Aufgabenbeispiele von Erwartungsw., Standardabw.

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Binomialvert. Abstand vom Erwartungswert

Beispiel:

Bei einem Glücksrad ist die Wahrscheinlichkeit im grünen Bereich zu landen bei p=0,55. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit bei 45 Versuchen, dass die Anzahl der Treffer im grünen Bereich nicht mehr als 20% vom Erwartungswert abweicht?

Lösung einblenden

Den Erwartungswert berechnet man als E=n⋅p=45⋅0.55 = 24.75

Die 20% Abweichung wären dann zwischen 80% von 24.75, also 0.8⋅ 24.75 = 19.8 und 120% von 24.75, also 1.2⋅ 24.75 = 29.7

Da die Trefferzahl ja nicht weiter von 24.75 entfernt sein darf als 19.8 bzw. 29.7, muss sie also zwischen 20 und 29 liegen.

Die Zufallsgröße X gibt die Anzahl der Treffer an. X ist binomialverteilt mit n=45 und p=0.55.

P0.5545 (20X29) =

...
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
...

P0.5545 (X29) - P0.5545 (X19) ≈ 0.9238 - 0.0582 ≈ 0.8656
(TI-Befehl: binomcdf(45,0.55,29) - binomcdf(45,0.55,19))

n und p aus Erwartungswert und Standardabw.

Beispiel:

Bei einer Binomialverteilung sind der Erwartungswert μ = 12 und die Standardabweichung σ = 3 bekannt.

Bestimme die Parameter n (Stichprobengröße) und p (Einzelwahrscheinlichkeit) dieser Binomialverteilung.

Lösung einblenden

Für den Erwartungswert μ und die Standardabweichung σ gelten die Formeln:
(1) μ = n ⋅ p, also 12 = n ⋅ p
(2) σ = n p (1-p)

Setzt man nun 3 für σ und 12 für n ⋅ p in die 2. Formel ein, so erhält man:

3 = 12 (1-p)

(wenn man nun auf beiden Seiten quadriert braucht man anschließend keine Probe, weil wir es ausschließlich mit positiven Werten zu tun haben)

9 = 12 ⋅ (1-p) |:12

9 12 = 1-p

3 4 = 1-p

Also gilt p = 1 - 3 4 = 1 4

Jetzt kann man das n einfach durch Einsetzen von p in (1) bestimmen:

12 = n ⋅ 1 4 |⋅ 4

Somit gilt: n = 48