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: p= 3 4

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

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

mit Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

Ein Würfel wird 2 mal geworfen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, genau 0 mal eine Primzahl zu würfeln?

Lösung einblenden
EreignisP
prim -> prim 1 4
prim -> nicht prim 1 4
nicht prim -> prim 1 4
nicht prim -> nicht prim 1 4

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

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'nicht prim'-'nicht prim' (P= 1 4 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

1 4 = 1 4


Ziehen mit Zurücklegen

Beispiel:

In einer Urne sind 5 rote und 5 blaue Kugeln. Es wird 3 mal mit zurücklegen eine Kugel gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für "mindestens 1 mal blau"?

Lösung einblenden

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

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

Wie man auch im Baumdiagramm unten gut erkennen kann, sind bei 'mindestens einmal blau' alle Möglichkeiten enthalten, außer eben kein 'blau' bzw. 0 mal 'blau'

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

P=1-P(0 mal 'blau')=1- 1 8 = 7 8

EreignisP
blau -> blau -> blau 1 8
blau -> blau -> nicht blau 1 8
blau -> nicht blau -> blau 1 8
blau -> nicht blau -> nicht blau 1 8
nicht blau -> blau -> blau 1 8
nicht blau -> blau -> nicht blau 1 8
nicht blau -> nicht blau -> blau 1 8
nicht blau -> nicht blau -> nicht blau 1 8

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

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


ohne Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

In einer 8-ten Klasse gibt es 9 Schüler mit NWT-Profil, 9 Schüler mit sprachlichem Profil, 10 Schüler mit Musik-Profil und 4 Schüler mit IMP-Profil. Der NWT-Lehrer hört, dass heute 2 Schüler fehlen würden. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit dass genau 1 Schüler mit NWT-Profil fehlen?

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

Einzel-Wahrscheinlichkeiten :"NWT": 9 32 ; "nicht NWT": 23 32 ;

EreignisP
NWT -> NWT 9 124
NWT -> nicht NWT 207 992
nicht NWT -> NWT 207 992
nicht NWT -> nicht NWT 253 496

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: NWT: 9 32 ; nicht NWT: 23 32 ;

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'NWT'-'nicht NWT' (P= 207 992 )
'nicht NWT'-'NWT' (P= 207 992 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

207 992 + 207 992 = 207 496


Ziehen ohne Zurücklegen

Beispiel:

In einer Urne sind verschiedene Kugeln, 10 vom Typ rot und 5 vom Typ blau. 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 3 7
rot -> blau 5 21
blau -> rot 5 21
blau -> blau 2 21

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: rot: 2 3 ; blau: 1 3 ;

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'rot'-'rot' (P= 3 7 )
'blau'-'blau' (P= 2 21 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

3 7 + 2 21 = 11 21


Ziehen bis erstmals x kommt

Beispiel:

Eine Lehrerin sammelt die Hausaufgaben von einigen Schülern ein, um zu kontrollieren, ob diese auch ordentlich gemacht wurden. Aus Zeitgründen möchte sie aber nicht alle, sondern nur ein paar wenige einsammeln, welche durch ein Losverfahren ausgewählt werden. Aus (der unbegründeten) Angst ungerecht behandelt zu werden, bestehen die 3 Jungs darauf, dass unbedingt immer eine Hausaufgabe eines der 24 Mädchen der Klasse eingesammelt wird. Deswegen wird solange gelost, bis das erste Mädchen gezogen wird. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass dies beim 4. Losdurchgang passiert?
(Denk daran, den Bruch vollständig zu kürzen!)

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Die Wahrscheinlichkeit kann man dem einzig möglichen Pfad entlang ablesen:

P= 3 27 2 26 1 25 24 24
= 1 9 1 13 1 25 4 4
= 1 2925

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nur Summen

Beispiel:

In einer Urne sind 7 Kugeln, die mit einer 1 beschriftet sind, 8 kugel mit einer 2 und 5 Kugeln mit einer 3. Es werden zwei Kugeln gleichzeitig gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Summe der Kugeln 4 ist?

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EreignisP
1 -> 1 21 190
1 -> 2 14 95
1 -> 3 7 76
2 -> 1 14 95
2 -> 2 14 95
2 -> 3 2 19
3 -> 1 7 76
3 -> 2 2 19
3 -> 3 1 19

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: 1: 7 20 ; 2: 2 5 ; 3: 1 4 ;

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'1'-'3' (P= 7 76 )
'3'-'1' (P= 7 76 )
'2'-'2' (P= 14 95 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

7 76 + 7 76 + 14 95 = 63 190


Ziehen ohne Zurücklegen

Beispiel:

In einer Urne sind 4 Kugeln, die mit einer 1 beschriftet sind, 5 kugel mit einer 2 und 3 Kugeln mit einer 3. Es werden zwei Kugeln gleichzeitig gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Summe der Kugeln 4 ist?

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EreignisP
1 -> 1 1 11
1 -> 2 5 33
1 -> 3 1 11
2 -> 1 5 33
2 -> 2 5 33
2 -> 3 5 44
3 -> 1 1 11
3 -> 2 5 44
3 -> 3 1 22

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: 1: 1 3 ; 2: 5 12 ; 3: 1 4 ;

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'1'-'3' (P= 1 11 )
'3'-'1' (P= 1 11 )
'2'-'2' (P= 5 33 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

1 11 + 1 11 + 5 33 = 1 3


Kombinatorik (ohne Binom.)

Beispiel:

Sandy möchte sich ein Outfit zusammenstellen. Dabei kann sie beim Oberteil zwischen einer Bluse, einem T-Shirt und einem Pullover wählen. Außerdem muss sie sich für eine ihrer 2 Hosen entscheiden. Für die Füße stehen ihr 3 Paar Schuhe zur Verfügung. Wie viele verschiedene Outfits kann sie sich mit diesen Kleidungsstücken zusammenkombinieren?

Lösung einblenden

Für die Kategorie 'Oberteile' gibt es 3 Möglichkeiten. Dabei kann man jedes Stück mit jeder der 2 Möglichkeiten der Kategorie 'Hosen' kombinieren. Dies ergibt also 3 ⋅ 2 = 6 Möglichkeiten. Und jede dieser Möglichkeiten kann man dann wieder mit den 3 Möglichkeiten der Kategorie 'Schuhe' kombinieren, so dass sich insgesamt 3 ⋅ 2 ⋅ 3 = 18 Möglichkeiten ergeben.

Kombinatorik

Beispiel:

Ein spezielles Zahlenschloss hat 4 Ringe mit jeweils 6 verschiedenen Zahlen drauf. Wie viele verschiedene Möglichkeiten kann man bei diesem Zahlenschloss einstellen?

Lösung einblenden

Bei jedem der 4 'Zufallsversuche' gibt es 6 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 4 Ebenen immer 6-fach verzweigt.

Es entstehen so also 6 ⋅ 6 ⋅ 6 ⋅ 6 = 64 = 1296 Möglichkeiten.