Aufgabenbeispiele von Zufallsexperimente

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Zufallsexperiment (einstufig)

Beispiel:

In einem Kartenstapel sind 8 Asse, 9 Könige, 4 Damen, und 3 Buben. Eine Karte wird nach Mischen zufällig gezogen. Bestimme jeweils die Wahrscheinlichkeiten für die verschiedenen Kartenwerte.
(Denk daran, den Bruch vollständig zu kürzen!)

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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 + 4 + 3=24

Hieraus ergibt sich für ...

Ass: p= 8 24 = 1 3

König: p= 9 24 = 3 8

Dame: p= 4 24 = 1 6

Bube: p= 3 24 = 1 8

mit Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

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

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EreignisP
6er -> 6er -> 6er 1 216
6er -> 6er -> keine_6 5 216
6er -> keine_6 -> 6er 5 216
6er -> keine_6 -> keine_6 25 216
keine_6 -> 6er -> 6er 5 216
keine_6 -> 6er -> keine_6 25 216
keine_6 -> keine_6 -> 6er 25 216
keine_6 -> keine_6 -> keine_6 125 216

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: 6er: 1 6 ; keine_6: 5 6 ;

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


'6er'-'6er'-'keine_6' (P= 5 216 )
'6er'-'keine_6'-'6er' (P= 5 216 )
'keine_6'-'6er'-'6er' (P= 5 216 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

5 216 + 5 216 + 5 216 = 5 72


Ziehen mit Zurücklegen

Beispiel:

In einer Urne sind verschiedene Kugeln, 5 vom Typ rot und 5 vom Typ blau. Es wird 2 mal mit zurücklegen eine Kugel gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, 2 Kugeln gleicher Farbe zu ziehen?

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EreignisP
rot -> rot 1 4
rot -> blau 1 4
blau -> rot 1 4
blau -> blau 1 4

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

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


'rot'-'rot' (P= 1 4 )
'blau'-'blau' (P= 1 4 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

1 4 + 1 4 = 1 2


ohne Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

Auf einen Schüleraustausch bewerben sich 8 Mädchen und 4 Jungs. Weil aber leider weniger Plätze zur Verfügung stehen, muss gelost werden. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass von den ersten 3 verlosten Plätzen mindestens 1 an ein Mädchen gehen?

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

Einzel-Wahrscheinlichkeiten :"Mädchen": 2 3 ; "nicht Mädchen": 1 3 ;

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

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

P=1-P(0 mal 'Mädchen')=1- 1 55 = 54 55

EreignisP
Mädchen -> Mädchen -> Mädchen 14 55
Mädchen -> Mädchen -> nicht Mädchen 28 165
Mädchen -> nicht Mädchen -> Mädchen 28 165
Mädchen -> nicht Mädchen -> nicht Mädchen 4 55
nicht Mädchen -> Mädchen -> Mädchen 28 165
nicht Mädchen -> Mädchen -> nicht Mädchen 4 55
nicht Mädchen -> nicht Mädchen -> Mädchen 4 55
nicht Mädchen -> nicht Mädchen -> nicht Mädchen 1 55

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: Mädchen: 2 3 ; nicht Mädchen: 1 3 ;

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'Mädchen'-'nicht Mädchen'-'nicht Mädchen' (P= 4 55 )
'nicht Mädchen'-'Mädchen'-'nicht Mädchen' (P= 4 55 )
'nicht Mädchen'-'nicht Mädchen'-'Mädchen' (P= 4 55 )
'Mädchen'-'Mädchen'-'nicht Mädchen' (P= 28 165 )
'Mädchen'-'nicht Mädchen'-'Mädchen' (P= 28 165 )
'nicht Mädchen'-'Mädchen'-'Mädchen' (P= 28 165 )
'Mädchen'-'Mädchen'-'Mädchen' (P= 14 55 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

4 55 + 4 55 + 4 55 + 28 165 + 28 165 + 28 165 + 14 55 = 54 55


Ziehen ohne Zurücklegen

Beispiel:

In einer Urne sind 6 rote und 4 blaue Kugeln. Es wird 2 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 1 3
rot -> blau 4 15
blau -> rot 4 15
blau -> blau 2 15

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

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'rot'-'blau' (P= 4 15 )
'blau'-'rot' (P= 4 15 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

4 15 + 4 15 = 8 15


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 18 Mädchen der Klasse eingesammelt wird. Deswegen wird solange gelost, bis das erste Mädchen gezogen wird. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass dies beim 2. 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 21 18 20
= 3 7 6 20
= 9 70

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nur Summen

Beispiel:

In einer Urne sind 6 Kugeln, die mit einer 1 beschriftet sind, 4 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 1 7
1 -> 2 4 35
1 -> 3 1 7
2 -> 1 4 35
2 -> 2 2 35
2 -> 3 2 21
3 -> 1 1 7
3 -> 2 2 21
3 -> 3 2 21

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: 1: 2 5 ; 2: 4 15 ; 3: 1 3 ;

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'1'-'3' (P= 1 7 )
'3'-'1' (P= 1 7 )
'2'-'2' (P= 2 35 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

1 7 + 1 7 + 2 35 = 12 35


Ziehen bis erstmals x kommt

Beispiel:

In einer Urne sind 3 rote und 1 blaue Kugeln. Es soll (ohne zurücklegen) solange gezogen werden, bis erstmals eine blaue Kugel erscheint. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit die blaue Kugel im 2. 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= 3 4 1 3
= 1 4 1
= 1 4

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Kombinatorik (ohne Binom.)

Beispiel:

Eine bestimmte Variable soll im Computer mit 10 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?

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Bei jedem der 10 '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 10 Ebenen immer 2-fach verzweigt.

Es entstehen so also 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 = 210 = 1024 Möglichkeiten.

Kombinatorik

Beispiel:

Ein spezielles Zahlenschloss hat 5 Ringe mit jeweils 6 verschiedenen Zahlen drauf. Wie viele verschiedene Möglichkeiten kann man bei diesem Zahlenschloss einstellen?

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Bei jedem der 5 '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 5 Ebenen immer 6-fach verzweigt.

Es entstehen so also 6 ⋅ 6 ⋅ 6 ⋅ 6 ⋅ 6 = 65 = 7776 Möglichkeiten.