Digitale Werkzeuge in der Schule/Fit für VERA-8/Stochastik

Info

In diesem Lernpfadkapitel kannst du deine Kenntnisse in der Stochastik verbessern und vertiefen. Kurzbeschreibung des Aufbaus. Bei den Aufgaben unterscheiden wir folgende Typen:

• In Aufgaben, die orange gefärbt sind, kannst du grundlegende Kompetenzen wiederholen und vertiefen.
• Aufgaben in blauer Farbe sind Aufgaben mittlerer Schwierigkeit.
• Und Aufgaben mit grünem Streifen sind Knobelaufgaben.

Viel Erfolg!

Absolute und relative Häufigkeit

Was ist die absolute Häufigkeit?

Die absolute Häufigkeit misst, wie oft ein bestimmtes Ereignis in einer Umfrage ausgewählt wird oder in einem Versuchsdurchgang auftritt. Daher wird die absolute Häufigkeit auch umgangssprachlich als Ergebnis einer Zählung bezeichnet. Die absolute Häufigkeit kann nur Werte aus den natürlichen Zahlen, einschließlich der 0, annehmen.

Beispiel zur absoluten Häufigkeit

Ein gutes Beispiel, um absolute Häufigkeit zu erklären, ist das mehrmalige Werfen eines Würfels. Wenn ein Würfel 100 mal geworfen wird und 22 mal die Würfelzahl 6 herauskommt, folgt daraus, dass die absolute Häufigkeit für das Ereignis 6 die 22 ist.

Was ist die relative Häufigkeit?

Die relative Häufigkeit bezeichnet den Anteil der absoluten Häufigkeit (Anzahl) eines Ereignisses an der gesamten Stichprobe. Dieser Anteil wird entweder als Bruch dargestellt oder als Prozentwert angegeben.

Beispiel zur relativen Häufigkeit

Bei 100 Würfen mit einem Würfel wird 22 mal die Würfelzahl 6 notiert. Die absolute Häufigkeit beträgt also 22 für die Würfelzahl 6. Um nun die relative Häufigkeit zu bestimmen, wird die absolute Häufigkeit durch die gesamte Anzahl an Würfelwürfen dividiert. In diesem Fall rechnet man: $\tfrac{22}{100}$= 0,22

Die relative Häufigkeit, dass eine 6 gewürfelt wurde, hat einen Anteil von $\tfrac{22}{100}$ von der gesamten Würfelrunde und dadurch einen Prozentanteil von 22,00% = 0,22 \cdot 100,00%.

Aufgabe 1: Münsteraner Marktplatz

Auf dem Münsteraner Marktplatz wird eine Umfrage zum Thema Lieblingshandymarke durchgeführt.

36 Personen beantworteten die Frage mit „Apple“, 18 Personen mit „Samsung“, 23 Personen mit „Huawei“, 15 Personen mit „HTC“ und 8 Personen mit „LG“. 10 Personen gaben an, dass ihnen die Handymarke nicht wichtig ist.

a) Fülle die Tabelle vollständig aus. Beachte, dass du den Bruch in folgender Form a/b eintippen musst.

	Absolute Häufigkeit	Relative Häufigkeit
Handymarke	Anzahl der Personen	Anteil	Prozent
Apple	36()	36/110()	32,73%()
Samsung	18()	18/110()	16,36%()
Huawei	23()	23/110()	20,91%()
LG	8()	8/110()	7,27%()
HTC	15()	15/110()	13,64%()
nicht wichtig	10()	10/110()	9,09%()
Gesamt	110()	110/110()	100,00%()

Die richtigen Zahlen für die absolute Häufigkeit findest du im Aufgabentext.

Die richtigen Anteilswerte erhälst du, wenn du die Anzahl der Personen und die Gesamtzahl in einem Bruch aufschreibst.

Für die Berechnung der Prozentzahlen nutzt du deinen Taschenrechner und dividierst die berechneten Anteile durch die Gesamtzahl.

Denk an das richtige Runden der Nachkommastellen. Die Zahl 17,455% solltest du auf 17,46% runden. Bei der Zahl 17,454% musst du abrunden auf 17,45%.

b) Die 3 Bilder zeigen unterschiedliche Säulendiagramme.

Säulendiagramm 1:

Säulendiagramm 2:

Säulendiagramm 3:

Welches der 3 Bilder zeigt das richtige Säulendiagramm für die absoluten Häufigkeitswerte zur Handyumfrage?

	Bild 1
	Bild 2
	Bild 3

Aufgabe 2: Lieblingssportart

Vervollständige die Tabelle:

Lieblingssportart	Absolute Häufigkeit	Relative Häufigkeit
Fußball	23	38,33%()
Schwimmen	9()	15,00%
Reiten	10()	16,67%()
Basketball	12()	20,00%
Leichtathletik	6()	10,00%
Gesamt	60	100,00%()

Denk an das richtige Runden der Nachkommastellen. Die Zahl 17,456% solltest du auf 17,46% runden. Bei der Zahl 17,454% musst du abrunden auf 17,45%.

Aufgabe 3: TV Sender

Betrachte die durchgeführte Umfrage nach den beliebtesten TV-Sendern.

	Absolute() Häufigkeit	Relative() Häufigkeit
TV-Sender	Anzahl der Personen	Anteil	Prozent
ARD	10	10/130()	7,69%()
RTL	35	35/130()	26,92%()
ProSieben	42	42/130()	32,31%()
ZDF	14	14/130()	10,77%()
KabelEins	27	27/130()	20,77%()
Eurosport	2	2/130()	1,54%()
Gesamt	130()	130/130()	100,00%()

Trage die Ergebnisse aus den einzelnen Teilaufgaben in das richtige Feld in der Tabelle ein. Für eine richtige Lösung der Anteile, musst du den Bruch in folgender Form a/b eintippen.

a) In welchen Tabellenfeldern fehlen die Begriffe „relative“ und „absolute"?
b) Wie viele Personen wurden insgesamt befragt?
c) Gib die Anteile und Prozentwerte der relativen Häufigkeit für jeden TV-Sender an. Runde dabei auf 2 Nachkommastellen.

Die richtigen Anteilswerte erhälst du, wenn du die Anzahl der Personen und die Gesamtzahl in einem Bruch aufschreibst.

Für die Berechnung der Prozentzahlen nutzt du deinen Taschenrechner und dividierst die berechneten Anteile durch die Gesamtzahl.

Denk an das richtige Runden der Nachkommastellen. Die Zahl 17,455% solltest du auf 17,46% runden. Bei der Zahl 17,454% musst du abrunden auf 17,45%.

Aufgabe 4: Hotelbewertung

Nach einem Hotelurlaub vergibt jede Person der 40-köpfigen Reisegruppe zur Bewertung eine Note für das Hotel. Es können die Noten 1 bis 6 vergeben werden. Die Note „sehr gut“ vergeben $\tfrac{1}{8}$ der Reisegruppe. Die anderen Noten sind wie folgt verteilt:
„gut“ $\tfrac{18}{40}$
„befriedigend“ $\tfrac{1}{4}$
„ausreichend“ $\tfrac{3}{20}$
„mangelhaft“ $\tfrac{1}{40}$
Die Note „ungenügend“ vergibt keiner der Reisenden.
a)   In der Tabelle fehlen die Begriffe. Ordne sie richtig zu.

	Absolute Häufigkeit	Relative Häufigkeit
Note	Anzahl der Personen	Anteil	Prozent
1 = "sehr gut"
2 = "gut"
3 = "befriedigend"
4 = "ausreichend"
5 = "mangelhaft"
6 = "ungenügend"
Gesamt

b) Trage die in der Aufgabe genannten Anteile je Note in die Tabelle ein. Erweitere die Brüche dabei auf den Nenner 40. Berechne anschließend die Anzahl der Personen je Note und die dazu passende Prozentzahl. Trage auch diese Werte in die Tabelle ein.

	Absolute Häufigkeit	Relative Häufigkeit
Note	Anzahl der Personen	Anteil	Prozent
1 = "sehr gut"	5()	5/40()	12,50%()
2 = "gut"	18()	18/40()	45,00%()
3 = "befriedigend"	10()	10/40()	25,00%()
4 = "ausreichend"	6()	6/40()	15,0%()
5 = "mangelhaft"	1()	1/40()	2,50%()
6 = "ungenügend"	0()	0/40()	0,00%()
Gesamt	40()	40/40()	100,00%()

c) Zeichne ein Säulendiagramm, welches die absoluten Werte der Umfrage darstellt.

Aufgabe 5: Verkehrszählung

Julian und Max haben eine Verkehrszählung vor ihrer Haustür gemacht. Leider sind die Zettel mit den Strichlisten verloren gegangen. Max weiß aber noch, dass sie 8 Busse gezählt haben.

PKW	LKW	Bus	Motorrad	Fahrrad
45%	15%	10%	5%	25%
36()	12()	8()	4()	20()

a) Trage die fehlenden Fahrzeuganzahlen in die richtigen Felder der Tabelle.

b) Wie viele Fahrzeuge haben Max und Julian insgesamt gezählt?

Max und Julian haben insgesamt 80() Fahrzeuge gezählt.

Max und Julian haben insgesamt 80 Fahrzeuge gezählt.

Zufallsexperimente

Für die nächsten Aufgaben benötigst du Stift, Papier und Taschenrechner. Bitte runde Dezimalzahlen auf 2 Nachkommastellen.

Zufallsexperimente

Bei Zufallsexperimenten muss zunächst geschaut werden, wie viele mögliche Ereignisse es gibt. Anschließend schaut man, bei wie vielen der Ereignisse ein bestimmter Fall eintritt. Die Wahrscheinlichkeit berechnet sich dann aus $\tfrac{\text{Anzahl der Ereignisse, bei denen der Fall eintritt}}{\text{Anzahl aller Ereignisse}}$.

Baumdiagramme

Zur Darstellung von Wahrscheinlichkeiten hilft es meist, ein Baumdiagramm zu zeichnen. Hierbei wird für jedes Ereignis ein Pfad gezeichnet. Entlang der Pfade stehen die jeweiligen Wahrscheinlichkeiten.

Aufgabe 1: Klassendienste

In einer Klasse sind 14 Jungen und 13 Mädchen. Es werden Beauftragte für verschiedene Klassendienste gelost.

a) Für den Blumendienst wird eine Person gelost. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass es ein Junge ist?

Zeichne ein Baumdiagramm. Was sind die Ereignisse?

Zeichnet man ein Baumdiagramm, so gibt es zwei Ereignisse:

1. Ein Junge wird gelost.

2. Ein Mädchen wird gelost.

Die Wahrscheinlichekeiten ergeben sich aus den absoluten Häufigkeiten, also der tatsächlichen Anzahl an Jungen und Mädchen geteilt durch die Anzahl der Schülerinnen und Schüler in der Klasse. Das Baumdiagramm sieht dann so aus:

Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Junge den Dienst bekommt, liegt also bei $\tfrac{14}{27}$.

b) Auch der Tafeldienst wird gelost, jedoch hat die Lehrperson nun auch einen Zettel mit ihrem Namen hinzugefügt. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie den Tafeldienst machen muss?

Wie viele Personen stehen nun zur Auswahl?

Zeichne ein Baumdiagramm. Wie viele Ereignisse gibt es?

Wenn man ein Baumdiagramm zeichnet, so müssen 3 Ereignisse dargestellt werden:

1. Ein Junge wird gelost.

2. Ein Mädchen wird gelost.

3. Die Lehrperson wird gelost.

Auch hier ergeben sich die Wahrscheinlichen aus den absoluten Häufigketen. Hierbei muss allerdings darauf geachtet werden, dass nicht nur die Anzahl der Schülerinnen und Schüler als gesamte Menge betrachtet wird, sondern auch die Lehrperson hinzu addiert wird. Es stehen also insgesamt 28 Personen zur Auswahl. Das Baumdiagramm sieht so aus:

Die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die Lehrperson selbst die Tafel putzen muss, liegt bei $\tfrac{1}{28}$.

Komplementärregel

Hat ein Experiment genau zwei EReignisse, so spricht man von Ereignis und Gegenereignis. Die Wahrscheinlichkeiten der beiden ergeben in der Summe 1:

$P(E)+P(\bar E)=1$

Aufgabe 2: Schulfest

Bei eurem Schulfest gibt es eine Tombola. Es geht darum, aus einem Glas eine Kugel zuziehen. Bevor du ohne hinzuschauen ziehen darfst, wird dir einmal der Inhalt des Glases gezeigt, du zählst die Kugeln. Außerdem steht ein Schild neben der Urne (Abbildung 2). Du kannst auf die Bilder klicken, um sie in vergrößerter Form zu sehen.

Abbildung 1

Abbildung 2

Es sind 20 blaue Kugeln, 12 rote, 9 gelbe und 3 grüne.

Nun ziehst du ohne hinzuschauen eine Kugel.

a) Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass du einen Stift gewinnst (gelbe Kugel)? Gib die Lösung in Prozent an.

Zeichne ein Baumdiagramm. Wie viele Ereignisse gibt es?

Hier kann man das Baumdiagramm auf 2 Arten zeichnen.

Man kann eines mit 4 Ereignissen zeichnen:

1. Die Kugel ist grün.

2. Die Kugel ist gelb.

3. Die Kugel ist rot.

4. Die Kugel ist blau.

Die Wahrscheinlichkeit errechnet sich dann aus der absoluten Häufigkeit der Kugeln. Das Baumdiagramm sieht dann so aus:

Optional kann man man eines mit 2 Ereignissen zeichnen:

1. Die Kugel ist gelb.

2. Die Kugel ist nicht gelb.

Die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die Kugel gelb ist, ergibt sich dann aus der absoluten Häufigkeit der gelben Kugeln. Die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die Kugel nicht gelb ist efolgt aus der Komplementärregel.

Das Baumdiagramm sieht dann so aus:

Rechne das nun in Prozent um: Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („cli“) hat berichtet: „[INVALID]“): {\displaystyle \tfrac{9}{44} \approx 0,2045 = 20,45 %.}

Die Wahrscheinlichkeit einen Stift zu gewinnen liegt bei 20,45%.

b) Oben auf dem Plakat steht: "Hier ist Gewinnen wahrscheinlicher, als Verlieren!". Stimmt das? Berechne zunächst die einzelnen Wahrscheinlichkeiten. Gibt die Lösung wieder in Prozent an.

Zeichne ein Baumdiagramm. Wie viele Ausgänge gibt es?

Stimmt die Aussage auf dem Plakat?

	ja
	nein

Auch hier kann das Baumdiagramm auf 2 Arten gezeichnet werden:

Man kann eines mit 4 Ereignissen zeichnen:

1. Die Kugel ist grün.

2. Die Kugel ist gelb.

3. Die Kugel ist rot.

4. Die Kugel ist blau.

Die Wahrscheinlichkeit errechnet sich dann aus der absoluten Häufigkeit der Kugeln. Das Baumdiagramm sieht dann so aus:

Optional kann eines mit 2 Ereignissen gezeichnet werden:

Die Wahrscheinlichkeit für das Gewinnen ergibt sich aus der Komplementärregel. Die absolute Häufigkeit der blauen Kugeln, mit denen man verliert, liegt bei $\tfrac{20}{44}=\tfrac{5}{11}$. Die Komplementärregel ergibt dann für das Gewinnen: $1-\tfrac{5}{11}=\tfrac{6}{11}$.

Das Baumdiagramm sieht dann so aus:

Nun rechnet man die Brüche in Prozent um:

Wahrscheinlichkeit zu verlieren: Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („cli“) hat berichtet: „[INVALID]“): {\displaystyle \tfrac{5}{11} \approx 0,4545 = 45,45 %} .

Wahrscheinlichkeit zu gewinnen: Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („cli“) hat berichtet: „[INVALID]“): {\displaystyle 100%-45,45%=54,55%} .

Die Wahrscheinlichkeit, zu gewinnen liegt bei 54,55 %, die zu verlieren bei 45,45%. Die Aussage stimmt also.

Pfadmultiplikationsregel

Bei der Pfadmultiplikationsregel werden die Wahrscheinlichkeiten der aufeinanderfolgenden Ereignisse miteinander multipilziert.

Die Wahrscheinlichkeit von (Ereignis A $\mid$ Ereignis B) ist dann: $P(\text{Ereignis A} | \text{Ereignis B})= \text{Wahrscheinlichkeit A} \cdot \text{Wahrscheinlichkeit B}$

Aufgabe 3: Münsteraner Send

Auf dem Münsteraner Send gibt es ein Glücksrad. Es sieht wie folgt aus:

Es gibt 1 rotes Feld, 2 orangene, 4 gelbe, 5 grüne und 7 blaue Felder.

Man kann Folgendes gewinnen:

a) Du hast einmal gedreht und landest auf einem grünen Feld. Du darfst also nochmal drehen. Beim zweiten Mal drehen landest du auf dem roten Feld. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass diese beiden Fälle direkt hintereinander eintreten?

Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit nochmal drehen zu dürfen? Zeichne hierzu ein Baumdiagramm

Nun kannst du das Baumdiagramm fortführen. Verwende die Pfadmultiplikationsregel.

Zunächst zeichnet man ein Baumdiagramm. Wichtig ist, dass es mehrere Ebenen hat:

Hier wurden die Brüche bereits gekürzt.

Mit der Pfadmultipliaktionsregel gilt nun:

$P(\text{grün}|\text{rot})=\tfrac{1}{4}\cdot\tfrac{1}{20}=\tfrac{1}{80}$

Die Wahrscheinlichkeit erst auf einem grünen Feld und dann direkt auf dem roten Feld zu landen liegt bei $\tfrac{1}{80}$.

b) Ist der Fall aus a wahrscheinlicher als der, beim ersten Mal Drehen auf einem roten Feld zu landen?

Du brauchst hier nur noch berechnen, wie groß die Wahrscheinlichket ist, direkt beim ersten Mal auf dem roten Feld zu landen.

Ist es wahrscheinlicher direkt auf rot zu kommen, oder erst auf grün zu landen und dann auf rot?

	direkt
	erst grün dann rot

Ein vereinfachtes Baumdiagramm hat 2 Ereignisse:

1. Das Feld ist rot.

2. Das Feld ist nicht rot.

Die Wahrscheinlichkeit beim ersten Mal zu gewinnen liegt bei $\tfrac{1}{20}$.

Es gilt $\tfrac{1}{20} > \tfrac{1}{80}$.

Es ist also wahrscheinlicher, direkt beim ersten Mal zu gewinnen.