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Realschule 10 · Mathematik
Vorbereitung auf die ZP10 Mathematik (Realschule) · Prüfungsteil 2 (mit Taschenrechner und Formelsammlung)

Stochastik in der ZP10 (Teil 2)

Auf dem Weihnachtsmarkt in Dortmund steht ein Glücksrad. Du drehst zweimal. Wie wahrscheinlich ist es, dass beide Male dieselbe Farbe kommt? Und wie kann ein Test, der „90 % sicher“ ist, trotzdem meistens falsch alarmieren? In Teil 2 der ZP10 hast du Taschenrechner und Formelsammlung. Entscheidend ist, dass du die richtige Darstellung wählst: Baumdiagramm, Vierfeldertafel oder eine kritische Analyse eines Diagramms.

Baumdiagramm und Pfadregeln

Bei einem zweistufigen Zufallsexperiment zeichnest du für jede Stufe Äste. An jeden Ast schreibst du seine Wahrscheinlichkeit. An jedem Verzweigungspunkt ist die Summe der Astwahrscheinlichkeiten $1$.

Beim Glücksrad (Rot $0{,}5$; Blau $0{,}3$; Gelb $0{,}2$) sieht das Baumdiagramm für zwei Drehungen so aus (hier vereinfacht mit „Rot“ und „nicht Rot“):

Baumdiagramm: zweimal Drehen, Rot oder nicht Rot, mit Wahrscheinlichkeiten an den Ästen 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Rot nicht Rot Rot nicht Rot Rot nicht Rot
Üben★☆☆Nicht begonnen
Auf dem Weihnachtsmarkt in Dortmund gibt es ein Glücksrad. Es zeigt mit der Wahrscheinlichkeit $50\,\%$ Rot, mit $30\,\%$ Blau und mit $20\,\%$ Gelb. Das Rad wird…

Auf dem Weihnachtsmarkt in Dortmund gibt es ein Glücksrad. Es zeigt mit der Wahrscheinlichkeit $50\,\%$ Rot, mit $30\,\%$ Blau und mit $20\,\%$ Gelb. Das Rad wird zweimal gedreht.

  1. a) Zeichne ein Baumdiagramm und trage alle Wahrscheinlichkeiten ein.
  1. b) Berechne die Wahrscheinlichkeit für „zweimal Rot“.
  1. c) Berechne die Wahrscheinlichkeit dafür, dass beide Drehungen dieselbe Farbe zeigen.
Lösen

Ziehen ohne Zurücklegen

Wird nicht zurückgelegt, ändert sich die Zusammensetzung nach dem ersten Zug. Die Wahrscheinlichkeiten der zweiten Stufe musst du neu berechnen.

Einen unbekannten Wert bestimmen

Manchmal ist eine Wahrscheinlichkeit vorgegeben und eine Anzahl gesucht. Dann stellst du eine Gleichung auf: Die Wahrscheinlichkeit als Bruch (günstige : alle) wird gleich dem gegebenen Wert gesetzt, und du löst nach der Unbekannten auf.

Üben★☆☆Nicht begonnen
Bei einer Losbude auf dem Schützenfest liegen $20$ Lose in einer Trommel, davon sind $5$ Gewinne. Jan zieht zwei Lose ohne Zurücklegen. a) Zeichne ein Baumdiagramm mit…

Bei einer Losbude auf dem Schützenfest liegen $20$ Lose in einer Trommel, davon sind $5$ Gewinne. Jan zieht zwei Lose ohne Zurücklegen.

  1. a) Zeichne ein Baumdiagramm mit allen Wahrscheinlichkeiten.
  1. b) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass beide Lose Gewinne sind.
  1. c) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass Jan mindestens einen Gewinn zieht.
Lösen
Üben★★☆Nicht begonnen
In einer Fabrik in Siegen stellt Maschine A $60\,\%$ und Maschine B $40\,\%$ der Teile her. Von Maschine A sind $2\,\%$ der Teile fehlerhaft, von Maschine B $5\,\%$. a)…

In einer Fabrik in Siegen stellt Maschine A $60\,\%$ und Maschine B $40\,\%$ der Teile her. Von Maschine A sind $2\,\%$ der Teile fehlerhaft, von Maschine B $5\,\%$.

  1. a) Zeichne ein Baumdiagramm mit allen Wahrscheinlichkeiten.
  1. b) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass ein zufällig ausgewähltes Teil fehlerhaft ist.
  1. c) Ein Teil ist fehlerhaft. Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass es von Maschine B stammt.
Lösen
Üben★★★Nicht begonnen
In einer Urne liegen $4$ rote, $3$ grüne und $3$ blaue Kugeln. Es werden zwei Kugeln ohne Zurücklegen gezogen. a) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass beide Kugeln…

In einer Urne liegen $4$ rote, $3$ grüne und $3$ blaue Kugeln. Es werden zwei Kugeln ohne Zurücklegen gezogen.

  1. a) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass beide Kugeln dieselbe Farbe haben.
  1. b) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass mindestens eine grüne Kugel gezogen wird.
  1. c) Es werden $x$ weitere rote Kugeln in die Urne gelegt. Bestimme $x$ so, dass die Wahrscheinlichkeit für „rot“ beim ersten Zug $60\,\%$ beträgt.
Lösen

Zwei Würfel: Ergebnisse systematisch zählen

Bei zwei Würfeln gibt es $6 \cdot 6 = 36$ gleich wahrscheinliche Ergebnisse. Eine Tabelle zeigt sie übersichtlich.

Tabelle der Augensummen beim Wurf zweier Würfel; die Summe 7 ist hervorgehoben 1. \ 2. 123456 123456 234567 345678 456789 5678910 67891011 789101112

Die Summe $7$ kommt $6$-mal vor: $P(7) = \frac{6}{36} = \frac{1}{6}$. Summe mindestens $10$ (also $10$, $11$, $12$): $3 + 2 + 1 = 6$ Ergebnisse, also ebenfalls $\frac{6}{36}$.

Üben★★☆Nicht begonnen
Beim Spiel „Siebener“ werden zwei faire Spielwürfel geworfen. a) Berechne die Wahrscheinlichkeit für die Augensumme $7$. b) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass…

Beim Spiel „Siebener“ werden zwei faire Spielwürfel geworfen.

  1. a) Berechne die Wahrscheinlichkeit für die Augensumme $7$.
  1. b) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass mindestens eine Sechs fällt.
  1. c) Tim behauptet: „Die Augensumme $7$ ist genauso wahrscheinlich wie eine Augensumme von mindestens $10$.“ Überprüfe die Behauptung durch eine Rechnung.
Lösen

Vierfeldertafel und bedingte Wahrscheinlichkeit

Wenn zwei Merkmale mit je zwei Ausprägungen gleichzeitig betrachtet werden (z. B. Mädchen/Junge und Fahrrad/kein Fahrrad), ordnest du die Daten in einer Vierfeldertafel. Außen stehen die Randhäufigkeiten (Summen).

Fahrrad kein Fahrrad Summe
Mädchen 90 30 120
Jungen 40 40 80
Summe 130 70 200

Fehlende Werte findest du über Zeilen- und Spaltensummen.

Die bedingte Wahrscheinlichkeit $P_A(B)$ ist die Wahrscheinlichkeit von $B$, wenn man schon weiß, dass $A$ eingetreten ist. Du betrachtest nur die Zeile oder Spalte von $A$:

$$P_A(B) = \frac{\text{Anzahl „A und B“}}{\text{Anzahl A}}$$
Üben★☆☆Nicht begonnen
An einer Realschule wurden $200$ Schülerinnen und Schüler befragt, ob sie mit dem Fahrrad zur Schule kommen. Es waren $120$ Mädchen und $80$ Jungen. Von den Mädchen…

An einer Realschule wurden $200$ Schülerinnen und Schüler befragt, ob sie mit dem Fahrrad zur Schule kommen. Es waren $120$ Mädchen und $80$ Jungen. Von den Mädchen kommen $90$ mit dem Fahrrad, von den Jungen $40$.

  1. a) Stelle die Daten in einer Vierfeldertafel dar.
  1. b) Berechne den Anteil der Radfahrerinnen unter allen Mädchen.
  1. c) Eine Person wird zufällig aus allen Radfahrenden ausgewählt. Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass es ein Mädchen ist.
Lösen

Prozentangaben in die Vierfeldertafel übertragen

Oft sind nur Prozentsätze gegeben. Dann wählst du eine passende Gesamtzahl (z. B. $1\,000$) und rechnest die Felder aus.

Dieselbe Idee funktioniert auch mit dem Baumdiagramm (Fabrik-Aufgabe): Erste Stufe Maschine A/B, zweite Stufe fehlerhaft/in Ordnung.

Üben★★☆Nicht begonnen
Eine Krankheit tritt bei $2\,\%$ der Bevölkerung auf. Ein Test erkennt $90\,\%$ der Erkrankten (positives Ergebnis). Bei $5\,\%$ der Gesunden zeigt der Test…

Eine Krankheit tritt bei $2\,\%$ der Bevölkerung auf. Ein Test erkennt $90\,\%$ der Erkrankten (positives Ergebnis). Bei $5\,\%$ der Gesunden zeigt der Test fälschlicherweise ebenfalls ein positives Ergebnis. Betrachtet werden $1\,000$ Personen.

  1. a) Stelle die Situation in einer Vierfeldertafel mit absoluten Häufigkeiten dar.
  1. b) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass eine zufällig ausgewählte Person ein positives Testergebnis hat.
  1. c) Eine Person hat ein positives Testergebnis. Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass sie tatsächlich erkrankt ist, und kommentiere das Ergebnis.
Lösen
Üben★★★Nicht begonnen
An einer Schule wurden $600$ Schülerinnen und Schüler befragt. $55\,\%$ der Befragten sind Mädchen. Von den Mädchen kommen $40\,\%$ mit dem Bus zur Schule, von den…

An einer Schule wurden $600$ Schülerinnen und Schüler befragt. $55\,\%$ der Befragten sind Mädchen. Von den Mädchen kommen $40\,\%$ mit dem Bus zur Schule, von den Jungen $30\,\%$.

  1. a) Stelle die Daten in einer Vierfeldertafel mit absoluten Häufigkeiten dar.
  1. b) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass eine zufällig ausgewählte Person mit dem Bus kommt.
  1. c) Eine Person, die mit dem Bus kommt, wird zufällig ausgewählt. Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass es ein Mädchen ist.
Lösen

Diagramme kritisch lesen

In der ZP10 sollst du erkennen, wie Diagramme täuschen können. Typische Tricks:

  • Abgeschnittene y-Achse: Die Achse beginnt nicht bei $0$, kleine Unterschiede wirken riesig.

  • Gestauchte oder gedehnte Achsen, ungleiche Skalen.

  • 3D-Effekte und Piktogramme, bei denen Fläche oder Volumen statt Länge verglichen wird.

Üben★★★Nicht begonnen
Eine Zeitung veröffentlicht vor einer Wahl das Ergebnis einer Umfrage unter $1\,000$ Personen: Partei A erhält $41\,\%$, Partei B $39\,\%$. Im zugehörigen Säulendiagramm…

Eine Zeitung veröffentlicht vor einer Wahl das Ergebnis einer Umfrage unter $1\,000$ Personen: Partei A erhält $41\,\%$, Partei B $39\,\%$. Im zugehörigen Säulendiagramm beginnt die senkrechte Achse bei $35\,\%$.

  1. a) Beschreibe, wie das Diagramm die Leserinnen und Leser täuschen kann.
  1. b) Berechne das Verhältnis der Ergebnisse von A zu B einmal aus den Daten und einmal aus den Säulenhöhen des Diagramms.
  1. c) Gib an, wie das Diagramm geändert werden muss, damit es die Daten angemessen darstellt, und gib die absoluten Häufigkeiten der Stimmen für A und B an.
Lösen

Zurück zum Anfang: Beim Glücksrad ist $P(\text{gleiche Farbe}) = 0{,}38$. Der Test mit „90 %“ ist bei einem positiven Ergebnis nur in etwa $27\,\%$ der Fälle richtig, wenn die Krankheit selten ist.

Auf einen Blick

Situation Werkzeug
Zwei Stufen, Wahrscheinlichkeiten pro Stufe bekannt Baumdiagramm, 1. Pfadregel (multiplizieren), 2. Pfadregel (addieren)
„mindestens einmal“ Gegenereignis: $1 - P(\text{keinmal})$
Ziehen ohne Zurücklegen Zweite Stufe mit veränderten Zahlen (Nenner um $1$ kleiner)
Zwei Merkmale, Häufigkeiten oder Prozente Vierfeldertafel, ggf. Gesamtzahl $1\,000$ wählen
„Unter allen …“, „wenn bekannt ist, dass …“ Bedingte Wahrscheinlichkeit $P_A(B)$: durch die Summe der Bedingung teilen
Diagramm beurteilen Achse, Skala, Darstellungsform prüfen; Verhältnisse nachrechnen

Schreibe in Teil 2 immer Ansatz, Rechnung und einen Antwortsatz.

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