiden zusammen sind. Er tippt auf 30 Jahre. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass er zufällig richtig getippt hat?

Lösung einblenden

Da ja ausschließlich nach '15' gefragt ist, genügt es das Modell auf zwei Möglichkeiten zu beschränken: '15' und 'nicht 15'

Einzel-Wahrscheinlichkeiten :"15": 2 27 ; "nicht 15": 25 27 ;

EreignisP
15 -> 15 1 351
15 -> nicht 15 25 351
nicht 15 -> 15 25 351
nicht 15 -> nicht 15 100 117

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: 15: 2 27 ; nicht 15: 25 27 ;

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


'15'-'15' (P= 1 351 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

1 351 = 1 351


Ziehen mit Zurücklegen

Beispiel:

Ein Würfel wird 2 mal geworfen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, genau 0 mal eine Zahl zu würfeln, die ein Teiler von 6 ist?

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EreignisP
Teiler -> Teiler 4 9
Teiler -> kein Teiler 2 9
kein Teiler -> Teiler 2 9
kein Teiler -> kein Teiler 1 9

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: Teiler: 2 3 ; kein Teiler: 1 3 ;

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'kein Teiler'-'kein Teiler' (P= 1 9 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

1 9 = 1 9


Kombinatorik (ohne Binom.)

Beispiel:

Kristin hat die ganze Nacht durch MatheBattle gespielt und ist jetzt erste im Highscore in ihrer Klasse, die aus 18 Schülerinnen und Schülern besteht. Da überlegt sie sich, wie viele Möglichkeiten es eigentlich gibt, wie die ersten 4 Plätze belegt sein können. Berechne diese Anzahl aller Möglichkeiten?

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Für die erste Stelle ist jede(r) SchülerIn möglich. Es gibt also 18 Möglichkeiten. Für die zweite Stelle ist der/die an erster Stelle stehende 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:

also 18 ⋅ 17 ⋅ 16 ⋅ 15 = 73440 Möglichkeiten.

Kombinatorik

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 30 Schüler, in der 8b 24 Schüler und in der in der 8c 21 Schüler hat.

Lösung einblenden

Für die Kategorie '8a' gibt es 30 Möglichkeiten. Dabei kann man jedes Stück mit jeder der 24 Möglichkeiten der Kategorie '8b' kombinieren. Dies ergibt also 30 ⋅ 24 = 720 Möglichkeiten. Und jede dieser Möglichkeiten kann man dann wieder mit den 21 Möglichkeiten der Kategorie '8c' kombinieren, so dass sich insgesamt 30 ⋅ 24 ⋅ 21 = 15120 Möglichkeiten ergeben.