Aufgabenbeispiele von Zufallsexperimente

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Zufallsexperiment (einstufig)

Beispiel:

In einem Kartenstapel sind 7 Asse, 9 Könige, 1 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!)

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: 7 + 9 + 1 + 3=20

Hieraus ergibt sich für ...

Ass: p= 7 20

König: p= 9 20

Dame: p= 1 20

Bube: p= 3 20

mit Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

Da ja ausschließlich nach '3er-Zahl' gefragt ist, genügt es das Modell auf zwei Möglichkeiten zu beschränken: '3er-Zahl' und 'nicht 3er-Zahl'

Einzel-Wahrscheinlichkeiten :"3er-Zahl": 1 3 ; "nicht 3er-Zahl": 2 3 ;

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

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

P=1-P(3 mal '3er-Zahl')=1- 1 27 = 26 27

EreignisP
3er-Zahl -> 3er-Zahl -> 3er-Zahl 1 27
3er-Zahl -> 3er-Zahl -> nicht 3er-Zahl 2 27
3er-Zahl -> nicht 3er-Zahl -> 3er-Zahl 2 27
3er-Zahl -> nicht 3er-Zahl -> nicht 3er-Zahl 4 27
nicht 3er-Zahl -> 3er-Zahl -> 3er-Zahl 2 27
nicht 3er-Zahl -> 3er-Zahl -> nicht 3er-Zahl 4 27
nicht 3er-Zahl -> nicht 3er-Zahl -> 3er-Zahl 4 27
nicht 3er-Zahl -> nicht 3er-Zahl -> nicht 3er-Zahl 8 27

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: 3er-Zahl: 1 3 ; nicht 3er-Zahl: 2 3 ;

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


'3er-Zahl'-'3er-Zahl'-'nicht 3er-Zahl' (P= 2 27 )
'3er-Zahl'-'nicht 3er-Zahl'-'3er-Zahl' (P= 2 27 )
'nicht 3er-Zahl'-'3er-Zahl'-'3er-Zahl' (P= 2 27 )
'3er-Zahl'-'nicht 3er-Zahl'-'nicht 3er-Zahl' (P= 4 27 )
'nicht 3er-Zahl'-'3er-Zahl'-'nicht 3er-Zahl' (P= 4 27 )
'nicht 3er-Zahl'-'nicht 3er-Zahl'-'3er-Zahl' (P= 4 27 )
'nicht 3er-Zahl'-'nicht 3er-Zahl'-'nicht 3er-Zahl' (P= 8 27 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

2 27 + 2 27 + 2 27 + 4 27 + 4 27 + 4 27 + 8 27 = 26 27


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 blau"?

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

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

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

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

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


'blau'-'blau'-'nicht blau' (P= 18 125 )
'blau'-'nicht blau'-'blau' (P= 18 125 )
'nicht blau'-'blau'-'blau' (P= 18 125 )
'blau'-'blau'-'blau' (P= 27 125 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

18 125 + 18 125 + 18 125 + 27 125 = 81 125


ohne Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

Auf einen Schüleraustausch bewerben sich 6 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 genau 3 an ein Mädchen gehen?

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EreignisP
Mädchen -> Mädchen -> Mädchen 1 6
Mädchen -> Mädchen -> Jungs 1 6
Mädchen -> Jungs -> Mädchen 1 6
Mädchen -> Jungs -> Jungs 1 10
Jungs -> Mädchen -> Mädchen 1 6
Jungs -> Mädchen -> Jungs 1 10
Jungs -> Jungs -> Mädchen 1 10
Jungs -> Jungs -> Jungs 1 30

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: Mädchen: 3 5 ; Jungs: 2 5 ;

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'Mädchen'-'Mädchen'-'Mädchen' (P= 1 6 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

1 6 = 1 6


Ziehen ohne Zurücklegen

Beispiel:

Auf einen Schüleraustausch bewerben sich 7 Mädchen und 3 Jungs. Weil aber leider weniger Plätze zur Verfügung stehen, muss gelost werden. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass von den ersten 3 verlosten Plätzen genau 1 an ein Mädchen gehen?

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EreignisP
Mädchen -> Mädchen -> Mädchen 7 24
Mädchen -> Mädchen -> Jungs 7 40
Mädchen -> Jungs -> Mädchen 7 40
Mädchen -> Jungs -> Jungs 7 120
Jungs -> Mädchen -> Mädchen 7 40
Jungs -> Mädchen -> Jungs 7 120
Jungs -> Jungs -> Mädchen 7 120
Jungs -> Jungs -> Jungs 1 120

Einzel-Wahrscheinlichkeiten: Mädchen: 7 10 ; Jungs: 3 10 ;

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'Mädchen'-'Jungs'-'Jungs' (P= 7 120 )
'Jungs'-'Mädchen'-'Jungs' (P= 7 120 )
'Jungs'-'Jungs'-'Mädchen' (P= 7 120 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

7 120 + 7 120 + 7 120 = 7 40


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 21 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!)

Lösung einblenden

Die Wahrscheinlichkeit kann man dem einzig möglichen Pfad entlang ablesen:

P= 3 24 21 23
= 3 8 7 23
= 21 184

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nur Summen

Beispiel:

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(Alle Sektoren sind Vielfache
von Achtels-Kreisen)

Ein Glücksrad wird zwei mal gedreht. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Summe der beiden Zahlen 7 ist?

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EreignisP
1 -> 1 1 16
1 -> 2 1 16
1 -> 3 1 16
1 -> 4 1 16
2 -> 1 1 16
2 -> 2 1 16
2 -> 3 1 16
2 -> 4 1 16
3 -> 1 1 16
3 -> 2 1 16
3 -> 3 1 16
3 -> 4 1 16
4 -> 1 1 16
4 -> 2 1 16
4 -> 3 1 16
4 -> 4 1 16

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

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


'3'-'4' (P= 1 16 )
'4'-'3' (P= 1 16 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

1 16 + 1 16 = 1 8


mit Zurücklegen (einfach)

Beispiel:

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

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EreignisP
6er -> 6er 1 36
6er -> keine_6 5 36
keine_6 -> 6er 5 36
keine_6 -> keine_6 25 36

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'-'keine_6' (P= 5 36 )
'keine_6'-'6er' (P= 5 36 )


Die Lösung ist also die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten:

5 36 + 5 36 = 5 18


Kombinatorik (ohne Binom.)

Beispiel:

Eine bestimmte Variable soll im Computer mit 8 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 8 '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 8 Ebenen immer 2-fach verzweigt.

Es entstehen so also 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 = 28 = 256 Möglichkeiten.

Kombinatorik

Beispiel:

Die Sportlehrerin Frau Hertz braucht für eine Demonstration 4 Schülerinnen. Diese möchte sie zufällig aus der 20-köpfigen Sportgruppe losen. Wie viele verschiedene 4er-Gruppen sind so möglich?

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Für die erste Stelle ist jede(r/s) Schülerin möglich. Es gibt also 20 Möglichkeiten. Für die zweite Stelle ist der/die/das an erster Stelle stehende Schülerin nicht mehr möglich, es gibt also nur noch 19 Möglichkeiten. Für die 3. Stelle fehlen dann schon 2, so dass nur noch 18 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 20 ⋅ 19 ⋅ 18 ⋅ 17 = 116280 Möglichkeiten, die 20 Möglichkeiten (Schülerin) auf die 4 "Ziehungen" (geloste) 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 4er-Gruppe drin ist, nicht an welche Stelle.

Wir berechnen jetzt also, wie viele mögliche Reihenfolgen pro 4er-Gruppe möglich sind.

  • Für die erste Stelle ist jede(r) aus der 4er-Gruppe möglich. Es gibt also 4 Möglichkeiten.
  • Für die zweite Stelle ist der/die an erster Stelle stehende nicht mehr möglich, es gibt also nur noch 3 Möglichkeiten.
  • Für die 3. Stelle fehlen dann schon 2, so dass nur noch 2 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 4 ⋅ 3 ⋅ 2 ⋅ 1 = 24 Möglichkeiten für die verschiedenen Reihenfolgen innerhalb einer 4er-Gruppe.

Wir müssen deswegen die 116280 Möglichkeiten für nach Reihenfolge sortierte 4er-Gruppen durch die 24 Möglichkeiten, die 4er-Gruppe anzuordnen, teilen.

Hieraus ergeben sich 116280 24 = 4845 Möglichkeiten für 4er-Gruppen, die aus 20 Elementen (Schülerin) gebildet werden.