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Mittelwerte und Lage · Erklären & üben

Deskriptive Statistik

Deskriptive Statistik beschreibt die tatsächlich beobachteten Daten. Tabellen, Diagramme und Kennzahlen zeigen unterschiedliche Seiten desselben Datensatzes.

Erklärung 01

Von der Frage zu den Daten

Eine statistische Einheit ist das untersuchte Objekt, etwa eine Person. Ein Merkmal ist die erhobene Eigenschaft. Merkmalswerte können Kategorien wie Verkehrsmittel oder Zahlen wie Wartezeiten sein.

Die Grundgesamtheit umfasst alle Einheiten, über die die Frage etwas wissen möchte. Eine Stichprobe enthält nur einen Teil davon. Beschreibe klar, welche Einheiten tatsächlich beobachtet wurden.

  1. Formuliere die Frage.

  2. Benenne Einheiten, Merkmal und Messbedingungen.

Jede Kennzahl bezieht sich auf eine konkret benannte Datenbasis.

Vollständiger eigener Datensatz vier Wartezeiten; Einzelwerte bleiben nachvollziehbar.

So geht es am Beispiel

Vier Personen warten 2, 4, 4 und 10 Minuten. Benenne Einheit, Merkmal und Datenumfang.

Die Einheiten sind Personen; erhoben wird deren Wartezeit in Minuten.

Ergebnis

Merkmal Wartezeit, Datenumfang 4.

Erklärung 02

Lage und Streuung zusammen lesen

Der Mittelwert verteilt die Summe gleichmäßig. Der Median liegt in der sortierten Mitte. Der Modus ist der häufigste Wert; mehrere Modi sind möglich.

Die Spannweite ist Maximum minus Minimum. Sie beschreibt nur die beiden Randwerte. Für eine genauere Streuungsbeschreibung führen Varianz und Standardabweichung weiter.

  1. Berechne zuerst eine passende Lagekennzahl.

  2. Ergänze eine Streuungsangabe und prüfe auffällige Einzelwerte.

R=xmax⁡−xmin⁡\mathsf{R=x_{\max}-x_{\min}}

Gleicher Mittelwert4 bei unterschiedlicher Spannweite.

So geht es am Beispiel

Beschreibe die Wartezeiten 2,4,4,10 durch Mittelwert, Median und Spannweite.

xˉ=2+4+4+104=5\mathsf{\bar x=\frac{2+4+4+10}{4}=5}
x~=4\mathsf{\widetilde x=4}
R=10−2=8\mathsf{R=10-2=8}

Ergebnis

Mittelwert 5 Minuten, Median 4 Minuten, Spannweite 8 Minuten.

Erklärung 03

Beschreiben ist noch kein Schluss auf alle

Induktive Statistik untersucht, unter welchen Voraussetzungen aus Stichproben Schlüsse auf eine Grundgesamtheit möglich sind. Die rein deskriptive Rechnung liefert diese Absicherung nicht.

Bei zwei Merkmalen kann ein Streudiagramm einen gemeinsamen Verlauf zeigen. Ein beobachteter Zusammenhang beweist keine Ursache. Korrelation und Regression sind eigene weiterführende Themen.

  1. Trenne beobachtete Ergebnisse von einer Verallgemeinerung.

  2. Formuliere Zusammenhänge ohne unbelegte Kausalbehauptung.

Eine große Stichprobe gleicht eine systematisch einseitige Auswahl nicht automatisch aus.

So geht es am Beispiel

In einer Umfrage unter 20 freiwilligen Radfahrern fahren 18 täglich Rad. Darf man behaupten,90 Prozent der ganzen Schule fahren täglich Rad?

1820=0,9\mathsf{\frac{18}{20}=0{,}9}

Die Rechnung beschreibt nur die befragten Radfahrer. Die Auswahl ist für die ganze Schule einseitig.

Ergebnis

90 Prozent der Befragten; kein abgesicherter Schulanteil.

Jetzt bist du dran

Aufgaben & Lösungen

Rechne zuerst selbst. Nutze den Platz für deinen Rechenweg und vergleiche anschließend mit der Lösung.

  1. Aufgabe 1Deskriptive Statistik · EinstiegBei 12 Fahrrädern wird die Zahl der Gänge erfasst. Benenne die statistische Einheit und das Merkmal.Aufgabe öffnenAufgabe einklappen
    Lösung & Rechenweg

    Rechenweg

    1. Schritt 1 · Rechnung / Rechenweg

      Untersucht werden Fahrräder, gemessen wird jeweils die Anzahl ihrer Gänge.

    Ergebnisse & Teilantworten

    1. Statistische EinheitEin Fahrrad.
    2. MerkmalAnzahl der Gänge.
  2. Aufgabe 2Deskriptive Statistik · EinstiegWartezeiten in Minuten:1,3,3,5. Berechne Mittelwert und Spannweite.Aufgabe öffnenAufgabe einklappen
    Lösung & Rechenweg

    Rechenweg

    1. Schritt 1 · Rechnung / Rechenweg
      xˉ=1+3+3+54=3\mathsf{\bar x=\frac{1+3+3+5}{4}=3}
      R=5−1=4\mathsf{R=5-1=4}

    Ergebnisse & Teilantworten

    1. Mittelwert in Minuten3\mathsf{3}
    2. Spannweite in Minuten4\mathsf{4}
  3. Aufgabe 3Deskriptive Statistik · AnwendenVon 12 Befragten kommen 4 zu Fuß,6 mit dem Rad und 2 mit dem Bus. Zeichne die drei Häufigkeitsbalken in die Vorlage und beschrifte ihre Höhen.Aufgabe öffnenAufgabe einklappen

    Häufigkeitsdiagramm

    Leere Balkenvorlage mit drei Kategorien und Häufigkeitsachse0bis8.

    Du kannst auf Papier arbeiten oder deine Zeichnung in Worten beschreiben.

    Lösung & Rechenweg

    Rechenweg

    1. Schritt 1 · Erklärung

      Absolute Häufigkeiten werden unmittelbar als Balkenhöhen dargestellt.

    2. Schritt 2 · Erklärung

      Die drei Höhen ergeben zusammen 12 Befragte.

    Ergebnis

    1. HäufigkeitsdiagrammBalken Fuß 4, Rad 6, Bus 2; Höhen beschriftet.
  4. Aufgabe 4Deskriptive Statistik · AnwendenVergleiche die Daten 2,2,2 mit 0,2,4. Berechne für beide Datensätze den Mittelwert und die Spannweite.Aufgabe öffnenAufgabe einklappen
    Lösung & Rechenweg

    Rechenweg

    1. Schritt 1 · Rechnung / Rechenweg
      xˉ1=xˉ2=2\mathsf{\bar x_1=\bar x_2=2}
      R1=2−2=0\mathsf{R_1=2-2=0}
      R2=4−0=4\mathsf{R_2=4-0=4}

    Ergebnisse & Teilantworten

    1. Mittelwert erster Datensatz2\mathsf{2}
    2. Spannweite erster Datensatz0\mathsf{0}
    3. Mittelwert zweiter Datensatz2\mathsf{2}
    4. Spannweite zweiter Datensatz4\mathsf{4}
  5. Aufgabe 5Deskriptive Statistik · TransferVon 30 freiwilligen Teilnehmenden eines Matheclubs mögen 27 Mathematik. Berechne den beobachteten Anteil und beurteile die Aussage „90 Prozent aller Schüler mögen Mathematik“.Aufgabe öffnenAufgabe einklappen
    Lösung & Rechenweg

    Rechenweg

    1. Schritt 1 · Rechnung / Rechenweg
      h=2730=0,9\mathsf{h=\frac{27}{30}=0{,}9}
    2. Schritt 2 · Rechnung / Rechenweg

      Die freiwillige Auswahl aus dem Matheclub kann andere Interessen haben als die ganze Schule.

    Ergebnisse & Teilantworten

    1. Anteil unter den Befragten0,9\mathsf{0{,}9}
    2. Beurteilung90 Prozent der Befragten; keine abgesicherte Aussage über alle Schüler.
  6. Aufgabe 6Deskriptive Statistik · TransferIn beobachteten Monaten steigen Eisverkauf und Zahl der Freibadbesuche gemeinsam. Warum beweist dies nicht, dass Eisverkauf Freibadbesuche verursacht?Aufgabe öffnenAufgabe einklappen
    Lösung & Rechenweg

    Rechenweg

    1. Schritt 1 · Rechnung / Rechenweg

      Eine dritte Größe wie warmes Wetter kann beide beeinflussen.

    2. Schritt 2 · Rechnung / Rechenweg

      Ein gemeinsamer Verlauf allein trennt solche Erklärungen nicht.

    Ergebnis

    1. BegründungZusammenhang beweist keine Ursache; beispielsweise kann warmes Wetter beide Größen erhöhen.

Selbstcheck

Das kann ich jetzt

  • Ich benenne Datenbasis, Einheit und Merkmal.
  • Ich lese Lage und Streuung gemeinsam und trenne Beschreibung von Verallgemeinerung.

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