Mathematik · Klasse 7–8 · aktualisiert
Wahrscheinlichkeitsrechnung einfach erklärt
Du lernst, Ereignisse zu beschreiben, Wahrscheinlichkeiten mit der Laplace-Formel und dem Baumdiagramm zu berechnen und Versuchsdaten zu deuten.
0 von 12 Aufgaben gelöst
Kurz gesagt
Die Wahrscheinlichkeitsrechnung beschreibt mit Zahlen von 0 bis 1, wie wahrscheinlich ein Ereignis ist. Sind alle Ergebnisse gleich wahrscheinlich, teilst du günstige durch mögliche Ergebnisse: Eine ungerade Zahl beim Würfel hat \frac{3}{6}=\frac{1}{2}. Im Baumdiagramm multiplizierst du entlang der Pfade.
Die Wahrscheinlichkeitsrechnung beschreibt Zufall mit Zahlen zwischen 0 und 1. Dabei bedeutet 0: unmöglich. Die Zahl 1 beziehungsweise 100\% bedeutet: sicher. Du lernst, Ereignisse zu beschreiben, Wahrscheinlichkeiten im passenden Modell zu berechnen und Ergebnisse richtig zu deuten.
Deine Lernziele
Hake ab, was du schon kannst. Löst du alle Aufgaben eines Abschnitts, hakt Mela das Ziel für dich ab.
4 Abschnitte
Beim Werfen eines Würfels kennst du die möglichen Ausgänge, aber nicht das Ergebnis des nächsten Wurfs. Ein solcher Vorgang heißt Zufallsexperiment. Ein Ereignis fasst die Ergebnisse zusammen, die zu einer Frage passen. Für das Ereignis E: „Es fällt eine ungerade Zahl“ gilt: E=\{1,3,5\} Ein einzelnes Ergebnis ist also nicht dasselbe wie ein Ereignis: Das Ergebnis 3 gehört zum Ereignis „ungerade Zahl“. Zwei Ereignisse können verbunden werden: Der Schnitt A\cap B enthält Ergebnisse, die zu beiden Ereignissen gehören. Die Vereinigung A\cup B enthält Ergebnisse, die zu mindestens einem der Ereignisse gehören. Das Gegenereignis \overline E enthält genau die Ergebnisse aus \Omega, die nicht zu E gehören. Zusammen bilden E und \overline E das sichere Ereignis. P(\overline E)=1-P(E) Aufgaben mit „mindestens einmal“ löst du oft leichter über das Gegenereignis „kein einziges Mal“.
Definition
Ergebnismenge
Die Ergebnismenge \Omega enthält alle möglichen Ergebnisse eines Zufallsexperiments. Beim sechsseitigen Würfel gilt: \Omega=\{1,2,3,4,5,6\}
Beispiel: Gegenereignis zu „kleiner als 3“
- 1E=\{1,2\} und \overline E=\{3,4,5,6\}
- 2P(E)=\frac{2}{6}=\frac{1}{3}
- 3P(\overline E)=1-\frac{1}{3}=\frac{2}{3}
Merke: Ein unmögliches Ereignis hat die Wahrscheinlichkeit 0. Die gesamte Ergebnismenge ist das sichere Ereignis und hat die Wahrscheinlichkeit 1.
Teste dich
Sind alle Ergebnisse gleich wahrscheinlich, liegt ein Laplace-Experiment vor. Dann vergleichst du günstige mit allen möglichen Ergebnissen: P(E)=\frac{\text{Anzahl günstiger Ergebnisse}}{\text{Anzahl möglicher Ergebnisse}} Die Formel „günstige durch mögliche“ funktioniert nur, wenn die einzelnen Ergebnisse gleich wahrscheinlich sind. Bei einem fairen Würfel oder einer fairen Münze ist das Modell passend. Bei einem Reißnagel darfst du nicht ohne Prüfung annehmen, dass seine möglichen Lagen gleich wahrscheinlich sind.
Beispiel: Ungerade Zahl beim fairen Würfel
- 1Mögliche Ergebnisse: \{1,2,3,4,5,6\}, also 6
- 2Günstige Ergebnisse: \{1,3,5\}, also 3
- 3P(E)=\frac{3}{6}=\frac{1}{2}=0{,}5=50\%
- 4Bei vielen Würfen ist also etwa die Hälfte ungerade.
Teste dich
Bei einem echten Versuch zählst du, wie oft ein Ereignis tatsächlich eingetreten ist. Die absolute Häufigkeit ist die Anzahl der Treffer. Die relative Häufigkeit ist der Anteil der Treffer an allen Versuchen. h_n(E)=\frac{\text{Anzahl der Treffer}}{\text{Anzahl der Versuche}} Bei einer fairen Münze beträgt die theoretische Wahrscheinlichkeit für Kopf 50\%. In einer Reihe von 50 Würfen können trotzdem 28-mal Kopf und 22-mal Zahl auftreten. Solche Abweichungen sind normal. Bei vielen Wiederholungen stabilisiert sich die relative Häufigkeit gewöhnlich in der Nähe der zugrunde liegenden Wahrscheinlichkeit. Das bedeutet nicht, dass sie jederzeit genau mit ihr übereinstimmt.
Beispiel: 16 Treffer bei 40 Freiwürfen
- 1h_{40}(E)=\frac{16}{40}
- 2\frac{16}{40}=\frac{2}{5}=0{,}4=40\%
- 3Das gilt für diese 40 Würfe, nicht sicher für jeden weiteren Wurf.
Teste dich
Ein Baumdiagramm ordnet die möglichen Verläufe eines mehrstufigen Zufallsexperiments. Ein vollständiger Weg vom Anfang bis zum Ende heißt Pfad. Für Baumdiagramme gelten zwei Regeln: Produktregel: Multipliziere die Wahrscheinlichkeiten entlang eines Pfades. Summenregel: Addiere die Wahrscheinlichkeiten verschiedener passender Pfade. Bei drei Würfen einer fairen Münze hat der Pfad „Kopf, Zahl, Zahl“ die Wahrscheinlichkeit: \frac{1}{2}\cdot\frac{1}{2}\cdot\frac{1}{2}=\frac{1}{8} Mit Zurücklegen bleiben die Anteile im Behälter gleich. Ohne Zurücklegen verändern sie sich nach jedem Zug. Deshalb musst du die Astwahrscheinlichkeiten an jeder Stufe neu prüfen.
Beispiel: Zwei Birnen ohne Zurücklegen
- 1Im Korb: 4 Äpfel und 2 Birnen, also 6 Früchte
- 21. Zug: P(B)=\frac{2}{6}
- 32. Zug: noch 1 Birne unter 5 Früchten, also \frac{1}{5}
- 4P(B,B)=\frac{2}{6}\cdot\frac{1}{5}=\frac{2}{30}=\frac{1}{15}\approx6{,}7\%
Teste dich
Alles auf einen Blick
Wahrscheinlichkeitsrechnung
Zufallsexperiment
mögliche Ergebnisse festlegen
Ereignisse
passende Ergebnisse zusammenfassen
Laplace-Modell
Gleichwahrscheinlichkeit prüfen und günstige durch mögliche teilen
Versuchsdaten
absolute und relative Häufigkeit unterscheiden
Gegenereignis
Wahrscheinlichkeit von 1 abziehen
Baumdiagramm
entlang von Pfaden multiplizieren und passende Pfade addieren
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
Wie wahrscheinlich ist genau einmal Grün bei zwei Drehungen?
- 1Glücksrad: 5 gleich große Felder, davon 2 grün, also P(G)=\frac{2}{5} und P(\overline G)=\frac{3}{5}
- 2Passende Pfade: erst Grün, dann nicht Grün, oder umgekehrt
- 3P(G,\overline G)=\frac{2}{5}\cdot\frac{3}{5}=\frac{6}{25}
- 4P(\overline G,G)=\frac{3}{5}\cdot\frac{2}{5}=\frac{6}{25}
- 5Summenregel: \frac{6}{25}+\frac{6}{25}=\frac{12}{25}=48\%
Fehler finden
Zweimal Kopf bei zwei Münzwürfen In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.
Fehler in Zeile 3Entlang eines Pfades wird multipliziert, nicht addiert. Richtig ist P(K,K)=\frac{1}{2}\cdot\frac{1}{2}=\frac{1}{4}.
Lückentext
Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.
Bei einem Laplace-Experiment sind alle Ergebnisse . Entlang eines Pfades im Baumdiagramm wird . Die Wahrscheinlichkeit des Gegenereignisses ist .
Karteikasten
Erst selbst überlegen, dann umdrehen.
Übung mit Feedback