Wahrscheinlichkeit: Grundlagen: Unterschied zwischen den Versionen
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(→Gegenwahrscheinlichkeit sowie sichere und unmögliche Ereignisse) |
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| − | Bei der Wahrscheinlichkeitsrechnung beschäftigen wir uns mit Zufallsexperimenten wie zum Beispiel | + | Bei der '''Wahrscheinlichkeitsrechnung''' beschäftigen wir uns mit Zufallsexperimenten wie zum Beispiel |
* dem Wurf einer Münze oder eines Würfels | * dem Wurf einer Münze oder eines Würfels | ||
* dem blinden Ziehen einer Kugel aus einer Urne | * dem blinden Ziehen einer Kugel aus einer Urne | ||
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und wollen dabei bestimmen, wie wir die Wahrscheinlichkeit für das Eintreten eines bestimmten Ereignisses abschätzen bzw. berechnen können. | und wollen dabei bestimmen, wie wir die Wahrscheinlichkeit für das Eintreten eines bestimmten Ereignisses abschätzen bzw. berechnen können. | ||
| − | + | = Einstieg = | |
| − | + | '''Fragestellung zum Einstieg:''' Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, beim Würfeln mit einem Würfel eine $3$ zu würfeln (vorausgesetzt natürlich, es handelt sich um einen fairen - nicht manipulierten - sechsseitigen Würfel)? | |
| − | Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, beim Würfeln mit einem Würfel eine $3$ zu würfeln (vorausgesetzt natürlich, es handelt sich um einen fairen | + | |
| − | Antwort: Wahrscheinlichkeit für einen | + | '''Antwort:''' Wahrscheinlichkeit für einen $3$er$=\frac{1}{6}\approx 0.167 = 16.7 \%$. |
Abgekürzt schreibt man auch | Abgekürzt schreibt man auch | ||
$$P(3er)=\frac{1}{6}$$ | $$P(3er)=\frac{1}{6}$$ | ||
| − | wobei $P( | + | wobei $P(3$er$)$ für „''Wahrscheinlichkeit (engl. '''p'''robability) für einen $3$er''“ steht. |
Wie kommt man übrigens auf $\frac{1}{6}$? | Wie kommt man übrigens auf $\frac{1}{6}$? | ||
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== Begriffe == | == Begriffe == | ||
| − | * Die Menge aller möglichen Versuchsausgänge nennt man $Ereignismenge\ \Omega$. | + | * Die Menge aller möglichen Versuchsausgänge nennt man $\text{Ereignismenge}\ \Omega$. |
| − | : Im obigen Beispiel war $\Omega=\{ | + | : Im obigen Beispiel war $\Omega=\{ 1$er$, 2$er$, 3$er$, 4$er$, 5$er$, 6$er$\}$ |
* Die Wahrscheinlichkeit für das Eintreten des Ereignisses $E$ wird mit $P(E)$ abgekürzt. | * Die Wahrscheinlichkeit für das Eintreten des Ereignisses $E$ wird mit $P(E)$ abgekürzt. | ||
| − | : Im obigen Beispiel war $E=$ „ein | + | : Im obigen Beispiel war $E=$ „ein $3$er wird gewürfelt“. |
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| − | + | = Grundregeln und die Laplace'sche Wahrscheinlichkeit = | |
Machen wir noch ein paar Beispiele. Wieder geht es um das einmalige Würfeln eines $6$-seitigen Würfels: | Machen wir noch ein paar Beispiele. Wieder geht es um das einmalige Würfeln eines $6$-seitigen Würfels: | ||
{{Vorlage:Beispiel|1= Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für eine $6$? | {{Vorlage:Beispiel|1= Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für eine $6$? | ||
| − | |2= $\underbrace{P( | + | |2= $\underbrace{P(6$er$)}_{\textrm{Wahrscheinlichkeit für einen $6$er} }=\frac{1}{6}$ |
Grund: Es gibt wieder $6$ '''mögliche''' Ausgänge und nur einer davon (ein $6$er) ist '''günstig'''. }} | Grund: Es gibt wieder $6$ '''mögliche''' Ausgänge und nur einer davon (ein $6$er) ist '''günstig'''. }} | ||
{{Vorlage:Beispiel|1= Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit einen $5$er ODER einen $6$er zu würfeln? | {{Vorlage:Beispiel|1= Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit einen $5$er ODER einen $6$er zu würfeln? | ||
| − | |2= $\underbrace{P(5er\lor | + | |2= $\underbrace{P(5er\lor 6$er$)}_{\textrm{Wahrscheinlichkeit für einen $5$er oder $6$er} }=\frac{2}{6}$ |
Grund: Es gibt wieder $6$ '''mögliche''' Ausgänge und nur zwei davon (ein $5$er oder $6$er) sind '''günstig'''. }} | Grund: Es gibt wieder $6$ '''mögliche''' Ausgänge und nur zwei davon (ein $5$er oder $6$er) sind '''günstig'''. }} | ||
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}} | }} | ||
| − | [[Violett: Quizzes und dynamische Aufgabenblätter| <span style="background-color:#FF3E96"> ? </span>]] | + | [[Violett: Quizzes und dynamische Aufgabenblätter| <span style="background-color:#FF3E96"> ? </span>]] $\ $ Auf dieser [http://rfdz.ph-noe.ac.at/fileadmin/Mathematik_Uploads/Medienvielfalt/Medienvielfalt3/lernpfad_einfuehrung_wahrscheinlichkeitsrechnung/Lernpfad_Wahrscheinlichkeit/034_Bsp.html Seite] findest du weitere Übungen. |
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| − | + | = Gegenwahrscheinlichkeit sowie sichere und unmögliche Ereignisse = | |
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{{Vorlage:Merke|1= | {{Vorlage:Merke|1= | ||
| − | Die Wahrscheinlichkeit, dass irgendetwas sicher passiert, ist $100 \%=1$ (z. B.: Die Wahrscheinlichkeit, dass man beim Münzwurf „Kopf“ oder „Zahl“ wirft, ist $100 \%$). | + | Die Wahrscheinlichkeit, dass irgendetwas '''sicher''' passiert, ist $100 \%=1$ (z. B.: Die Wahrscheinlichkeit, dass man beim Münzwurf „Kopf“ oder „Zahl“ wirft, ist $100 \%$). |
$$P(\Omega)=1$$ | $$P(\Omega)=1$$ | ||
wobei $\Omega$ die Menge der möglichen Ereignisse ist. | wobei $\Omega$ die Menge der möglichen Ereignisse ist. | ||
| − | Die Wahrscheinlichkeit für ein unmögliches Ereignis ist $0$ (z. B.: Die Wahrscheinlichkeit beim '''Münz'''wurf eine $6$ zu würfeln ist $0 \%$.) | + | Die Wahrscheinlichkeit für ein '''unmögliches''' Ereignis ist $0$ (z. B.: Die Wahrscheinlichkeit beim '''Münz'''wurf eine $6$ zu würfeln ist $0 \%$.) |
| − | $$P( | + | $$P(\text{unmögliches Ereignis})=0$$ |
}} | }} | ||
| − | + | <br> | |
{{Vorlage:Beispiel|1= Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, '''keine''' $6$ beim Wurf mit einem Würfel zu würfeln? | {{Vorlage:Beispiel|1= Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, '''keine''' $6$ beim Wurf mit einem Würfel zu würfeln? | ||
|2= Hier gibt es zwei Lösungsmöglichkeiten: | |2= Hier gibt es zwei Lösungsmöglichkeiten: | ||
| − | # Variante: $$P(kein\ 6er)=P(1er, 2er, 3er, 4er, 5er)=\frac{günstige}{mögliche}=\frac{5}{6}$$ <br> Das Problem ist, dass wir uns hier überlegen müssen, welche Ereignisse alle infrage kommen. Dies kann mitunter aufwändig werden. Einfacher geht es mit der | + | # Variante: $$P(\text{kein}\ 6er)=P(1er, 2er, 3er, 4er, 5er)=\frac{günstige}{mögliche}=\frac{5}{6}$$ <br> Das Problem ist, dass wir uns hier überlegen müssen, welche Ereignisse alle infrage kommen. Dies kann mitunter aufwändig werden. Einfacher geht es mit der |
# Variante: | # Variante: | ||
| − | $$P(kein\ 6er)=P( | + | $$P(\text{kein}\ 6er)=P(\text{irgendetwas passiert})-P(6er)=1-P(6er)=1-\frac{1}{6}=\frac{5}{6}$$ |
| − | Hier haben wir die gesuchte Wahrscheinlichkeit ($P(kein\ 6er)$) mithilfe der Gegenwahrscheinlichkeit ($P(6er)$) berechnet. }} | + | Hier haben wir die gesuchte Wahrscheinlichkeit ($P(\text{kein}\ 6er)$) mithilfe der Gegenwahrscheinlichkeit ($P(6er)$) berechnet. }} |
{{Vorlage:Merke|1= '''Satz über die Gegenwahrscheinlichkeit''' | {{Vorlage:Merke|1= '''Satz über die Gegenwahrscheinlichkeit''' | ||
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{{Vorlage:Beispiel|1= In einer Urne mit $20$ Kugeln sind $5$ blau, $3$ rot, $7$ gelb und $5$ grün. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit keine blaue Kugel zu ziehen? | {{Vorlage:Beispiel|1= In einer Urne mit $20$ Kugeln sind $5$ blau, $3$ rot, $7$ gelb und $5$ grün. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit keine blaue Kugel zu ziehen? | ||
|2= | |2= | ||
| − | $$P( | + | $$P(\text{nicht blau})=1-P(\text{blau})=1-\frac{5}{20}=\frac{15}{20}=\frac{3}{4}=75\%$$ |
}} | }} | ||
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| − | + | = Additions- und Multiplikationsregel sowie das Geburtstagsparadoxon = | |
| − | + | == Additionsregel („ODER“-Regel) == | |
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{{Vorlage:Definition|1= 2 Ereignisse $E$ und $F$ sind „'''''unvereinbar'''''“, wenn nicht beide zur selben Zeit auftreten können. Anders formuliert: | {{Vorlage:Definition|1= 2 Ereignisse $E$ und $F$ sind „'''''unvereinbar'''''“, wenn nicht beide zur selben Zeit auftreten können. Anders formuliert: | ||
$$P(E\cap F)=0$$ | $$P(E\cap F)=0$$ | ||
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| − | '''Beispiel mit nicht unvereinbaren Ereignissen''': $E=$ „ich würfle eine $6$“ und $F= $„ich würfle eine gerade Zahl“. Hier | + | '''Beispiel mit nicht unvereinbaren Ereignissen''': $E=$ „ich würfle eine $6$“ und $F= $ „ich würfle eine gerade Zahl“. Hier können nämlich $E$ und $F$ gleichzeitig eintreten (nämlich, wenn ein $6$er gewürfelt wird). |
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{{Vorlage:Beispiel|1= | {{Vorlage:Beispiel|1= | ||
Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, beim Würfeln eine $6$ '''oder''' eine $3$ zu würfeln? | Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, beim Würfeln eine $6$ '''oder''' eine $3$ zu würfeln? | ||
| − | |2= Das Ereignis $E=$„$6er\ würfeln$“ und $F=$„$3er\ würfeln$“ sind unvereinbar. Somit können wir unsere Additionsregel anwenden: | + | |2= Das Ereignis $E=$ „$6er\ würfeln$“ und $F=$ „$3er\ würfeln$“ sind unvereinbar. Somit können wir unsere Additionsregel anwenden: |
$$P(6er\cup 3er)=P(6er)+P(3er)=\frac{1}{6}+\frac{1}{6}=\frac{2}{6}$$}} | $$P(6er\cup 3er)=P(6er)+P(3er)=\frac{1}{6}+\frac{1}{6}=\frac{2}{6}$$}} | ||
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| − | + | == Multiplikationsregel („UND“-Regel) == | |
Zuerst wieder eine kleine Definition: | Zuerst wieder eine kleine Definition: | ||
{{Vorlage:Definition|1= $2$ Ereignisse $E$ und $F$ sind „'''''unabhängig voneinander'''''“, wenn das erste Ereignis keinen Einfluss auf das zweite hat. | {{Vorlage:Definition|1= $2$ Ereignisse $E$ und $F$ sind „'''''unabhängig voneinander'''''“, wenn das erste Ereignis keinen Einfluss auf das zweite hat. | ||
| − | + | Z. B.: Ich werfe zweimal mit einem Würfel. Das Ergebnis des ersten Wurfs ($=E$) hat in der Regel nichts mit dem Ergebnis des zweiten Wurfs ($=F$) gemeinsam. }} | |
| Zeile 159: | Zeile 159: | ||
Sind zwei Ereignisse $E$ und $F$ unabhängig voneinander, dann gilt für die Wahrscheinlichkeit, dass beide zusammen auftreten: | Sind zwei Ereignisse $E$ und $F$ unabhängig voneinander, dann gilt für die Wahrscheinlichkeit, dass beide zusammen auftreten: | ||
$$P(E\cap F)=P(E)\cdot P(F)$$ | $$P(E\cap F)=P(E)\cdot P(F)$$ | ||
| − | Die Wahrscheinlichkeit, dass $E$ '''und'''($=\cap$) $F$ zusammen auftreten ist $P(E)$ mal $P(F)$ | + | Die Wahrscheinlichkeit, dass $E$ '''und''' ($=\cap$) $F$ zusammen auftreten ist $P(E)$ mal $P(F)$. |
}} | }} | ||
{{Vorlage:Beispiel|1= Es wird zweimal hintereinander mit einem Würfel geworfen. Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass zuerst eine $6$ und anschließend eine $3$ gewürfelt wird. | {{Vorlage:Beispiel|1= Es wird zweimal hintereinander mit einem Würfel geworfen. Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass zuerst eine $6$ und anschließend eine $3$ gewürfelt wird. | ||
|2= | |2= | ||
| − | Beide Ereignisse ($E= $„zuerst eine $6$“ und $F= $„dann eine $3$“) sind unabhängig. Somit gilt nach der Multiplikationsregel: | + | Beide Ereignisse ($E= $ „zuerst eine $6$“ und $F= $ „dann eine $3$“) sind unabhängig. Somit gilt nach der Multiplikationsregel: |
$$P(6er \cap 3er)=P(6er)\cdot P(3er)=\frac{1}{6}\cdot \frac{1}{6}=\frac{1}{36}$$ | $$P(6er \cap 3er)=P(6er)\cdot P(3er)=\frac{1}{6}\cdot \frac{1}{6}=\frac{1}{36}$$ | ||
}} | }} | ||
| Zeile 170: | Zeile 170: | ||
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| − | + | == Das Geburtstagsparadoxon: Anwendung der Gegenwahrscheinlichkeit und der Multiplikationsregel == | |
{{#ev:youtube|RIBrYgEhu2g}} | {{#ev:youtube|RIBrYgEhu2g}} | ||
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| − | + | = Was ist überhaupt Wahrscheinlichkeit - Wahrscheinlichkeit als Grenzwert der relativen Häufigkeit = | |
Eine Wahrscheinlichkeit ist eigentlich Maß für eine Erwartung. | Eine Wahrscheinlichkeit ist eigentlich Maß für eine Erwartung. | ||
Beim Würfeln gibt | Beim Würfeln gibt | ||
| Zeile 182: | Zeile 182: | ||
an, dass ungefähr in einem von $6$ Würfen ein $3$er erscheint. Eigentlich meint man aber eher folgendes: „''Wenn ich oft genug würfle, dann wird ungefähr in einem Sechstel aller Fälle ein 3er erscheinen''“. D. h. Die Wahrscheinlichkeit gibt den Grenzwert der [[Statistik|relativen Häufigkeit]] an. | an, dass ungefähr in einem von $6$ Würfen ein $3$er erscheint. Eigentlich meint man aber eher folgendes: „''Wenn ich oft genug würfle, dann wird ungefähr in einem Sechstel aller Fälle ein 3er erscheinen''“. D. h. Die Wahrscheinlichkeit gibt den Grenzwert der [[Statistik|relativen Häufigkeit]] an. | ||
| − | + | In der Mathematik drückt man den Grad der Erwartung durch eine reelle Zahl aus dem Intervall $[0;1]$ aus und bezeichnet die Wahrscheinlichkeit eines Ereignisses $E$ mit $P(E)$ (= Propability/Probabilität von $E$). | |
| − | + | Hier noch ein Beispiel zu Gesetz der großen Zahlen - Excel Liste, in der die relative Häufigkeit sich der tatsächlichen Wahrscheinlichkeit nähert. | |
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| + | = Interaktive Übungen = | ||
| + | == Quiz: Wahrscheinlichkeitsrechnung (WS 2.1-2.4) == | ||
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| − | [[Kategorie: | + | [[Kategorie:Wahrscheinlichkeit und Statistik]] |
Aktuelle Version vom 2. Februar 2021, 17:50 Uhr
Bei der Wahrscheinlichkeitsrechnung beschäftigen wir uns mit Zufallsexperimenten wie zum Beispiel
- dem Wurf einer Münze oder eines Würfels
- dem blinden Ziehen einer Kugel aus einer Urne
- ...
und wollen dabei bestimmen, wie wir die Wahrscheinlichkeit für das Eintreten eines bestimmten Ereignisses abschätzen bzw. berechnen können.

