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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=0,75. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit bei 89 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=89⋅0.75 = 66.75

Die 20% Abweichung wären dann zwischen 80% von 66.75, also 0.8⋅ 66.75 = 53.4 und 120% von 66.75, also 1.2⋅ 66.75 = 80.1

Da die Trefferzahl ja nicht weiter von 66.75 entfernt sein darf als 53.4 bzw. 80.1, muss sie also zwischen 54 und 80 liegen.

Die Zufallsgröße X gibt die Anzahl der Treffer an. X ist binomialverteilt mit n=89 und p=0.75.

P890.75(54X80) =

...
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
...

P890.75(X80) - P890.75(X53) ≈ 0.9999 - 0.001 ≈ 0.9989
(TI-Befehl: binomcdf(89,0.75,80) - binomcdf(89,0.75,53))

n und p aus Erwartungswert und Standardabw.

Beispiel:

Bei einer Binomialverteilung sind der Erwartungswert μ = 36 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 36 = n ⋅ p
(2) σ = np(1-p)

Setzt man nun 3 für σ und 36 für n ⋅ p in die 2. Formel ein, so erhält man:

3 = 36(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 = 36 ⋅ (1-p) |:36

936 = 1-p

14 = 1-p

Also gilt p = 1 - 14 = 34

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

36 = n ⋅ 34 |⋅ 43

Somit gilt: n = 48