Repetitorium Mathematik – Teil 2 - Treminer.de

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12.07.2015 Aufrufe

Repetitorium der MathematikTeil 2Aus k nichtleeren Mengen M 1 ,...,M k mit n 1 ,...,n k Elementen kannman n 1 · ... · n k verschiedene k- Tupel (x 1 , ..., x k ) bilden, wobeix 1 ɛM 1 ,...,x k ɛM k .BeispielBei einem dreimaligen Würfeln betrachtet man das Ereignis A: Genau zwei Augenzahlensind gleich.Im ersten Schritt ermittelt man mit der Produktregel die Mächtigkeit des Ergebnisraums:|Ω| = 6 · 6 · 6 = 216Im zweiten Schritt errechnet man mit der Produktregel die Anzahl aller günstigen Möglichkeitenfür A:|A| = 6 · 1 · 5 = 30Mit Hilfe der Wahrscheinlichkeitsdefinition kann man nun die Wahrscheinlichkeit für dasEreignis A berechnen:P (A) = |A||Ω| = 30216 ≈ 0,422 Geordnete Stichproben mit ZurücklegenJede der drei Urnen aus der Abbildung enthält Kugeln mit den Ziffern 1,3,5 und 7. Ziehtman aus jeder der Urnen der Reihe nach eine Kugel, so erhält man ein Tripel, bzw. einedreistellige Zahl. Man notiert diese dreistellige Zahl und legt dann die gezogene Kugelin die jeweilige Urne zurück.Mit Hilfe der Produktregel kann man nun die Anzahl der verschiedenen Möglichkeitenbei diesem Zufallsexperiment berechnen:|Ω| = 4 · 4 · 4 = 4 3Diese Anzahl erhält man auch, wenn man aus einer Urne zieht und die Kugel nach demZug immer wieder zurücklegt. Aus diesem Beispiel lässt sich die folgende Kombinatorikregelableiten:Bei einer Gesamtheit von n verschiedenen Elementen kann maninsgesamtn kgeordnete Stichproben mit Zurücklegen entnehmen.4

Repetitorium der MathematikTeil 2BeispielBei einem Eishockey- Lottospiel sagt man den Ausgang von 11 Spielen voraus. Das Ankreuzenvon 1 bedeutet: Spiel wird gewonnen, 0 steht für Unentschieden und 2 sagt aus,dass das Spiel verloren wird. Man gewinnt im 1. Rang, wenn alle Tipps stimmen.Die Lösung besteht in der Rückführung auf das Urnenmodell. Nimmt man an, dassdie Tipps durch reines Raten zustande Kommen, bedeutet das Lotto das hintereinanderZiehen aus 11 Urnen mit den drei Kugeln 0,1,2. Somit ergibt sich mit der eben genanntenKombinatorikregel die folgende Anzahl an verschiedenen Möglichkeiten:|Ω| = 3 11 = 177147Somit ergibt sich die Wahrscheinlichkeit mit |A| = 1 die Wahrscheinlichkeit des Gewinnsim ersten Rang zu:P (A) = |A||Ω| = 1177147 ≈ 0,0006%3 Die geordnete Stichprobe ohne ZurücklegenEin großer Automobilhersteller unterzieht nach der Abschlusskontrolle nochmals einemstrengen Qualitätstest. In der Garge stehen dreißig mit den Nummern 1-30 verseheneFahrzeuge. Aus diesen Fahrzeugen werden nun von einem Kontrolleur zufällig 5 Fahrzeugeausgewählt. Jedes der gewählten Fahrzeuge wird in einem unterschiedlichen Qualitätsmerkmalgetestet. Ermittle wie viele unterschiedliche Testmöglichkeiten der Kontrolleurbesitzt.• Man kann dieses Testverfahren wiederum mit dem Urnenmodell erklären: In einerUrne befinden sich 30 nummerierte Kugeln, aus welchen nun 5 verschiedeneKugeln gewählt werden. Da jedes der gewählten Autos einem unterschiedlichemTestverfahren unterzogen wird, muss die Reihenfolge in der Ziehung berücksichtigtwerden.• Mit dem Multiplikationssatz kann man nun zunächst von Hand die Möglichkeitenermitteln:|Ω| = 30 · 29 · 28 · 27 · 26 = 1710072• Man kann dieses Ergebnis aber auch mit Hilfe von Fakultäten berechnen:|Ω| =30!(30 − 5)!=30 · 29 · 28 · 27 · ... · 2 · 125 · 24 · 23 · ... · 2 · 1= 30 · 29 · 28 · 27 · 265

<strong>Repetitorium</strong> <strong>de</strong>r <strong>Mathematik</strong> — <strong>Teil</strong> 2BeispielBei einem Eishockey- Lottospiel sagt man <strong>de</strong>n Ausgang von 11 Spielen voraus. Das Ankreuzenvon 1 be<strong>de</strong>utet: Spiel wird gewonnen, 0 steht für Unentschie<strong>de</strong>n und 2 sagt aus,dass das Spiel verloren wird. Man gewinnt im 1. Rang, wenn alle Tipps stimmen.Die Lösung besteht in <strong>de</strong>r Rückführung auf das Urnenmo<strong>de</strong>ll. Nimmt man an, dassdie Tipps durch reines Raten zustan<strong>de</strong> Kommen, be<strong>de</strong>utet das Lotto das hintereinan<strong>de</strong>rZiehen aus 11 Urnen mit <strong>de</strong>n drei Kugeln 0,1,2. Somit ergibt sich mit <strong>de</strong>r eben genanntenKombinatorikregel die folgen<strong>de</strong> Anzahl an verschie<strong>de</strong>nen Möglichkeiten:|Ω| = 3 11 = 177147Somit ergibt sich die Wahrscheinlichkeit mit |A| = 1 die Wahrscheinlichkeit <strong>de</strong>s Gewinnsim ersten Rang zu:P (A) = |A||Ω| = 1177147 ≈ 0,0006%3 Die geordnete Stichprobe ohne ZurücklegenEin großer Automobilhersteller unterzieht nach <strong>de</strong>r Abschlusskontrolle nochmals einemstrengen Qualitätstest. In <strong>de</strong>r Garge stehen dreißig mit <strong>de</strong>n Nummern 1-30 verseheneFahrzeuge. Aus diesen Fahrzeugen wer<strong>de</strong>n nun von einem Kontrolleur zufällig 5 Fahrzeugeausgewählt. Je<strong>de</strong>s <strong>de</strong>r gewählten Fahrzeuge wird in einem unterschiedlichen Qualitätsmerkmalgetestet. Ermittle wie viele unterschiedliche Testmöglichkeiten <strong>de</strong>r Kontrolleurbesitzt.• Man kann dieses Testverfahren wie<strong>de</strong>rum mit <strong>de</strong>m Urnenmo<strong>de</strong>ll erklären: In einerUrne befin<strong>de</strong>n sich 30 nummerierte Kugeln, aus welchen nun 5 verschie<strong>de</strong>neKugeln gewählt wer<strong>de</strong>n. Da je<strong>de</strong>s <strong>de</strong>r gewählten Autos einem unterschiedlichemTestverfahren unterzogen wird, muss die Reihenfolge in <strong>de</strong>r Ziehung berücksichtigtwer<strong>de</strong>n.• Mit <strong>de</strong>m Multiplikationssatz kann man nun zunächst von Hand die Möglichkeitenermitteln:|Ω| = 30 · 29 · 28 · 27 · 26 = 1710072• Man kann dieses Ergebnis aber auch mit Hilfe von Fakultäten berechnen:|Ω| =30!(30 − 5)!=30 · 29 · 28 · 27 · ... · 2 · 125 · 24 · 23 · ... · 2 · 1= 30 · 29 · 28 · 27 · 265

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