Laplace-Experimente abgrenzen
Auf dem Kölner Weihnachtsmarkt gibt es ein Glücksrad: Rot, Blau und Gelb. Lea sagt: „Drei Farben, also gewinnt jede Farbe mit der Wahrscheinlichkeit $\frac{1}{3}$.“ Stimmt das immer? Wann darfst du einfach „günstige : mögliche“ rechnen – und wann nicht?
Wann ist ein Experiment ein Laplace-Experiment?
Bei einem Würfel ist jede Augenzahl gleich wahrscheinlich. Bei einer Reißzwecke ist das nicht so: Sie landet viel öfter mit der Spitze seitlich als mit der Spitze nach oben.
Wichtig: Es kommt auf die Wahl der Ergebnisse an. Dasselbe Experiment kann mit einem Ergebnisraum ein Laplace-Experiment sein und mit einem anderen nicht.
Entscheide, ob es sich um ein Laplace-Experiment handelt, und begründe kurz: a) Werfen eines fairen sechsseitigen Würfels b) Werfen einer Reißzwecke (Lage: Spitze oben…
Entscheide, ob es sich um ein Laplace-Experiment handelt, und begründe kurz:
- a) Werfen eines fairen sechsseitigen Würfels
- b) Werfen einer Reißzwecke (Lage: Spitze oben oder seitlich)
- c) Ziehen einer Kugel aus einer Urne mit $5$ gleichen roten und $5$ gleichen blauen Kugeln, Ergebnis: Farbe
Ein Glücksrad hat $8$ gleich große Sektoren, nummeriert von $1$ bis $8$. a) Gib die Wahrscheinlichkeit für jede Zahl an. b) Berechne die Wahrscheinlichkeit für „gerade…
Ein Glücksrad hat $8$ gleich große Sektoren, nummeriert von $1$ bis $8$.
- a) Gib die Wahrscheinlichkeit für jede Zahl an.
- b) Berechne die Wahrscheinlichkeit für „gerade Zahl“.
- c) Berechne die Wahrscheinlichkeit für „Zahl größer als $5$“.
Eine Urne enthält $3$ rote, $2$ blaue und $5$ grüne Kugeln. Eine Kugel wird gezogen. a) Gib die Wahrscheinlichkeit für jede Farbe an. b) Ist das Experiment mit den…
Eine Urne enthält $3$ rote, $2$ blaue und $5$ grüne Kugeln. Eine Kugel wird gezogen.
- a) Gib die Wahrscheinlichkeit für jede Farbe an.
- b) Ist das Experiment mit den Ergebnissen „rot“, „blau“, „grün“ ein Laplace-Experiment? Begründe.
Den passenden Ergebnisraum wählen
Oft kannst du ein Nicht-Laplace-Experiment in ein Laplace-Experiment verwandeln, indem du feiner zählst.
Ein Glücksrad mit Rot ($180°$), Blau ($120°$), Gelb ($60°$): Teile es in $6$ gleich große Sektoren zu je $60°$. Dann sind $3$ Sektoren rot, $2$ blau, $1$ gelb. Jeder Sektor hat die Wahrscheinlichkeit $\frac16$, also $P(\text{rot})=\frac36=\frac12$, $P(\text{blau})=\frac26=\frac13$, $P(\text{gelb})=\frac16$.
Bei zwei Münzen ist „zweimal Wappen, zweimal Zahl, einmal jeweils“ falsch als Laplace-Raum. Unterscheide die Münzen:
$$\Omega=\{WW;\ WZ;\ ZW;\ ZZ\}$$Jedes Ergebnis hat $P=\frac14$. Das Ereignis „einmal Wappen, einmal Zahl“ besteht aus $WZ$ und $ZW$, also $P=\frac24=\frac12$.
Bei zwei Würfeln sind die Augensummen $2$ bis $12$ nicht gleich wahrscheinlich. Gleich wahrscheinlich sind die $36$ Paare:
| 1. \ 2. | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
Die Summe $7$ kommt $6$-mal vor, die Summe $2$ nur $1$-mal: $P(7)=\frac{6}{36}=\frac16$, $P(2)=\frac1{36}$.
Zwei faire Würfel werden geworfen, es wird die Augensumme betrachtet. a) Begründe, dass die Augensummen $2$ bis $12$ nicht alle gleich wahrscheinlich sind. b) Gib die…
Zwei faire Würfel werden geworfen, es wird die Augensumme betrachtet.
- a) Begründe, dass die Augensummen $2$ bis $12$ nicht alle gleich wahrscheinlich sind.
- b) Gib die Anzahl der Möglichkeiten für die Summen $2$, $7$ und $12$ an.
- c) Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für die Summe $7$?
Ein Glücksrad hat drei Sektoren: Rot (Mittelpunktswinkel $180°$), Blau ($120°$) und Gelb ($60°$). a) Begründe, dass dies kein Laplace-Experiment mit den drei Farben als…
Ein Glücksrad hat drei Sektoren: Rot (Mittelpunktswinkel $180°$), Blau ($120°$) und Gelb ($60°$).
- a) Begründe, dass dies kein Laplace-Experiment mit den drei Farben als Ergebnissen ist.
- b) Gib die Wahrscheinlichkeiten der drei Farben an.
- c) Wie könntest du das Glücksrad in gleich große Sektoren einteilen, sodass ein Laplace-Experiment entsteht? Gib die Anzahl der Sektoren und ihre Verteilung auf die Farben an.
In einer Klasse aus Siegen mit $30$ Kindern wird eine Person zufällig ausgelost. $18$ Kinder sind Mädchen, $12$ sind Jungen. a) Ist das Experiment mit den Ergebnissen…
In einer Klasse aus Siegen mit $30$ Kindern wird eine Person zufällig ausgelost. $18$ Kinder sind Mädchen, $12$ sind Jungen.
- a) Ist das Experiment mit den Ergebnissen „Mädchen“ und „Junge“ ein Laplace-Experiment? Begründe.
- b) Ist das Experiment mit den Ergebnissen „Kind Nr. 1“ bis „Kind Nr. 30“ ein Laplace-Experiment? Begründe.
- c) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass ein Junge ausgelost wird.
Anna und Ben spielen: Zwei faire Münzen werden geworfen. Anna sagt: „Es gibt drei Ergebnisse: zweimal Wappen, zweimal Zahl, einmal jeweils. Also ist jedes mit…
Anna und Ben spielen: Zwei faire Münzen werden geworfen. Anna sagt: „Es gibt drei Ergebnisse: zweimal Wappen, zweimal Zahl, einmal jeweils. Also ist jedes mit Wahrscheinlichkeit $\frac{1}{3}$.“
- a) Beschreibe den Fehler in Annas Überlegung.
- b) Gib einen Ergebnisraum an, in dem alle Ergebnisse gleich wahrscheinlich sind, und bestimme die richtigen Wahrscheinlichkeiten.
- c) Ben wirft die beiden Münzen $12$-mal. Wie oft erwartest du „einmal Wappen, einmal Zahl“?
Wenn Laplace nicht geht: relative Häufigkeiten
Bei einer Reißzwecke oder einer geworfenen Streichholzschachtel kannst du die Wahrscheinlichkeit nicht berechnen. Du musst experimentieren. Die relative Häufigkeit $h_n(E)=\frac{\text{absolute Häufigkeit}}{n}$ einer langen Versuchsreihe ist dann eine Schätzung für $P(E)$.
Nach dem empirischen Gesetz der großen Zahlen schwankt $h_n(E)$ bei wachsendem $n$ immer weniger um einen festen Wert. Dieser Wert ist die Wahrscheinlichkeit.
Eine Streichholzschachtel wird geworfen und kann auf drei Arten landen: auf der breiten Seite, auf der schmalen Seite oder auf der Stirnseite. Bei $200$ Würfen ergibt…
Eine Streichholzschachtel wird geworfen und kann auf drei Arten landen: auf der breiten Seite, auf der schmalen Seite oder auf der Stirnseite. Bei $200$ Würfen ergibt sich: breit $132$-mal, schmal $58$-mal, Stirn $10$-mal.
- a) Berechne die relativen Häufigkeiten.
- b) Begründe, warum hier kein Laplace-Ansatz möglich ist, und gib eine Schätzung für die Wahrscheinlichkeit an, dass die Schachtel nicht auf der breiten Seite landet.
- c) Nach $2.000$ Würfen schwankt die relative Häufigkeit für „breit“ nur noch wenig um $0,65$. Erkläre, was das über die Wahrscheinlichkeit aussagt.
Simulation
Eine Simulation bildet ein Zufallsexperiment mit einem einfacheren nach. Wichtig: Beide müssen dieselben Wahrscheinlichkeiten haben.
Du sollst das Werfen von zwei fairen Würfeln mit einer Simulation ohne Würfel nachbilden. Zur Verfügung stehen eine Urne mit Zetteln und ein Glücksrad mit $6$ gleichen…
Du sollst das Werfen von zwei fairen Würfeln mit einer Simulation ohne Würfel nachbilden. Zur Verfügung stehen eine Urne mit Zetteln und ein Glücksrad mit $6$ gleichen Sektoren.
- a) Beschreibe eine Simulation für „Augensumme mindestens $10$“ mit dem Glücksrad. Gib an, was ein Durchgang ist.
- b) Bei $60$ Durchgängen trat das Ereignis $9$-mal ein. Berechne die relative Häufigkeit und vergleiche sie mit der theoretischen Wahrscheinlichkeit.
- c) Begründe, warum man eine Simulation mit nur $60$ Durchgängen nicht für eine genaue Bestimmung der Wahrscheinlichkeit verwenden sollte, und nenne eine Maßnahme zur Verbesserung.
Zurück zum Anfang: Lea hat nur recht, wenn die drei Farben gleich große Sektoren haben. Sonst zählst du feiner (gleich große Teile) oder schätzt mit relativen Häufigkeiten.