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Stellen Sie aus rund 20.000 Matheaufgaben Ihre eigenen Arbeitsblätter zusammen, von der 3. bis zur 13. Klasse. Alle Aufgaben enthalten Lösungsschritte.

Vierfeldertafeln

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4101449
In einer Tierarztpraxis wurden 200 Tierbesitzer befragt, ob sie einen Hund (\(H\)) oder eine Katze (\(K\)) besitzen. <table> <tr><td></td><td>\(H\)</td><td>\(\bar{H}\)</td><td>Gesamt</td></tr> <tr><td>\(K\)</td><td>30</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>\(\bar{K}\)</td><td></td><td>55</td><td>110</td></tr> <tr><td>Gesamt</td><td>85</td><td></td><td>200</td></tr> </table> a) Wie viele der befragten Personen besitzen weder Hund noch Katze? b) Ergänzen Sie alle fehlenden Werte in der Tabelle. c) Erklären Sie die Bedeutung der Schnittmenge \(\bar{H} \cap K\) im gegebenen Sachzusammenhang. d) Bestimmen Sie die absolute Häufigkeit des Ereignisses \(H \cup K\) sowie des Ereignisses \(H \cup \bar{K}\).

Lösung

1. Aus der Tabelle ablesen: Weder Hund noch Katze entspricht \(H(\bar{H} \cap \bar{K}) = 55\). 2. Tabelle ausfüllen: - \(H(K) = 200 - 110 = 90\). - \(H(\bar{H}) = 200 - 85 = 115\). - \(H(\bar{H} \cap K) = 115 - 55 = 60\). - \(H(H \cap \bar{K}) = 110 - 55 = 55\). - Überprüfung: \(H(H \cap K) = 85 - 55 = 30\) (stimmt mit Vorgabe überein). 3. \(\bar{H} \cap K\): Personen, die keinen Hund, aber eine Katze besitzen. 4. Vereinigungen berechnen: - \(H(H \cup K) = H(H) + H(K) - H(H \cap K) = 85 + 90 - 30 = 145\). (Oder: \(200 - H(\bar{H} \cap \bar{K}) = 200 - 55 = 145\)). - \(H(H \cup \bar{K}) = H(H) + H(\bar{K}) - H(H \cap \bar{K}) = 85 + 110 - 55 = 140\).

Antwort

a) 55 Personen besitzen weder Hund noch Katze. b) Die Tabelle: <table> <tr><td></td><td>\(H\)</td><td>\(\bar{H}\)</td><td>Gesamt</td></tr> <tr><td>\(K\)</td><td>30</td><td>60</td><td>90</td></tr> <tr><td>\(\bar{K}\)</td><td>55</td><td>55</td><td>110</td></tr> <tr><td>Gesamt</td><td>85</td><td>115</td><td>200</td></tr> </table> c) \(\bar{H} \cap K\) bedeutet: Besitzt keinen Hund, besitzt aber eine Katze. d) \(H(H \cup K) = 145\) und \(H(H \cup \bar{K}) = 140\).
4101459
An einer Schule wurden 500 Schülerinnen und Schüler zu ihren Interessen an den Fächern Mathematik (\(M\)) und Physik (\(P\)) befragt. Die Ergebnisse sind teilweise in der folgenden Vierfeldertafel eingetragen: <table> <tr><td></td><td>\(M\)</td><td>\(\bar{M}\)</td><td>Summe</td></tr> <tr><td>\(P\)</td><td>120</td><td></td><td>250</td></tr> <tr><td>\(\bar{P}\)</td><td></td><td>70</td><td></td></tr> <tr><td>Summe</td><td>300</td><td></td><td>500</td></tr> </table> a) Vervollständigen Sie die Tabelle. b) Beschreiben Sie die Bedeutung der Zahlen 120 und 70 im Sachzusammenhang und geben Sie die entsprechenden Ereignisse in Mengenschreibweise an. c) Was bedeutet das Ereignis \(M \cap \bar{P}\) in Worten? d) Berechnen Sie die Häufigkeiten \(H(M \cup P)\) und \(H(\bar{M} \cup P)\) ohne Taschenrechner.

Lösung

1. Vervollständigung der Tabelle: - \(H(\bar{M}) = 500 - 300 = 200\). - \(H(\bar{M} \cap P) = 250 - 120 = 130\). - \(H(M \cap \bar{P}) = 300 - 120 = 180\). - \(H(\bar{P}) = 500 - 250 = 250\). - Überprüfung: \(H(\bar{M} \cap \bar{P}) = 200 - 130 = 70\) (stimmt mit Vorgabe überein). 2. Bedeutung der Zahlen: - 120: Anzahl der Schüler, die sowohl Mathematik als auch Physik mögen. Ereignis: \(M \cap P\). - 70: Anzahl der Schüler, die weder Mathematik noch Physik mögen. Ereignis: \(\bar{M} \cap \bar{P}\). 3. \(M \cap \bar{P}\): Das Ereignis, dass ein Schüler Mathematik mag, aber Physik nicht mag. 4. Berechnungen der Vereinigungen: - \(H(M \cup P) = H(M) + H(P) - H(M \cap P) = 300 + 250 - 120 = 430\). (Alternativ: \(500 - H(\bar{M} \cap \bar{P}) = 500 - 70 = 430\)). - \(H(\bar{M} \cup P) = H(\bar{M}) + H(P) - H(\bar{M} \cap P) = 200 + 250 - 130 = 320\).

Antwort

a) Die vervollständigte Tabelle lautet: <table> <tr><td></td><td>\(M\)</td><td>\(\bar{M}\)</td><td>Summe</td></tr> <tr><td>\(P\)</td><td>120</td><td>130</td><td>250</td></tr> <tr><td>\(\bar{P}\)</td><td>180</td><td>70</td><td>250</td></tr> <tr><td>Summe</td><td>300</td><td>200</td><td>500</td></tr> </table> b) 120 ist die Häufigkeit von \(M \cap P\) (mag beides). 70 ist die Häufigkeit von \(\bar{M} \cap \bar{P}\) (mag keines von beiden). c) \(M \cap \bar{P}\) bedeutet: Mag Mathematik, aber nicht Physik. d) \(H(M \cup P) = 430\) und \(H(\bar{M} \cup P) = 320\).
4147289
An einer Schule werden \(25\) Jugendliche der 9. Klasse zu ihren Freizeitaktivitäten befragt. Es geht um die Merkmale \(M\): „spielt ein Musikinstrument“ und \(S\): „treibt regelmäßig Sport“. Aus der Befragung ist bekannt: - \(12\) Jugendliche spielen ein Musikinstrument. - \(15\) Jugendliche treiben regelmäßig Sport. - \(4\) Jugendliche machen weder das eine noch das andere. a) Erstelle eine vollständige Vierfeldertafel mit den absoluten Häufigkeiten. b) Bestimme die Anzahl der Jugendlichen, die sowohl ein Instrument spielen als auch regelmäßig Sport treiben. c) Wie viel Prozent der Jugendlichen treiben zwar Sport, spielen aber kein Instrument?

Denkanstöße

- Was ist die Gesamtzahl der befragten Personen? - Welche Informationen stehen für die Zeilen- und Spaltensummen zur Verfügung? - Wie kannst du die inneren Felder berechnen, wenn du eine Randsumme und einen Teilwert kennst? - Achte bei der Prozentrechnung darauf, welche Teilgruppe genau betrachtet wird.

Lösung

1. Gesamtzahl bestimmen: \(n = 25\). Gegebene Häufigkeiten eintragen: \(H(M) = 12\), \(H(S) = 15\), \(H(\bar{M} \cap \bar{S}) = 4\). 2. Fehlende Randsummen berechnen: \(H(\bar{M}) = 25 - 12 = 13\) und \(H(\bar{S}) = 25 - 15 = 10\). 3. Innere Felder berechnen: - \(H(\bar{M} \cap S) = H(\bar{M}) - H(\bar{M} \cap \bar{S}) = 13 - 4 = 9\). - \(H(M \cap S) = H(S) - H(\bar{M} \cap S) = 15 - 9 = 6\). - \(H(M \cap \bar{S}) = H(M) - H(M \cap S) = 12 - 6 = 6\). 4. Die Vierfeldertafel lautet: <table> <tr><td></td><td>\(S\)</td><td>\(\bar{S}\)</td><td>Summe</td></tr> <tr><td>\(M\)</td><td>6</td><td>6</td><td>12</td></tr> <tr><td>\(\bar{M}\)</td><td>9</td><td>4</td><td>13</td></tr> <tr><td>Summe</td><td>15</td><td>10</td><td>25</td></tr> </table> 5. Zu b): Die Anzahl ist \(H(M \cap S) = 6\). 6. Zu c): Gesucht ist die relative Häufigkeit von \(\bar{M} \cap S\). Rechnung: \(\frac{9}{25} = 0{,}36 = 36\,\%\).

Antwort

a) Die Tabelle enthält die Werte: \(H(M \cap S) = 6\), \(H(M \cap \bar{S}) = 6\), \(H(\bar{M} \cap S) = 9\), \(H(\bar{M} \cap \bar{S}) = 4\). b) 6 Jugendliche treiben Sport und spielen ein Instrument. c) \(36\,\%\) der Jugendlichen treiben Sport, spielen aber kein Instrument.
4147399
In einer Wohnsiedlung wurden 100 Haushalte nach ihren Haustieren befragt. 40 Haushalte besitzen mindestens einen Hund, 30 Haushalte besitzen mindestens eine Katze. 15 Haushalte gaben an, mindestens einen Hund und mindestens eine Katze zu haben. a) Übertrage diese Daten in eine Vierfeldertafel für die Merkmale „Hund“ und „Katze“. b) Bestimme die Anzahl der Haushalte, die weder einen Hund noch eine Katze besitzen.

Denkanstöße

- Welche Zahl steht in der Zelle, in der sich „Hund“ und „Katze“ überschneiden? - Wie viele Haushalte haben einen Hund, aber zählen nicht zu denen, die auch eine Katze haben? - In einer Vierfeldertafel müssen die inneren Felder addiert die Randwerte ergeben.

Lösung

1. Identifikation der gegebenen Werte: Gesamtzahl \(n = 100\). Mit \(H\): „Haushalt mit Hund“ und \(K\): „Haushalt mit Katze“ gilt \(|H| = 40\), \(|K| = 30\) und \(|H \cap K| = 15\). 2. Berechnung „Hund, aber keine Katze“: \(40 - 15 = 25\). 3. Berechnung „Katze, aber kein Hund“: \(30 - 15 = 15\). 4. Berechnung der Haushalte ohne Hund: \(100 - 40 = 60\). 5. Berechnung der Haushalte ohne Katze: \(100 - 30 = 70\). 6. Berechnung „Weder Hund noch Katze“: \(60 - 15 = 45\) (oder über die Differenz der Gesamtzahl zur Vereinigung: \(100 - (25 + 15 + 15) = 45\)).

Antwort

a) Die Vierfeldertafel: <table> <tr><td></td><td>Katze</td><td>keine Katze</td><td>Gesamt</td></tr> <tr><td>Hund</td><td>15</td><td>25</td><td>40</td></tr> <tr><td>kein Hund</td><td>15</td><td>45</td><td>60</td></tr> <tr><td>Gesamt</td><td>30</td><td>70</td><td>100</td></tr> </table> b) Es gibt 45 Haushalte, die weder einen Hund noch eine Katze besitzen.
4147769
In einer Jahrgangsstufe mit \(120\) Jugendlichen wurde eine Umfrage zum Thema „Musizieren“ durchgeführt. Von den insgesamt \(64\) Mädchen der Stufe spielen \(28\) ein Instrument. Insgesamt gaben \(40\) Jugendliche an, ein Instrument zu spielen. a) Erstelle eine vollständige Vierfeldertafel mit den absoluten Häufigkeiten für die Merkmale Geschlecht (Mädchen/Jungen) und Musizieren (spielt Instrument / spielt kein Instrument). b) Wie viele der Jungen spielen kein Instrument? c) Wie viel Prozent der Jungen spielen ein Instrument?

Denkanstöße

- Kannst du die gegebenen Zahlen in die entsprechenden Felder einer Tabelle eintragen? - Wie hängen die Randfelder (Summen) mit den inneren Feldern zusammen? - Welche Informationen fehlen dir noch, um die Zeile der „Jungen“ zu vervollständigen? - Überlege, was die Grundgesamtheit ist, wenn nur nach dem Anteil innerhalb der Gruppe der Jungen gefragt wird.

Lösung

1. Bestimmung der Anzahl der Jungen: \(120 - 64 = 56\). 2. Berechnung der Anzahl der Mädchen, die kein Instrument spielen: \(64 - 28 = 36\). 3. Berechnung der Anzahl der Jungen, die ein Instrument spielen: \(40 - 28 = 12\). 4. Berechnung der Anzahl der Jungen, die kein Instrument spielen: \(56 - 12 = 44\). 5. Berechnung der Gesamtzahl der Jugendlichen, die kein Instrument spielen: \(36 + 44 = 80\). 6. Überprüfung der Gesamtsumme: \(40 + 80 = 120\). 7. Berechnung des Prozentsatzes der Jungen, die ein Instrument spielen: \(\frac{12}{56} \approx 0{,}2143\), also ca. \(21{,}4\,\%\).

Antwort

a) Die Vierfeldertafel sieht wie folgt aus: <table> <tr><td></td><td>Instrument</td><td>Kein Instrument</td><td>Gesamt</td></tr> <tr><td>Mädchen</td><td>28</td><td>36</td><td>64</td></tr> <tr><td>Jungen</td><td>12</td><td>44</td><td>56</td></tr> <tr><td>Gesamt</td><td>40</td><td>80</td><td>120</td></tr> </table> b) \(44\) Jungen spielen kein Instrument. c) Etwa \(21{,}4\,\%\) der Jungen spielen ein Instrument.
4152149
An einer Musikschule werden \(120\) Jugendliche befragt, welche Instrumente sie spielen. Von den Befragten spielen \(75\) Geige (\(V\)) und \(50\) Querflöte (\(F\)). \(20\) Jugendliche geben an, beide Instrumente zu spielen. Erstelle eine vollständige Vierfeldertafel mit absoluten Häufigkeiten und bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass ein zufällig ausgewählter Jugendlicher genau eines der beiden Instrumente spielt.

Denkanstöße

- Was bedeutet es für die Anzahl der Personen, wenn man weiß, wie viele insgesamt Geige spielen und wie viele davon zusätzlich Querflöte spielen? - Kannst du die Gesamtzahl der Befragten nutzen, um die fehlenden Felder in der Tabelle durch Subtraktion zu finden? - Überlege genau, welche Felder der Tabelle die Bedingung „genau ein Instrument“ erfüllen.

Lösung

1. Bestimmung der absoluten Häufigkeiten für die Vierfeldertafel: - \(n(V \cap F) = 20\) (Geige und Querflöte) - \(n(V) = 75 \Rightarrow n(V \cap \bar{F}) = 75 - 20 = 55\) (nur Geige) - \(n(F) = 50 \Rightarrow n(\bar{V} \cap F) = 50 - 20 = 30\) (nur Querflöte) - \(n(\text{Gesamt}) = 120\) - \(n(\bar{V}) = 120 - 75 = 45\) - \(n(\bar{F}) = 120 - 50 = 70\) - \(n(\bar{V} \cap \bar{F}) = 45 - 30 = 15\) (keines der beiden) 2. Die resultierende Tabelle: <table> <tr><td></td><td>\(F\)</td><td>\(\bar{F}\)</td><td>Summe</td></tr> <tr><td>\(V\)</td><td>\(20\)</td><td>\(55\)</td><td>\(75\)</td></tr> <tr><td>\(\bar{V}\)</td><td>\(30\)</td><td>\(15\)</td><td>\(45\)</td></tr> <tr><td>Summe</td><td>\(50\)</td><td>\(70\)</td><td>\(120\)</td></tr> </table> 3. Das Ereignis „genau ein Instrument“ umfasst die Fälle „nur Geige“ (\(V \cap \bar{F}\)) und „nur Querflöte“ (\(\bar{V} \cap F\)): \(n(\text{genau eines}) = 55 + 30 = 85\) 4. Berechnung der Wahrscheinlichkeit: \(P(\text{genau eines}) = \frac{85}{120} = \frac{17}{24} \approx 0{,}7083\)

Antwort

Die vollständige Vierfeldertafel lautet: <table> <tr><td></td><td>\(F\)</td><td>\(\bar{F}\)</td><td>Summe</td></tr> <tr><td>\(V\)</td><td>\(20\)</td><td>\(55\)</td><td>\(75\)</td></tr> <tr><td>\(\bar{V}\)</td><td>\(30\)</td><td>\(15\)</td><td>\(45\)</td></tr> <tr><td>Summe</td><td>\(50\)</td><td>\(70\)</td><td>\(120\)</td></tr> </table> Die Wahrscheinlichkeit, genau eines der beiden Instrumente zu spielen, beträgt \(\frac{85}{120} = \frac{17}{24} \approx 70{,}8\,\%\).
4101439
Eine Gesundheitsstudie mit 1000 Teilnehmern untersucht die Gewohnheiten "Regelmäßig Sport" (\(S\)) und "Gesunde Ernährung" (\(G\)). Es ist bekannt: - 600 Teilnehmer treiben regelmäßig Sport. - 550 Teilnehmer ernähren sich gesund. - 400 Teilnehmer tun beides. a) Erstellen Sie eine vollständige Vierfeldertafel für diese Daten. b) Was bedeuten die Ereignisse \(S \cap G\) und \(\bar{S} \cap \bar{G}\) im Sachzusammenhang? c) Wie viele Teilnehmer treiben Sport oder ernähren sich gesund (oder beides)? Geben Sie die entsprechende Formel an. d) Berechnen Sie \(H(\bar{S} \cup G)\) ohne Taschenrechner.

Lösung

1. Erstellung der Tabelle: - \(H(S \cap G) = 400\) (gegeben). - \(H(S) = 600 \implies H(S \cap \bar{G}) = 600 - 400 = 200\). - \(H(G) = 550 \implies H(\bar{S} \cap G) = 550 - 400 = 150\). - \(N = 1000\). - \(H(\bar{S}) = 1000 - 600 = 400\). - \(H(\bar{S} \cap \bar{G}) = 400 - 150 = 250\). - \(H(\bar{G}) = 1000 - 550 = 450\) (Probe: \(200 + 250 = 450\)). 2. Bedeutung: - \(S \cap G\): Treibt Sport UND ernährt sich gesund. - \(\bar{S} \cap \bar{G}\): Treibt KEINEN Sport UND ernährt sich NICHT gesund. 3. Sport oder gesunde Ernährung (\(S \cup G\)): - Formel: \(H(S \cup G) = H(S) + H(G) - H(S \cap G) = 600 + 550 - 400 = 750\). - Alternativ über das Gegenereignis: \(1000 - H(\bar{S} \cap \bar{G}) = 1000 - 250 = 750\). 4. \(H(\bar{S} \cup G) = H(\bar{S}) + H(G) - H(\bar{S} \cap G) = 400 + 550 - 150 = 800\).

Antwort

a) Die Vierfeldertafel: <table> <tr><td></td><td>\(S\)</td><td>\(\bar{S}\)</td><td>Summe</td></tr> <tr><td>\(G\)</td><td>400</td><td>150</td><td>550</td></tr> <tr><td>\(\bar{G}\)</td><td>200</td><td>250</td><td>450</td></tr> <tr><td>Summe</td><td>600</td><td>400</td><td>1000</td></tr> </table> b) \(S \cap G\) bedeutet, beides zu tun; \(\bar{S} \cap \bar{G}\) bedeutet, keines von beiden zu tun. c) \(H(S \cup G) = 750\). d) \(H(\bar{S} \cup G) = 800\).
4147299
Ein Elektronikfachmarkt wertet die Verkaufsdaten von \(200\) verkauften Smartphones aus. Dabei werden zwei Eigenschaften betrachtet: \(A\): „besitzt ein Android-Betriebssystem“ und \(F\): „wurde mit einer passenden Schutzfolie verkauft“. Folgende Daten liegen vor: - \(120\) der verkauften Geräte sind Android-Smartphones. - Insgesamt wurden \(90\) Geräte mit einer Schutzfolie verkauft. - \(70\,\%\) der Käufer eines Android-Smartphones haben keine Schutzfolie dazu gekauft. a) Berechne die absolute Anzahl der Käufer, die ein Android-Smartphone mit Schutzfolie gekauft haben. b) Vervollständige eine Vierfeldertafel für diesen Sachverhalt. c) Ermittle die Anzahl der Kunden, die kein Android-Gerät, aber eine Schutzfolie gekauft haben.

Denkanstöße

- Wie berechnet man eine absolute Zahl aus einer Prozentangabe, die sich auf eine Teilgruppe bezieht? - Achte darauf, dass die Summe der Zeilen und Spalten immer stimmen muss. - Kannst du die Angabe „\(70\,\%\) der Käufer eines Android-Smartphones“ direkt einem Feld oder einer Summe zuordnen?

Lösung

1. Gesamtzahl \(n = 200\). Gegeben: \(H(A) = 120\) und \(H(F) = 90\). 2. Berechnung von \(H(A \cap \bar{F})\): \(70\,\%\) von \(120\) Android-Käufern haben keine Folie. Rechnung: \(0{,}7 \cdot 120 = 84\). 3. Berechnung von \(H(A \cap F)\): \(H(A) - H(A \cap \bar{F}) = 120 - 84 = 36\). Dies beantwortet Teil a). 4. Restliche Felder der Tafel: - \(H(\bar{A}) = 200 - 120 = 80\). - \(H(\bar{F}) = 200 - 90 = 110\). - \(H(\bar{A} \cap F) = H(F) - H(A \cap F) = 90 - 36 = 54\). - \(H(\bar{A} \cap \bar{F}) = H(\bar{A}) - H(\bar{A} \cap F) = 80 - 54 = 26\). 5. Die fertige Vierfeldertafel: <table> <tr><td></td><td>\(F\)</td><td>\(\bar{F}\)</td><td>Summe</td></tr> <tr><td>\(A\)</td><td>36</td><td>84</td><td>120</td></tr> <tr><td>\(\bar{A}\)</td><td>54</td><td>26</td><td>80</td></tr> <tr><td>Summe</td><td>90</td><td>110</td><td>200</td></tr> </table> 6. Zu c): Die Anzahl der Kunden ohne Android-Gerät, aber mit Schutzfolie ist \(H(\bar{A} \cap F) = 54\).

Antwort

a) 36 Käufer haben ein Android-Gerät mit Schutzfolie gekauft. b) Die Tafel ist: \(H(A \cap F)=36\), \(H(A \cap \bar{F})=84\), \(H(\bar{A} \cap F)=54\), \(H(\bar{A} \cap \bar{F})=26\). c) 54 Kunden haben kein Android-Gerät, aber eine Schutzfolie gekauft.
4147379
In einem Ferienlager mit 150 Jugendlichen spielen 90 Fußball. Von den Fußballspielern sind \(40\,\%\) Mädchen. Zudem gibt es 30 Mädchen, die nicht Fußball spielen. a) Erstelle eine vollständige Vierfeldertafel mit den absoluten Häufigkeiten für die Merkmale „Geschlecht“ (Mädchen/Jungen) und „Fußball“ (spielt Fußball / spielt nicht Fußball). b) Wie viel Prozent der Jungen im Ferienlager spielen Fußball? Runde dein Ergebnis auf eine Dezimalstelle.

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst, welche Werte direkt im Text stehen und wo sie in der Tabelle hingehören. - Achte genau darauf, worauf sich die Prozentangabe bezieht: auf alle Jugendlichen oder nur auf die Fußballspieler? - Die Summen der Zeilen und Spalten müssen immer mit den Randwerten übereinstimmen. - Was ist die Grundmenge bei der Berechnung in Aufgabenteil b)?

Lösung

1. Berechnung der Anzahl der Mädchen, die Fußball spielen: \(90 \cdot 0{,}4 = 36\). 2. Bestimmung der Anzahl der Jungen, die Fußball spielen: \(90 - 36 = 54\). 3. Berechnung der Gesamtzahl der Mädchen: \(36 + 30 = 66\). 4. Berechnung der Gesamtzahl der Jungen: \(150 - 66 = 84\). 5. Bestimmung der Anzahl der Jungen, die nicht Fußball spielen: \(84 - 54 = 30\). 6. Berechnung der Gesamtzahl der Jugendlichen, die nicht Fußball spielen: \(30 + 30 = 60\). 7. Berechnung des prozentualen Anteils der Fußball spielenden Jungen an der Gesamtzahl der Jungen: \(\frac{54}{84} \approx 0{,}642857\ldots\), also ca. \(64{,}3\,\%\).

Antwort

a) Die Vierfeldertafel sieht wie folgt aus: <table> <tr><td></td><td>Fußball</td><td>spielt nicht Fußball</td><td>Gesamt</td></tr> <tr><td>Mädchen</td><td>36</td><td>30</td><td>66</td></tr> <tr><td>Jungen</td><td>54</td><td>30</td><td>84</td></tr> <tr><td>Gesamt</td><td>90</td><td>60</td><td>150</td></tr> </table> b) Ungefähr \(64{,}3\,\%\) der Jungen spielen Fußball.
4147389
Ein Elektronikbauteil wird an zwei verschiedenen Maschinen produziert. Von 200 geprüften Bauteilen stammen 120 von Maschine A, der Rest von Maschine B. Bei der Qualitätskontrolle zeigt sich, dass \(5\,\%\) der Bauteile von Maschine A und \(10\,\%\) der Bauteile von Maschine B defekt sind. a) Stelle die Situation in einer Vierfeldertafel mit absoluten Häufigkeiten dar. b) Wie hoch ist der prozentuale Anteil der defekten Bauteile an der Gesamtmenge aller geprüften Bauteile?

Denkanstöße

- Beginne damit, die Gesamtzahlen für Maschine A und Maschine B festzulegen. - Berechne dann die Anzahl der defekten Stücke für jede Maschine einzeln. - Wie viele Bauteile sind insgesamt defekt? - Um den Gesamtanteil zu finden, teile die Summe aller defekten Teile durch die Gesamtzahl der Bauteile.

Lösung

1. Anzahl der Bauteile von Maschine B: \(200 - 120 = 80\). 2. Anzahl der defekten Bauteile von Maschine A: \(120 \cdot 0{,}05 = 6\). 3. Anzahl der einwandfreien Bauteile von Maschine A: \(120 - 6 = 114\). 4. Anzahl der defekten Bauteile von Maschine B: \(80 \cdot 0{,}10 = 8\). 5. Anzahl der einwandfreien Bauteile von Maschine B: \(80 - 8 = 72\). 6. Gesamtzahl der defekten Bauteile: \(6 + 8 = 14\). 7. Gesamtzahl der einwandfreien Bauteile: \(114 + 72 = 186\). 8. Anteil der Defekten an der Gesamtmenge: \(\frac{14}{200} = 0{,}07 = 7\,\%\).

Antwort

a) Die Vierfeldertafel: <table> <tr><td></td><td>defekt</td><td>einwandfrei</td><td>Gesamt</td></tr> <tr><td>Maschine A</td><td>6</td><td>114</td><td>120</td></tr> <tr><td>Maschine B</td><td>8</td><td>72</td><td>80</td></tr> <tr><td>Gesamt</td><td>14</td><td>186</td><td>200</td></tr> </table> b) Der Anteil der defekten Bauteile an der Gesamtmenge beträgt \(7\,\%\).
4147419
In einer Qualitätskontrolle werden \(1000\) Bauteile auf zwei mögliche Fehlerarten geprüft: Materialfehler (\(M\)) und Formfehler (\(F\)). Über die untersuchten Teile ist bekannt: - \(920\) Bauteile haben keinen Materialfehler. - \(35\) Bauteile haben einen Formfehler, aber keinen Materialfehler. - \(20\) Bauteile weisen beide Fehlerarten gleichzeitig auf. a) Ergänze die vollständige Vierfeldertafel für die absoluten Häufigkeiten. b) Wie viele Bauteile haben insgesamt einen Formfehler? c) Berechne die Anzahl der Bauteile für das Ereignis \(\bar{M} \cup \bar{F}\). Erkläre, was dieses Ergebnis im Hinblick auf die Qualität der Bauteile aussagt.

Denkanstöße

- Achte genau darauf, welche Kombinationen im Text beschrieben werden (z. B. "einen Fehler, aber nicht den anderen"). - Wie kannst du die Anzahl der Bauteile mit Formfehler aus den Teilmengen berechnen? - Was ist das Gegenereignis zu "beide Fehler gleichzeitig"?

Lösung

1. Grunddaten: Gesamtzahl \(N = 1000\). Gegeben sind \(H(\bar{M}) = 920\), \(H(F \cap \bar{M}) = 35\) und \(H(M \cap F) = 20\). 2. Berechnung der Randsummen und Felder: - \(H(M) = 1000 - 920 = 80\) - \(H(F) = H(F \cap M) + H(F \cap \bar{M}) = 20 + 35 = 55\) - \(H(M \cap \bar{F}) = H(M) - H(M \cap F) = 80 - 20 = 60\) - \(H(\bar{M} \cap \bar{F}) = H(\bar{M}) - H(\bar{M} \cap F) = 920 - 35 = 885\) - \(H(\bar{F}) = 1000 - 55 = 945\) 3. Anzahl der Bauteile mit Formfehler: \(H(F) = 55\). 4. Berechnung von \(H(\bar{M} \cup \bar{F})\): \(H(\bar{M} \cup \bar{F}) = H(\bar{M}) + H(\bar{F}) - H(\bar{M} \cap \bar{F}) = 920 + 945 - 885 = 980\). Alternativ: \(1000 - H(M \cap F) = 1000 - 20 = 980\). 5. Interpretation: Es gibt \(980\) Bauteile, die nicht beide Fehler gleichzeitig haben (sie haben also maximal einen Fehler).

Antwort

a) Die Tabelle lautet: <table> <tr><td></td><td>\(M\)</td><td>\(\bar{M}\)</td><td>Summe</td></tr> <tr><td>\(F\)</td><td>\(20\)</td><td>\(35\)</td><td>\(55\)</td></tr> <tr><td>\(\bar{F}\)</td><td>\(60\)</td><td>\(885\)</td><td>\(945\)</td></tr> <tr><td>Summe</td><td>\(80\)</td><td>\(920\)</td><td>\(1000\)</td></tr> </table> b) Es haben insgesamt \(55\) Bauteile einen Formfehler. c) \(H(\bar{M} \cup \bar{F}) = 980\). Das bedeutet, dass \(980\) Bauteile höchstens einen der beiden Fehler haben (also nicht "doppelt fehlerhaft" sind).
4147779
An einer Umfrage zum Leseverhalten nahmen \(500\) Jugendliche teil. \(45\,\%\) der Befragten sind Jungen. Von den Mädchen gaben \(60\,\%\) an, regelmäßig Bücher zu lesen. Von den Jungen lesen \(120\) nicht regelmäßig Bücher. a) Erstelle eine Vierfeldertafel mit den absoluten Häufigkeiten. b) Berechne den Anteil der Jugendlichen (insgesamt), die regelmäßig Bücher lesen, in Prozent.

Denkanstöße

- Rechne zuerst alle Prozentangaben in absolute Personenzahlen um. - Achte darauf, auf welche Gruppe sich die Prozentangabe bezieht (auf alle Befragten oder nur auf die Mädchen?). - Wie viele regelmäßig Lesende gibt es insgesamt, wenn du die regelmäßig lesenden Jungen und die regelmäßig lesenden Mädchen addierst?

Lösung

1. Berechnung der Anzahl der Jungen: \(0{,}45 \cdot 500 = 225\). 2. Berechnung der Anzahl der Mädchen: \(500 - 225 = 275\). 3. Berechnung der regelmäßig lesenden Mädchen: \(0{,}60 \cdot 275 = 165\). 4. Berechnung der nicht regelmäßig lesenden Mädchen: \(275 - 165 = 110\). 5. Berechnung der regelmäßig lesenden Jungen: \(225 - 120 = 105\). 6. Berechnung der Gesamtzahl der regelmäßig lesenden Jugendlichen: \(165 + 105 = 270\). 7. Berechnung der Gesamtzahl der nicht regelmäßig lesenden Jugendlichen: \(110 + 120 = 230\). 8. Berechnung des Gesamtanteils der regelmäßig lesenden Jugendlichen: \(\frac{270}{500} = 0{,}54 = 54\,\%\).

Antwort

a) Die Vierfeldertafel mit absoluten Häufigkeiten: <table> <tr><td></td><td>Liest regelmäßig</td><td>Liest nicht regelmäßig</td><td>Gesamt</td></tr> <tr><td>Mädchen</td><td>165</td><td>110</td><td>275</td></tr> <tr><td>Jungen</td><td>105</td><td>120</td><td>225</td></tr> <tr><td>Gesamt</td><td>270</td><td>230</td><td>500</td></tr> </table> b) Insgesamt lesen \(54\,\%\) der Jugendlichen regelmäßig Bücher.
4153609
In einer Schulkantine wurden 200 Jugendliche zu ihren Essgewohnheiten befragt. Es ergab sich, dass 80 Schüler Vegetarier sind (\(V\)) und 150 Schüler gerne Pizza essen (\(P\)). Insgesamt 190 der befragten Schüler sind entweder Vegetarier oder essen gerne Pizza (oder beides). a) Berechne die Anzahl der Schüler, die sowohl Vegetarier sind als auch gerne Pizza essen. b) Erstelle die zugehörige Vierfeldertafel für die absoluten Häufigkeiten. c) Ein Schüler behauptet: „Die Mehrheit der Vegetarier isst gerne Pizza.“ Prüfe mithilfe der Daten, ob diese Aussage korrekt ist. Begründe deine Antwort.

Denkanstöße

- Wie kannst du die Anzahl der Schüler berechnen, die in der Schnittmenge beider Gruppen liegen? - Was bedeutet der Begriff „Mehrheit“ mathematisch in Bezug auf einen Anteil? - Schau dir nur die Gruppe der Vegetarier an, um die letzte Teilaufgabe zu lösen.

Lösung

1. Anwendung des Inklusions-Exklusions-Prinzips für absolute Häufigkeiten: \(H(V \cup P) = H(V) + H(P) - H(V \cap P)\). 2. Einsetzen der Werte: \(190 = 80 + 150 - H(V \cap P)\). 3. Auflösen nach der Schnittmenge: \(H(V \cap P) = 230 - 190 = 40\). 4. Ausfüllen der Vierfeldertafel: - \(H(V \cap \bar{P}) = 80 - 40 = 40\) - \(H(\bar{V} \cap P) = 150 - 40 = 110\) - \(H(\bar{V} \cap \bar{P}) = 200 - 190 = 10\) <table> <tr><td></td><td>\(P\)</td><td>\(\bar{P}\)</td><td>Gesamt</td></tr> <tr><td>\(V\)</td><td>40</td><td>40</td><td>80</td></tr> <tr><td>\(\bar{V}\)</td><td>110</td><td>10</td><td>120</td></tr> <tr><td>Gesamt</td><td>150</td><td>50</td><td>200</td></tr> </table> 5. Prüfung der Behauptung: Anteil der Pizza-Liebhaber unter den Vegetariern ist \(\frac{H(V \cap P)}{H(V)} = \frac{40}{80} = 0{,}5\) (oder \(50\,\%\)). 6. Da eine „Mehrheit“ mehr als \(50\,\%\) erfordert, ist die Aussage nicht korrekt, da es genau die Hälfte ist.

Antwort

a) Es sind 40 Schüler. b) Die Tabelle hat die inneren Werte 40, 40, 110 und 10. c) Die Aussage ist nicht korrekt. Genau \(50\,\%\) der Vegetarier essen gerne Pizza, was keine Mehrheit (mehr als \(50\,\%\)) darstellt.
4155729
An einer Schule wurden \(200\) Jugendliche der Klassenstufen 9 (\(K_9\)) und 10 (\(K_{10}\)) zu ihrem Essenswunsch in der Kantine befragt. Es gibt \(90\) Schüler in Stufe 9 und \(110\) in Stufe 10. - In Stufe 9 wählten \(60\,\%\) das vegetarische Gericht (\(V\)). - In Stufe 10 wählten \(40\,\%\) das vegetarische Gericht. a) Berechne die Anzahl der Schüler für jedes Feld einer Vierfeldertafel und stelle diese auf. b) Vergleiche die Wahrscheinlichkeit, dass ein zufällig ausgewählter Schüler aus der gesamten Gruppe ein Neuntklässler ist, der das vegetarische Gericht gewählt hat, mit der Wahrscheinlichkeit, dass er ein Zehntklässler ist, der das vegetarische Gericht gewählt hat. c) Das Ereignis \(E\) wird beschrieben durch \(E = (K_9 \cap V) \cup (K_{10} \cap V)\). Erläutere die Bedeutung von \(E\) im Sachkontext und berechne \(P(E)\).

Denkanstöße

- Berechne zuerst die absoluten Zahlen aus den Prozentangaben. - Achte darauf, dass sich die Prozentangaben jeweils nur auf die jeweilige Klassenstufe beziehen. - Bei Teilaufgabe c) hilft es, den Ausdruck in der Klammer erst einzeln zu übersetzen und dann zusammenzuführen. - Was passiert, wenn man alle Schüler, die das vegetarische Gericht gewählt haben, zusammenzählt?

Lösung

1. Berechnung der Häufigkeiten: - Stufe 9 (\(K_9\)): \(90\) Schüler. Vegetarisch (\(V\)): \(0{,}60 \cdot 90 = 54\). Nicht vegetarisch (\(\bar{V}\)): \(90 - 54 = 36\). - Stufe 10 (\(K_{10}\)): \(110\) Schüler. Vegetarisch (\(V\)): \(0{,}40 \cdot 110 = 44\). Nicht vegetarisch (\(\bar{V}\)): \(110 - 44 = 66\). - Gesamtsummen: \(|V| = 54 + 44 = 98\), \(|\bar{V}| = 36 + 66 = 102\). 2. Vergleich der Wahrscheinlichkeiten: - \(P(K_9 \cap V) = \frac{54}{200} = 0{,}27\). - \(P(K_{10} \cap V) = \frac{44}{200} = 0{,}22\). - Das Ereignis „Neuntklässler und vegetarisches Gericht“ ist wahrscheinlicher (\(27\,\%\)) als das Ereignis „Zehntklässler und vegetarisches Gericht“ (\(22\,\%\)). 3. Analyse von \(E = (K_9 \cap V) \cup (K_{10} \cap V)\): - Vereinfachung: Da \(K_9\) und \(K_{10}\) die gesamte Gruppe bilden, ist \(E\) das Ereignis, dass ein Schüler das vegetarische Gericht gewählt hat (unabhängig von der Klassenstufe). - Rechnung: \(P(E) = P(V) = \frac{98}{200} = 0{,}49\).

Antwort

a) Vierfeldertafel: \(K_9 \cap V = 54\), \(K_9 \cap \bar{V} = 36\), \(K_{10} \cap V = 44\), \(K_{10} \cap \bar{V} = 66\). b) \(P(K_9 \cap V) = 0{,}27\) ist größer als \(P(K_{10} \cap V) = 0{,}22\). c) \(E\) ist das Ereignis, dass ein Schüler das vegetarische Gericht gewählt hat. \(P(E) = 0{,}49\).
4147309
In einer Qualitätskontrolle werden \(500\) Bauteile auf zwei mögliche Defekte \(D_1\) und \(D_2\) geprüft. Es ist bekannt: - \(465\) Bauteile weisen keinen der beiden Defekte auf. - \(20\) Bauteile haben den Defekt \(D_1\). - \(25\) Bauteile haben den Defekt \(D_2\). a) Erstelle eine Vierfeldertafel für die absoluten Häufigkeiten. b) Berechne die Anzahl der Bauteile, die beide Defekte gleichzeitig aufweisen. c) Ein Bauteil gilt als „leicht beschädigt“, wenn es genau einen der beiden Defekte hat. Wie viele Bauteile in der Stichprobe sind leicht beschädigt?

Denkanstöße

- Was bedeutet es für die Felder der Tabelle, wenn ein Bauteil "keinen der beiden Defekte" hat? - Überlege genau, welche Kombinationen von Defekten unter den Begriff "genau ein Defekt" fallen. - Kannst du die Informationen Schritt für Schritt von außen nach innen in die Tabelle eintragen?

Lösung

1. Gegeben sind: \(n = 500\), \(H(\bar{D_1} \cap \bar{D_2}) = 465\), \(H(D_1) = 20\), \(H(D_2) = 25\). 2. Bestimmung der Randsummen: \(H(\bar{D_1}) = 500 - 20 = 480\) und \(H(\bar{D_2}) = 500 - 25 = 475\). 3. Innere Felder berechnen: - \(H(D_1 \cap \bar{D_2}) = H(\bar{D_2}) - H(\bar{D_1} \cap \bar{D_2}) = 475 - 465 = 10\). - \(H(D_1 \cap D_2) = H(D_1) - H(D_1 \cap \bar{D_2}) = 20 - 10 = 10\). - \(H(\bar{D_1} \cap D_2) = H(D_2) - H(D_1 \cap D_2) = 25 - 10 = 15\). 4. Die Vierfeldertafel: <table> <tr><td></td><td>\(D_2\)</td><td>\(\bar{D_2}\)</td><td>Summe</td></tr> <tr><td>\(D_1\)</td><td>10</td><td>10</td><td>20</td></tr> <tr><td>\(\bar{D_1}\)</td><td>15</td><td>465</td><td>480</td></tr> <tr><td>Summe</td><td>25</td><td>475</td><td>500</td></tr> </table> 5. Zu b): Die Anzahl der Bauteile mit beiden Defekten ist \(H(D_1 \cap D_2) = 10\). 6. Zu c): „Genau ein Defekt“ bedeutet entweder \((D_1 \cap \bar{D_2})\) oder \((\bar{D_1} \cap D_2)\). Summe: \(10 + 15 = 25\).

Antwort

a) Die Tafel enthält die Werte: \(10\) (beide), \(10\) (nur \(D_1\)), \(15\) (nur \(D_2\)), \(465\) (keiner). b) 10 Bauteile haben beide Defekte. c) 25 Bauteile sind leicht beschädigt.
4147789
Ein Unternehmen mit \(800\) Beschäftigten untersuchte den Zusammenhang zwischen Rauchgewohnheiten und der Teilnahme an einem betrieblichen Fitnessprogramm. Es ist bekannt, dass \(25\,\%\) der Belegschaft rauchen. Von den Rauchern nehmen lediglich \(20\,\%\) am Fitnessprogramm teil. Bei den Nichtrauchern gibt es \(320\) Personen, die nicht am Programm teilnehmen. a) Vervollständige eine Vierfeldertafel mit den absoluten Häufigkeiten für dieses Unternehmen. b) Vergleiche die Teilnahmequoten am Fitnessprogramm zwischen Rauchern und Nichtrauchern. In welcher Gruppe ist die Teilnahmequote höher? Begründe durch Rechnung.

Denkanstöße

- Beginne damit, die Belegschaft in Raucher und Nichtraucher aufzuteilen. - Nutze dann die Information über die \(20\,\%\), um das Feld innerhalb der Gruppe der Raucher zu füllen. - Um Gruppen zu vergleichen, solltest du nicht die absoluten Zahlen, sondern die relativen Anteile innerhalb der jeweiligen Gruppe betrachten. - Was bedeutet „Teilnahmequote“ in Bezug auf die jeweilige Teilgruppe?

Lösung

1. Berechnung der Anzahl der Raucher: \(0{,}25 \cdot 800 = 200\). 2. Anzahl der Nichtraucher: \(800 - 200 = 600\). 3. Anzahl der Raucher im Programm: \(0{,}20 \cdot 200 = 40\). 4. Anzahl der Raucher nicht im Programm: \(200 - 40 = 160\). 5. Anzahl der Nichtraucher im Programm: \(600 - 320 = 280\). 6. Gesamtzahl Programmteilnehmer: \(40 + 280 = 320\). 7. Gesamtzahl Nicht-Teilnehmer: \(160 + 320 = 480\). 8. Vergleich der Quoten: Quote Raucher = \(20\,\%\) (gegeben). Quote Nichtraucher = \(\frac{280}{600} \approx 0{,}4667 = 46{,}7\,\%\). 9. Ergebnis: Die Teilnahmequote ist bei den Nichtrauchern deutlich höher (\(46{,}7\,\%\) gegenüber \(20\,\%\)).

Antwort

a) Die Vierfeldertafel: <table> <tr><td></td><td>Programm</td><td>Kein Programm</td><td>Gesamt</td></tr> <tr><td>Raucher</td><td>40</td><td>160</td><td>200</td></tr> <tr><td>Nichtraucher</td><td>280</td><td>320</td><td>600</td></tr> <tr><td>Gesamt</td><td>320</td><td>480</td><td>800</td></tr> </table> b) Bei den Rauchern nehmen \(20\,\%\) teil. Bei den Nichtrauchern liegt die Quote bei \(\frac{280}{600} \approx 46{,}7\,\%\). Die Teilnahmequote ist somit bei den Nichtrauchern mehr als doppelt so hoch wie bei den Rauchern.
4153599
Ein Unternehmen prüft eine Charge von 500 Bauteilen auf zwei verschiedene Defekte \(A\) und \(B\). Es ist bekannt, dass 25 Bauteile den Defekt \(A\) aufweisen und 15 Bauteile den Defekt \(B\). Nur 5 Bauteile weisen beide Defekte gleichzeitig auf. a) Erstelle eine Vierfeldertafel, die die relativen Häufigkeiten der Defekte darstellt. b) Bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass ein zufällig ausgewähltes Bauteil genau einen der beiden Defekte aufweist. c) Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Bauteil fehlerfrei ist?

Denkanstöße

- Achte auf den Unterschied zwischen absoluten Zahlen und relativen Anteilen. - Was bedeutet „genau ein Defekt“ für die Kombination der Ereignisse? - Wie berechnet man die relative Häufigkeit aus der absoluten Anzahl und der Gesamtzahl?

Lösung

1. Berechnung der absoluten Häufigkeiten: \(H(A \cap B) = 5\), \(H(A \cap \bar{B}) = 25 - 5 = 20\), \(H(\bar{A} \cap B) = 15 - 5 = 10\). 2. Berechnung der Anzahl fehlerfreier Bauteile: \(H(\bar{A} \cap \bar{B}) = 500 - (20 + 10 + 5) = 465\). 3. Umrechnung in relative Häufigkeiten (\(N = 500\)): - \(h(A \cap B) = \frac{5}{500} = 0{,}01\) - \(h(A \cap \bar{B}) = \frac{20}{500} = 0{,}04\) - \(h(\bar{A} \cap B) = \frac{10}{500} = 0{,}02\) - \(h(\bar{A} \cap \bar{B}) = \frac{465}{500} = 0{,}93\) 4. Vierfeldertafel (relativ): <table> <tr><td></td><td>\(B\)</td><td>\(\bar{B}\)</td><td>Gesamt</td></tr> <tr><td>\(A\)</td><td>\(0{,}01\)</td><td>\(0{,}04\)</td><td>\(0{,}05\)</td></tr> <tr><td>\(\bar{A}\)</td><td>\(0{,}02\)</td><td>\(0{,}93\)</td><td>\(0{,}95\)</td></tr> <tr><td>Gesamt</td><td>\(0{,}03\)</td><td>\(0{,}97\)</td><td>\(1{,}00\)</td></tr> </table> 5. Wahrscheinlichkeit für genau einen Defekt: \(P = h(A \cap \bar{B}) + h(\bar{A} \cap B) = 0{,}04 + 0{,}02 = 0{,}06\). 6. Wahrscheinlichkeit für fehlerfrei: \(P(\bar{A} \cap \bar{B}) = 0{,}93\).

Antwort

a) Die relativen Häufigkeiten sind: \(h(A \cap B) = 1\,\%\), \(h(A \cap \bar{B}) = 4\,\%\), \(h(\bar{A} \cap B) = 2\,\%\), \(h(\bar{A} \cap \bar{B}) = 93\,\%\). b) Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(0{,}06\) (oder \(6\,\%\)). c) Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(0{,}93\) (oder \(93\,\%\)).

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