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Berechnen von Wahrscheinlichkeiten · Erklären & üben

Laplace Experiment

Bei einem Laplace-Experiment sind alle einzelnen Ergebnisse gleich wahrscheinlich. Dann lässt sich die Wahrscheinlichkeit eines Ereignisses durch Zählen bestimmen.

Erklärung 01

Zuerst das Modell prüfen

Ein Laplace-Modell hat endlich viele Ergebnisse, die alle gleich wahrscheinlich sind. Eine bloße Liste beweist das nicht. Bei einem idealen fairen Würfel haben die sechs Augenzahlen dieselbe Chance. Bei zwei Würfeln sind die geordneten Paare gleich wahrscheinlich, ihre Summen aber nicht.

  1. Lege fest, was als einzelnes Ergebnis zählt.

  2. Begründe die Gleichwahrscheinlichkeit im Modell.

P(E)=∣E∣∣Ω∣\mathsf{P(E)=\frac{|E|}{|\Omega|}}

Alle sechs Würfelzahlen mit markierten günstigen Zahlen 5 und 6.

So geht es am Beispiel

Ein idealer fairer Würfel wird einmal geworfen. Wie wahrscheinlich ist eine Zahl über 4?

Ω={1,2,3,4,5,6}\mathsf{\Omega=\{1,2,3,4,5,6\}}

Günstig sind die beiden Zahlen 5 und 6.

P(E)=26=13\mathsf{P(E)=\frac26=\frac13}

Ergebnis

P(E)=13\mathsf{P(E)=\frac13}

Erklärung 02

Geordnete Paare zählen

Zwei unabhängige faire Würfel liefern 36 gleich wahrscheinliche geordnete Paare. Das erste und zweite Würfelergebnis werden unterschieden. Eine Ergebnistabelle verhindert Doppelungen und Lücken.

  1. Trage den ersten Wurf in die Zeile und den zweiten in die Spalte ein.

  2. Markiere genau die Paare, die das Ereignis erfüllen.

∣Ω∣=6⋅6=36\mathsf{|\Omega|=6\cdot6=36}

Vollständige 6-mal-6-Paartabelle; fünf Paare mit Summe 8 sind zusätzlich mit Stern markiert.

So geht es am Beispiel

Zwei unabhängige faire Würfel werden geworfen. Bestimme die Wahrscheinlichkeit für Summe 8.

Die günstigen Paare sind (2,6), (3,5), (4,4), (5,3), (6,2).

∣E∣=5\mathsf{|E|=5}

Alle 36 Paare sind gleich wahrscheinlich.

P(E)=536\mathsf{P(E)=\frac5{36}}

Ergebnis

P(E)=536\mathsf{P(E)=\frac5{36}}

Erklärung 03

Günstige Ergebnisse richtig auswählen

Beim idealisierten europäischen Roulette-Modell sind die 37 Zahlen von 0 bis 36 gleich wahrscheinlich. 18 Zahlen sind rot. Die Null gehört nicht zu Rot oder Schwarz. Dieses Zahlenmodell zeigt, warum die genaue Ergebnismenge zählt.

  1. Zähle alle möglichen Zahlen einschließlich der Null.

  2. Zähle nur die zum Ereignis gehörenden Zahlen.

P(Rot)=1837\mathsf{P(\mathsf{Rot})=\frac{18}{37}}

Häufigkeitstabelle des idealisierten Roulette-Zahlenmodells: 18 rote und 19 übrige Zahlen.

So geht es am Beispiel

Im beschriebenen Modell: Wie wahrscheinlich ist „nicht rot“?

Nicht rot umfasst die übrigen Zahlen einschließlich Null.

37−18=19\mathsf{37-18=19}

Teile durch alle 37 Ergebnisse.

P(nicht rot)=1937\mathsf{P(\textsf{nicht rot})=\frac{19}{37}}

Ergebnis

P(nicht rot)=1937\mathsf{P(\textsf{nicht rot})=\frac{19}{37}}

Jetzt bist du dran

Aufgaben & Lösungen

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

  1. Aufgabe 1Laplace Experiment · basisEin fairer Würfel wird einmal geworfen. Berechne die Wahrscheinlichkeit für eine gerade Augenzahl.Aufgabe öffnenAufgabe einklappen
    Lösung & Rechenweg

    Rechenweg

    1. Schritt 1 · Rechnung / Rechenweg

      Die günstigen Zahlen sind 2, 4 und 6.

      P(E)=36=12\mathsf{P(E)=\frac36=\frac12}

    Ergebnis

    1. WahrscheinlichkeitP(E)=12\mathsf{P(E)=\frac12}
  2. Aufgabe 2Laplace Experiment · basisIn einem Beutel liegen acht äußerlich gleiche, gleich gut durchmischte Lose mit verschiedenen Zahlen 1 bis 8. Jedes Los ist gleich wahrscheinlich. Berechne die Wahrscheinlichkeit für eine Primzahl.Aufgabe öffnenAufgabe einklappen
    Lösung & Rechenweg

    Rechenweg

    1. Schritt 1 · Rechnung / Rechenweg

      Günstig sind 2, 3, 5 und 7; die 1 ist keine Primzahl.

      P(E)=48=12\mathsf{P(E)=\frac48=\frac12}

    Ergebnisse & Teilantworten

    1. Günstige Zahlen{2,3,5,7}\mathsf{\{2,3,5,7\}}
    2. WahrscheinlichkeitP(E)=12\mathsf{P(E)=\frac12}
  3. Aufgabe 3Laplace Experiment · sichernZwei unabhängige faire Würfel werden geworfen. Bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass beide dieselbe Augenzahl zeigen.Aufgabe öffnenAufgabe einklappen
    Lösung & Rechenweg

    Rechenweg

    1. Schritt 1 · Rechnung / Rechenweg

      Günstig sind die sechs Paare (1,1) bis (6,6).

      P(E)=636=16\mathsf{P(E)=\frac6{36}=\frac16}

    Ergebnisse & Teilantworten

    1. Anzahl günstiger Paare6
    2. WahrscheinlichkeitP(E)=16\mathsf{P(E)=\frac16}
  4. Aufgabe 4Laplace Experiment · anwendenEin fairer Zahlengenerator liefert unabhängig zweimal eine Zahl von 1 bis 4. Ergänze alle geordneten Paare in der Vorlage und markiere die Paare mit Summe 5. Berechne die Wahrscheinlichkeit.Aufgabe öffnenAufgabe einklappen

    Zeichnung

    Leere 4-mal-4-Paartabelle mit beiden Ausgangsachsen.

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

    Lösung & Rechenweg

    Rechenweg

    1. Schritt 1 · Erklärung

      Jede der vier ersten Zahlen kann mit jeder der vier zweiten kombiniert werden.

    2. Schritt 2 · Erklärung

      Günstig sind (1,4), (2,3), (3,2) und (4,1).

      P(E)=416=14\mathsf{P(E)=\frac4{16}=\frac14}

    Ergebnisse & Teilantworten

    1. ZeichnungSiehe die exakt passende geschützte Musterzeichnung.
    2. WahrscheinlichkeitP(E)=14\mathsf{P(E)=\frac14}
  5. Aufgabe 5Laplace Experiment · vertiefenZwei faire, unabhängige Münzwürfe werden nur nach der Anzahl der Köpfe aufgezeichnet. Sind die Ergebnisse 0, 1 und 2 gleich wahrscheinlich? Begründe.Aufgabe öffnenAufgabe einklappen
    Lösung & Rechenweg

    Rechenweg

    1. Schritt 1 · Rechnung / Rechenweg

      Die gleich wahrscheinlichen Folgen sind KK, KZ, ZK, ZZ.

    2. Schritt 2 · Rechnung / Rechenweg

      0 und 2 Köpfe entstehen jeweils durch eine Folge; 1 Kopf durch zwei Folgen.

      P(0)=14,P(1)=12,P(2)=14\mathsf{P(0)=\frac14,\quad P(1)=\frac12,\quad P(2)=\frac14}

    Ergebnis

    1. UrteilNein. Der Raum der Kopfanzahlen ist kein Laplace-Raum; 1 Kopf ist doppelt so wahrscheinlich wie 0 oder 2 Köpfe.
  6. Aufgabe 6Laplace Experiment · transferIm beschriebenen Roulette-Modell sind 37 Zahlen gleich wahrscheinlich und 18 rot. Jemand behauptet, Rot habe Wahrscheinlichkeit ein Halb, weil es Rot und Nicht-Rot gibt. Erkläre den Fehler und gib beide Wahrscheinlichkeiten an.Aufgabe öffnenAufgabe einklappen
    Lösung & Rechenweg

    Rechenweg

    1. Schritt 1 · Rechnung / Rechenweg

      Die beiden zusammengefassten Kategorien enthalten verschieden viele Zahlen.

      P(R)=1837\mathsf{P(R)=\frac{18}{37}}
      P(R‾)=1937\mathsf{P(\overline R)=\frac{19}{37}}

    Ergebnisse & Teilantworten

    1. Rot1837\mathsf{\frac{18}{37}}
    2. Nicht rot1937\mathsf{\frac{19}{37}}
    3. FehlerZwei Kategorien sind nicht automatisch gleich wahrscheinlich; ihre Anzahlen unterscheiden sich.

Selbstcheck

Das kann ich jetzt

  • Ich prüfe die Gleichwahrscheinlichkeit einzelner Ergebnisse.
  • Ich zähle günstige und mögliche Ergebnisse im selben Ergebnisraum.
  • Ich erkenne, warum zusammengefasste Ergebnisse nicht immer gleich wahrscheinlich sind.

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