Aufgabenbeispiele von Zufallsexperimente

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Zufallsexperiment (einstufig)

Beispiel:

Wie groß sind jeweils die Wahrscheinlichkeiten beim Würfeln dass die gewürfelte Zahl einen, zwei, drei oder vier Teiler hat?
(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: 1 + 3 + 1 + 1=6

Hieraus ergibt sich für ...

1: p= 1 6

2: p= 3 6 = 1 2

3: p= 1 6

4: p= 1 6

mit Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

Ein Würfel wird 2 mal geworfen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, höchstens 1 mal eine 6 zu würfeln?

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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 2 mal '6er'

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

P=1-P(2 mal '6er')=1- 1 36 = 35 36

EreignisP
6er -> 6er 1 36
6er -> nicht 6er 5 36
nicht 6er -> 6er 5 36
nicht 6er -> nicht 6er 25 36

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

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


'6er'-'nicht 6er' (P= 5 36 )
'nicht 6er'-'6er' (P= 5 36 )
'nicht 6er'-'nicht 6er' (P= 25 36 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

5 36 + 5 36 + 25 36 = 35 36


Ziehen mit Zurücklegen

Beispiel:

In einer Urne sind 4 rote und 6 blaue Kugeln. Es wird 3 mal mit zurücklegen eine Kugel gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für "mindestens 2 mal rot"?

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

Einzel-Wahrscheinlichkeiten :"rot": 2 5 ; "nicht rot": 3 5 ;

EreignisP
rot -> rot -> rot 8 125
rot -> rot -> nicht rot 12 125
rot -> nicht rot -> rot 12 125
rot -> nicht rot -> nicht rot 18 125
nicht rot -> rot -> rot 12 125
nicht rot -> rot -> nicht rot 18 125
nicht rot -> nicht rot -> rot 18 125
nicht rot -> nicht rot -> nicht rot 27 125

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: rot: 2 5 ; nicht rot: 3 5 ;

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'rot'-'rot'-'nicht rot' (P= 12 125 )
'rot'-'nicht rot'-'rot' (P= 12 125 )
'nicht rot'-'rot'-'rot' (P= 12 125 )
'rot'-'rot'-'rot' (P= 8 125 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

12 125 + 12 125 + 12 125 + 8 125 = 44 125


ohne Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

In einem Kartenstapel sind verschiedene Karten, 6 vom Typ Kreuz, 10 vom Typ Herz, 4 vom Typ Pik und 4 vom Typ Karo. Es werden 2 Karten vom Stapel gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, 2 Karten der gleichen Farbe zu ziehen?

Lösung einblenden
EreignisP
Kreuz -> Kreuz 5 92
Kreuz -> Herz 5 46
Kreuz -> Pik 1 23
Kreuz -> Karo 1 23
Herz -> Kreuz 5 46
Herz -> Herz 15 92
Herz -> Pik 5 69
Herz -> Karo 5 69
Pik -> Kreuz 1 23
Pik -> Herz 5 69
Pik -> Pik 1 46
Pik -> Karo 2 69
Karo -> Kreuz 1 23
Karo -> Herz 5 69
Karo -> Pik 2 69
Karo -> Karo 1 46

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: Kreuz: 1 4 ; Herz: 5 12 ; Pik: 1 6 ; Karo: 1 6 ;

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'Kreuz'-'Kreuz' (P= 5 92 )
'Herz'-'Herz' (P= 15 92 )
'Pik'-'Pik' (P= 1 46 )
'Karo'-'Karo' (P= 1 46 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

5 92 + 15 92 + 1 46 + 1 46 = 6 23


Ziehen ohne Zurücklegen

Beispiel:

In einem Kartenstapel sind verschiedene Karten, 8 vom Typ Kreuz, 8 vom Typ Herz, 10 vom Typ Pik und 4 vom Typ Karo. Es werden 2 Karten vom Stapel gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, 2 Karten der gleichen Farbe zu ziehen?

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EreignisP
Kreuz -> Kreuz 28 435
Kreuz -> Herz 32 435
Kreuz -> Pik 8 87
Kreuz -> Karo 16 435
Herz -> Kreuz 32 435
Herz -> Herz 28 435
Herz -> Pik 8 87
Herz -> Karo 16 435
Pik -> Kreuz 8 87
Pik -> Herz 8 87
Pik -> Pik 3 29
Pik -> Karo 4 87
Karo -> Kreuz 16 435
Karo -> Herz 16 435
Karo -> Pik 4 87
Karo -> Karo 2 145

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: Kreuz: 4 15 ; Herz: 4 15 ; Pik: 1 3 ; Karo: 2 15 ;

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'Kreuz'-'Kreuz' (P= 28 435 )
'Herz'-'Herz' (P= 28 435 )
'Pik'-'Pik' (P= 3 29 )
'Karo'-'Karo' (P= 2 145 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

28 435 + 28 435 + 3 29 + 2 145 = 107 435


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 2. 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 1 3
= 1 4 1
= 1 4

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nur Summen

Beispiel:

In einer 8. Klasse gibt es 10 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 28 Jahre. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass er zufällig richtig getippt hat?

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EreignisP
13 -> 13 15 77
13 -> 14 50 231
13 -> 15 10 231
14 -> 13 50 231
14 -> 14 15 77
14 -> 15 10 231
15 -> 13 10 231
15 -> 14 10 231
15 -> 15 1 231

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: 13: 5 11 ; 14: 5 11 ; 15: 1 11 ;

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


'13'-'15' (P= 10 231 )
'15'-'13' (P= 10 231 )
'14'-'14' (P= 15 77 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

10 231 + 10 231 + 15 77 = 65 231


ohne Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

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

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

Einzel-Wahrscheinlichkeiten :"König": 1 5 ; "nicht König": 4 5 ;

EreignisP
König -> König 1 45
König -> nicht König 8 45
nicht König -> König 8 45
nicht König -> nicht König 28 45

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: König: 1 5 ; nicht König: 4 5 ;

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'König'-'König' (P= 1 45 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

1 45 = 1 45


Kombinatorik (ohne Binom.)

Beispiel:

Petra hat sich ein 7-stelliges Passwort erstellt. Als sie eine Woche später das Passwort wieder braucht, erinnert sie sich nur noch, dass jede der Zahlen zwischen 1 und 7 genau einmal vorkam. Wie viele verschiedene Passwörter können es dann noch sein?

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Für die erste Stelle ist jede(r) möglich. Es gibt also 7 Möglichkeiten. Für die zweite Stelle ist der/die an erster Stelle stehende nicht mehr möglich, es gibt also nur noch 6 Möglichkeiten. Für die 3. Stelle fehlen dann schon 2, so dass nur noch 5 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 7 ⋅ 6 ⋅ 5 ⋅ 4 ⋅ 3 ⋅ 2 ⋅ 1 = 5040 Möglichkeiten.

Kombinatorik

Beispiel:

Eine Mathelehrerin verlost unter den 10 SchülerInnen ihrer 8. Klasse, die eine Zusatzaufgabe gemacht haben, 3 Matherätsel-Knobelbücher. Natürlich kann jeder höchstens eins bekommen. Wie viele verschiedene Möglichkeiten gibt es für die 3er-Gruppe der glücklichen Gewinner?

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Für die erste Stelle ist jede(r/s) SchülerIn möglich. Es gibt also 10 Möglichkeiten. Für die zweite Stelle ist der/die/das an erster Stelle stehende SchülerIn nicht mehr möglich, es gibt also nur noch 9 Möglichkeiten. Für die 3. Stelle fehlen dann schon 2, so dass nur noch 8 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 10 ⋅ 9 ⋅ 8 = 720 Möglichkeiten, die 10 Möglichkeiten (SchülerIn) auf die 3 "Ziehungen" (Knobelbücher) zu verteilen.

Wir haben jetzt dabei aber genau unterschieden an welcher Stelle was gezogen wurde. Also wären zum Beispiel Anton-Berta-Caesar und Berta-Caesar-Anton zwei unterschiedliche Ergebnisse. In unserem Fall hier soll diese Reihenfolge aber keine Rolle spielen. Es interessiert nur, wer in der 3er-Gruppe drin ist, nicht an welche Stelle.

Wir berechnen jetzt also, wie viele mögliche Reihenfolgen pro 3er-Gruppe möglich sind.

  • Für die erste Stelle ist jede(r) aus der 3er-Gruppe möglich. Es gibt also 3 Möglichkeiten.
  • Für die zweite Stelle ist der/die an erster Stelle stehende nicht mehr möglich, es gibt also nur noch 2 Möglichkeiten.
  • Für die 3. Stelle fehlen dann schon 2, so dass nur noch 1 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 3 ⋅ 2 ⋅ 1 = 6 Möglichkeiten für die verschiedenen Reihenfolgen innerhalb einer 3er-Gruppe.

Wir müssen deswegen die 720 Möglichkeiten für nach Reihenfolge sortierte 3er-Gruppen durch die 6 Möglichkeiten, die 3er-Gruppe anzuordnen, teilen.

Hieraus ergeben sich 720 6 = 120 Möglichkeiten für 3er-Gruppen, die aus 10 Elementen (SchülerIn) gebildet werden.