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Baumdiagramme

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In einer Schublade liegen 6 graue und 4 blaue Socken. Jemand nimmt im Dunkeln nacheinander zwei Socken aus der Schublade, ohne sie zurückzulegen. a) Wie viele verschiedene Pfade (Endergebnisse) hat das zugehörige Baumdiagramm? b) Bestimme die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die beiden entnommenen Socken die gleiche Farbe haben. c) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass mindestens eine der beiden Socken blau ist.

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst, wie viele Möglichkeiten es bei jedem einzelnen Zug gibt. - Beachte, dass sich die Gesamtzahl der Socken nach dem ersten Zug verringert. - Wie viele Socken einer Farbe sind noch übrig, nachdem bereits eine Socke dieser Farbe gezogen wurde? - Das Gegenereignis kann Rechnungen oft erheblich vereinfachen. Was ist das Gegenteil von „mindestens eine blaue Socke“?

Lösung

1. Anzahl der Pfade: Da in jedem der zwei Züge zwei Farben möglich sind (Grau, Blau), ergeben sich \(2 \cdot 2 = 4\) mögliche Pfade im Baumdiagramm: (g, g), (g, b), (b, g) und (b, b). 2. Wahrscheinlichkeit für gleiche Farben: Es gibt insgesamt 10 Socken. Die Wahrscheinlichkeit für zwei graue Socken ist \(P(g, g) = \frac{6}{10} \cdot \frac{5}{9} = \frac{30}{90}\). Die Wahrscheinlichkeit für zwei blaue Socken ist \(P(b, b) = \frac{4}{10} \cdot \frac{3}{9} = \frac{12}{90}\). Die Gesamtwahrscheinlichkeit ist die Summe: \(P(\text{gleich}) = \frac{30}{90} + \frac{12}{90} = \frac{42}{90} = \frac{7}{15} \approx 0{,}4667\). 3. Wahrscheinlichkeit für mindestens eine blaue Socke: Dies lässt sich über das Gegenereignis „keine blaue Socke“ (also zwei graue Socken) berechnen. \(P(\text{mind. eine blau}) = 1 - P(g, g) = 1 - \frac{30}{90} = \frac{60}{90} = \frac{2}{3} \approx 0{,}6667\).

Antwort

a) Es gibt 4 Pfade. b) Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(\frac{7}{15}\) (ca. \(46{,}7\,\%\)). c) Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(\frac{2}{3}\) (ca. \(66{,}7\,\%\)).
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In einer Fabrik werden elektronische Bauteile hergestellt. Erfahrungsgemäß sind \(90\,\%\) der Teile einwandfrei (\(E\)), während \(10\,\%\) fehlerhaft (\(F\)) sind. Für eine Qualitätsprüfung werden aus einer sehr großen Produktionsmenge nacheinander drei Bauteile entnommen. Da die Menge sehr groß ist, kann das Experiment als Ziehen mit Zurücklegen betrachtet werden. a) Wie viele Endknoten hat das vollständige Baumdiagramm für diesen dreistufigen Versuch? b) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass alle drei geprüften Teile einwandfrei sind. c) Bestimme die Wahrscheinlichkeit dafür, dass unter den drei Teilen genau ein fehlerhaftes Bauteil ist.

Denkanstöße

- Stelle dir vor, wie viele Verzweigungen an jedem Knoten des Baumes entstehen. - Multipliziere die Wahrscheinlichkeiten entlang eines Pfades, um die Wahrscheinlichkeit für ein bestimmtes Gesamtergebnis zu erhalten. - Identifiziere alle Pfade, die die Bedingung „genau ein fehlerhaftes Teil“ erfüllen. - Haben diese Pfade alle die gleiche Wahrscheinlichkeit? Wenn ja, wie oft kommen sie vor?

Lösung

1. Anzahl der Endknoten: In jeder der drei Stufen gibt es 2 Möglichkeiten (\(E\) oder \(F\)). Somit hat das Baumdiagramm \(2^3 = 8\) Endknoten. 2. Wahrscheinlichkeit für drei einwandfreie Teile: Der Pfad lautet \((E, E, E)\). Die Wahrscheinlichkeit berechnet sich nach der ersten Pfadregel zu \(P(E, E, E) = 0{,}9 \cdot 0{,}9 \cdot 0{,}9 = 0{,}9^3 = 0{,}729\). 3. Wahrscheinlichkeit für genau ein fehlerhaftes Teil: Es gibt drei Pfade, die genau ein \(F\) enthalten: \((F, E, E)\), \((E, F, E)\) und \((E, E, F)\). Jeder dieser Pfade hat die Wahrscheinlichkeit \(0{,}1 \cdot 0{,}9 \cdot 0{,}9 = 0{,}081\). Nach der zweiten Pfadregel addiert man diese: \(P(\text{genau ein } F) = 3 \cdot 0{,}081 = 0{,}243\).

Antwort

a) Das Baumdiagramm hat 8 Endknoten. b) Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(0{,}729\) (bzw. \(72{,}9\,\%\)). c) Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(0{,}243\) (bzw. \(24{,}3\,\%\)).

Alle Aufgaben dürfen für Schule und Nachhilfe (auch im Rahmen bezahlter Nachhilfe) kostenlos genutzt, kopiert und ausgedruckt werden. Nicht gestattet sind kommerzielle Bearbeitungen sowie die Veröffentlichung oder Weiterverbreitung im Internet.