Mathematik · Klasse 5–10 · aktualisiert
Stichprobe und Grundgesamtheit einfach erklärt
Die Grundgesamtheit ist das Ganze, die Stichprobe der untersuchte Teil. Du lernst, beide zu bestimmen und Auswahlverfahren zu beurteilen.
0 von 11 Aufgaben gelöst
Kurz gesagt
Die Grundgesamtheit umfasst alle Personen oder Objekte, über die eine Aussage getroffen werden soll. Die Stichprobe ist der Teil davon, der tatsächlich untersucht wird. Ob du vom Ergebnis der Stichprobe auf die Grundgesamtheit schließen darfst, hängt vor allem vom Auswahlverfahren ab, nicht nur von der Größe.
Eine Grundgesamtheit umfasst alle Personen oder Objekte, über die du etwas herausfinden möchtest. Eine Stichprobe ist der tatsächlich untersuchte Teil davon. Ob du das Ergebnis verallgemeinern darfst, hängt vor allem von der Auswahl ab – nicht nur von der Anzahl der untersuchten Fälle.
Deine Lernziele
Hake ab, was du schon kannst. Löst du alle Aufgaben eines Abschnitts, hakt Mela das Ziel für dich ab.
4 Abschnitte
Am Anfang steht eine genaue Forschungsfrage. Erst danach kannst du festlegen, welche Personen oder Objekte dazugehören. Die Grundgesamtheit muss zur Frage passen. Willst du untersuchen, wie die Schülerinnen und Schüler deiner Schule zur neuen Pausenregel stehen, gehören alle Schülerinnen und Schüler dieser Schule zur Grundgesamtheit. Alle Jugendlichen in Deutschland wären dafür zu weit gefasst. Die Grundgesamtheit wird also nicht durch den Ort der Befragung bestimmt, sondern durch die Forschungsfrage. Bei einer Vollerhebung werden alle Einheiten der Grundgesamtheit untersucht. Das ist sinnvoll, wenn die Gruppe klein und gut erreichbar ist. Bei einer Teilerhebung wird nur ein Teil untersucht. Dieser untersuchte Teil heißt Stichprobe. Eine Stichprobe spart häufig Zeit, Kosten und Aufwand. Dafür entsteht eine neue Frage: Bildet die Auswahl die Grundgesamtheit so ab, dass Schlussfolgerungen vertretbar sind?
Definition
Grundgesamtheit
Die Grundgesamtheit, auch Population genannt, enthält alle Untersuchungseinheiten, über die eine Aussage getroffen werden soll. Untersuchungseinheiten können zum Beispiel Menschen, Schulen, Produkte oder Messungen sein.
Definition
Stichprobe
Eine Stichprobe ist die Teilmenge der Grundgesamtheit, von der tatsächlich Daten erhoben werden. Ihr Umfang wird meist mit n bezeichnet; der Umfang der Grundgesamtheit mit N.
Beispiel: Ein Betrieb hat 850 Beschäftigte.
- 1Werden alle 850 Beschäftigten befragt, ist das eine Vollerhebung.
- 2Werden 120 Beschäftigte ausgewählt und befragt, bilden diese 120 Personen die Stichprobe.
- 3Die Grundgesamtheit bleibt in beiden Fällen dieselbe: alle 850 Beschäftigten.
Teste dich
Eine große Stichprobe ist nicht automatisch eine gute Stichprobe. Werden bestimmte Gruppen systematisch häufiger erreicht als andere, entsteht eine Verzerrung. Eine freiwillige Onlineumfrage erreicht beispielsweise vor allem Menschen, die die Umfrage sehen und teilnehmen möchten. Personen mit starkem Interesse am Thema können dadurch häufiger vertreten sein. Tausende Antworten beseitigen dieses Auswahlproblem nicht. Auch eine sorgfältig gezogene Zufallsstichprobe stimmt nicht immer genau mit der Grundgesamtheit überein. Zufällige Abweichungen bleiben möglich. Deshalb werden Ergebnisse aus Stichproben als Schätzungen mit Unsicherheit behandelt. Das Wort repräsentativ wird häufig wie ein allgemeines Gütesiegel verwendet. Das ist ungenau. Besser ist es, das Auswahlverfahren konkret zu beschreiben. Prüfe eine behauptete Verallgemeinerung mit vier Fragen: Welche Grundgesamtheit ist gemeint? Hatte jedes Element eine bekannte, positive Auswahlchance? Welche Gruppen konnten durch Erreichbarkeit oder freiwillige Teilnahme fehlen? Ist die Aussage vorsichtiger formuliert als die erhobenen Daten es verlangen? Quoten oder nachträgliche Gewichtungen können bekannte Unterschiede ausgleichen. Unbekannte oder nicht gemessene Einflussmerkmale bleiben jedoch ein Problem. Solche Korrekturen benötigen deshalb genaue Kenntnisse über die Grundgesamtheit und das statistische Verfahren.
Definition
Verzerrung
Eine Stichprobe ist verzerrt, wenn das Auswahlverfahren bestimmte Einheiten oder Merkmale systematisch bevorzugt oder benachteiligt. Dann kann das Ergebnis von der Grundgesamtheit in eine bestimmte Richtung abweichen.
Merke: Eine größere Stichprobe kann zufällige Schwankungen verkleinern. Sie repariert aber keine systematisch verzerrte Auswahl.
Beispiel: Eine Straßenbefragung am Vormittag
- 1Befragt werden Personen, die vormittags in einer Fußgängerzone unterwegs sind und teilnehmen wollen.
- 2Berufstätige oder Menschen, die diesen Ort nicht besuchen, könnten zu selten vertreten sein.
- 3Falsch: „Die Stadtbevölkerung denkt so.“
- 4Richtig: „Unter den befragten Personen zeigte sich dieses Ergebnis.“
Teste dich
Einfache Zufallsstichprobe: Bei einer einfachen Zufallsstichprobe hat jedes Element dieselbe vorab bekannte und positive Auswahlchance. Dafür wird meist eine vollständige Liste der Grundgesamtheit benötigt. Geschichtete Zufallsstichprobe: Die Grundgesamtheit wird zunächst in Schichten unterteilt, etwa nach Jahrgangsstufen. Danach werden aus jeder Schicht zufällig Personen gezogen. So lassen sich wichtige Teilgruppen gezielt berücksichtigen. Wird eine kleine Gruppe absichtlich stärker einbezogen, müssen ihre Ergebnisse für eine Aussage über die gesamte Grundgesamtheit passend gewichtet werden. Klumpenstichprobe: Bei einer Klumpenstichprobe werden ganze Gruppen zufällig ausgewählt, zum Beispiel einige Schulen. In den ausgewählten Schulen werden anschließend alle passenden Personen untersucht. Das spart Aufwand, kann aber riskant sein: Unterscheiden sich die Schulen stark voneinander, kann eine ungewöhnliche ausgewählte Schule das Ergebnis deutlich beeinflussen. Quoten- und willkürliche Auswahl: Bei einer Quotenstichprobe werden bekannte Anteile bestimmter Merkmale nachgebildet, etwa Altersgruppen. Nicht berücksichtigte Merkmale können trotzdem ungleich verteilt bleiben. Eine Quote ersetzt daher keine Zufallsauswahl. Bei einer willkürlichen Auswahl werden leicht erreichbare Personen befragt, etwa Passantinnen und Passanten an einem bestimmten Ort und zu einer bestimmten Uhrzeit. Solche Daten können Hinweise liefern, erlauben aber keine gesicherte Verallgemeinerung auf die gesamte Bevölkerung.
| Verfahren | Vorgehen | Worauf du achten musst |
|---|---|---|
| Einfache Zufallsstichprobe | jedes Element hat dieselbe bekannte Auswahlchance | braucht eine vollständige Liste |
| Geschichtete Stichprobe | in Schichten teilen, aus jeder Schicht zufällig ziehen | überrepräsentierte Schichten gewichten |
| Klumpenstichprobe | ganze Gruppen zufällig wählen und vollständig untersuchen | ungewöhnliche Gruppen verzerren stark |
| Quotenstichprobe | bekannte Anteile nachbilden | andere Merkmale können ungleich verteilt sein |
| Willkürliche Auswahl | leicht Erreichbare befragen | keine gesicherte Verallgemeinerung |
Beispiel: 500 aus 2.000 Lernenden auswählen
- 1Jede Person erhält eine eindeutige Nummer.
- 2Einfache Zufallsstichprobe: Ein Zufallsverfahren zieht 500 verschiedene Nummern.
- 3Systematische Zufallsauswahl: Nach einem zufälligen Start wird jedes k-te Element der Liste gewählt.
- 4k = \frac{N}{n} = \frac{2000}{500} = 4
- 5Also wird jedes vierte Listenelement gewählt. Die Liste darf kein Muster mit dem Abstand 4 haben.
Teste dich
Gehe in einer festen Reihenfolge vor: Formuliere eine genaue Forschungsfrage. Definiere die dazu passende Grundgesamtheit. Entscheide, ob eine Vollerhebung möglich und sinnvoll ist. Lege sonst ein Auswahlverfahren fest. Wähle ein Erhebungsinstrument, das zur Frage passt, zum Beispiel einen kurzen Fragebogen für Einstellungen oder eine Messung für Körpergrößen. Beschreibe Grenzen der Auswahl, bevor du das Ergebnis verallgemeinerst.
Beispiel: Verkehrsmittel in Jahrgangsstufe 8
- 1Frage: Mit welchem Verkehrsmittel kommen die Schülerinnen und Schüler der Jahrgangsstufe 8 zur Schule?
- 2Grundgesamtheit: alle Lernenden der Jahrgangsstufe 8 an der untersuchten Schule.
- 3Mögliches Vorgehen: Sind alle gut erreichbar, eignet sich eine Vollerhebung mit einem kurzen Fragebogen.
- 4Alternative: Bei einer Teilerhebung wird aus vollständigen Klassenlisten zufällig ausgewählt.
- 5Wichtige Grenze: Eine Befragung nur im Fahrradkeller würde Radfahrende systematisch bevorzugen.
- 6Der entscheidende Gedanke lautet: Frage, Grundgesamtheit, Auswahlort und Auswahlverfahren müssen zusammenpassen.
Teste dich
Alles auf einen Blick
Stichprobe und Grundgesamtheit
Grundgesamtheit
alle Einheiten, über die die Forschungsfrage etwas aussagen will
Stichprobe
der tatsächlich untersuchte Teil der Grundgesamtheit
Vollerhebung
Alle Einheiten der Grundgesamtheit werden untersucht
Auswahlverfahren
entscheidet, ob Ergebnisse übertragbar sind
Stichprobengröße
verringert zufällige Schwankungen, aber keine Verzerrung
Verzerrung
begrenzt Verallgemeinerungen, auch bei vielen Antworten
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
Eine geschichtete Stichprobe planen
- 1Frage: Wie zufrieden sind die 600 Lernenden einer Schule mit der Mensa?
- 2Grundgesamtheit: alle Lernenden, N=600. Geplante Stichprobe: n=60
- 3Schichten: Unterstufe 240, Mittelstufe 210, Oberstufe 150 Lernende
- 4Auswahlanteil: 60 : 600 = 0,1, also 10 % jeder Schicht
- 5Unterstufe: 240 · 0,1 = 24, Mittelstufe: 210 · 0,1 = 21, Oberstufe: 150 · 0,1 = 15
- 6Kontrolle: 24 + 21 + 15 = 60. In jeder Schicht wird zufällig gezogen.
Fehler finden
Wie viele Lernende kommen mit dem Rad? In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.
Fehler in Zeile 4Die Größe gleicht keine verzerrte Auswahl aus: Im Fahrradkeller triffst du fast nur Radfahrende. Richtig: Das Ergebnis gilt nur für die Befragten. Für die Schule brauchst du eine Zufallsauswahl aus allen 900 Lernenden.
Lückentext
Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.
Alle für die Forschungsfrage wichtigen Einheiten bilden die . Wird nur ein Teil davon untersucht, heißt dieser Teil . Werden alle Einheiten untersucht, liegt eine vor.
Karteikasten
Erst selbst überlegen, dann umdrehen.
Übung mit Feedback