Aufgabenbeispiele von komplexere Erwartungswerte

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Erwartungswerte bei Binomialverteilungen

Beispiel:

Ein Spieler würfelt mit drei Würfeln. Bei drei Sechsern erhält er 50€, bei 2 Sechsern bekommt er noch 20€, bei einer Sechs 4€. Ist gar keine Sechs dabei, erhält er 0€. Welchen Gewinn kann er erwarten?
(Das Ergebnis bitte auf 2 Stellen runden!)

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Zuerst müssen wir die Wahrscheinlichkeiten für die einzelnen 'Trefferzahlen' bestimmen:

Trefferzahl: 0

Die Zufallsvariable X gibt die Anzahl der Treffer an. X ist binomialverteilt mit n=3 und p= 1 6 .

P 1 6 3 (X=0) = ( 3 0 ) ( 1 6 )0 ( 5 6 )3 =0.5787037037037≈ 0.5787
(TI-Befehl: binompdf(3,1/6,0))

Trefferzahl: 1

Die Zufallsvariable X gibt die Anzahl der Treffer an. X ist binomialverteilt mit n=3 und p= 1 6 .

P 1 6 3 (X=1) = ( 3 1 ) ( 1 6 )1 ( 5 6 )2 =0.34722222222222≈ 0.3472
(TI-Befehl: binompdf(3,1/6,1))

Trefferzahl: 2

Die Zufallsvariable X gibt die Anzahl der Treffer an. X ist binomialverteilt mit n=3 und p= 1 6 .

P 1 6 3 (X=2) = ( 3 2 ) ( 1 6 )2 ( 5 6 )1 =0.069444444444444≈ 0.0694
(TI-Befehl: binompdf(3,1/6,2))

Trefferzahl: 3

Die Zufallsvariable X gibt die Anzahl der Treffer an. X ist binomialverteilt mit n=3 und p= 1 6 .

P 1 6 3 (X=3) = ( 3 3 ) ( 1 6 )3 ( 5 6 )0 =0.0046296296296296≈ 0.0046
(TI-Befehl: binompdf(3,1/6,3))

Erwartungswert der Zufallsgröße X

Ereignis 0 1 2 3
Zufallsgröße xi 0 4 20 50
P(X=xi) 0.5787 0.3472 0.0694 0.0046
xi ⋅ P(X=xi) 0 1.3888 1.388 0.23

Der Erwartungswert verechnet sich aus der Summe der einzelnen Produkte:

E(X)= 0⋅0.5787 + 4⋅0.3472 + 20⋅0.0694 + 50⋅0.0046

3.01

Erwartungswerte mit best. Optionen im WS-Baum

Beispiel:

In einem Stapel Karten mit 10 Asse, 2 Könige, 10 Damen und 3 Buben werden 2 Karten gezogen. Dabei zählen 2 Asse 500, 2 Könige 250, 2 Damen 220 und 2 Buben 80 Punkte. Außerdem gibt es für ein Paar aus Dame und König 30 Punkte. Wie viele Punkte kann man bei diesem Spiel erwarten?
(Denk daran, den Bruch vollständig zu kürzen!)

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Wahrscheinlichkeiten für die verschiedenen Ausgänge

EreignisP
As -> As 3 20
As -> König 1 30
As -> Dame 1 6
As -> Bube 1 20
König -> As 1 30
König -> König 1 300
König -> Dame 1 30
König -> Bube 1 100
Dame -> As 1 6
Dame -> König 1 30
Dame -> Dame 3 20
Dame -> Bube 1 20
Bube -> As 1 20
Bube -> König 1 100
Bube -> Dame 1 20
Bube -> Bube 1 100

Die Wahrscheinlichkeit für '2 Asse' ist:

P('As'-'As')
= 3 20

Die Wahrscheinlichkeit für '2 Könige' ist:

P('König'-'König')
= 1 300

Die Wahrscheinlichkeit für '2 Damen' ist:

P('Dame'-'Dame')
= 3 20

Die Wahrscheinlichkeit für '2 Buben' ist:

P('Bube'-'Bube')
= 1 100

Die Wahrscheinlichkeit für 'Paar (D&K)' ist:

P('König'-'Dame') + P('Dame'-'König')
= 1 30 + 1 30 = 1 15

Die Zufallsgröße X beschreibt die gewonnenen Punkte.

Erwartungswert der Zufallsgröße X

Ereignis 2 Asse 2 Könige 2 Damen 2 Buben Paar (D&K)
Zufallsgröße xi 500 250 220 80 30
P(X=xi) 3 20 1 300 3 20 1 100 1 15
xi ⋅ P(X=xi) 75 5 6 33 4 5 2

Der Erwartungswert verechnet sich aus der Summe der einzelnen Produkte:

E(X)= 500⋅ 3 20 + 250⋅ 1 300 + 220⋅ 3 20 + 80⋅ 1 100 + 30⋅ 1 15

= 75+ 5 6 + 33+ 4 5 + 2
= 2250 30 + 25 30 + 990 30 + 24 30 + 60 30
= 3349 30

111.63