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Aufgabentypen anhand von Beispielen durchstöbern

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Mengen-Operationen elementar

Beispiel:

Gegeben ist die Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10} und die Mengen A = {3; 4; 8; 10} und B = {1; 2; 3; 4; 5; 7; 9}. Bestimme A ∩ B .

Lösung einblenden

Gegeben sind ja die Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10} und die Mengen A = {3; 4; 8; 10} und B = {1; 2; 3; 4; 5; 7; 9}.

Die Menge A ∩ B umfasst alle Elemente der Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10}, die sowohl in der Menge A={3; 4; 8; 10}, als auch in der Menge B={1; 2; 3; 4; 5; 7; 9} sind,
also A ∩ B = {3; 4}

Mengen-Operationen (allg.)

Beispiel:

Gegeben ist die Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10} und die Menge A = {2; 6; 8; 10}. Bestimme A ‾ .

Lösung einblenden

Gegeben sind ja die Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10} und die Menge A = {2; 6; 8; 10}.

Die Menge A ‾ umfasst alle Elemente der Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10}, die nicht in der Menge A={2; 6; 8; 10} sind,
also A ‾ = {1; 3; 4; 5; 7; 9}

Mengen-Operationen Wahrscheinlichkeit

Beispiel:

Gegeben ist die Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10} und die Mengen A = {5; 7; 9} und B = {1; 2; 3; 4; 5; 7; 8}. Es wird zufällig ein Element der Ergebnismenge S gewählt. Dabei haben alle Elemente die gleiche Wahrscheinlichkeit. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass dieses in der Menge A ‾ ∪ B ‾ ist?

Lösung einblenden

Gegeben sind ja die Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10} und die Mengen A = {5; 7; 9} und B = {1; 2; 3; 4; 5; 7; 8}.

Um die Menge A ‾ ∪ B ‾ bestimmen zu können, müssen wir erst noch die Menge A ‾ und die Menge B ‾ bestimmen.

Die Menge A ‾ umfasst alle Elemente der Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10}, die nicht in der Menge A={5; 7; 9} sind,
also A ‾ = {1; 2; 3; 4; 6; 8; 10}

Die Menge B ‾ umfasst alle Elemente der Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10}, die nicht in der Menge B={1; 2; 3; 4; 5; 7; 8} sind,
also B ‾ = {6; 9; 10}

Die Menge A ‾ ∪ B ‾ umfasst alle Elemente der Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10}, die in der Menge A ‾ ={1; 2; 3; 4; 6; 8; 10} oder in der Menge B ‾ ={6; 9; 10} sind,
also A ‾ ∪ B ‾ = {1; 2; 3; 4; 6; 8; 9; 10}

Da alle Elemente aus S gleich wahrscheinlich sind, kann man nun die gesuchte Wahrscheinlichkeit über die Anzahl der Elemente der Mengen bestimmen:

P( A ‾ ∪ B ‾ ) = | A ‾ ∪ B ‾ | |S| = 8 10 = 4 5

Mengen-Operationen Anwendungen

Beispiel:

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

(Alle Sektoren sind Vielfache
von Achtels-Kreisen)

Bestimme alle Sektoren, deren Zahl durch 4 teilbar ist oder deren Hintergrund eingefärbt ist.

Lösung einblenden

Gegeben sind ja die Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8} und die Mengen A = {8} und B = {4; 8}.

Die Menge A ∪ B umfasst alle Elemente der Ergebnismenge S={1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8}, die in der Menge A={8} oder in der Menge B={4; 8} sind,
also A ∪ B = {4; 8}

Vierfeldertafel mit Anzahlen

Beispiel:

In der angezeigten Vierfeldertafel sind in jeder Zelle Anzahlen. Vervollständige die Vierfeldertafel.

Lösung einblenden

In der 2. Zeile sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle rechts immer die Summe der beiden inneren Zellen ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

H( A ‾ ∩ B) + 198 = 217

Somit gilt: H( A ‾ ∩ B) = 217 - 198 = 19

  B B ‾  
A  164 
A ‾ 19198217
   470

In der 2. Spalte sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle unten immer die Summe der beiden inneren Zellen darüber ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

164 + 198 = H( B ‾ )

Somit gilt: H( B ‾ ) = 164 + 198 = 362

  B B ‾  
A  164 
A ‾ 19198217
  362470

In der 3. Spalte sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle unten immer die Summe der beiden inneren Zellen darüber ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

H(A) + 217 = 470

Somit gilt: H(A) = 470 - 217 = 253

  B B ‾  
A  164253
A ‾ 19198217
  362470

In der 1. Zeile sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle rechts immer die Summe der beiden inneren Zellen ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

H(A ∩ B) + 164 = 253

Somit gilt: H(A ∩ B) = 253 - 164 = 89

  B B ‾  
A 89164253
A ‾ 19198217
  362470

In der 3. Zeile sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle rechts immer die Summe der beiden inneren Zellen ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

H(B) + 362 = 470

Somit gilt: H(B) = 470 - 362 = 108

  B B ‾  
A 89164253
A ‾ 19198217
 108362470

Somit ist die Vierfeldertafel komplett ausgefüllt.

Vierfeldertafel mit Wahrscheinlichkeiten

Beispiel:

In der angezeigten Vierfeldertafel stehen in jeder Zelle Wahrscheinlichkeiten. Vervollständige die Vierfeldertafel.

Lösung einblenden

Als erstes tragen wir rechts unten die Summe P(A)+P( A ‾ ) = P(B)+P( B ‾ ) = 1 ein, schließlich ist die Wahrscheinlichkeit, dass A gilt oder dass A ‾ gilt 100%.

  B B ‾  
A 0,360,5 
A ‾ 0,12  
   1

In der 1. Zeile sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle rechts immer die Summe der beiden inneren Zellen ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

0.36 + 0.5 = P(A)

Somit gilt: P(A) = 0.36 + 0.5 = 0.86

  B B ‾  
A 0,360,50,86
A ‾ 0,12  
   1

In der 1. Spalte sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle unten immer die Summe der beiden inneren Zellen darüber ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

0.36 + 0.12 = P(B)

Somit gilt: P(B) = 0.36 + 0.12 = 0.48

  B B ‾  
A 0,360,50,86
A ‾ 0,12  
 0,48 1

In der 3. Spalte sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle unten immer die Summe der beiden inneren Zellen darüber ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

0.86 + P( A ‾ ) = 1

Somit gilt: P( A ‾ ) = 1 - 0.86 = 0.14

  B B ‾  
A 0,360,50,86
A ‾ 0,12 0,14
 0,48 1

In der 2. Zeile sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle rechts immer die Summe der beiden inneren Zellen ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

0.12 + P( A ‾ ∩ B ‾ ) = 0.14

Somit gilt: P( A ‾ ∩ B ‾ ) = 0.14 - 0.12 = 0.02

  B B ‾  
A 0,360,50,86
A ‾ 0,120,020,14
 0,48 1

In der 3. Zeile sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle rechts immer die Summe der beiden inneren Zellen ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

0.48 + P( B ‾ ) = 1

Somit gilt: P( B ‾ ) = 1 - 0.48 = 0.52

  B B ‾  
A 0,360,50,86
A ‾ 0,120,020,14
 0,480,521

Somit ist die Vierfeldertafel komplett ausgefüllt.

VFT Anwend. Häufigkeiten

Beispiel:

Alle SchülerInnen eines Gymnasiums kommen entweder mit dem Fahrrad bzw. zu Fuß oder aber mit dem Bus oder einem Auto zur Schule. Von denen, die weiter als 2 km von der Schule entfernt wohnen, fahren 422 mit dem Bus oder Auto. Von den 462 SchülerInnen, die nicht weiter als 2 km von der Schule entfernt wohnen, kommen aber immerhin 337 mit dem Fahrrad oder zu Fuß. Insgesamt fahren 395 mit dem Fahrrad oder gehen zu Fuß. Wie viele SchülerInnen hat die Schule ?

Lösung einblenden

Um die Aufgabe mit einer Vierfeldertafel lösen zu können, müssen wir erst zwei Ereignisse A und B definieren:

A : nah

A ‾ : nicht nah, also entfernt

B : Fahrrad/Fuß

B ‾ : nicht Fahrrad/Fuß, also Bus/Auto

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(Fahrrad/Fuß)
B ‾
(Bus/Auto)
 
A
(nah)
337 462
A ‾
(entfernt)
 422 
 395  

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Rechenweg zum Ausfüllen der Vierfeldertafel einblenden

  B
(Fahrrad/Fuß)
B ‾
(Bus/Auto)
 
A
(nah)
337125462
A ‾
(entfernt)
58422480
 395547942

Der gesuchte Wert, Anzahl der Schüler der Schule, ist also 942.

VFT Anwend. prozentual (leichter)

Beispiel:

Schätzungen zufolge sind 5% der Lehrer Informatiklehrer. Von den anderen Lehrern nutzen 91% das MS-Office. Von den Informatik-Lehrern bevorzugen aber 86% ein anderes Office-Paket wie OpenOffice oder LibreOffice. Wie viel Prozent der Lehrer insgesamt nutzen nach diesen Schätzungen das MS-Office?

Lösung einblenden

Um die Aufgabe mit einer Vierfeldertafel lösen zu können, müssen wir erst zwei Ereignisse A und B definieren:

A : Informatiklehrer

A ‾ : nicht Informatiklehrer, also andere

B : MS-Office

B ‾ : nicht MS-Office, also anderes Office

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
  0,05
A ‾
(andere)
   
    

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Als erstes tragen wir rechts unten die Summe P ( A ) + P ( A ‾ ) = P ( B ) + P ( B ‾ ) = 1 ein, schließlich ist die Wahrscheinlichkeit, dass A gilt oder dass A ‾ gilt 100%.

Dann tragen wir alle direkt aus dem Text entnehmbaren und die dadurch berechenbaren Wahrscheinlichkeiten in die Vierfeldertafel ein.

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
  0,05
A ‾
(andere)
  0,95
   1

Aus der Information von der Teilgruppe mit "Informatiklehrer" sind es 86% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ‾ ) = 0,05 ⋅ 0,86 = 0,043 berechnen.

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
 0,0430,05
A ‾
(andere)
  0,95
   1

Aus der Information von der Teilgruppe mit "andere" sind es 91% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ‾ ∩ B ) = 0,95 ⋅ 0,91 = 0,8645 berechnen.

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
 0,0430,05
A ‾
(andere)
0,8645 0,95
   1

Jetzt können wir wieder die restlichen Wahrscheinlichkeiten einfach mit der Vierfeldertafel berechnen:

  B
(MS-Office)
B ‾
(anderes Office)
 
A
(Informatiklehrer)
0,0070,0430,05
A ‾
(andere)
0,86450,08550,95
 0,87150,12851

Der gesuchte Wert, Prozentsatz an MS-Office, ist also 0.8715 = 87.15%.

VFT Anwend. prozentual (schwerer)

Beispiel:

Ein Marktforschungsinstitut untersucht die Verbreitung einer Handy-App und kommt dabei zu folgenden Ergebnissen. Insgesamt ist die App auf 26,76% aller Smartphones installiert. Auf den iPhones ist sie sogar auf 36% der Geräte installiert. Bei der Untersuchung waren 23% aller Smartphones iPhones. Wie groß ist der Prozentsatz der Smartphones, die keine iPhones sind und die App nicht installiert haben, unter allen Smartphones?

Lösung einblenden

Um die Aufgabe mit einer Vierfeldertafel lösen zu können, müssen wir erst zwei Ereignisse A und B definieren:

A : iPhone

A ‾ : nicht iPhone, also anderes Smartphone

B : installiert

B ‾ : nicht installiert, also nicht installiert

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
  0,23
A ‾
(anderes Smartphone)
   
 0,2676  

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Als erstes tragen wir rechts unten die Summe P ( A ) + P ( A ‾ ) = P ( B ) + P ( B ‾ ) = 1 ein, schließlich ist die Wahrscheinlichkeit, dass A gilt oder dass A ‾ gilt 100%.

Dann tragen wir alle direkt aus dem Text entnehmbaren und die dadurch berechenbaren Wahrscheinlichkeiten in die Vierfeldertafel ein.

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
  0,23
A ‾
(anderes Smartphone)
  0,77
 0,26760,73241

Aus der Information von der Teilgruppe mit "iPhone" sind es 36% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ) = 0,23 ⋅ 0,36 = 0,0828 berechnen.

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,0828 0,23
A ‾
(anderes Smartphone)
  0,77
 0,26760,73241

Jetzt können wir wieder die restlichen Wahrscheinlichkeiten einfach mit der Vierfeldertafel berechnen:

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,08280,14720,23
A ‾
(anderes Smartphone)
0,18480,58520,77
 0,26760,73241

Der gesuchte Wert, der Prozentsatz von nicht iPhone und ohne die App, ist also 0.5852 = 58.52%.

bedingte Wahrsch. (nur Zahlen)

Beispiel:

Gegeben ist die vollständige Vierfeldertafel. Berechne die bedingte Wahrscheinlichkeit P B ( A ) .

  B B ‾  
A 173136309
A ‾ 175167342
 348303651

Lösung einblenden

P B ( A ) bedeutet die Wahrscheinlichkeit für A unter der Vorraussetzung, dass B bereits eingetroffen ist.

Wir müssen also beim Baumdiagramm zuerst ( - also links - ) die Wahrscheinlichkeiten, ob B gilt oder nicht, abtragen:

(Danach geht's dann ja - je nach Ausgang von B - mit unterschiedlichen bedingten Wahrscheinlichkeiten für A weiter.)

= 348 651
= 303 651
=x
= 173 651
= 175 651
= 136 651
= 167 651

Wenn man die bekannten Werte der Vierfeldertafel ins Baumdiagramm einträgt, so erkennt man folgende Gleichung:
P ( B ) ⋅ P B ( A ) = P ( B ∩ A ) | : P ( B )

P B ( A ) = P( B ∩ A ) P( B )

oder hier im speziellen:
348 651 ⋅ x = 173 651 = |:348 ⋅651
also
P B ( A ) = x = 173 348 ≈ 0,4971

bedingte Wahrsch. (nur Prozente)

Beispiel:

Gegeben ist die vollständige Vierfeldertafel. Berechne die bedingte Wahrscheinlichkeit P A ‾ ( B ) .

  B B ‾  
A 0,140,470,61
A ‾ 0,030,360,39
 0,170,831

Lösung einblenden

P A ‾ ( B ) bedeutet die Wahrscheinlichkeit für B unter der Vorraussetzung, dass A ‾ bereits eingetroffen ist.

Wir müssen also beim Baumdiagramm zuerst ( - also links - ) die Wahrscheinlichkeiten, ob A ‾ gilt oder nicht, abtragen:

(Danach geht's dann ja - je nach Ausgang von A ‾ - mit unterschiedlichen bedingten Wahrscheinlichkeiten für B weiter.)

=0,61
=0,39
=x
=0,14
=0,47
=0,03
=0,36

Wenn man die bekannten Werte der Vierfeldertafel ins Baumdiagramm einträgt, so erkennt man folgende Gleichung:
P ( A ‾ ) ⋅ P A ‾ ( B ) = P ( A ‾ ∩ B ) | : P ( A ‾ )

P A ‾ ( B ) = P( A ‾ ∩ B ) P( A ‾ )

oder hier im speziellen:
0,39 ⋅ x = 0,03 = |:0,39
also
P A ‾ ( B ) = x = 0,03 0,39 ≈ 0,0769

bedingte Wahrsch. Anwendungen

Beispiel:

Schätzungen zufolge sind 0,1% der Bevölkerung an einem Virus infiziert. Ein Testverfahren auf diesen Virus liefert bei 98,8% der tatsächlich Infizierten auch ein positives Ergebnis. Bei den nicht Infizierten zeigt der Test zu 98,7% das richtige Ergebnis an, also dass keine Infektion vorliegt. Beim Blutspenden wird ein Mensch positiv auf dieses Virus getestet. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass er auch tatsächlich mit diesem Virus infiziert ist?

Lösung einblenden

Um die Aufgabe mit einer Vierfeldertafel lösen zu können, müssen wir erst zwei Ereignisse A und B definieren:

A : infiziert

A ‾ : nicht infiziert, also nicht infiziert

B : Test positiv

B ‾ : nicht Test positiv, also Test negativ

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(Test positiv)
B ‾
(Test negativ)
 
A
(infiziert)
  0,001
A ‾
(nicht infiziert)
   
    

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Als erstes tragen wir rechts unten die Summe P ( A ) + P ( A ‾ ) = P ( B ) + P ( B ‾ ) = 1 ein, schließlich ist die Wahrscheinlichkeit, dass A gilt oder dass A ‾ gilt 100%.

Dann tragen wir alle direkt aus dem Text entnehmbaren und die dadurch berechenbaren Wahrscheinlichkeiten in die Vierfeldertafel ein.

  B
(Test positiv)
B ‾
(Test negativ)
 
A
(infiziert)
  0,001
A ‾
(nicht infiziert)
  0,999
   1
=0,001
infiziert
=0,999
nicht infiziert
=0,988
Test positiv
Test negativ
=0,013
Test positiv
Test negativ
=0,000988

Mit Hilfe des Baumdiagramms kann man aus der Information
von der Teilgruppe mit "infiziert" sind es 98.8%, also P A ( B ) ,
die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ) = P ( A ) ⋅ P A ( B ) = 0,001 ⋅ 0,988 = 0,000988
berechnen.

  B
(Test positiv)
B ‾
(Test negativ)
 
A
(infiziert)
0,000988 0,001
A ‾
(nicht infiziert)
  0,999
   1
=0,001
infiziert
=0,999
nicht infiziert
=0,988
Test positiv
Test negativ
=0,013
Test positiv
Test negativ
=0,000988
=0,012987

Mit Hilfe des Baumdiagramms kann man aus der Information
von der Teilgruppe mit "nicht infiziert" sind es 1.3%, also P A ‾ ( B ) ,
die Wahrscheinlichkeit
P ( A ‾ ∩ B ) = P ( A ‾ ) ⋅ P A ‾ ( B ) = 0,999 ⋅ 0,013 = 0,012987
berechnen.

  B
(Test positiv)
B ‾
(Test negativ)
 
A
(infiziert)
0,000988 0,001
A ‾
(nicht infiziert)
0,012987 0,999
   1

Jetzt können wir wieder die restlichen Wahrscheinlichkeiten einfach mit der Vierfeldertafel berechnen:

  B
(Test positiv)
B ‾
(Test negativ)
 
A
(infiziert)
0,0009880,0000120,001
A ‾
(nicht infiziert)
0,0129870,9860130,999
 0,0139750,9860251

Gesucht ist ja "die Wahrscheinlichkeit nach positiven Test tatsächlich infiziert zu sein", also die Wahrscheinlichkeit für A (infiziert) unter der Vorraussetzung, dass B (Test positiv) bereits eingetroffen ist - kurz P B ( A ) .

Um diese Wahrscheinlichkeit (bzw. prozentualer Anteil) zu bestimmmen, müssen wir nun das Baumdiagramm anders rum zeichnen. Das ist ja aber kein Problem, weil wir bereits die fertige Vierfeldertafel ausgefüllt haben.

Wir müssen also beim Baumdiagramm zuerst ( - also links - ) die Wahrscheinlichkeiten, ob B (Test positiv) gilt oder nicht, abtragen:

(Danach geht's dann ja - je nach Ausgang von B (Test positiv) - mit unterschiedlichen bedingten Wahrscheinlichkeiten für A (infiziert) weiter.)

=0,013975
Test positiv
=0,986025
Test negativ
=x
infiziert
nicht infiziert
infiziert
nicht infiziert
=0,000988
=0,012987
=0,000012
=0,986013

Wenn man die bekannten Werte der Vierfeldertafel ins Baumdiagramm einträgt, so erkennt man folgende Gleichung:
P ( B ) ⋅ P B ( A ) = P ( B ∩ A ) | : P ( B )

P B ( A ) = P( B ∩ A ) P( B )

oder hier im speziellen:
0,013975 ⋅ x = 0,000988 = |:0,013975
also
P B ( A ) = x = 0,000988 0,013975 ≈ 0,0707


Der gesuchte Wert (die Wahrscheinlichkeit nach positiven Test tatsächlich infiziert zu sein) ist also 0,0707 = 7,07%.

Stochast. Unabhängigkeit Anwendungen

Beispiel:

Nach einer Umfrage könnten sich 24% der Befragten vorstellen, sich als nächstes Auto ein Elektroauto zu kaufen. 41% davon seien auch schon einmal in einem E-Auto gefahren. 53,2% der Befragten meinten, dass sie noch nie in einem E-Auto gesessen sind und sich sicher auch nie eines kaufen werden. Vervollständige die Vierfeldertafel und entscheide damit, ob die beiden Ereignisse "E-Auto kaufen" und "Erfahrung mit E-Auto" stochastisch unabhängig sind.

Lösung einblenden

Um die Aufgabe mit einer Vierfeldertafel lösen zu können, müssen wir erst unsere Ergebnisse A und B definieren:

A : E-Auto kaufen

A ‾ : nicht E-Auto kaufen, also nicht kaufen

B : E-Auto kennen

B ‾ : nicht E-Auto kennen, also nicht kennen

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(E-Auto kennen)
B ‾
(nicht kennen)
 
A
(E-Auto kaufen)
  0,24
A ‾
(nicht kaufen)
 0,532 
    

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Als erstes tragen wir rechts unten die Summe P ( A ) + P ( A ‾ ) = P ( B ) + P ( B ‾ ) = 1 ein, schließlich ist die Wahrscheinlichkeit, dass A gilt oder dass A ‾ gilt 100%.

Dann tragen wir alle direkt aus dem Text entnehmbaren und die dadurch berechenbaren Wahrscheinlichkeiten in die Vierfeldertafel ein.

  B
(E-Auto kennen)
B ‾
(nicht kennen)
 
A
(E-Auto kaufen)
  0,24
A ‾
(nicht kaufen)
0,2280,5320,76
   1
=0,24
E-Auto kaufen
=0,76
nicht kaufen
=0,41
E-Auto kennen
nicht kennen
E-Auto kennen
nicht kennen
=0,0984
=0,228
=0,532

Mit Hilfe des Baumdiagramms kann man aus der Information
von der Teilgruppe mit "E-Auto kaufen" sind es 41%, also P A ( B ) ,
die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ) = P ( A ) ⋅ P A ( B ) = 0,24 ⋅ 0,41 = 0,0984
berechnen.

  B
(E-Auto kennen)
B ‾
(nicht kennen)
 
A
(E-Auto kaufen)
0,0984 0,24
A ‾
(nicht kaufen)
0,2280,5320,76
   1

Jetzt können wir wieder die restlichen Wahrscheinlichkeiten einfach mit der Vierfeldertafel berechnen:

  B
(E-Auto kennen)
B ‾
(nicht kennen)
 
A
(E-Auto kaufen)
0,09840,14160,24
A ‾
(nicht kaufen)
0,2280,5320,76
 0,32640,67361

Jetzt können wir P(A)=0.24 mit P(B)=0.326 multiplizieren um zu überprüfen, ob dieses Produkt ungefähr den gleichen Wert hat wie
P(A ∩ B)=0.098, also:

P(A) ⋅ P(B) = 0.24 ⋅ 0.326 = 0.0783 ≈ 0.078 ≠ 0.098 = P(A ∩ B),
A und B sind also stochastisch abhängig.

Stochast. Unabhängigkeit rückwärts

Beispiel:

Vervollständige die Vierfeldertafel so, dass die beiden Ereignisse A und B stochastisch unabhängig sind.

Lösung einblenden

Als erstes tragen wir rechts unten die Summe P ( A ) + P ( A ‾ ) = P ( B ) + P ( B ‾ ) = 1 ein, schließlich ist die Wahrscheinlichkeit, dass A gilt oder dass A ‾ gilt 100%.

  B B ‾  
A  0,6622 
A ‾   0,14
   1

In der 3. Spalte sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle unten immer die Summe der beiden inneren Zellen darüber ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

P(A) + 0.14 = 1

Somit gilt: P(A) = 1 - 0.14 = 0.86

  B B ‾  
A  0,66220,86
A ‾   0,14
   1

Weil wir ja wissen, dass die beiden Ereignisse A und B (und damit auch A und B ‾ ) stochastisch unabhängig sind, muss gelten:

P ( A ) ⋅ P ( B ‾ ) = P ( A ∩ B ‾ )

also 0.86 ⋅ P ( B ‾ ) = 0.6622 |: 0.86

somit gilt:

P ( B ‾ ) = 0.6622 0.86 = 0.77

  B B ‾  
A  0,66220,86
A ‾   0,14
  0,771

Jetzt können wir einfach mit den Summen die Vierfeldertafel vollends wie üblich füllen.

  B B ‾  
A 0,19780,66220,86
A ‾ 0,03220,10780,14
 0,230,771

Stochast. Unabhängigkeit rw (Anwend.)

Beispiel:

Bei einer groß angelegten Blitzeraktion wird bei 416 Autos die Geschwindigkeit gemessen. Von den E-Autos wurden 13 mit zu hoher Geschwindigkeit geblitzt. Insgesamt hielten sich 312 Autos an die Geschwindigkeitsbegrenzung und wurden nicht geblitzt. Man kann davon ausgehen, dass die beiden Ereignisse "Antriebsart des Auto" und "Geschwindigkeitsübertretung" stochastisch unabhängig sind. Wie viele Autos, die nicht zu den E-Autos zählen, fuhren insgesamt durch die Geschwindigkeitskontrolle?

Lösung einblenden

Als erstes tragen wir die Werte, die man aus dem Text herauslesen kann in einer Vierfeldertafel ein:

  B
(geblitzte Autos)
B ‾
(nicht geblitzte Autos)
 
A
(E-Autos)
13  
A ‾
(Verbrenner)
   
  312416

In der 3. Zeile sind bereits zwei Werte bekannt, und da wir wissen, dass die weiße Zelle rechts immer die Summe der beiden inneren Zellen ist, können wir folgende Gleichung aufstellen:

H(B) + 312 = 416

Somit gilt: H(B) = 416 - 312 = 104

  B
(geblitzte Autos)
B ‾
(nicht geblitzte Autos)
 
A
(E-Autos)
13  
A ‾
(Verbrenner)
   
 104312416

Wir erkennen nun, dass der Anteil von "E-Autos" in der Spalte "geblitzte Autos" P B ( A ) = 13 104 = 1 8 ist.

Weil die beiden Ereignisse A und B stochastisch unabhängig sind, muss dann in allen Spalten der prozentuale Anteil von "E-Autos" auch 1 8 sein. Somit gilt auch P ( A ) = P B ( A ) = 1 8 .

Für den Wert in der Randspalte ergibt sich also 1 8 ⋅416 = 52

  B
(geblitzte Autos)
B ‾
(nicht geblitzte Autos)
 
A
(E-Autos)
13 52
A ‾
(Verbrenner)
   
 104312416

Jetzt können wir einfach mit den Summen die Vierfeldertafel vollends wie üblich füllen.

  B
(geblitzte Autos)
B ‾
(nicht geblitzte Autos)
 
A
(E-Autos)
133952
A ‾
(Verbrenner)
91273364
 104312416

Die Anzahl der Verbrenner-Autos ist somit 364

VFT Anwend. prozentual (mit Kombis)

Beispiel:

Ein Marktforschungsinstitut untersucht die Verbreitung einer Handy-App und kommt dabei zu folgenden Ergebnissen. Bei der Untersuchung waren 17% aller Smartphones iPhones. Bei den iPhones ist die App auf 36% der Geräte installiert. 39,41% aller untersuchten Smartphones sind iPhones oder haben diese App installiert. Wie groß ist der Prozentsatz der Smartphones, die die App installiert haben?

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Um die Aufgabe mit einer Vierfeldertafel lösen zu können, müssen wir erst unsere Ergebnisse A und B definieren:

A : iPhone

A ‾ : nicht iPhone, also anderes Smartphone

B : installiert

B ‾ : nicht installiert, also nicht installiert

Hiermit ergibt sich folgende Vierfeldertafel:

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
  0,17
A ‾
(anderes Smartphone)
   
    

Diese müssen wir nun vollends ausfüllen:


Als erstes tragen wir rechts unten die Summe P ( A ) + P ( A ‾ ) = P ( B ) + P ( B ‾ ) = 1 ein, schließlich ist die Wahrscheinlichkeit, dass A gilt oder dass A ‾ gilt 100%.

Dann tragen wir alle direkt aus dem Text entnehmbaren und die dadurch berechenbaren Wahrscheinlichkeiten in die Vierfeldertafel ein.

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
  0,17
A ‾
(anderes Smartphone)
  0,83
   1

Aus der Information von der Teilgruppe mit "iPhone" sind es 36% kann man die Wahrscheinlichkeit
P ( A ∩ B ) = 0,17 ⋅ 0,36 = 0,0612 berechnen.

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,0612 0,17
A ‾
(anderes Smartphone)
  0,83
   1

Die 39.41% von "iPhone oder installiert" verteilen sich ja auf die drei Felder von
P ( A ∩ B ) (iPhone und installiert),
P ( A ∩ B ‾ ) (iPhone und nicht installiert) und
P ( A ‾ ∩ B ) (anderes Smartphone und installiert),
also auf alle vier Felder außer P ( A ‾ ∩ B ‾ ) (anderes Smartphone und nicht installiert). Es gilt somit:

0,3941 = P ( A ∩ B ) + P ( A ∩ B ‾ ) + P ( A ‾ ∩ B ) = 1 - P ( A ‾ ∩ B ‾ )

Damit gilt: P ( A ‾ ∩ B ‾ ) = 1 - 0,3941 = 0.6059

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,0612 0,17
A ‾
(anderes Smartphone)
 0,60590,83
   1

Jetzt können wir wieder die restlichen Wahrscheinlichkeiten einfach mit der Vierfeldertafel berechnen:

  B
(installiert)
B ‾
(nicht installiert)
 
A
(iPhone)
0,06120,10880,17
A ‾
(anderes Smartphone)
0,22410,60590,83
 0,28530,71471

Der gesuchte Wert, der Prozentsatz der Smartphones, die die App installiert haben, ist also 0.2853 = 28.53%.