Aimathic
Login | English | Deutsch

Kostenlose Arbeitsblätter

Stellen Sie aus rund 22.000 Matheaufgaben von der 3. bis zur 13. Klasse Ihre eigenen Arbeitsblätter zusammen. Alle Aufgaben enthalten Lösungsschritte.

Pfadregeln

Klicken Sie auf Aufgaben, um sie zum Drucken auszuwählen.

41009510
Tom würfelt dreimal mit einem gewöhnlichen sechsseitigen Würfel. Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Sechs nur bei dem ersten und dem zweiten Wurf gewürfelt wird, beträgt a) \(\frac{2}{3}\) b) \(\frac{1}{36}\) c) \(\frac{5}{216}\) d) \(\frac{25}{216}\)

Denkanstöße

- Überlege dir genau, welche Ergebnisse jeder einzelne der drei Würfe haben muss. - Was bedeutet das Wort „nur“ in diesem Zusammenhang für den dritten Wurf? - Wie berechnet man die Gesamtwahrscheinlichkeit einer bestimmten Abfolge von unabhängigen Ereignissen?

Lösung

1. Analyse der geforderten Wurffolge: 1. Wurf = 6, 2. Wurf = 6, 3. Wurf = keine 6. 2. Wahrscheinlichkeit für eine 6: \(P(6) = \frac{1}{6}\). 3. Wahrscheinlichkeit für keine 6: \(P(\text{nicht } 6) = 1 - \frac{1}{6} = \frac{5}{6}\). 4. Multiplikation der Einzelwahrscheinlichkeiten nach der Pfadregel: \(P = \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{6} \cdot \frac{5}{6} = \frac{5}{216}\).

Antwort

c) \(\frac{5}{216}\)
41516910
Ein Basketballspieler trifft bei Freiwürfen mit einer Wahrscheinlichkeit von \(80\,\%\). Er führt eine Serie von 5 Würfen nacheinander aus. Wir nehmen an, dass die einzelnen Würfe voneinander unabhängig sind. Berechne die Wahrscheinlichkeit, mit der der Spieler bei dieser Serie alle 5 Würfe trifft. Gib das Ergebnis in Prozent an.

Denkanstöße

- Kannst du die Wahrscheinlichkeit für einen einzelnen Erfolg als Dezimalzahl schreiben? - Wie verändert sich die Gesamtwahrscheinlichkeit, wenn mehrere Ereignisse nacheinander eintreten müssen? - Überlege, ob du für jeden Wurf dieselbe Wahrscheinlichkeit annehmen kannst. - Wie rechnet man eine Dezimalzahl in eine Prozentangabe um?

Lösung

1. Bestimmung der Einzelwahrscheinlichkeit für einen Treffer: \(P(\text{Treffer}) = 0{,}8\). 2. Anwendung der Pfadregel für 5 aufeinanderfolgende, unabhängige Ereignisse: \(P(\text{5 Treffer}) = 0{,}8 \cdot 0{,}8 \cdot 0{,}8 \cdot 0{,}8 \cdot 0{,}8 = 0{,}8^5\). 3. Berechnung des Potenzwertes: \(0{,}8^5 = 0{,}32768\). 4. Umrechnung in Prozent: \(0{,}32768 \cdot 100\,\% = 32{,}768\,\%\).

Antwort

Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(32{,}768\,\%\).
41517510
Ein Zahlenschloss besteht aus vier Ringen, auf denen jeweils die Ziffern \(0\) bis \(9\) abgebildet sind. Jemand hat die richtige Kombination vergessen und versucht nun, das Schloss durch rein zufälliges Einstellen der vier Ziffern zu öffnen. Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass das Schloss direkt beim ersten Versuch öffnet.

Denkanstöße

- Überlege zuerst, wie viele verschiedene Ziffern es an einem einzelnen Ring gibt. - Wie groß ist die Chance, an einem Ring zufällig die richtige Ziffer zu treffen? - Da die Ringe unabhängig voneinander eingestellt werden, kannst du die Einzelwahrscheinlichkeiten miteinander verknüpfen. - Wie viele vierstellige Kombinationen gibt es insgesamt von 0000 bis 9999?

Lösung

1. Bestimmung der Anzahl der Möglichkeiten pro Ring: Da die Ziffern \(0\) bis \(9\) zur Verfügung stehen, gibt es \(10\) Möglichkeiten je Ring. 2. Berechnung der Wahrscheinlichkeit für eine korrekte Ziffer an einem einzelnen Ring: \(P(\text{Ziffer richtig}) = \frac{1}{10}\). 3. Anwendung der Pfadmultiplikationsregel für vier unabhängige Ereignisse: \(P(\text{Schloss öffnet}) = (\frac{1}{10})^4 = \frac{1}{10000}\). 4. Umrechnung in Dezimalform: \(0{,}0001\).

Antwort

Die Wahrscheinlichkeit, dass das Schloss beim ersten Versuch öffnet, beträgt \(\frac{1}{10000}\) oder \(0{,}0001\) (entspricht \(0{,}01\,\%\)).
42184810
Ein Bogenschütze trifft das Zentrum der Zielscheibe bei jedem Schuss mit einer Wahrscheinlichkeit von \(60\,\%\). Er gibt drei Schüsse ab. Die einzelnen Schüsse werden als voneinander unabhängig angesehen. Bestimme die Wahrscheinlichkeit für folgende Fälle: (1) Er trifft bei keinem der drei Schüsse das Zentrum. (2) Er trifft genau zweimal das Zentrum. (3) Er erzielt mindestens einen Treffer im Zentrum.

Denkanstöße

- Bleibt die Wahrscheinlichkeit für einen Treffer bei jedem Schuss gleich? - Wie viele verschiedene Möglichkeiten gibt es, bei drei Schüssen genau zwei Treffer zu erzielen? - Welches Ereignis tritt ein, wenn „mindestens ein Treffer“ nicht erfüllt ist? - Nutze die Pfadregeln für ein Baumdiagramm mit den Wahrscheinlichkeiten \(0{,}6\) und \(0{,}4\).

Lösung

1. Da die Schüsse unabhängig sind, bleibt die Trefferwahrscheinlichkeit \(p = 0{,}6\) und die Fehlwahrscheinlichkeit \(q = 0{,}4\) konstant. 2. Für Fall (1) müssen drei Fehlschüsse (NNN) nacheinander eintreten: \(P(\text{kein Treffer}) = 0{,}4 \cdot 0{,}4 \cdot 0{,}4 = 0{,}064\). 3. Für Fall (2) gibt es drei Pfade (TTN, TNT, NTT). Die Wahrscheinlichkeit eines Pfades ist \(0{,}6^2 \cdot 0{,}4 = 0{,}144\). Die Gesamtwahrscheinlichkeit beträgt \(3 \cdot 0{,}144 = 0{,}432\). 4. Fall (3) berechnet sich über das Gegenereignis zu (1): \(P(\text{mind. ein Treffer}) = 1 - P(\text{kein Treffer}) = 1 - 0{,}064 = 0{,}936\).

Antwort

(1) \(P = 0{,}064\) (2) \(P = 0{,}432\) (3) \(P = 0{,}936\)
42380910
Ein Hersteller von LED-Leuchten gibt an, dass erfahrungsgemäß \(5\,\%\) der produzierten Lampen fehlerhaft sind. Für eine Qualitätskontrolle werden nacheinander vier Lampen zufällig ausgewählt und geprüft. Die Prüfungen werden als unabhängig mit konstanter Fehlerwahrscheinlichkeit betrachtet. a) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass alle vier geprüften Lampen einwandfrei funktionieren. b) Mit welcher Wahrscheinlichkeit ist genau die erste Lampe defekt und die restlichen drei sind einwandfrei? c) Bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass mindestens eine der vier Lampen defekt ist.

Denkanstöße

- Was ist das Gegenereignis zu „mindestens eine Lampe ist defekt“? - Kannst du die Wahrscheinlichkeit für eine funktionierende Lampe bestimmen? - Überlege dir, wie man Wahrscheinlichkeiten entlang eines Pfades in einem Baumdiagramm verrechnet. - Hilft es dir, die Prozentangaben zuerst in Dezimalzahlen umzuwandeln?

Lösung

1. Bestimmung der Einzelwahrscheinlichkeiten: \(P(\text{defekt}) = 0{,}05\) und \(P(\text{intakt}) = 0{,}95\). 2. Berechnung für a) mit der ersten Pfadregel: \(P(\text{alle intakt}) = 0{,}95 \cdot 0{,}95 \cdot 0{,}95 \cdot 0{,}95 = 0{,}95^4 \approx 0{,}8145\). 3. Berechnung für b) durch Multiplikation der Wahrscheinlichkeiten entlang des Pfades: \(P(\text{D, I, I, I}) = 0{,}05 \cdot 0{,}95^3 \approx 0{,}0429\). 4. Berechnung für c) unter Verwendung des Gegenereignisses „keine Lampe ist defekt“ (entspricht „alle intakt“): \(P(\text{mind. eine defekt}) = 1 - P(\text{alle intakt}) = 1 - 0{,}95^4 \approx 0{,}1855\).

Antwort

a) ca. \(81{,}45\,\%\) b) ca. \(4{,}29\,\%\) c) ca. \(18{,}55\,\%\)
42382010
Entscheide, ob die folgenden Aussagen korrekt sind, und gib eine kurze Begründung an. a) Besteht ein Ereignis aus mehreren Pfaden eines Baumdiagramms, so berechnet man seine Gesamtwahrscheinlichkeit, indem man die Wahrscheinlichkeiten dieser Pfade miteinander multipliziert. b) An jedem Knotenpunkt eines Baumdiagramms ist die Summe der Wahrscheinlichkeiten der von dort ausgehenden Zweige immer gleich \(1\).

Denkanstöße

- Was ist der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Pfadregel? - Wann wird in der Wahrscheinlichkeitsrechnung addiert und wann multipliziert? - Stell dir einen einzelnen Knoten vor: Können zwei der abgehenden Zweige gleichzeitig eintreten? - Was passiert, wenn man an einem Knoten alle möglichen Optionen berücksichtigt?

Lösung

1. Aussage a) ist falsch. Nach der Pfadadditionsregel (zweite Pfadregel) berechnet man die Wahrscheinlichkeit eines Ereignisses, indem man die Wahrscheinlichkeiten der zugehörigen Pfade addiert, nicht multipliziert. Die Multiplikation wird nur innerhalb eines einzelnen Pfades angewendet. 2. Aussage b) ist wahr. Die Zweige, die von einem Knoten ausgehen, stellen alle sich gegenseitig ausschließenden Möglichkeiten dar, wie das Experiment an dieser Stelle weitergehen kann. Da nach Erreichen des Knotens genau eine dieser Möglichkeiten eintreten muss, bilden sie ein lokales sicheres Ereignis mit der Gesamtwahrscheinlichkeit \(1\).

Antwort

a) Falsch. Begründung: Wahrscheinlichkeiten verschiedener Pfade müssen addiert werden (Pfadadditionsregel). b) Wahr. Begründung: Die von einem Knoten ausgehenden Zweige decken alle verbleibenden Möglichkeiten ab, deren Wahrscheinlichkeiten sich zu \(100\,\%\) (also \(1\)) ergänzen müssen.
43093310
Bei der Aufbereitung von Saatgut wird eine Reinigungsmaschine eingesetzt, die in drei aufeinanderfolgenden Phasen Unkrautsamen aussortiert. In der ersten Phase werden erfahrungsgemäß \(75\,\%\) der Unkrautsamen erkannt und entfernt. Die zweite Phase filtert \(60\,\%\) der verbliebenen Unkrautsamen heraus, und in der dritten Phase werden nochmals \(40\,\%\) der dann noch vorhandenen Unkrautsamen eliminiert. Bestimme die Wahrscheinlichkeit, mit der ein Unkrautsamen den gesamten Reinigungsprozess durchläuft, ohne entfernt zu werden. Berechne zudem die Gesamtwahrscheinlichkeit dafür, dass ein Unkrautsamen erfolgreich aussortiert wird.

Denkanstöße

- Überlege dir, wie groß der Anteil der Unkrautsamen ist, der nach der ersten Phase noch übrig bleibt. - Kannst du das Problem mithilfe eines Baumdiagramms visualisieren? - Was ist das Gegenereignis dazu, dass ein Unkrautsamen entfernt wird? - Wie berechnet man die Wahrscheinlichkeit längs eines Pfades in einem Baumdiagramm?

Lösung

1. Berechnung der Wahrscheinlichkeiten für das Nicht-Erkennen in den einzelnen Phasen: Phase 1: \(1 - 0{,}75 = 0{,}25\) Phase 2: \(1 - 0{,}60 = 0{,}40\) Phase 3: \(1 - 0{,}40 = 0{,}60\) 2. Anwendung der Pfadregel für das Ereignis, dass ein Samen alle Phasen durchläuft: \(P(\text{nicht entfernt}) = 0{,}25 \cdot 0{,}40 \cdot 0{,}60 = 0{,}06\) 3. Berechnung der Gegenwahrscheinlichkeit für das Ereignis, dass ein Samen in mindestens einer Phase entfernt wird: \(P(\text{entfernt}) = 1 - P(\text{nicht entfernt}) = 1 - 0{,}06 = 0{,}94\)

Antwort

Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Unkrautsamen nicht entfernt wird, beträgt \(6\,\%\). Die Wahrscheinlichkeit, dass er erfolgreich aussortiert wird, liegt bei \(94\,\%\).
43208810
Das abgebildete Glücksrad besteht aus 5 gleich großen Feldern: 2 grüne, 2 rote und 1 gelbes. Das Rad wird zweimal hintereinander gedreht. Bestimme die Wahrscheinlichkeit für die folgenden Ereignisse als gekürzten Bruch und in Prozent. a) Der Zeiger zeigt zuerst auf ein grünes Feld und danach auf ein gelbes Feld. b) Der Zeiger zeigt mindestens einmal auf ein rotes Feld.
Abbildung zur Aufgabe 432088

Denkanstöße

- Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit für jede der drei Farben bei einer einzelnen Drehung? - Skizziere ein Baumdiagramm für die beiden Drehungen, um alle Pfade zu veranschaulichen. - Welche Pfadregel wendest du an, um die Wahrscheinlichkeit für einen bestimmten Pfad zu berechnen? - Bei Teilaufgabe b) kann es viel schneller gehen, wenn du über das Gegenereignis nachdenkst. Was ist das Gegenteil von „mindestens einmal rot“?

Lösung

1. Bestimmung der Einzelwahrscheinlichkeiten: Die Gesamtzahl der gleich großen Felder ist 5. - Grün: \(P(\text{grün}) = \frac{2}{5}\) - Rot: \(P(\text{rot}) = \frac{2}{5}\) - Gelb: \(P(\text{gelb}) = \frac{1}{5}\) 2. Berechnung für Teilaufgabe a): Nach der ersten Pfadregel (Produktregel) gilt für den Pfad „zuerst grün, dann gelb“: \(P(\text{grün, dann gelb}) = P(\text{grün}) \cdot P(\text{gelb}) = \frac{2}{5} \cdot \frac{1}{5} = \frac{2}{25} = 8\,\%\) 3. Berechnung für Teilaufgabe b): Die Wahrscheinlichkeit für das Gegenereignis „kein einziges Mal Rot“ (also zweimal hintereinander nicht rot) ist: \(P(\text{nicht rot}) = 1 - P(\text{rot}) = 1 - \frac{2}{5} = \frac{3}{5}\) \(P(\text{keinmal rot}) = \left(\frac{3}{5}\right)^2 = \frac{9}{25}\) Die Wahrscheinlichkeit für „mindestens einmal rot“ ergibt sich über das Gegenereignis: \(P(\text{mindestens einmal rot}) = 1 - P(\text{keinmal rot}) = 1 - \frac{9}{25} = \frac{16}{25} = 64\,\%\)

Antwort

a) \(\frac{2}{25} = 8\,\%\) b) \(\frac{16}{25} = 64\,\%\)
43214910
Zwei verschiedene Glücksräder (Glücksrad A und Glücksrad B) werden jeweils einmal gedreht. Glücksrad A hat drei gleich große Felder mit den Zahlen 1, 2 und 3. Glücksrad B besitzt vier gleich große Felder mit den Zahlen 1, 2, 3 und 4. Berechne mithilfe der Pfadregeln die Wahrscheinlichkeiten für die folgenden Ereignisse: a) Die Summe der beiden gedrehten Zahlen ist genau 5. b) Die Zahl auf Glücksrad B ist größer als die Zahl auf Glücksrad A. c) Beide Glücksräder zeigen dieselbe Zahl.
Abbildung zur Aufgabe 432149

Denkanstöße

- Überlege dir, wie viele verschiedene Kombinationen (Ergebnisse) insgesamt möglich sind, wenn du erst Rad A und dann Rad B drehst. - Da alle Felder auf einem Rad gleich groß sind, kannst du die Wahrscheinlichkeit für jede einzelne Kombination ganz einfach berechnen. - Schreibe dir für jede Teilaufgabe alle Kombinationen auf, die die Bedingung erfüllen. - Zähle die günstigen Kombinationen und bestimme damit die Gesamtwahrscheinlichkeit.

Lösung

1. Bestimmung der Wahrscheinlichkeiten der Einzelergebnisse: Da alle Felder auf den jeweiligen Rädern gleich groß sind, beträgt die Wahrscheinlichkeit für jede Zahl auf Glücksrad A jeweils \(\frac{1}{3}\) und auf Glücksrad B jeweils \(\frac{1}{4}\). Jedes der \(3 \cdot 4 = 12\) möglichen Paare \((a, b)\) hat somit die Wahrscheinlichkeit \(\frac{1}{3} \cdot \frac{1}{4} = \frac{1}{12}\). 2. Zu Teilaufgabe a): Die Paare mit der Summe 5 sind \((1, 4)\), \((2, 3)\) und \((3, 2)\). \(P(\text{Summe } 5) = 3 \cdot \frac{1}{12} = \frac{3}{12} = \frac{1}{4} = 25\,\%\) 3. Zu Teilaufgabe b): Die Paare \((a, b)\) mit \(b > a\) sind \((1, 2)\), \((1, 3)\), \((1, 4)\), \((2, 3)\), \((2, 4)\) und \((3, 4)\). Dies sind insgesamt 6 günstige Ergebnisse. \(P(B > A) = 6 \cdot \frac{1}{12} = \frac{6}{12} = \frac{1}{2} = 50\,\%\) 4. Zu Teilaufgabe c): Die Paare mit gleichen Zahlen sind \((1, 1)\), \((2, 2)\) und \((3, 3)\). Dies sind 3 günstige Ergebnisse. \(P(\text{gleiche Zahl}) = 3 \cdot \frac{1}{12} = \frac{3}{12} = \frac{1}{4} = 25\,\%\)

Antwort

a) \(\frac{1}{4}\) (oder \(25\,\%\)) b) \(\frac{1}{2}\) (oder \(50\,\%\)) c) \(\frac{1}{4}\) (oder \(25\,\%\))
43215210
Ein Glücksrad besitzt vier gleich große Felder: drei blaue und ein gelbes. Das Glücksrad wird dreimal hintereinander gedreht. Das Ereignis \(E\) lautet: „Es wird genau einmal Gelb gedreht.“ a) Bestimme alle Ergebnisse (Pfade), die zu diesem Ereignis gehören. b) Berechne die Wahrscheinlichkeit des Ereignisses \(E\). Gib das Ergebnis als gekürzten Bruch an.
Abbildung zur Aufgabe 432152

Denkanstöße

- Kannst du dir vorstellen, welche verschiedenen Farbkombinationen bei drei Drehungen entstehen können? - Wie viele dieser Kombinationen enthalten genau ein gelbes Feld? - Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für Gelb und wie groß für Blau bei einer einzelnen Drehung? - Welche Regel hilft dir, die Wahrscheinlichkeit eines bestimmten Pfades zu berechnen? - Wie rechnest du die Wahrscheinlichkeiten mehrerer günstiger Pfade zusammen?

Lösung

1. Bestimmung der Pfade für das Ereignis \(E\) („genau einmal Gelb“): Bei drei Drehungen gibt es drei Pfade, die genau ein gelbes Feld enthalten. Diese lauten \((G, B, B)\), \((B, G, B)\) und \((B, B, G)\), wobei \(G\) für Gelb und \(B\) für Blau steht. 2. Bestimmung der Einzelwahrscheinlichkeiten: Da das Glücksrad vier gleich große Sektoren hat, ist die Wahrscheinlichkeit für Gelb \(P(G) = \frac{1}{4}\) und für Blau \(P(B) = \frac{3}{4}\). 3. Anwendung der Pfadmultiplikationsregel: Jeder der drei Pfade hat dieselbe Wahrscheinlichkeit: \(P(G, B, B) = \frac{1}{4} \cdot \frac{3}{4} \cdot \frac{3}{4} = \frac{9}{64}\). 4. Anwendung der Pfadadditionsregel: Die Gesamtwahrscheinlichkeit des Ereignisses \(E\) ist die Summe der Wahrscheinlichkeiten der einzelnen Pfade: \(P(E) = 3 \cdot \frac{9}{64} = \frac{27}{64}\).

Antwort

a) Die günstigen Pfade sind \((G, B, B)\), \((B, G, B)\) und \((B, B, G)\). b) Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(P(E) = \frac{27}{64}\).
43598510
An einem Jahrmarktstand steht das abgebildete Glücksrad. Es wird zweimal nacheinander gedreht. a) Berechne die Wahrscheinlichkeit dafür, dass der Zeiger zweimal hintereinander auf einem grünen Feld stehen bleibt. Gib das Ergebnis in Prozent an. b) Bestimme die Wahrscheinlichkeit dafür, dass bei den zwei Drehungen mindestens einmal die Farbe Rot erscheint.
Abbildung zur Aufgabe 435985

Denkanstöße

- Zähle zuerst, wie viele Felder das Glücksrad insgesamt hat und wie viele davon die jeweilige Farbe besitzen. - Überlege dir für den zweistufigen Vorgang, wie man die Wahrscheinlichkeiten entlang eines Pfades kombiniert. - Bei der Formulierung „mindestens einmal“ ist es oft einfacher, die Wahrscheinlichkeit des gegenteiligen Ereignisses zu berechnen und diese von 1 (oder \(100\,\%\)) abzuziehen.

Lösung

1. Bestimmung der Einzelwahrscheinlichkeiten anhand der 10 gleich großen Sektoren: \(P(\text{Blau}) = \frac{5}{10} = 0{,}5\) \(P(\text{Rot}) = \frac{3}{10} = 0{,}3\) \(P(\text{Grün}) = \frac{2}{10} = 0{,}2\) 2. Berechnung für Teilaufgabe a) mit der Pfadmultiplikationsregel: \(P(\text{Grün, Grün}) = P(\text{Grün}) \cdot P(\text{Grün}) = 0{,}2 \cdot 0{,}2 = 0{,}04\) In Prozent: \(4\,\%\) 3. Berechnung für Teilaufgabe b) über das Gegenereignis „kein einziges Mal Rot“: Wahrscheinlichkeit für „nicht Rot“ bei einer Drehung: \(P(\bar{R}) = 1 - 0{,}3 = 0{,}7\) Wahrscheinlichkeit für „zweimal nicht Rot“: \(P(\bar{R}, \bar{R}) = 0{,}7 \cdot 0{,}7 = 0{,}49\) Wahrscheinlichkeit für „mindestens einmal Rot“: \(P(E) = 1 - 0{,}49 = 0{,}51\) In Prozent: \(51\,\%\)

Antwort

a) Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(4\,\%\). b) Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(0{,}51\) (oder \(51\,\%\)).
43598710
Das abgebildete Glücksrad mit fünf gleich großen Sektoren wird zweimal nacheinander gedreht. Die Zahlen der beiden Sektoren, auf denen der Zeiger stehen bleibt, werden addiert. Berechne die Wahrscheinlichkeit für das Ereignis \(E\): „Die Summe der beiden Zahlen beträgt genau 4“.
Abbildung zur Aufgabe 435987

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst, wie groß die Wahrscheinlichkeit ist, bei einer Drehung eine bestimmte Zahl zu erhalten. - Welche Kombinationen von zwei Zahlen ergeben zusammen 4? - Ein Baumdiagramm kann dir helfen, alle möglichen Pfade für das Ereignis übersichtlich darzustellen. - Nutze die Pfadregeln: Multipliziere die Wahrscheinlichkeiten entlang eines Pfades und addiere die Ergebnisse der verschiedenen Pfade.

Lösung

1. Bestimmung der Wahrscheinlichkeiten für die einzelnen Zahlen bei einer Drehung: Da es fünf gleich große Sektoren gibt, beträgt die Wahrscheinlichkeit für jeden Sektor \(\frac{1}{5}\). - \(P(1) = \frac{1}{5}\) - \(P(2) = \frac{2}{5}\) (da die Zahl 2 in zwei Sektoren vorkommt) - \(P(3) = \frac{1}{5}\) - \(P(4) = \frac{1}{5}\) 2. Identifikation der Ergebniskombinationen \((z_1, z_2)\), deren Summe 4 ergibt: Die möglichen Pfade sind \((1, 3)\), \((3, 1)\) und \((2, 2)\). 3. Berechnung der Pfadwahrscheinlichkeiten mit der ersten Pfadregel (Produktregel): - \(P(1, 3) = \frac{1}{5} \cdot \frac{1}{5} = \frac{1}{25}\) - \(P(3, 1) = \frac{1}{5} \cdot \frac{1}{5} = \frac{1}{25}\) - \(P(2, 2) = \frac{2}{5} \cdot \frac{2}{5} = \frac{4}{25}\) 4. Berechnung der Gesamtwahrscheinlichkeit mit der zweiten Pfadregel (Summenregel): \(P(E) = P(1, 3) + P(3, 1) + P(2, 2) = \frac{1}{25} + \frac{1}{25} + \frac{4}{25} = \frac{6}{25}\). 5. Ergebnis: \(P(E) = \frac{6}{25} = 0{,}24 = 24\,\%\).

Antwort

Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(\frac{6}{25}\) (bzw. \(0{,}24\) oder \(24\,\%\)).
43614810
In einer Urne befinden sich sechs Kugeln mit den Buchstaben B, A, N, A, N, A. Es wird zweimal nacheinander eine Kugel gezogen und wieder zurückgelegt. a) Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für die Buchstabenfolge „AN“? b) Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, zweimal den Buchstaben „A“ zu ziehen?
Abbildung zur Aufgabe 436148

Denkanstöße

- Überlege dir, wie viele Kugeln insgesamt in der Urne liegen und wie oft jeder Buchstabe vorkommt. - Bestimme zuerst die Wahrscheinlichkeit für jeden einzelnen Buchstaben bei einem Zug. - Hilft dir ein Baumdiagramm, um die Pfade für die gesuchten Kombinationen zu finden? - Wie werden die Wahrscheinlichkeiten entlang eines Pfades verrechnet, wenn die Ereignisse nacheinander eintreten?

Lösung

1. Bestimmung der Gesamtzahl der Kugeln: \(6\). 2. Bestimmung der Einzelwahrscheinlichkeiten: \(P(A) = \frac{3}{6} = \frac{1}{2}\), \(P(N) = \frac{2}{6} = \frac{1}{3}\) und \(P(B) = \frac{1}{6}\). 3. Berechnung für a): Da mit Zurücklegen gezogen wird, gilt nach der Pfadmultiplikationsregel \(P(\text{„AN“}) = P(A) \cdot P(N) = \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{3} = \frac{1}{6}\). 4. Berechnung für b): \(P(\text{„AA“}) = P(A) \cdot P(A) = \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2} = \frac{1}{4}\).

Antwort

a) \(P(\text{„AN“}) = \frac{1}{6}\) b) \(P(\text{„AA“}) = \frac{1}{4}\)
43615010
In einer Urne liegen fünf Kugeln, die mit den Ziffern 1 bis 5 beschriftet sind. Es wird zweimal mit Zurücklegen gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Summe der beiden gezogenen Zahlen größer als 8 ist?
Abbildung zur Aufgabe 436150

Denkanstöße

- Erstelle eine Liste oder eine Tabelle aller möglichen Zahlenpaare, die man ziehen kann. - Welche Paare ergeben in der Summe mehr als 8? - Wie viele mögliche Kombinationen gibt es insgesamt bei zwei Zügen, wenn jede Zahl von 1 bis 5 möglich ist?

Lösung

1. Bestimmung der Gesamtzahl der möglichen Ergebnisse: \(5 \cdot 5 = 25\). 2. Identifikation der günstigen Ergebnisse (Summe \(> 8\)): (4, 5), (5, 4), (5, 5). 3. Anzahl der günstigen Ergebnisse: \(3\). 4. Berechnung der Wahrscheinlichkeit: \(P(\text{Summe} > 8) = \frac{3}{25} = 0{,}12\).

Antwort

Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(0{,}12\) (bzw. \(12\,\%\)).
43745510
Ein Basketballspieler trifft seine Freiwürfe mit einer Wahrscheinlichkeit von \(p=0{,}8\). Er führt eine Serie von 3 Würfen aus. a) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass er genau zwei Treffer erzielt. b) Vergleiche dein Vorgehen mit der algebraischen Entwicklung des Terms \((p + q)^3\), wobei \(q = 1 - p\) die Wahrscheinlichkeit für einen Fehlwurf ist. Welcher Teil des ausmultiplizierten Terms entspricht genau deinem Ergebnis aus Aufgabenteil a)?
Abbildung zur Aufgabe 437455

Denkanstöße

- Überlege dir, welche Kombinationen von Treffern (T) und Fehlwürfen (F) zu insgesamt zwei Treffern führen. - Wie viele solcher Kombinationen gibt es in einem 3-stufigen Baum? - Erinnere dich an die binomischen Lehrsatz oder das Pascalsche Dreieck für die Koeffizienten.

Lösung

1. Definition der Variablen: \(p = 0{,}8\) (Treffer), \(q = 1 - 0{,}8 = 0{,}2\) (Fehlwurf). 2. Pfade für genau zwei Treffer (\(k=2\)) bei \(n=3\) Versuchen: Die Kombinationen sind (T, T, F), (T, F, T) und (F, T, T). 3. Berechnung der Wahrscheinlichkeit eines einzelnen Pfades: \(p \cdot p \cdot q = 0{,}8^2 \cdot 0{,}2 = 0{,}64 \cdot 0{,}2 = 0{,}128\). 4. Gesamtwahrscheinlichkeit: Da es 3 solche Pfade gibt, gilt \(P(X=2) = 3 \cdot 0{,}128 = 0{,}384\). 5. Algebraischer Vergleich: \((p+q)^3 = p^3 + 3p^2q + 3pq^2 + q^3\). Der Term für genau zwei Treffer ist \(3p^2q\). Einsetzen ergibt \(3 \cdot 0{,}8^2 \cdot 0{,}2 = 0{,}384\).

Antwort

a) Die Wahrscheinlichkeit für genau zwei Treffer beträgt \(0{,}384\) (oder \(38{,}4\,\%\)). b) In der Entwicklung \((p+q)^3 = p^3 + 3p^2q + 3pq^2 + q^3\) entspricht der Summand \(3p^2q\) genau der Wahrscheinlichkeit für zwei Treffer.
43752610
Bei jeder Qualitätsprüfung wird ein Fehler mit Wahrscheinlichkeit \(0{,}3\) entdeckt. Die Prüfungen gelten als unabhängig. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass der erste entdeckte Fehler genau bei der dritten Prüfung auftritt?
Abbildung zur Aufgabe 437526

Denkanstöße

- Welche genaue Reihenfolge muss eintreten? - Verfolge nur den einen vollständigen Pfad, der die Bedingung erfüllt.

Lösung

1. Erforderlicher Pfad: kein Fehler–kein Fehler–Fehler. 2. Pfadwahrscheinlichkeit: \(0{,}7\cdot0{,}7\cdot0{,}3=0{,}147\).

Antwort

\(0{,}147=14{,}7\,\%\).
43753710
Zwei Produktionslinien liefern gleich viele Teile. Linie A erzeugt mit Wahrscheinlichkeit \(0{,}03\) Ausschuss, Linie B mit \(0{,}01\). Ein Teil wird zufällig aus der gemeinsamen Produktion gewählt. Wie groß ist die Ausschusswahrscheinlichkeit?
Abbildung zur Aufgabe 437537

Denkanstöße

- Das gesuchte Ergebnis kann aus beiden Produktionslinien stammen. - Welche Rolle spielt die Größe der beiden Ausgangsgruppen?

Lösung

1. Pfad A–Ausschuss: \(0{,}5\cdot0{,}03=0{,}015\). 2. Pfad B–Ausschuss: \(0{,}5\cdot0{,}01=0{,}005\). 3. Gesamtwahrscheinlichkeit: \(0{,}015+0{,}005=0{,}02\).

Antwort

\(0{,}02=2\,\%\).
43755810
Für den Pfad \(A\)–\(B\) stehen an den Ästen die Wahrscheinlichkeiten \(0{,}4\) und \(0{,}7\). Ein Schüler rechnet \(0{,}4+0{,}7=1{,}1\) als Pfadwahrscheinlichkeit. Erkläre den Denkfehler und bestimme den korrekten Wert.
Abbildung zur Aufgabe 437558

Denkanstöße

- Überlege, ob die beiden Bedingungen nacheinander oder als alternative Fälle auftreten. - Prüfe, ob das erhaltene Ergebnis überhaupt eine Wahrscheinlichkeit sein kann.

Lösung

1. Äste liegen nacheinander auf demselben vollständigen Pfad. 2. Pfadwahrscheinlichkeit: \(0{,}4\cdot0{,}7=0{,}28\). 3. Wert \(1{,}1\) ist als Wahrscheinlichkeit unmöglich.

Antwort

\(P(A\cap B)=0{,}28\).
41009210
Ein Glücksrad hat 21 Felder. Jedes Feld fällt mit derselben Wahrscheinlichkeit aus und ist mit einer Zahl von 1 bis 6 beschriftet. Dabei kommt die „1“ nur einmal vor, die „2“ – zweimal, die „3“ – dreimal, usw. Mit welcher Wahrscheinlichkeit fallen nach zwei Drehungen eine „3“ und eine „5“ in beliebiger Reihenfolge aus?
Abbildung zur Aufgabe 410092

Denkanstöße

- Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, bei einer Drehung eine bestimmte Zahl zu erhalten? - Wie viele Möglichkeiten gibt es, die beiden gesuchten Zahlen hintereinander zu drehen? - Multipliziere die Wahrscheinlichkeiten für einen Pfad und addiere dann die Wahrscheinlichkeiten aller zutreffenden Pfade.

Lösung

1. Bestimmung der Einzelwahrscheinlichkeiten: Gesamtzahl der Felder ist 21. Anzahl der "3"-Felder ist 3, also \(P(3) = \frac{3}{21} = \frac{1}{7}\). Anzahl der "5"-Felder ist 5, also \(P(5) = \frac{5}{21}\). 2. Berücksichtigung der möglichen Reihenfolgen: Es kann zuerst eine "3" und dann eine "5" kommen, oder umgekehrt. 3. Berechnung nach der Pfadregel: \(P(\text{"3" und "5"}) = P(3) \cdot P(5) + P(5) \cdot P(3) = 2 \cdot \left(\frac{3}{21} \cdot \frac{5}{21}\right)\). 4. Ausrechnen: \(P = 2 \cdot \frac{15}{441} = \frac{30}{441}\). 5. Kürzen des Bruchs durch 3: \(\frac{10}{147}\).

Antwort

\(\frac{10}{147}\)
41517010
In einer Fabrik werden LED-Leuchtmittel hergestellt. Erfahrungsgemäß sind \(2\,\%\) der produzierten Lampen defekt. Für eine Qualitätsprüfung werden 10 Lampen zufällig ausgewählt und getestet. Man kann davon ausgehen, dass die Auswahl der Lampen aufgrund der großen Gesamtmenge als Ziehen mit Zurücklegen (unabhängige Ereignisse) betrachtet werden kann. Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass sich unter den 10 geprüften Lampen mindestens eine defekte Lampe befindet.

Denkanstöße

- Was wäre das Gegenteil davon, dass mindestens eine Lampe defekt ist? - Ist es einfacher, die Wahrscheinlichkeit dafür zu berechnen, dass keine Lampe defekt ist, oder direkt die Wahrscheinlichkeit dafür, dass mindestens eine Lampe defekt ist? - Wie hängen die Wahrscheinlichkeit eines Ereignisses und die seines Gegenereignisses zusammen? - Welche Wahrscheinlichkeit hat eine einzelne Lampe, fehlerfrei zu sein?

Lösung

1. Identifikation der Einzelwahrscheinlichkeiten: \(P(\text{defekt}) = 0{,}02\), \(P(\text{intakt}) = 0{,}98\). 2. Nutzung des Gegenereignisses: Das Ereignis „mindestens eine Lampe ist defekt“ ist das Gegenereignis zu „alle 10 Lampen sind intakt“. 3. Berechnung der Wahrscheinlichkeit für 10 intakte Lampen: \(P(\text{alle intakt}) = 0{,}98^{10} \approx 0{,}8171\). 4. Berechnung der gesuchten Wahrscheinlichkeit: \(P(\text{mindestens eine Lampe defekt}) = 1 - P(\text{alle intakt}) = 1 - 0{,}98^{10} \approx 0{,}1829\). 5. Ergebnis in Prozent: ca. \(18{,}29\,\%\).

Antwort

Die Wahrscheinlichkeit beträgt etwa \(18{,}29\,\%\).
41517110
Zwei verschiedene Glücksspiele stehen zur Auswahl: Spiel A: Man würfelt dreimal hintereinander mit einem fairen sechsseitigen Würfel. Man gewinnt, wenn dreimal hintereinander die „6“ fällt. Spiel B: Man zieht aus einem gut gemischten Kartenspiel mit 32 Karten (davon genau ein Herz-Ass) nacheinander zwei Karten mit Zurücklegen. Man gewinnt, wenn beide Male das „Herz-Ass“ gezogen wird. Bestimme für beide Spiele die Gewinnwahrscheinlichkeit und entscheide, bei welchem Spiel die Chance auf einen Gewinn höher ist.

Denkanstöße

- Berechne zuerst die Wahrscheinlichkeit für ein einzelnes Ereignis bei beiden Spielen. - Wie oft muss dieses Ereignis jeweils eintreten, um zu gewinnen? - Vergleiche die Brüche oder Dezimalzahlen am Ende miteinander. - Was passiert mit der Gesamtwahrscheinlichkeit, wenn man die Anzahl der benötigten Treffer erhöht?

Lösung

1. Berechnung der Wahrscheinlichkeit für Spiel A: Die Chance auf eine „6“ bei einem Wurf ist \(\frac{1}{6}\). Für drei Würfe gilt \(P(A) = (\frac{1}{6})^3 = \frac{1}{216} \approx 0{,}00463\). 2. Berechnung der Wahrscheinlichkeit für Spiel B: Die Chance auf das Herz-Ass ist \(\frac{1}{32}\). Da mit Zurücklegen gezogen wird, gilt für zwei Züge \(P(B) = (\frac{1}{32})^2 = \frac{1}{1024} \approx 0{,}00098\). 3. Vergleich der Ergebnisse: Da \(\frac{1}{216} > \frac{1}{1024}\) (bzw. \(0{,}00463 > 0{,}00098\)), ist die Gewinnchance bei Spiel A deutlich höher.

Antwort

Die Gewinnwahrscheinlichkeit bei Spiel A ist \(P(A) = \frac{1}{216} \approx 0{,}46\,\%\). Die Gewinnwahrscheinlichkeit bei Spiel B ist \(P(B) = \frac{1}{1024} \approx 0{,}10\,\%\). Somit ist die Gewinnchance bei Spiel A höher.
41517610
In einer Schale liegen \(20\) Gummibärchen: \(10\) rote, \(6\) gelbe und \(4\) grüne. Max nimmt nacheinander drei Bärchen heraus, wobei er jedes Mal die Farbe notiert und das Bärchen wieder zurück in die Schale legt. Bestimme die Wahrscheinlichkeit dafür, dass Max drei Gummibärchen der gleichen Farbe zieht.

Denkanstöße

- Was bedeutet „mit Zurücklegen“ für die Wahrscheinlichkeit bei jedem neuen Zug? - Es gibt drei verschiedene Wege, wie man drei Bärchen der gleichen Farbe erhalten kann. Welche sind das? - Berechne zuerst die Wahrscheinlichkeit für jede Farbe einzeln, dreimal hintereinander gezogen zu werden. - Wie kombiniert man die Ergebnisse für die verschiedenen Farben am Ende?

Lösung

1. Berechnung der Einzelwahrscheinlichkeiten für jede Farbe: \(P(\text{rot}) = \frac{10}{20} = 0{,}5\); \(P(\text{gelb}) = \frac{6}{20} = 0{,}3\); \(P(\text{grün}) = \frac{4}{20} = 0{,}2\). 2. Berechnung der Wahrscheinlichkeiten für drei gleiche Farben (Pfadmultiplikation): - Drei rote: \(0{,}5^3 = 0{,}125\) - Drei gelbe: \(0{,}3^3 = 0{,}027\) - Drei grüne: \(0{,}2^3 = 0{,}008\) 3. Anwendung der Pfadadditionsregel für die verschiedenen erfolgreichen Ereignisse: \(P(\text{drei gleiche}) = 0{,}125 + 0{,}027 + 0{,}008 = 0{,}16\).

Antwort

Die Wahrscheinlichkeit, dass alle drei Gummibärchen die gleiche Farbe haben, beträgt \(0{,}16\) (oder \(16\,\%\)).
41550410
Bei einer Qualitätskontrolle in einer Fabrik werden Bauteile geprüft. Ein Bauteil ist mit einer Wahrscheinlichkeit von \(p = 0{,}05\) defekt. Es werden nacheinander zwei Bauteile unabhängig voneinander geprüft. Betrachte das Ereignis \(E\): „Mindestens eines der beiden Bauteile ist defekt.“ Formuliere das Gegenereignis \(\bar{E}\) und berechne die Wahrscheinlichkeit \(P(E)\) unter Verwendung dieses Gegenereignisses.

Denkanstöße

- Was ist das logische Gegenteil der Aussage „mindestens einer“? - Wenn zwei Ereignisse nacheinander passieren und unabhängig sind, wie verknüpft man ihre Wahrscheinlichkeiten? - Warum ist es hier einfacher, über das Gegenteil zu rechnen, anstatt alle Fälle für „mindestens eines“ (erstes defekt, zweites defekt oder beide defekt) einzeln zu suchen?

Lösung

1. Identifikation des Gegenereignisses: Das Gegenteil von „mindestens ein Bauteil ist defekt“ ist „keines der Bauteile ist defekt“ (beide sind einwandfrei). 2. Berechnung der Wahrscheinlichkeit für ein einwandfreies Bauteil: \(P(\text{einwandfrei}) = 1 - 0{,}05 = 0{,}95\). 3. Berechnung der Wahrscheinlichkeit für das Gegenereignis \(\bar{E}\) (beide einwandfrei): Da die Prüfungen unabhängig sind, gilt \(P(\bar{E}) = 0{,}95 \cdot 0{,}95 = 0{,}9025\). 4. Berechnung der Wahrscheinlichkeit des Ereignisses \(E\): \(P(E) = 1 - P(\bar{E}) = 1 - 0{,}9025 = 0{,}0975\).

Antwort

Das Gegenereignis \(\bar{E}\) lautet: „Beide Bauteile sind einwandfrei (nicht defekt).“ Die Wahrscheinlichkeit für ein einwandfreies Bauteil ist \(0{,}95\). Die Wahrscheinlichkeit des Gegenereignisses ist \(P(\bar{E}) = 0{,}95 \cdot 0{,}95 = 0{,}9025\). Die gesuchte Wahrscheinlichkeit ist \(P(E) = 1 - 0{,}9025 = 0{,}0975\) (oder \(9{,}75\,\%\)).
42184710
In einer Arbeitsgruppe befinden sich 6 Frauen und 4 Männer. Für eine Präsentation werden nacheinander drei Personen zufällig ausgewählt, wobei jede Person nur einmal gewählt werden kann. Berechne die Wahrscheinlichkeit für folgende Ereignisse: (1) Es werden nur Männer ausgewählt. (2) Es werden genau zwei Frauen ausgewählt. (3) Es wird mindestens eine Frau ausgewählt.

Denkanstöße

- Überlege dir, wie sich die Anzahl der verfügbaren Personen nach jeder Auswahl verändert. - Ein Baumdiagramm kann helfen, die verschiedenen Pfade für genau zwei Frauen zu finden. - Bei „mindestens“-Aufgaben ist es oft einfacher, die Wahrscheinlichkeit des Gegenteils zu berechnen. - Achte darauf, ob die Reihenfolge der Auswahl für das Endergebnis eine Rolle spielt oder ob verschiedene Reihenfolgen zum selben Ereignis führen.

Lösung

1. Es handelt sich um ein Experiment ohne Zurücklegen mit insgesamt 10 Personen (6 Frauen, 4 Männer). 2. Für Ereignis (1) (MMM) ergibt sich nach der ersten Pfadregel: \(P(\text{nur Männer}) = \frac{4}{10} \cdot \frac{3}{9} \cdot \frac{2}{8} = \frac{24}{720} = \frac{1}{30}\). 3. Für Ereignis (2) gibt es drei mögliche Pfade (FFM, FMF, MFF). Jeder Pfad hat die Wahrscheinlichkeit \(\frac{6}{10} \cdot \frac{5}{9} \cdot \frac{4}{8} = \frac{120}{720} = \frac{1}{6}\). Die Gesamtwahrscheinlichkeit ist \(3 \cdot \frac{1}{6} = \frac{1}{2} = 0{,}5\). 4. Für Ereignis (3) nutzt man das Gegenereignis zu (1): \(P(\text{mind. eine Frau}) = 1 - P(\text{nur Männer}) = 1 - \frac{1}{30} = \frac{29}{30}\).

Antwort

(1) \(P = \frac{1}{30} \approx 0{,}033\) (2) \(P = \frac{1}{2} = 0{,}5\) (3) \(P = \frac{29}{30} \approx 0{,}967\)
42355110
Ein Passwortschutzsystem besteht aus einer Abfolge von sechs Sicherheitsabfragen, die ein Programm nacheinander lösen muss. Das Programm kann jede dieser Abfragen unabhängig voneinander mit einer Erfolgswahrscheinlichkeit von \(p\) korrekt beantworten. Der Zugang wird nur gewährt, wenn alle sechs Abfragen erfolgreich absolviert werden. Bestimme die notwendige Wahrscheinlichkeit \(p\), mit der das Programm eine einzelne Abfrage lösen muss, damit die Gesamtwahrscheinlichkeit für einen erfolgreichen Zugang genau \(50\,\%\) beträgt.

Denkanstöße

- Überlege dir, wie man die Gesamtwahrscheinlichkeit berechnet, wenn mehrere unabhängige Ereignisse alle gleichzeitig (oder nacheinander) eintreten müssen. - Stelle eine Gleichung auf, in der die unbekannte Wahrscheinlichkeit \(p\) vorkommt. - Welche mathematische Operation kehrt eine Potenz der Form \(x^6\) um?

Lösung

1. Aufstellen der Wahrscheinlichkeitsgleichung für ein zusammengesetztes Zufallsexperiment mit sechs unabhängigen Stufen: Da alle sechs Ereignisse eintreten müssen, gilt nach der Pfadregel \(P(\text{Erfolg}) = p^6\). 2. Einsetzen der gegebenen Gesamtwahrscheinlichkeit: \(p^6 = 0{,}5\). 3. Auflösen der Gleichung nach \(p\) durch Ziehen der sechsten Wurzel: \(p = \sqrt[6]{0{,}5}\). 4. Numerische Berechnung des Wertes: \(p \approx 0{,}8909\). Die Wahrscheinlichkeit für eine einzelne Abfrage muss also ca. \(89{,}09\,\%\) betragen.

Antwort

Die Wahrscheinlichkeit \(p\) muss ca. \(0{,}8909\) (oder \(89{,}09\,\%\)) betragen.
42363510
An einem Glücksrad mit fünf gleich großen Sektoren ist genau ein Sektor blau gefärbt. Das Rad wird so lange gedreht, bis zum ersten Mal Blau erscheint. Die Zufallsvariable \(X\) gibt die Anzahl der dafür benötigten Drehungen an. a) Berechne die Wahrscheinlichkeiten \(P(X = 2)\) und \(P(X = 3)\). b) Bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass man höchstens drei Versuche benötigt. c) Mit welcher Wahrscheinlichkeit sind mehr als vier Drehungen erforderlich?

Denkanstöße

- Überlege dir, welche Ergebnisse bei den einzelnen Drehungen auftreten müssen, damit das Experiment nach genau \(k\) Versuchen endet. - Kannst du ein Baumdiagramm skizzieren oder dir die Pfade im Kopf vorstellen? - „Höchstens drei“ bedeutet, dass das Ereignis nach dem ersten, zweiten oder dritten Versuch eintritt. - Überlege beim letzten Aufgabenteil, was passieren muss, damit man nach vier Versuchen immer noch nicht fertig ist.

Lösung

1. Die Trefferwahrscheinlichkeit für Blau beträgt \(p = \frac{1}{5} = 0{,}2\), die Gegenwahrscheinlichkeit \(q = 0{,}8\). 2. Für \(P(X = 2)\) (Pfad „kein Blau, Blau“): \(0{,}8 \cdot 0{,}2 = 0{,}16\). 3. Für \(P(X = 3)\) (Pfad „kein Blau, kein Blau, Blau“): \(0{,}8^2 \cdot 0{,}2 = 0{,}128\). 4. Die Wahrscheinlichkeit \(P(X \le 3)\) ist die Summe der Wahrscheinlichkeiten für 1, 2 oder 3 Versuche: \(0{,}2 + 0{,}16 + 0{,}128 = 0{,}488\) (alternativ über das Gegenereignis „dreimal kein Blau“: \(1 - 0{,}8^3 = 1 - 0{,}512 = 0{,}488\)). 5. Das Ereignis \(X > 4\) bedeutet, dass in den ersten vier Versuchen kein Blau erscheint. Nach der Pfadregel gilt: \(P(X > 4) = 0{,}8^4 = 0{,}4096\).

Antwort

a) \(P(X = 2) = 0{,}16\); \(P(X = 3) = 0{,}128\) b) \(P(X \le 3) = 0{,}488\) c) \(P(X > 4) = 0{,}4096\)
42380310
In einem Beutel befinden sich fünf Kugeln: zwei rote und drei blaue. Es wird dreimal nacheinander eine Kugel gezogen, die Farbe notiert und die Kugel anschließend wieder in den Beutel zurückgelegt. Bestimme die Wahrscheinlichkeit für die folgenden Ereignisse: a) Es werden drei rote Kugeln gezogen. b) Es werden genau zwei blaue Kugeln gezogen. c) Es wird mindestens eine rote Kugel gezogen.

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst, wie groß die Wahrscheinlichkeit für eine einzelne rote bzw. blaue Kugel bei einem Zug ist. - Da die Kugeln zurückgelegt werden, handelt es sich um ein Experiment mit gleichbleibenden Wahrscheinlichkeiten. - Zeichne dir ein Baumdiagramm, um alle möglichen Pfade für die Ereignisse zu finden. - Bei „mindestens“-Aufgaben kann das Gegenereignis oft schneller zum Ziel führen.

Lösung

1. Da mit Zurücklegen gezogen wird, bleiben die Wahrscheinlichkeiten in jedem Zug gleich: \(P(\text{rot}) = \frac{2}{5} = 0{,}4\) und \(P(\text{blau}) = \frac{3}{5} = 0{,}6\). 2. Für Ereignis a) wird die Pfadregel angewendet: \(P(\text{rrr}) = \left(\frac{2}{5}\right)^3 = \frac{8}{125} = 0{,}064\). 3. Für Ereignis b) gibt es drei mögliche Pfade: (b, b, r), (b, r, b) und (r, b, b). Jeder Pfad hat die Wahrscheinlichkeit \(\left(\frac{3}{5}\right)^2 \cdot \frac{2}{5} = \frac{18}{125}\). Die Gesamtwahrscheinlichkeit ist \(3 \cdot \frac{18}{125} = \frac{54}{125} = 0{,}432\). 4. Für Ereignis c) ist es effizienter, über das Gegenereignis „keine rote Kugel“ (also drei blaue Kugeln) zu rechnen: \(P(\text{mind. eine rote}) = 1 - P(\text{bbb}) = 1 - \left(\frac{3}{5}\right)^3 = 1 - \frac{27}{125} = \frac{98}{125} = 0{,}784\).

Antwort

a) \(P = \frac{8}{125} = 0{,}064\) b) \(P = \frac{54}{125} = 0{,}432\) c) \(P = \frac{98}{125} = 0{,}784\)
42380410
Eine Urne enthält vier Kugeln, die mit den Zahlen 1, 2, 3 und 4 beschriftet sind. Es wird zweimal mit Zurücklegen gezogen. Berechne die Wahrscheinlichkeit für die folgenden Ereignisse: a) Die Summe der beiden gezogenen Zahlen ist genau 5. b) Das Produkt der beiden Zahlen ist eine Quadratzahl. c) Die zuerst gezogene Zahl ist größer als die zweite Zahl.

Denkanstöße

- Wie viele verschiedene Kombinationen gibt es insgesamt, wenn man aus vier Zahlen zweimal mit Zurücklegen zieht? - Erstelle eine kleine Tabelle oder eine Liste aller 16 Möglichkeiten, um die günstigen Fälle leichter abzählen zu können. - Denke daran, dass beim Produkt von Zahlen auch gleiche Zahlen (wie \(2 \cdot 2\)) Quadratzahlen ergeben. - Gehe systematisch vor, um beim Vergleichen der Zahlen (größer/kleiner) keinen Fall zu vergessen.

Lösung

1. Die Gesamtzahl der möglichen Ergebnisse bei zwei Zügen mit Zurücklegen beträgt \(4 \cdot 4 = 16\). 2. Für Ereignis a) werden die günstigen Paare ermittelt: (1,4), (2,3), (3,2), (4,1). Es gibt 4 günstige Ergebnisse. Die Wahrscheinlichkeit ist \(P = \frac{4}{16} = \frac{1}{4} = 0{,}25\). 3. Für Ereignis b) werden die Paare gesucht, deren Produkt eine Quadratzahl ist: (1,1) [Produkt 1], (1,4) [4], (2,2) [4], (3,3) [9], (4,1) [4], (4,4) [16]. Es gibt 6 günstige Ergebnisse. Die Wahrscheinlichkeit ist \(P = \frac{6}{16} = \frac{3}{8} = 0{,}375\). 4. Für Ereignis c) werden die Paare gesucht, bei denen die erste Zahl größer ist: (2,1), (3,1), (3,2), (4,1), (4,2), (4,3). Es gibt 6 günstige Ergebnisse. Die Wahrscheinlichkeit ist \(P = \frac{6}{16} = \frac{3}{8} = 0{,}375\).

Antwort

a) \(P = \frac{1}{4} = 0{,}25\) b) \(P = \frac{3}{8} = 0{,}375\) c) \(P = \frac{3}{8} = 0{,}375\)
42381010
Eine Bogenschützin trifft das Goldzentrum der Zielscheibe mit einer Wahrscheinlichkeit von \(70\,\%\). Sie gibt drei Schüsse nacheinander ab. Die Schüsse werden als unabhängig betrachtet, und die Trefferwahrscheinlichkeit bleibt konstant. a) Mit welcher Wahrscheinlichkeit erzielt sie die Sequenz: Treffer, kein Treffer, Treffer? b) Berechne die Wahrscheinlichkeit dafür, dass sie bei den drei Schüssen insgesamt genau zweimal in das Goldzentrum trifft.

Denkanstöße

- Wie viele verschiedene Möglichkeiten gibt es, bei drei Versuchen genau zwei Treffer zu erzielen? - Skizziere die relevanten Pfade in einem Baumdiagramm. - Wie berechnet man die Wahrscheinlichkeit eines kombinierten Ereignisses, das aus mehreren Pfaden besteht?

Lösung

1. Festlegen der Wahrscheinlichkeiten für einen Einzelschuss: Treffer \(P(T) = 0{,}7\) und kein Treffer \(P(K) = 0{,}3\). 2. Lösung zu a) durch Anwendung der Pfadmultiplikationsregel für den Pfad (T, K, T): \(0{,}7 \cdot 0{,}3 \cdot 0{,}7 = 0{,}147\). 3. Analyse für b): Es gibt drei Pfade, die genau zwei Treffer enthalten: (T, T, K), (T, K, T) und (K, T, T). 4. Da jeder dieser Pfade die gleiche Wahrscheinlichkeit hat (\(0{,}7^2 \cdot 0{,}3 = 0{,}147\)), ergibt sich die Gesamtwahrscheinlichkeit durch die Summenregel: \(3 \cdot 0{,}147 = 0{,}441\).

Antwort

a) \(14{,}7\,\%\) b) \(44{,}1\,\%\)
42381910
Beurteile, ob die folgenden Aussagen über Baumdiagramme bei mehrstufigen Zufallsexperimenten wahr oder falsch sind. Begründe jeweils deine Entscheidung. a) Die Wahrscheinlichkeit eines Ergebnisses (eines vollständigen Pfades) ist niemals größer als die Wahrscheinlichkeit des ersten Zweiges, der zu diesem Ergebnis führt. b) Wenn man die Wahrscheinlichkeiten aller möglichen Pfade eines Baumdiagramms addiert, erhält man stets den Wert \(1\).

Denkanstöße

- Welche Werte können Wahrscheinlichkeiten annehmen? - Wie verändert sich ein Wert, wenn man ihn mit einer Zahl zwischen \(0\) und \(1\) multipliziert? - Was repräsentieren alle Pfade eines Baumdiagramms zusammengefasst? - Denke an die Definition des sicheren Ereignisses.

Lösung

1. Aussage a) ist wahr. Nach der Pfadmultiplikationsregel berechnet sich die Wahrscheinlichkeit eines Pfades als Produkt der Wahrscheinlichkeiten der einzelnen Zweige: \(P(\text{Pfad}) = p_1 \cdot p_2 \cdot \dots \cdot p_n\). Da alle Zweigwahrscheinlichkeiten \(p_i\) Werte im Intervall \([0; 1]\) sind, führt die Multiplikation der ersten Wahrscheinlichkeit \(p_1\) mit weiteren Werten zwischen \(0\) und \(1\) zu einem Ergebnis, das kleiner oder gleich \(p_1\) ist. 2. Aussage b) ist wahr. Jeder Pfad im Baumdiagramm entspricht genau einem Ergebnis des Zufallsexperiments. Da diese Ergebnisse das gesamte Ergebnisfeld \(\Omega\) abdecken und sich gegenseitig ausschließen, muss die Summe ihrer Wahrscheinlichkeiten nach den Axiomen der Wahrscheinlichkeitsrechnung (bzw. der Pfadadditionsregel für das sichere Ereignis) genau \(1\) ergeben.

Antwort

a) Wahr. Begründung: Da Zweigwahrscheinlichkeiten zwischen \(0\) und \(1\) liegen, ist das Produkt entlang eines Pfades höchstens so groß wie die Wahrscheinlichkeit des ersten Zweigs. b) Wahr. Begründung: Die Summe der Wahrscheinlichkeiten aller möglichen Ergebnisse (Pfade) eines Zufallsexperiments ist immer \(1\).
43088210
Ein Alarmsystem zur Überwachung eines Geländes besteht aus zwei identischen Sensoren, die unabhängig voneinander auf unbefugtes Betreten reagieren. Die Erkennungswahrscheinlichkeit jedes Sensors liegt bei \(88\,\%\). - Reagieren beide Sensoren gleichzeitig, wird sofort ein Hauptalarm ausgelöst. - Reagiert nur einer der beiden Sensoren, wird das Signal an eine Sicherheitszentrale weitergeleitet, die eine zusätzliche Videoüberprüfung einleitet. - Reagiert kein Sensor, bleibt das System stumm. Die Videoüberprüfung durch das Personal erkennt ein Eindringen mit einer Wahrscheinlichkeit von \(95\,\%\). Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass bei einem tatsächlichen Eindringen: (1) sofort der Hauptalarm ausgelöst wird? (2) das Alarmsystem überhaupt nicht reagiert? (3) eine zusätzliche Videoüberprüfung eingeleitet wird? (4) das Eindringen erst durch die Videoüberprüfung bestätigt wird? (5) das Eindringen insgesamt (entweder sofort oder durch die Videoüberprüfung) erkannt wird?

Denkanstöße

- Notiere dir zuerst die Wahrscheinlichkeiten für „Sensor reagiert“ und „Sensor reagiert nicht“. - Skizziere die möglichen Verläufe in einem Baumdiagramm. Die erste Stufe sind die beiden Sensoren, die zweite Stufe (falls nötig) die Videoüberprüfung. - Wie viele Möglichkeiten gibt es, dass genau ein Sensor reagiert? Berücksichtige beide Kombinationen. - Für die Gesamtwahrscheinlichkeit musst du alle Pfade addieren, die zu einer erfolgreichen Erkennung führen.

Lösung

Sei \(p = 0{,}88\) die Wahrscheinlichkeit einer Sensordetektion und \(p_v = 0{,}95\) die der Videoerkennung. 1. Hauptalarm bei zwei Detektionen: \(P(A) = 0{,}88^2 = 0{,}7744\). 2. Keine Reaktion bei zwei Nicht-Detektionen: \(P(B) = (1 - 0{,}88)^2 = 0{,}12^2 = 0{,}0144\). 3. Videoüberprüfung bei genau einer Detektion: \(P(C) = 2 \cdot 0{,}88 \cdot 0{,}12 = 0{,}2112\). 4. Erkennung nur via Video: \(P(D) = P(C) \cdot p_v = 0{,}2112 \cdot 0{,}95 = 0{,}20064\). 5. Gesamterkennungswahrscheinlichkeit: \(P(A) + P(D) = 0{,}7744 + 0{,}20064 = 0{,}97504\). Alternativ über das Gegenereignis (keine Reaktion oder Videoüberprüfung schlägt fehl): \(1 - (0{,}0144 + 0{,}2112 \cdot 0{,}05) = 0{,}97504\).

Antwort

(1) \(0{,}7744\) (oder \(77{,}44\,\%\)) (2) \(0{,}0144\) (oder \(1{,}44\,\%\)) (3) \(0{,}2112\) (oder \(21{,}12\,\%\)) (4) \(0{,}20064\) (oder ca. \(20{,}06\,\%\)) (5) \(0{,}97504\) (oder ca. \(97{,}50\,\%\))
43093410
Ein Rechenzentrum ist durch drei unabhängige Sicherheitssysteme gegen unbefugte Zugriffe geschützt. Das erste System erkennt einen Angriffsversuch mit einer Wahrscheinlichkeit von \(90\,\%\). Das zweite System bietet eine Erkennungsrate von \(85\,\%\), und das dritte System identifiziert \(70\,\%\) der verbleibenden Bedrohungen. a) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass ein Angriffsversuch alle drei Systeme unbemerkt passiert. b) Bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass ein Angriff von mindestens einem der Systeme entdeckt wird. c) Um die Sicherheit weiter zu erhöhen, soll ein viertes System installiert werden. Wie hoch müsste dessen Erkennungsrate sein, damit die Gesamtwahrscheinlichkeit für das Entdecken eines Angriffs auf über \(99{,}9\,\%\) steigt?

Denkanstöße

- Was muss passieren, damit ein Angriff „unbemerkt“ bleibt? - Nutze die Eigenschaft von Gegenereignissen, um die Wahrscheinlichkeit für „mindestens einen“ Treffer zu berechnen. - Stelle für den dritten Aufgabenteil eine Ungleichung auf, die die neue Gesamtwahrscheinlichkeit beschreibt.

Lösung

1. Berechnung der Wahrscheinlichkeit für das Nicht-Erkennen (Durchschlüpfen) pro System: System 1: \(P(\bar{E}_1) = 0{,}1\) System 2: \(P(\bar{E}_2) = 0{,}15\) System 3: \(P(\bar{E}_3) = 0{,}3\) 2. Wahrscheinlichkeit, dass alle drei Systeme versagen: \(P(\text{unbemerkt}) = 0{,}1 \cdot 0{,}15 \cdot 0{,}3 = 0{,}0045\) 3. Wahrscheinlichkeit für mindestens eine Entdeckung (Gegenereignis): \(P(\text{entdeckt}) = 1 - 0{,}0045 = 0{,}9955\) 4. Berechnung der benötigten Rate \(p_4\) für das vierte System: Die neue Durchlasswahrscheinlichkeit muss kleiner als \(1 - 0{,}999 = 0{,}001\) sein. \(0{,}0045 \cdot (1 - p_4) < 0{,}001\) \(1 - p_4 < \frac{0{,}001}{0{,}0045} \approx 0{,}2222\) \(p_4 > \frac{7}{9} \approx 0{,}7778\) Die Erkennungsrate muss also größer als \(\frac{7}{9}\) sein. Bei Angabe auf eine Dezimalstelle ist \(77{,}8\,\%\) die kleinste zulässige Rate.

Antwort

a) Die Wahrscheinlichkeit für einen unbemerkten Durchgang beträgt \(0{,}45\,\%\). b) Die Wahrscheinlichkeit für eine Entdeckung beträgt \(99{,}55\,\%\). c) Das vierte System muss eine Erkennungsrate von mehr als \(\frac{7}{9} \approx 77{,}78\,\%\) aufweisen; auf eine Dezimalstelle ist \(77{,}8\,\%\) die kleinste zulässige Rate.
43199510
Zwei Glücksräder, Glücksrad A und Glücksrad B, werden jeweils einmal gedreht. Die Sektoren jedes Glücksrads sind gleich groß. Bestimme die Wahrscheinlichkeit für die folgenden Ereignisse: a) Beide Glücksräder zeigen dieselbe Farbe an. b) Die Summe der beiden erdrehten Zahlen ist mindestens 6. Gib die Wahrscheinlichkeiten als gekürzten Bruch und in Prozent an.
Abbildung zur Aufgabe 431995

Denkanstöße

- Kannst du alle möglichen Ergebnisse aufschreiben, wenn beide Räder gedreht werden? - Wie bestimmt man die Gesamtzahl aller Kombinationsmöglichkeiten? - Welche Farbkombinationen können auf beiden Rädern gleichzeitig auftreten? - Erstelle für Teilaufgabe b) eine systematische Liste aller Paare, deren Summe mindestens 6 ergibt. - Erinnere dich daran, wie man die Wahrscheinlichkeit berechnet, wenn alle Einzelergebnisse gleich wahrscheinlich sind.

Lösung

1. Bestimmung der Gesamtzahl der möglichen Ergebnisse: Da Glücksrad A 5 gleich große Sektoren hat und Glücksrad B 4 gleich große Sektoren, gibt es insgesamt \(5 \cdot 4 = 20\) gleich wahrscheinliche Kombinationen. 2. Teilaufgabe a): Berechnung der Wahrscheinlichkeit für dieselbe Farbe: - Beide zeigen Rot: Glücksrad A hat 2 rote Sektoren, Glücksrad B hat 1 roten Sektor. Das ergibt \(2 \cdot 1 = 2\) günstige Kombinationen. - Beide zeigen Blau: Glücksrad A hat 2 blaue Sektoren, Glücksrad B hat 2 blaue Sektoren. Das ergibt \(2 \cdot 2 = 4\) günstige Kombinationen. - Gelb und Grün kommen nicht auf beiden Rädern vor. - Insgesamt gibt es \(2 + 4 = 6\) günstige Kombinationen für dieselbe Farbe. - Wahrscheinlichkeit: \(P(\text{gleiche Farbe}) = \frac{6}{20} = \frac{3}{10} = 30\,\%\). 3. Teilaufgabe b): Berechnung der Wahrscheinlichkeit, dass die Summe mindestens 6 ist: Wir listen alle Paare \((a, b)\) auf, deren Summe \(a + b \ge 6\) ist: - Für \(a = 2\): \((2, 4)\) (Summe 6) \(\rightarrow\) 1 Kombination - Für \(a = 3\): \((3, 3)\), \((3, 4)\) (Summen 6, 7) \(\rightarrow\) 2 Kombinationen - Für \(a = 4\): \((4, 2)\), \((4, 3)\), \((4, 4)\) (Summen 6, 7, 8) \(\rightarrow\) 3 Kombinationen - Für \(a = 5\): \((5, 1)\), \((5, 2)\), \((5, 3)\), \((5, 4)\) (Summen 6, 7, 8, 9) \(\rightarrow\) 4 Kombinationen - Insgesamt gibt es \(1 + 2 + 3 + 4 = 10\) günstige Kombinationen. - Wahrscheinlichkeit: \(P(\text{Summe} \ge 6) = \frac{10}{20} = \frac{1}{2} = 50\,\%\).

Antwort

a) Die Wahrscheinlichkeit, dass beide Glücksräder dieselbe Farbe zeigen, beträgt \(\frac{3}{10}\) (oder \(30\,\%\)). b) Die Wahrscheinlichkeit, dass die Summe der erdrehten Zahlen mindestens 6 ist, beträgt \(\frac{1}{2}\) (oder \(50\,\%\)).
43200410
Ein Glücksrad besitzt 8 gleich große Sektoren in den Farben Rot, Blau und Grün (siehe Abbildung). Das Glücksrad wird zweimal nacheinander gedreht. Berechne die Wahrscheinlichkeit für die folgenden Ereignisse. Gib das Ergebnis jeweils als gekürzten Bruch und als Prozentsatz an: a) Ereignis \(E_1\): „Es wird zweimal hintereinander Grün gedreht (Hauptgewinn).“ b) Ereignis \(E_2\): „Es wird zweimal dieselbe Farbe gedreht (Trostpreis).“
Abbildung zur Aufgabe 432004

Denkanstöße

- Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, beim ersten Drehen eine bestimmte Farbe zu erhalten? - Wenn man das Rad zweimal dreht, handelt es sich um ein mehrstufiges Zufallsexperiment. Ein Baumdiagramm kann helfen, die Pfade darzustellen. - Welche Regel wendet man an, um die Wahrscheinlichkeit eines einzelnen Pfades (wie Grün - Grün) zu berechnen? - Welche Regel nutzt man, wenn mehrere Pfade (wie Rot - Rot, Blau - Blau und Grün - Grün) zu einem Ereignis gehören?

Lösung

1. Das Glücksrad hat 8 Sektoren: 3 rote, 3 blaue und 2 grüne. - Die Wahrscheinlichkeiten für einen Dreh sind: \(P(\text{Rot}) = \frac{3}{8}\), \(P(\text{Blau}) = \frac{3}{8}\) und \(P(\text{Grün}) = \frac{2}{8} = \frac{1}{4}\). 2. Für Ereignis \(E_1\) („zweimal Grün“): - Nach der ersten Pfadregel multiplizieren wir die Wahrscheinlichkeiten entlang des Pfades: \(P(E_1) = P(\text{Grün}) \cdot P(\text{Grün}) = \frac{2}{8} \cdot \frac{2}{8} = \frac{4}{64} = \frac{1}{16}\). - Als Prozentsatz: \(\frac{1}{16} = 6{,}25\,\%\). 3. Für Ereignis \(E_2\) („zweimal dieselbe Farbe“): - Dieses Ereignis umfasst die Pfade „Rot - Rot“, „Blau - Blau“ und „Grün - Grün“. - Nach den Pfadregeln berechnen wir: \(P(E_2) = P(\text{Rot - Rot}) + P(\text{Blau - Blau}) + P(\text{Grün - Grün}) = \left(\frac{3}{8}\right)^2 + \left(\frac{3}{8}\right)^2 + \left(\frac{2}{8}\right)^2 = \frac{9}{64} + \frac{9}{64} + \frac{4}{64} = \frac{22}{64} = \frac{11}{32}\). - Als Prozentsatz: \(\frac{11}{32} = 34{,}375\,\%\).

Antwort

a) \(P(E_1) = \frac{1}{16} = 6{,}25\,\%\) b) \(P(E_2) = \frac{11}{32} = 34{,}375\,\%\)
43200510
Das abgebildete Glücksrad mit sechs gleich großen Sektoren wird zweimal nacheinander gedreht. Bestimme die Wahrscheinlichkeit für die folgenden Ereignisse: a) Es wird zweimal die gleiche Zahl gedreht. b) Die Summe der beiden gedrehten Zahlen ist größer als \(4\). c) Beim ersten Drehen wird ein rotes Feld und beim zweiten Drehen ein blaues Feld getroffen.
Abbildung zur Aufgabe 432005

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst, wie viele Sektoren das Glücksrad insgesamt hat und wie viele Sektoren jeweils eine bestimmte Zahl oder Farbe tragen. - Da das Rad zweimal gedreht wird, kannst du die Pfadregeln für ein zweistufiges Zufallsexperiment anwenden. - Für die erste Teilaufgabe: Welche Kombinationen von zwei gleichen Zahlen sind möglich? Berechne deren Einzelwahrscheinlichkeiten und addiere sie. - Für die zweite Teilaufgabe: Welche Kombinationen von zwei Zahlen ergeben eine Summe, die größer als \(4\) ist? Zähle die günstigen Sektorkombinationen ab. - Für die dritte Teilaufgabe: Bestimme zuerst die Wahrscheinlichkeit, im ersten Schritt ein rotes Feld zu treffen, und multipliziere sie mit der Wahrscheinlichkeit, im zweiten Schritt ein blaues Feld zu treffen.

Lösung

1. Die Gesamtzahl der gleich wahrscheinlichen Ausgänge bei zwei Drehungen beträgt \(6 \cdot 6 = 36\). 2. Für Teilaufgabe a): Die Zahl \(1\) ist auf \(2\) Sektoren, die Zahl \(2\) auf \(3\) Sektoren und die Zahl \(3\) auf \(1\) Sektor vertreten. Die Wahrscheinlichkeit ist: \(P(\text{zweimal gleiche Zahl}) = P(1, 1) + P(2, 2) + P(3, 3) = \frac{2}{6} \cdot \frac{2}{6} + \frac{3}{6} \cdot \frac{3}{6} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{6} = \frac{4}{36} + \frac{9}{36} + \frac{1}{36} = \frac{14}{36} = \frac{7}{18} \approx 38{,}9\,\%\). 3. Für Teilaufgabe b): Die Summe ist größer als \(4\), wenn sie \(5\) oder \(6\) beträgt. Die günstigen Kombinationen sind: - \((2, 3)\): Dafür gibt es \(3 \cdot 1 = 3\) günstige Sektorenpaare. - \((3, 2)\): Dafür gibt es \(1 \cdot 3 = 3\) günstige Sektorenpaare. - \((3, 3)\): Dafür gibt es \(1 \cdot 1 = 1\) günstiges Sektorenpaar. Insgesamt gibt es \(3 + 3 + 1 = 7\) günstige Sektorenpaare. Die Wahrscheinlichkeit beträgt: \(P(\text{Summe} > 4) = \frac{7}{36} \approx 19{,}4\,\%\). 4. Für Teilaufgabe c): Es gibt \(2\) rote und \(2\) blaue Sektoren. Nach der Pfadmultiplikationsregel beträgt die Wahrscheinlichkeit: \(P(\text{erst Rot, dann Blau}) = \frac{2}{6} \cdot \frac{2}{6} = \frac{1}{3} \cdot \frac{1}{3} = \frac{1}{9} \approx 11{,}1\,\%\).

Antwort

a) \(\frac{7}{18}\) (oder ca. \(38{,}9\,\%\)) b) \(\frac{7}{36}\) (oder ca. \(19{,}4\,\%\)) c) \(\frac{1}{9}\) (oder ca. \(11{,}1\,\%\))
43201210
Zwei Glücksräder A und B mit unterschiedlich vielen, aber jeweils gleich großen Sektoren werden nacheinander je einmal gedreht (siehe Abbildung). Bestimme mithilfe eines Baumdiagramms oder mithilfe der Pfadregeln die Wahrscheinlichkeit für die folgenden Ereignisse. Gib das Ergebnis als gekürzten Bruch an: a) „Beide Räder zeigen auf eine rote Zahl.“ b) „Die Summe der beiden gedrehten Zahlen ist genau 6.“
Abbildung zur Aufgabe 432012

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst, wie viele Kombinationsmöglichkeiten es insgesamt gibt, wenn du beide Räder nacheinander drehst. - Ein Baumdiagramm kann dir helfen, alle möglichen Pfade und ihre Wahrscheinlichkeiten übersichtlich darzustellen. - Nutze für Teilaufgabe a) die Pfadregel für hintereinander ausgeführte Ereignisse. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit für rot bei Rad A und wie hoch bei Rad B? - Liste für Teilaufgabe b) systematisch alle Paare von Zahlen auf, deren Summe genau 6 ergibt. - Vergiss am Ende nicht, die Brüche so weit wie möglich zu kürzen.

Lösung

1. Wir bestimmen die Gesamtzahl der möglichen Ergebnisse des zweistufigen Zufallsexperiments. Da Glücksrad A 4 Sektoren und Glücksrad B 6 Sektoren besitzt, gibt es insgesamt \(4 \cdot 6 = 24\) gleich wahrscheinliche Ergebnisse (Ergebnismenge \(\Omega = \{(a, b) \mid a \in \{1, 2, 3, 4\}, b \in \{1, 2, 3, 4, 5, 6\}\}\)). 2. Für Ereignis a) („Beide Räder zeigen auf eine rote Zahl“): - Auf Glücksrad A ist nur die Zahl 1 rot (Wahrscheinlichkeit \(\frac{1}{4}\)). - Auf Glücksrad B sind die Zahlen 1, 3 und 5 rot (Wahrscheinlichkeit \(\frac{3}{6} = \frac{1}{2}\)). - Nach der Pfadmultiplikationsregel beträgt die Wahrscheinlichkeit: \(P(\text{beide rot}) = \frac{1}{4} \cdot \frac{3}{6} = \frac{3}{24} = \frac{1}{8}\). 3. Für Ereignis b) („Die Summe der beiden gedrehten Zahlen ist genau 6“): - Wir suchen alle Zahlenpaare \((a, b)\) mit \(a + b = 6\), wobei \(a\) von Rad A und \(b\) von Rad B stammt. - Die günstigen Paare sind: \((1, 5)\), \((2, 4)\), \((3, 3)\) und \((4, 2)\). - Dies sind genau 4 günstige Paare von insgesamt 24 Möglichkeiten. - Die Wahrscheinlichkeit beträgt: \(P(\text{Summe ist 6}) = \frac{4}{24} = \frac{1}{6}\).

Antwort

a) \(\frac{1}{8}\) b) \(\frac{1}{6}\)
43203210
Aus einer Urne mit sechs farbigen Kugeln (siehe Abbildung) werden nacheinander zwei Kugeln ohne Zurücklegen gezogen. Berechne mithilfe der Pfadregeln die Wahrscheinlichkeit für folgende Ereignisse: a) Beide gezogenen Kugeln haben die gleiche Farbe. b) Mindestens eine der gezogenen Kugeln ist rot.
Abbildung zur Aufgabe 432032

Denkanstöße

- Wie viele Kugeln gibt es insgesamt und wie viele von jeder Farbe? - Da nacheinander gezogen wird, ohne die Kugeln zurückzulegen: Wie verändert sich die Anzahl der Kugeln in der Urne nach dem ersten Zug? - Welche verschiedenen Kombinationen von Ziehungen erfüllen die Bedingung, dass beide Kugeln dieselbe Farbe haben? - Kannst du ein Baumdiagramm zeichnen, um alle möglichen Pfade und ihre Wahrscheinlichkeiten darzustellen? - Gibt es ein Gegenereignis, das einfacher zu berechnen ist als das gesuchte Ereignis selbst?

Lösung

1. In der Urne befinden sich insgesamt \(6\) Kugeln: \(3\) blaue, \(2\) rote und \(1\) gelbe. 2. Für Teilaufgabe a) („gleiche Farbe“): - Es gibt zwei Möglichkeiten für zwei gleichfarbige Kugeln: (blau, blau) oder (rot, rot). Eine gelbe Kugel kann nicht zweimal gezogen werden, da nicht zurückgelegt wird. - Wahrscheinlichkeit für (blau, blau): \(\frac{3}{6} \cdot \frac{2}{5} = \frac{6}{30}\). - Wahrscheinlichkeit für (rot, rot): \(\frac{2}{6} \cdot \frac{1}{5} = \frac{2}{30}\). - Summe der Pfade: \(P(\text{gleiche Farbe}) = \frac{6}{30} + \frac{2}{30} = \frac{8}{30} = \frac{4}{15}\) (ca. \(26{,}7\,\%\)). 3. Für Teilaufgabe b) („mindestens eine rot“): - Dies kann über das Gegenereignis „keine rote Kugel“ berechnet werden. - Die Anzahl der nicht-roten Kugeln in der Urne ist \(4\) (blau und gelb). - Wahrscheinlichkeit für zwei nacheinander gezogene nicht-rote Kugeln: \(\frac{4}{6} \cdot \frac{3}{5} = \frac{12}{30} = \frac{2}{5}\). - Wahrscheinlichkeit für mindestens eine rote Kugel: \(P(\text{mindestens eine rot}) = 1 - \frac{2}{5} = \frac{3}{5} = 60\,\%\).

Antwort

a) \(P(\text{gleiche Farbe}) = \frac{4}{15}\) (oder ca. \(26{,}7\,\%\)) b) \(P(\text{mindestens eine rot}) = \frac{3}{5} = 60\,\%\)
43204210
Ein Glücksrad besitzt 6 gleich große Sektoren, die wie in der Abbildung farbig gestaltet und mit Zahlen beschriftet sind. Das Glücksrad wird zweimal nacheinander gedreht. Bestimme die Wahrscheinlichkeit für das Ereignis, dass die Summe der beiden erzielten Zahlen mindestens 6 beträgt. Gib das Ergebnis als vollständig gekürzten Bruch an.
Abbildung zur Aufgabe 432042

Denkanstöße

- Welche Zahlen können auf dem Glücksrad gedreht werden und wie wahrscheinlich ist jede einzelne? - Schreibe alle Kombinationen von zwei Zahlen auf, deren Summe mindestens 6 ergibt. - Nutze die Pfadregeln (Multiplikationsregel für die Pfade und Additionsregel für die verschiedenen Pfade), um die Wahrscheinlichkeiten der günstigen Kombinationen zu berechnen. - Vereinfache das Ergebnis am Ende, indem du den Bruch kürzt.

Lösung

1. Identifikation der Sektoren und ihrer Wahrscheinlichkeiten: Die Zahlen auf dem Glücksrad sind 1 (ein blauer Sektor), 2 (ein blauer Sektor), 3 (zwei rote Sektoren) und 5 (zwei grüne Sektoren). Die Wahrscheinlichkeiten bei einem Dreh sind: - \(P(1) = \frac{1}{6}\) - \(P(2) = \frac{1}{6}\) - \(P(3) = \frac{2}{6} = \frac{1}{3}\) - \(P(5) = \frac{2}{6} = \frac{1}{3}\) 2. Bestimmung der günstigen Kombinationen \((x, y)\), bei denen die Summe \(x + y \ge 6\) ist: - \((1, 5)\) mit Wahrscheinlichkeit \(\frac{1}{6} \cdot \frac{2}{6} = \frac{2}{36}\) - \((2, 5)\) mit Wahrscheinlichkeit \(\frac{1}{6} \cdot \frac{2}{6} = \frac{2}{36}\) - \((3, 3)\) mit Wahrscheinlichkeit \(\frac{2}{6} \cdot \frac{2}{6} = \frac{4}{36}\) - \((3, 5)\) mit Wahrscheinlichkeit \(\frac{2}{6} \cdot \frac{2}{6} = \frac{4}{36}\) - \((5, 1)\) mit Wahrscheinlichkeit \(\frac{2}{6} \cdot \frac{1}{6} = \frac{2}{36}\) - \((5, 2)\) mit Wahrscheinlichkeit \(\frac{2}{6} \cdot \frac{1}{6} = \frac{2}{36}\) - \((5, 3)\) mit Wahrscheinlichkeit \(\frac{2}{6} \cdot \frac{2}{6} = \frac{4}{36}\) - \((5, 5)\) mit Wahrscheinlichkeit \(\frac{2}{6} \cdot \frac{2}{6} = \frac{4}{36}\) 3. Berechnung der Gesamtwahrscheinlichkeit: \(P(\text{Summe} \ge 6) = \frac{2 + 2 + 4 + 4 + 2 + 2 + 4 + 4}{36} = \frac{24}{36}\) 4. Kürzen des Bruchs: \(\frac{24}{36} = \frac{2}{3}\).

Antwort

Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(\frac{2}{3}\).
43205310
Ein Glücksrad besitzt acht gleich große Sektoren: Drei Sektoren sind rot, vier sind blau und einer ist grün gefärbt. Das Glücksrad wird zweimal nacheinander gedreht. Berechne die Wahrscheinlichkeit für die folgenden Ereignisse. Gib das Ergebnis jeweils als gekürzten Bruch und als Prozentsatz an: a) Das Glücksrad zeigt zweimal die gleiche Farbe. b) Es wird mindestens einmal die Farbe Grün gedreht. c) Es wird zuerst Rot und im zweiten Versuch Blau gedreht.
Abbildung zur Aufgabe 432053

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst, wie groß die Wahrscheinlichkeit für jede einzelne Farbe bei einem Dreh ist. - Hilft es dir, ein Baumdiagramm für die beiden Drehungen zu zeichnen? - Nutze die Pfadregeln: Wie werden Wahrscheinlichkeiten entlang eines Pfades und für verschiedene Pfade verrechnet? - Bei der Frage nach „mindestens einmal“ kann es oft einfacher sein, über das Gegenereignis nachzudenken.

Lösung

1. Bestimmung der Einzelwahrscheinlichkeiten für einen Dreh: - Rot: \(P(\text{Rot}) = \frac{3}{8}\) - Blau: \(P(\text{Blau}) = \frac{4}{8} = \frac{1}{2}\) - Grün: \(P(\text{Grün}) = \frac{1}{8}\) 2. Berechnung der Wahrscheinlichkeit für zweimal dieselbe Farbe (Teilaufgabe a): - \(P(\text{gleiche Farbe}) = P(\text{Rot, Rot}) + P(\text{Blau, Blau}) + P(\text{Grün, Grün}) = \left(\frac{3}{8}\right)^2 + \left(\frac{4}{8}\right)^2 + \left(\frac{1}{8}\right)^2 = \frac{9}{64} + \frac{16}{64} + \frac{1}{64} = \frac{26}{64} = \frac{13}{32} = 40{,}625\,\%\) 3. Berechnung der Wahrscheinlichkeit für mindestens einmal Grün (Teilaufgabe b): - Über das Gegenereignis „kein einziges Mal Grün“: \(P(\text{mindestens einmal Grün}) = 1 - P(\text{keinmal Grün}) = 1 - \left(\frac{7}{8}\right)^2 = 1 - \frac{49}{64} = \frac{15}{64} = 23{,}4375\,\%\) 4. Berechnung der Wahrscheinlichkeit für zuerst Rot, dann Blau (Teilaufgabe c): - Pfadwahrscheinlichkeit: \(P(\text{Rot, Blau}) = P(\text{Rot}) \cdot P(\text{Blau}) = \frac{3}{8} \cdot \frac{4}{8} = \frac{12}{64} = \frac{3}{16} = 18{,}75\,\%\)

Antwort

a) \(\frac{13}{32}\) (oder \(40{,}625\,\%\)) b) \(\frac{15}{64}\) (oder \(23{,}4375\,\%\)) c) \(\frac{3}{16}\) (oder \(18{,}75\,\%\))
43209510
Lara spielt auf einem Jahrmarkt an einem Glücksrad. Das abgebildete Glücksrad hat 8 gleich große Felder in den Farben Blau, Rot und Grün. Das Glücksrad wird zweimal nacheinander gedreht. Berechne mithilfe der Pfadregeln die Wahrscheinlichkeit für das folgende Ereignis: „Der Zeiger bleibt mindestens einmal auf einem roten Feld stehen.“ Gib das Ergebnis als gekürzten Bruch und in Prozent an.
Abbildung zur Aufgabe 432095

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst, wie viele Felder das Glücksrad insgesamt hat und wie viele davon rot sind. - Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, bei einem einzelnen Dreh ein rotes Feld zu treffen? - Bei zweistufigen Experimenten mit der Frage nach „mindestens einmal“ hilft oft das Gegenereignis. Was ist das Gegenereignis zu „mindestens einmal Rot“? - Welche Pfadregel wendest du an, um die Wahrscheinlichkeit eines bestimmten Pfades im Baumdiagramm zu berechnen? - Vergiss nicht, das Ergebnis am Ende sowohl als gekürzten Bruch als auch in Prozent anzugeben.

Lösung

1. Bestimmung der Wahrscheinlichkeit für Rot bei einer Drehung: \(P(\text{Rot}) = \frac{2}{8} = \frac{1}{4}\) und für ein nicht-rotes Feld: \(P(\text{nicht Rot}) = 1 - \frac{1}{4} = \frac{3}{4}\). 2. Berechnung der Wahrscheinlichkeit des Gegenereignisses „kein einziges Mal Rot“ bei zwei Drehungen nach der Pfadmultiplikationsregel: \(P(\text{keinmal Rot}) = \frac{3}{4} \cdot \frac{3}{4} = \frac{9}{16}\). 3. Bestimmung der gesuchten Wahrscheinlichkeit über das Gegenereignis: \(P(\text{mindestens einmal Rot}) = 1 - P(\text{keinmal Rot}) = 1 - \frac{9}{16} = \frac{7}{16}\). 4. Umrechnung des Bruches in Prozent: \(\frac{7}{16} = 43{,}75\,\%\).

Antwort

Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(\frac{7}{16}\) (oder \(43{,}75\,\%\)).
43212710
Das abgebildete Glücksrad mit 8 gleich großen Feldern wird zweimal nacheinander gedreht. Berechne die Wahrscheinlichkeit für folgende Ereignisse mithilfe der Pfadregeln: a) Es wird zweimal die gleiche Farbe gedreht. b) Es wird mindestens einmal die Farbe Gelb gedreht.
Abbildung zur Aufgabe 432127

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst, wie groß die Wahrscheinlichkeit für jede der drei Farben bei einer einzelnen Drehung des Glücksrads ist. - Zeichne ein Baumdiagramm mit zwei Stufen, um alle möglichen Ausgänge der beiden Drehungen darzustellen. - Welche Pfade im Baumdiagramm gehören zu dem gesuchten Ereignis? - Erinnere dich an die Pfadregeln: Multipliziere die Wahrscheinlichkeiten entlang eines Pfades und addiere die Wahrscheinlichkeiten der verschiedenen günstigen Pfade. - Kannst du bei Teilaufgabe b) die Wahrscheinlichkeit schneller mithilfe des Gegenereignisses berechnen?

Lösung

1. Bestimmung der Wahrscheinlichkeiten für die einzelnen Farben bei einer Drehung: - \(P(\text{Rot}) = \frac{4}{8} = \frac{1}{2}\) - \(P(\text{Grün}) = \frac{2}{8} = \frac{1}{4}\) - \(P(\text{Gelb}) = \frac{2}{8} = \frac{1}{4}\) 2. Berechnung der Wahrscheinlichkeit für zweimal die gleiche Farbe (Ereignis \(A\)): - Die günstigen Pfade sind \((\text{Rot}, \text{Rot})\), \((\text{Grün}, \text{Grün})\) und \((\text{Gelb}, \text{Gelb})\). - Pfadwahrscheinlichkeiten: - \(P(\text{Rot}, \text{Rot}) = \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2} = \frac{1}{4}\) - \(P(\text{Grün}, \text{Grün}) = \frac{1}{4} \cdot \frac{1}{4} = \frac{1}{16}\) - \(P(\text{Gelb}, \text{Gelb}) = \frac{1}{4} \cdot \frac{1}{4} = \frac{1}{16}\) - Summe der Pfade: \(P(A) = \frac{4}{16} + \frac{1}{16} + \frac{1}{16} = \frac{6}{16} = \frac{3}{8} = 37{,}5\,\%\). 3. Berechnung der Wahrscheinlichkeit für mindestens einmal Gelb (Ereignis \(B\)): - Das Gegenereignis \(\bar{B}\) lautet: „kein Gelb“ (nur Rot oder Grün). - Die Wahrscheinlichkeit, bei einer Drehung kein Gelb zu erhalten, ist \(P(\text{nicht Gelb}) = \frac{6}{8} = \frac{3}{4}\). - Für zwei Drehungen gilt: \(P(\bar{B}) = \frac{3}{4} \cdot \frac{3}{4} = \frac{9}{16}\). - Damit ist \(P(B) = 1 - P(\bar{B}) = 1 - \frac{9}{16} = \frac{7}{16} = 43{,}75\,\%\).

Antwort

a) \(P(\text{zweimal gleiche Farbe}) = \frac{3}{8} = 37{,}5\,\%\) b) \(P(\text{mindestens einmal Gelb}) = \frac{7}{16} = 43{,}75\,\%\)
43214610
Das abgebildete Glücksrad besitzt 6 gleich große Sektoren. Es wird zweimal nacheinander gedreht. Bestimme die Wahrscheinlichkeit für folgende Ereignisse: a) Beide Drehungen zeigen dieselbe Farbe. b) Mindestens einmal wird die Farbe Rot gedreht. c) Bei der ersten Drehung wird Grün und bei der zweiten Drehung Blau erzielt.
Abbildung zur Aufgabe 432146

Denkanstöße

- Lies dir die Aufgabe aufmerksam durch und überlege, wie viele mögliche Ergebnisse es für einen einzelnen Dreh gibt. - Kannst du ein Baumdiagramm zeichnen, um alle möglichen Pfade für zwei Drehungen darzustellen? - Wie berechnet man die Wahrscheinlichkeit für einen bestimmten Pfad im Baumdiagramm? - Gibt es bei Teilaufgabe b) ein Gegenereignis, das einfacher zu berechnen ist als alle einzelnen günstigen Pfade zusammenzuzählen? - Achte darauf, deine Brüche am Ende so weit wie möglich zu kürzen.

Lösung

1. Bestimmung der Einzelwahrscheinlichkeiten: Da das Glücksrad aus 6 gleich großen Sektoren besteht, ergeben sich folgende Wahrscheinlichkeiten für die Farben bei einer einzelnen Drehung: \(P(\text{Grün}) = \frac{3}{6} = \frac{1}{2}\) \(P(\text{Blau}) = \frac{2}{6} = \frac{1}{3}\) \(P(\text{Rot}) = \frac{1}{6}\) 2. Teilaufgabe a): Das Ereignis „zweimal dieselbe Farbe“ umfasst die Pfade GG, BB und RR. Nach den Pfadregeln berechnet sich die Wahrscheinlichkeit zu: \(P(\text{dieselbe Farbe}) = P(\text{GG}) + P(\text{BB}) + P(\text{RR}) = \left(\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2}\right) + \left(\frac{1}{3} \cdot \frac{1}{3}\right) + \left(\frac{1}{6} \cdot \frac{1}{6}\right) = \frac{1}{4} + \frac{1}{9} + \frac{1}{36} = \frac{9 + 4 + 1}{36} = \frac{14}{36} = \frac{7}{18} \approx 38{,}9\,\%\) 3. Teilaufgabe b): Das Ereignis „mindestens einmal Rot“ lässt sich am einfachsten über das Gegenereignis „kein einziges Mal Rot“ (also nur Grün oder Blau) bestimmen: \(P(\text{kein Rot}) = \frac{5}{6} \cdot \frac{5}{6} = \frac{25}{36}\) \(P(\text{mindestens einmal Rot}) = 1 - P(\text{kein Rot}) = 1 - \frac{25}{36} = \frac{11}{36} \approx 30{,}6\,\%\) 4. Teilaufgabe c): Das Ereignis „erst Grün, dann Blau“ entspricht dem Pfad GB: \(P(\text{erst Grün, dann Blau}) = P(\text{Grün}) \cdot P(\text{Blau}) = \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{3} = \frac{1}{6} \approx 16{,}7\,\%\)

Antwort

a) \(P(\text{dieselbe Farbe}) = \frac{7}{18} \approx 38{,}9\,\%\) b) \(P(\text{mindestens einmal Rot}) = \frac{11}{36} \approx 30{,}6\,\%\) c) \(P(\text{erst Grün, dann Blau}) = \frac{1}{6} \approx 16{,}7\,\%\)
43215510
Ein Glücksrad besitzt vier gleich große Sektoren: Zwei sind blau, einer ist rot und einer ist gelb (siehe Abbildung). Das Glücksrad wird dreimal nacheinander gedreht. Bestimme die Wahrscheinlichkeit für die folgenden Ereignisse mithilfe der Pfadregeln: a) Es wird genau die Farbreihenfolge Blau - Rot - Gelb gedreht. b) Es werden drei verschiedene Farben gedreht. Gib deine Ergebnisse als gekürzte Brüche und als Dezimalzahlen an.
Abbildung zur Aufgabe 432155

Denkanstöße

- Bestimme zunächst die Wahrscheinlichkeit für jede der drei Farben bei einer einzigen Drehung des Rads. - Stelle dir das Experiment als mehrstufigen Baum vor. Welche Pfade entsprechen den gesuchten Ereignissen? - Wie berechnet man die Wahrscheinlichkeit eines bestimmten Pfades im Baumdiagramm? - Wie viele verschiedene Möglichkeiten (Reihenfolgen) gibt es, drei unterschiedliche Farben zu erhalten? - Wenn mehrere Pfade zum gewünschten Ereignis führen, wie werden deren Wahrscheinlichkeiten kombiniert?

Lösung

1. Bestimmung der Einzelwahrscheinlichkeiten: Die Wahrscheinlichkeiten für die einzelnen Farben bei einer Drehung betragen: \(P(B) = \frac{2}{4} = \frac{1}{2}\) (Blau) \(P(R) = \frac{1}{4}\) (Rot) \(P(G) = \frac{1}{4}\) (Gelb) 2. Teilaufgabe a): Gesucht ist die Wahrscheinlichkeit für den Pfad Blau \(\to\) Rot \(\to\) Gelb. Nach der 1. Pfadregel (Produktregel) multipliziert man die Wahrscheinlichkeiten entlang des Pfades: \(P(\text{Blau - Rot - Gelb}) = \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{4} \cdot \frac{1}{4} = \frac{1}{32} = 0{,}03125\). 3. Teilaufgabe b): Drei verschiedene Farben zu erhalten bedeutet, dass genau die Farben Blau, Rot und Gelb in beliebiger Reihenfolge auftreten. Es gibt dafür \(3! = 6\) verschiedene Pfade (Anordnungen). Da jeder dieser Pfade die gleiche Wahrscheinlichkeit von \(\frac{1}{32}\) hat, addiert man diese nach der 2. Pfadregel (Summenregel): \(P(\text{drei verschiedene Farben}) = 6 \cdot \frac{1}{32} = \frac{6}{32} = \frac{3}{16} = 0{,}1875\).

Antwort

a) \(P(\text{Blau - Rot - Gelb}) = \frac{1}{32} = 0{,}03125\) b) \(P(\text{drei verschiedene Farben}) = \frac{3}{16} = 0{,}1875\)
43216110
Das abgebildete Glücksrad besitzt 8 gleich große Sektoren: vier blaue Sektoren mit den Zahlen 1, 2, 3 und 4, zwei grüne Sektoren mit den Zahlen 5 und 6 sowie zwei rote Sektoren mit den Zahlen 7 und 8. Das Glücksrad wird zweimal nacheinander gedreht. Wir betrachten die folgenden drei Ereignisse: - **Ereignis A**: „Beide gedrehten Zahlen sind ungerade.“ - **Ereignis B**: „Die Summe der beiden gedrehten Zahlen ist größer als 12.“ - **Ereignis C**: „Beim ersten Drehen wird ein blauer Sektor und beim zweiten Drehen ein roter Sektor erzielt.“ a) Bestimme die Wahrscheinlichkeit für das Ereignis C mithilfe der Pfadregeln. b) Berechne die Wahrscheinlichkeit für das Ereignis A. c) Berechne die Wahrscheinlichkeit für das Ereignis B.
Abbildung zur Aufgabe 432161

Denkanstöße

- Überlege zuerst, wie viele Sektoren insgesamt vorhanden sind und welche Wahrscheinlichkeit jeder einzelne Sektor hat. - Für Teilaufgabe a): Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für Blau in der ersten Drehung und für Rot in der zweiten Drehung? Wie verknüpft man diese entlang eines Pfades? - Für Teilaufgabe b): Welche Zahlen auf dem Glücksrad sind ungerade? Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, eine ungerade Zahl zu drehen? - Für Teilaufgabe c): Welche Zahlenpaare ergeben eine Summe, die größer als 12 ist? Schreibe sie systematisch auf, beginnend mit der größtmöglichen Zahl 8.

Lösung

1. **Wahrscheinlichkeit für Ereignis C (Teilaufgabe a)**: Die Wahrscheinlichkeit für einen blauen Sektor bei einer Drehung ist \(P(\text{Blau}) = \frac{4}{8} = \frac{1}{2}\). Die Wahrscheinlichkeit für einen roten Sektor bei einer Drehung ist \(P(\text{Rot}) = \frac{2}{8} = \frac{1}{4}\). Da die beiden Drehungen unabhängig voneinander sind, gilt nach der ersten Pfadregel: \(P(C) = P(\text{Blau}) \cdot P(\text{Rot}) = \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{4} = \frac{1}{8} = 0{,}125\) (oder \(12{,}5\,\%\)). 2. **Wahrscheinlichkeit für Ereignis A (Teilaufgabe b)**: Die ungeraden Zahlen auf dem Glücksrad sind 1, 3, 5 und 7. Dies sind 4 der insgesamt 8 Sektoren. Die Wahrscheinlichkeit, bei einer Drehung eine ungerade Zahl zu erhalten, beträgt daher \(P(\text{ungerade}) = \frac{4}{8} = \frac{1}{2}\). Da beide Drehungen unabhängig sind, gilt für Ereignis A: \(P(A) = P(\text{ungerade}) \cdot P(\text{ungerade}) = \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2} = \frac{1}{4} = 0{,}25\) (oder \(25\,\%\)). 3. **Wahrscheinlichkeit für Ereignis B (Teilaufgabe c)**: Die Summe der beiden Zahlen soll größer als 12 sein, also mindestens 13 betragen. Da die größte Zahl auf dem Glücksrad die 8 ist, listen wir alle günstigen Paare \((x, y)\) auf: - Für \(x = 8\): \(y \in \{5, 6, 7, 8\}\) (4 günstige Paare: (8,5), (8,6), (8,7), (8,8)) - Für \(x = 7\): \(y \in \{6, 7, 8\}\) (3 günstige Paare: (7,6), (7,7), (7,8)) - Für \(x = 6\): \(y \in \{7, 8\}\) (2 günstige Paare: (6,7), (6,8)) - Für \(x = 5\): \(y \in \{8\}\) (1 günstiges Paar: (5,8)) Insgesamt gibt es \(4 + 3 + 2 + 1 = 10\) günstige Kombinationen von insgesamt \(8 \cdot 8 = 64\) gleich wahrscheinlichen Ergebnissen. Die Wahrscheinlichkeit für das Ereignis B beträgt somit: \(P(B) = \frac{10}{64} = \frac{5}{32} = 0{,}15625\) (oder \(15{,}625\,\%\)).

Antwort

a) \(P(C) = \frac{1}{8} = 0{,}125\) (oder \(12{,}5\,\%\)) b) \(P(A) = \frac{1}{4} = 0{,}25\) (oder \(25\,\%\)) c) \(P(B) = \frac{5}{32} = 0{,}15625\) (oder \(15{,}625\,\%\))
43598610
Ein Glücksrad ist in acht gleich große Felder unterteilt (siehe Abbildung). Das Rad wird dreimal nacheinander gedreht. a) Berechne die Wahrscheinlichkeit für das Ereignis \(E_1\): „Es erscheint kein einziges Mal die Farbe Gelb“. b) Berechne die Wahrscheinlichkeit für das Ereignis \(E_2\): „Die Farbe Rot erscheint genau zweimal“. c) Welches der beiden Ereignisse ist wahrscheinlicher? Begründe deine Antwort durch einen Vergleich der Wahrscheinlichkeiten.
Abbildung zur Aufgabe 435986

Denkanstöße

- Bestimme zuerst die Wahrscheinlichkeit für jede der drei Farben bei einem einzelnen Dreh. - Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, bei einem einzelnen Dreh eine andere Farbe als Gelb zu erhalten? - Überlege dir für Teil b), wie viele verschiedene Pfade im Baumdiagramm genau zwei rote Felder enthalten. - Nutze die Pfadregeln, um die Gesamtwahrscheinlichkeiten für die mehrstufigen Ereignisse zu berechnen.

Lösung

1. Bestimmung der Wahrscheinlichkeiten für einen einzelnen Dreh: Aus der Abbildung mit acht gleich großen Sektoren ergibt sich \(P(\text{rot}) = \frac{4}{8} = \frac{1}{2}\), \(P(\text{blau}) = \frac{2}{8} = \frac{1}{4}\) und \(P(\text{gelb}) = \frac{2}{8} = \frac{1}{4}\). 2. Berechnung von \(P(E_1)\): Das Ereignis tritt ein, wenn bei allen drei Drehungen entweder Rot oder Blau erscheint. Die Wahrscheinlichkeit für „nicht Gelb“ bei einem Dreh ist \(P(\text{rot oder blau}) = \frac{4}{8} + \frac{2}{8} = \frac{6}{8} = \frac{3}{4}\). Nach der Pfadmultiplikationsregel für unabhängige Ereignisse gilt: \(P(E_1) = \frac{3}{4} \cdot \frac{3}{4} \cdot \frac{3}{4} = \frac{27}{64} = 0{,}421875\). 3. Berechnung von \(P(E_2)\): Gesucht ist die Wahrscheinlichkeit für genau zwei rote Felder bei drei Drehungen. Es gibt drei Pfade, die dieses Ereignis erfüllen: (Rot, Rot, nicht Rot), (Rot, nicht Rot, Rot) und (nicht Rot, Rot, Rot). Dabei ist \(P(\text{nicht Rot}) = 1 - \frac{1}{2} = \frac{1}{2}\). Jeder dieser Pfade hat die Wahrscheinlichkeit \(\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2} = \frac{1}{8}\). Somit ist \(P(E_2) = 3 \cdot \frac{1}{8} = \frac{3}{8} = \frac{24}{64} = 0{,}375\). 4. Vergleich: Da \(\frac{27}{64} > \frac{24}{64}\) (bzw. \(0{,}421875 > 0{,}375\)) ist, besitzt das Ereignis \(E_1\) die höhere Wahrscheinlichkeit.

Antwort

Das Ereignis \(E_1\) ist wahrscheinlicher. Die berechneten Wahrscheinlichkeiten sind \(P(E_1) = \frac{27}{64} \approx 42{,}2\,\%\) und \(P(E_2) = \frac{3}{8} = 37{,}5\,\%\).
43602210
Ein Glücksrad mit 8 gleich großen Feldern (3 grüne, 4 gelbe, 1 orangefarbenes) wird dreimal nacheinander gedreht. Bestimme die Wahrscheinlichkeit für folgende Ereignisse: a) Das Rad zeigt genau zweimal „Gelb“. b) Das Rad zeigt mindestens einmal „Orange“. c) Die Farben erscheinen in der exakten Reihenfolge „Grün“, „Gelb“, „Orange“. d) Das Rad zeigt höchstens einmal „Gelb“.
Abbildung zur Aufgabe 436022

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst, wie groß die Wahrscheinlichkeit für jede einzelne Farbe bei einer Drehung ist. - Bei mehreren Drehungen hilft oft ein Baumdiagramm, um die möglichen Pfade zu visualisieren. - Achte auf Begriffe wie „genau“, „mindestens“ oder „höchstens“. - Wenn nach „mindestens einmal“ gefragt wird, kann es einfacher sein, die Wahrscheinlichkeit des Gegenteils von 1 abzuziehen. - Multipliziere die Wahrscheinlichkeiten entlang eines Pfades und addiere die Ergebnisse verschiedener Pfade, die zum selben Ereignis gehören.

Lösung

1. Bestimmung der Einzelwahrscheinlichkeiten: \(P(\text{Grün}) = \frac{3}{8}\), \(P(\text{Gelb}) = \frac{4}{8} = \frac{1}{2}\) und \(P(\text{Orange}) = \frac{1}{8}\). 2. Berechnung für a): Es gibt \(\binom{3}{2} = 3\) Pfade mit genau zweimal Gelb. \(P(\text{genau zweimal Gelb}) = 3 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^2 \cdot \frac{1}{2} = \frac{3}{8} = 0{,}375\). 3. Berechnung für b): Das Gegenereignis lautet „kein Orange“. \(P(\text{mindestens einmal Orange}) = 1 - P(\text{kein Orange}) = 1 - \left(\frac{7}{8}\right)^3 = 1 - \frac{343}{512} = \frac{169}{512} \approx 0{,}3301\). 4. Berechnung für c): Multiplikation der Wahrscheinlichkeiten entlang des Pfades Grün–Gelb–Orange. \(P(\text{Grün, Gelb, Orange}) = \frac{3}{8} \cdot \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{8} = \frac{3}{128} \approx 0{,}0234\). 5. Berechnung für d): Addition der Wahrscheinlichkeiten für kein Gelb und genau einmal Gelb. \(P(\text{höchstens einmal Gelb}) = \left(\frac{1}{2}\right)^3 + 3 \cdot \frac{1}{2} \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^2 = \frac{1}{8} + \frac{3}{8} = \frac{1}{2} = 0{,}5\).

Antwort

a) \(P(\text{genau zweimal Gelb}) = \frac{3}{8} = 37{,}5\,\%\) b) \(P(\text{mindestens einmal Orange}) = \frac{169}{512} \approx 33{,}01\,\%\) c) \(P(\text{Grün, Gelb, Orange}) = \frac{3}{128} \approx 2{,}34\,\%\) d) \(P(\text{höchstens einmal Gelb}) = \frac{1}{2} = 50\,\%\)
43606110
Ein Glücksrad mit 8 gleich großen Feldern, die von 1 bis 8 durchnummeriert sind, wird dreimal nacheinander gedreht. Bei jeder Drehung wird die erzielte Zahl notiert. Berechne die Wahrscheinlichkeit für die folgenden Ereignisse: a) Genau die erste und die letzte Zahl sind gerade. b) Nur die erste Zahl ist eine Quadratzahl. c) Alle drei Zahlen sind größer als 5. d) Es wird dreimal hintereinander die gleiche Zahl gedreht.
Abbildung zur Aufgabe 436061

Denkanstöße

- Überlege dir zuerst, wie viele gleich große Felder das Glücksrad hat und wie oft gedreht wird. - Kannst du für jedes Ereignis festlegen, welche Zahlen bei den einzelnen Drehungen erlaubt sind? - Erinnere dich an die Pfadregeln: Entlang eines Pfades im Baumdiagramm werden die Wahrscheinlichkeiten multipliziert. - Achte bei Begriffen wie „genau“ oder „nur“ darauf, dass die anderen Drehungen dann eine gegenteilige Eigenschaft haben müssen. - Was ist eine Quadratzahl? Liste sie für den Bereich von 1 bis 8 auf.

Lösung

1. Bestimmung der Gesamtzahl der Ergebnisse: Da das Rad 8 Felder hat und 3-mal gedreht wird, gibt es insgesamt \(8^3 = 512\) gleich wahrscheinliche Elementarereignisse. 2. Teilaufgabe a): Die Bedingung „genau die erste und die letzte Zahl gerade“ bedeutet für drei Drehungen die feste Abfolge (gerade, ungerade, gerade). Es gibt 4 gerade Zahlen (2, 4, 6, 8) und 4 ungerade Zahlen (1, 3, 5, 7) im Bereich von 1 bis 8. Die Wahrscheinlichkeit ist \(P(\text{G, U, G}) = \frac{4}{8} \cdot \frac{4}{8} \cdot \frac{4}{8} = \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2} = \frac{1}{8} = 0{,}125\). 3. Teilaufgabe b): Quadratzahlen im Bereich 1 bis 8 sind 1 und 4 (2 Felder). Keine Quadratzahlen sind demnach 6 Felder (2, 3, 5, 6, 7, 8). Die Bedingung „nur die erste Zahl Quadratzahl“ bedeutet die Abfolge (Quadratzahl, keine Quadratzahl, keine Quadratzahl). Die Wahrscheinlichkeit ist \(P(\text{Q, nQ, nQ}) = \frac{2}{8} \cdot \frac{6}{8} \cdot \frac{6}{8} = \frac{1}{4} \cdot \frac{3}{4} \cdot \frac{3}{4} = \frac{9}{64} = 0{,}140625\). 4. Teilaufgabe c): Zahlen größer als 5 sind 6, 7 und 8 (3 Felder). Die Wahrscheinlichkeit für drei solche Zahlen hintereinander ist \(P(>5, >5, >5) = \left(\frac{3}{8}\right)^3 = \frac{27}{512} \approx 0{,}0527\). 5. Teilaufgabe d): Es gibt 8 günstige Ergebnisse für drei gleiche Zahlen: (1,1,1), (2,2,2), ..., (8,8,8). Die Wahrscheinlichkeit ist \(8 \cdot \left(\frac{1}{8}\right)^3 = \frac{8}{512} = \frac{1}{64} = 0{,}015625\).

Antwort

a) \(P = \frac{1}{8} = 12{,}5\,\%\) b) \(P = \frac{9}{64} = 14{,}0625\,\%\) c) \(P = \frac{27}{512} \approx 5{,}27\,\%\) d) \(P = \frac{1}{64} = 1{,}5625\,\%\)
43607510
Das abgebildete Glücksrad besteht aus acht gleich großen Sektoren, die mit Zahlen und Farben markiert sind. Es wird zweimal nacheinander gedreht. Berechne die Wahrscheinlichkeit für die folgenden Ereignisse: a) Die Summe der beiden erzielten Zahlen ist genau 3. b) Die erste Zahl ist eine 1 und die zweite Zahl ist größer als 1. c) Bei beiden Drehungen wird die gleiche Farbe erzielt.
Abbildung zur Aufgabe 436075

Denkanstöße

- Notiere dir zuerst, wie groß die Wahrscheinlichkeit für jede einzelne Zahl auf dem Rad ist. - Welche Kombinationen von Zahlen führen zum gewünschten Ergebnis? - Überlege, wie du die Wahrscheinlichkeiten der einzelnen Drehungen kombinieren musst, wenn sie nacheinander stattfinden. - Bei Ereignis c hilft es, die Wahrscheinlichkeiten für jede Farbe einzeln zu berechnen und dann zu addieren.

Lösung

1. Bestimmung der Wahrscheinlichkeiten für die einzelnen Zahlen: \(P(1) = \frac{2}{8} = \frac{1}{4}\) (blau) \(P(2) = \frac{3}{8}\) (rot) \(P(3) = \frac{1}{8}\) (grün) \(P(4) = \frac{1}{8}\) (gelb) \(P(5) = \frac{1}{8}\) (orange) 2. Berechnung für Ereignis a (Summe 3): Die möglichen Zahlenpaare sind (1; 2) und (2; 1). \(P(1; 2) = \frac{2}{8} \cdot \frac{3}{8} = \frac{6}{64}\) \(P(2; 1) = \frac{3}{8} \cdot \frac{2}{8} = \frac{6}{64}\) Gesamtwahrscheinlichkeit: \(\frac{6}{64} + \frac{6}{64} = \frac{12}{64} = \frac{3}{16}\). 3. Berechnung für Ereignis b (erste 1, zweite > 1): Die erste Drehung muss eine 1 sein (\(P = \frac{2}{8}\)). Die zweite Drehung muss eine 2, 3, 4 oder 5 sein (\(P = \frac{3+1+1+1}{8} = \frac{6}{8}\)). Wahrscheinlichkeit: \(P = \frac{2}{8} \cdot \frac{6}{8} = \frac{12}{64} = \frac{3}{16}\). 4. Berechnung für Ereignis c (gleiche Farbe): Da jede Zahl einer spezifischen Farbe zugeordnet ist, entspricht dies der Wahrscheinlichkeit für zwei gleiche Zahlen: \(P(\text{gleiche Farbe}) = P(1; 1) + P(2; 2) + P(3; 3) + P(4; 4) + P(5; 5)\) \(P = (\frac{2}{8})^2 + (\frac{3}{8})^2 + (\frac{1}{8})^2 + (\frac{1}{8})^2 + (\frac{1}{8})^2 = \frac{4 + 9 + 1 + 1 + 1}{64} = \frac{16}{64} = \frac{1}{4}\).

Antwort

a) \(\frac{3}{16}\) b) \(\frac{3}{16}\) c) \(\frac{1}{4}\)
43608510
Ein Glücksrad besitzt 10 gleich große Felder, die in den Farben Blau, Rot und Gelb markiert sind. Die Verteilung der Farben ist in der Abbildung dargestellt. a) Bestimme die Wahrscheinlichkeiten für die Ergebnisse Blau, Rot und Gelb bei einer einmaligen Drehung. b) Das Glücksrad wird zweimal nacheinander gedreht. Berechne die Wahrscheinlichkeit dafür, dass bei beiden Drehungen die gleiche Farbe erscheint. c) Eine Schülerin behauptet: „Die Wahrscheinlichkeit, bei zwei Drehungen mindestens einmal Gelb zu erhalten, liegt über \(35\,\%\).“ Hat sie recht? Begründe deine Antwort durch eine Rechnung.
Abbildung zur Aufgabe 436085

Denkanstöße

- Überlege zuerst, wie viele Felder insgesamt vorhanden sind und wie viele davon auf die jeweilige Farbe entfallen. - Zeichne für zwei Drehungen ein Baumdiagramm, um die möglichen Pfade zu visualisieren. - Erinnere dich an die Pfadregeln: Multipliziere die Wahrscheinlichkeiten entlang eines Pfades und addiere die Ergebnisse der verschiedenen günstigen Pfade. - Bei „mindestens“-Aufgaben ist es oft einfacher, mit dem Gegenereignis zu rechnen.

Lösung

1. Bestimmung der Einzelwahrscheinlichkeiten: Da es 10 gleich große Felder gibt, von denen 5 blau, 3 rot und 2 gelb sind, gilt: \(P(\text{Blau}) = \frac{5}{10} = 0{,}5\); \(P(\text{Rot}) = \frac{3}{10} = 0{,}3\); \(P(\text{Gelb}) = \frac{2}{10} = 0{,}2\). 2. Berechnung der Wahrscheinlichkeit für gleiche Farben bei zwei Drehungen: Nach der Pfadregel für das Ereignis \(E = \{(\text{Blau, Blau}), (\text{Rot, Rot}), (\text{Gelb, Gelb})\}\) ergibt sich \(P(E) = 0{,}5^2 + 0{,}3^2 + 0{,}2^2 = 0{,}25 + 0{,}09 + 0{,}04 = 0{,}38\). 3. Untersuchung der Behauptung für „mindestens einmal Gelb“: Das Gegenereignis zu „mindestens einmal Gelb“ ist „kein einziges Mal Gelb“. Die Wahrscheinlichkeit für „nicht Gelb“ (Blau oder Rot) beträgt \(0{,}5 + 0{,}3 = 0{,}8\). Somit ist \(P(\text{mindestens einmal Gelb}) = 1 - 0{,}8^2 = 1 - 0{,}64 = 0{,}36\). 4. Vergleich mit dem behaupteten Wert: Da \(0{,}36 = 36\,\%\) und \(36\,\% > 35\,\%\), hat die Schülerin recht.

Antwort

a) \(P(\text{Blau}) = 0{,}5\); \(P(\text{Rot}) = 0{,}3\); \(P(\text{Gelb}) = 0{,}2\). b) Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(0{,}38\) (oder \(38\,\%\)). c) Ja, sie hat recht. Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(0{,}36\) (oder \(36\,\%\)), was über \(35\,\%\) liegt.
43618110
In einer Urne befinden sich Kugeln mit den Buchstaben des Wortes „STATISTIK“. a) Es werden nacheinander drei Kugeln mit Zurücklegen gezogen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass dabei das Wort „SIS“ entsteht? b) Es werden nacheinander drei Kugeln ohne Zurücklegen gezogen. Berechne die Wahrscheinlichkeit für das Wort „TIT“. c) Es werden drei Kugeln nacheinander ohne Zurücklegen gezogen. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Buchstaben A, K und T in beliebiger Reihenfolge gezogen werden?
Abbildung zur Aufgabe 436181

Denkanstöße

- Zähle zuerst, wie oft jeder Buchstabe in der Urne vorkommt und wie viele Kugeln es insgesamt sind. - Achte bei jeder Teilaufgabe darauf, ob die Kugeln zurückgelegt werden oder nicht. - Überlege dir bei der Reihenfolge, wie viele Pfade im Baumdiagramm zum gewünschten Ergebnis führen. - Für die Wahrscheinlichkeit eines Wortes in einer festen Reihenfolge multiplizierst du die Wahrscheinlichkeiten entlang des entsprechenden Pfades.

Lösung

1. Bestimmung der Gesamtzahl der Kugeln und der Häufigkeit der Buchstaben: Gesamtzahl \(n = 9\). Häufigkeiten der Buchstaben: \(S: 2\), \(T: 3\), \(A: 1\), \(I: 2\), \(K: 1\). 2. Teilaufgabe a) Ziehen mit Zurücklegen: Die Wahrscheinlichkeit für „SIS“ in dieser festen Reihenfolge berechnet sich als Produkt der Einzelwahrscheinlichkeiten: \(P(\text{„SIS“}) = P(S) \cdot P(I) \cdot P(S) = \frac{2}{9} \cdot \frac{2}{9} \cdot \frac{2}{9} = \frac{8}{729} \approx 0{,}0110\). 3. Teilaufgabe b) Ziehen ohne Zurücklegen: Die Wahrscheinlichkeit für „TIT“ in dieser Reihenfolge berücksichtigt die schrittweise verringerte Kugelanzahl: \(P(\text{„TIT“}) = \frac{3}{9} \cdot \frac{2}{8} \cdot \frac{2}{7} = \frac{12}{504} = \frac{1}{42} \approx 0{,}0238\). 4. Teilaufgabe c) Buchstaben A, K und T in beliebiger Reihenfolge (ohne Zurücklegen): Es gibt \(3! = 6\) mögliche Reihenfolgen (AKT, ATK, KAT, KTA, TAK, TKA). Da die Zähler der Wahrscheinlichkeiten für jede dieser Reihenfolgen immer die Faktoren \(1\), \(1\) und \(3\) enthalten, haben alle sechs Pfade die gleiche Wahrscheinlichkeit: \(P(\text{eine Reihenfolge}) = \frac{1}{9} \cdot \frac{1}{8} \cdot \frac{3}{7} = \frac{3}{504} = \frac{1}{168}\). Die Gesamtwahrscheinlichkeit ist die Summe dieser sechs Pfade: \(6 \cdot \frac{1}{168} = \frac{6}{168} = \frac{1}{28} \approx 0{,}0357\).

Antwort

a) \(P \approx 0{,}0110\) (oder \(\frac{8}{729}\)) b) \(P \approx 0{,}0238\) (oder \(\frac{1}{42}\)) c) \(P \approx 0{,}0357\) (oder \(\frac{1}{28}\))
43752410
Ein Beutel enthält 2 rote und 1 blaue Kugel. Es wird dreimal mit Zurücklegen gezogen. Bestimme die Wahrscheinlichkeit dafür, dass genau zweimal rot gezogen wird.
Abbildung zur Aufgabe 437524

Denkanstöße

- Welche Reihenfolgen enthalten genau die verlangte Anzahl roter Kugeln? - Sind die Wahrscheinlichkeiten auf jeder Stufe gleich geblieben?

Lösung

1. Günstige Pfade: \(RRB\), \(RBR\), \(BRR\). 2. Wahrscheinlichkeit je Pfad: \(\frac{2}{3}\cdot\frac{2}{3}\cdot\frac{1}{3}=\frac{4}{27}\). 3. Gesamtwahrscheinlichkeit: \(3\cdot\frac{4}{27}=\frac{4}{9}\).

Antwort

\(\frac{4}{9}\approx 44{,}4\,\%\).
43752710
Ein Bauteil ist mit Wahrscheinlichkeit \(0{,}02\) defekt. Drei unabhängig ausgewählte Bauteile werden geprüft. Bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass mindestens eines defekt ist.
Abbildung zur Aufgabe 437527

Denkanstöße

- Das gewünschte Ereignis umfasst mehrere Pfade. - Kannst du das Gegenteil durch einen einzigen Pfad beschreiben?

Lösung

1. Gegenereignis „kein Bauteil defekt“: \(0{,}98^3=0{,}941192\). 2. Gesuchte Wahrscheinlichkeit: \(1-0{,}941192=0{,}058808\).

Antwort

\(0{,}058808\approx 5{,}88\,\%\).
43752810
Eine Reise besteht aus drei Etappen. Die Verspätungswahrscheinlichkeiten betragen nacheinander \(0{,}1\), \(0{,}2\) und \(0{,}15\); die Etappen werden als unabhängig modelliert. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für genau eine verspätete Etappe?
Abbildung zur Aufgabe 437528

Denkanstöße

- Notiere alle Fälle, in denen genau eine Etappe die Bedingung erfüllt. - Verwende für jede Etappe den passenden Ast.

Lösung

1. Nur Etappe 1 verspätet: \(0{,}1\cdot0{,}8\cdot0{,}85=0{,}068\). 2. Nur Etappe 2 verspätet: \(0{,}9\cdot0{,}2\cdot0{,}85=0{,}153\). 3. Nur Etappe 3 verspätet: \(0{,}9\cdot0{,}8\cdot0{,}15=0{,}108\). 4. Gesamtwahrscheinlichkeit: \(0{,}068+0{,}153+0{,}108=0{,}329\).

Antwort

\(0{,}329=32{,}9\,\%\).
43753410
Ein Glückswürfel hat 3 rote, 2 blaue und 1 grüne Seite. Er wird zweimal geworfen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass zwei verschiedene Farben erscheinen?
Abbildung zur Aufgabe 437534

Denkanstöße

- Kannst du das Gegenteil des gesuchten Ereignisses einfacher erfassen? - Berücksichtige alle Farben getrennt.

Lösung

1. Gegenereignis „gleiche Farbe“: \(\left(\frac{3}{6}\right)^2+\left(\frac{2}{6}\right)^2+\left(\frac{1}{6}\right)^2=\frac{14}{36}\). 2. Gesuchte Wahrscheinlichkeit: \(1-\frac{14}{36}=\frac{22}{36}=\frac{11}{18}\).

Antwort

\(\frac{11}{18}\approx 61{,}1\,\%\).
43753810
Gegeben sind \(P(A)=0{,}4\), \(P(B\mid A)=0{,}7\) und \(P(B)=0{,}52\). Bestimme die fehlende Wahrscheinlichkeit \(P(B\mid\overline{A})\).
Abbildung zur Aufgabe 437538

Denkanstöße

- Zerlege die Gesamtwahrscheinlichkeit des Zielereignisses nach der ersten Stufe. - Ein Teilbeitrag ist bereits aus dem bekannten Pfad bestimmbar.

Lösung

1. Anteil über \(A\): \(P(A\cap B)=0{,}4\cdot0{,}7=0{,}28\). 2. Anteil über \(\overline{A}\): \(0{,}52-0{,}28=0{,}24\). 3. Fehlender Ast: \(0{,}24:0{,}6=0{,}4\).

Antwort

\(P(B\mid\overline{A})=0{,}4\).
43754810
Drei aufeinanderfolgende Ampeln zeigen unabhängig voneinander mit den Wahrscheinlichkeiten \(0{,}7\), \(0{,}6\) und \(0{,}8\) Grün. Bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass genau zwei Ampeln Grün zeigen. Im Baumdiagramm steht \(G\) für Grün und \(R\) für Rot.
Abbildung zur Aufgabe 437548

Denkanstöße

- Genau eine der drei Ampeln darf nicht grün sein. - Schreibe die drei möglichen Positionen dieser Ampel auf.

Lösung

1. Grün–Grün–Rot: \(0{,}7\cdot0{,}6\cdot0{,}2=0{,}084\). 2. Grün–Rot–Grün: \(0{,}7\cdot0{,}4\cdot0{,}8=0{,}224\). 3. Rot–Grün–Grün: \(0{,}3\cdot0{,}6\cdot0{,}8=0{,}144\). 4. Gesamtwahrscheinlichkeit: \(0{,}452\).

Antwort

\(0{,}452=45{,}2\,\%\).
43755610
Drei unabhängige Sensoren lösen jeweils mit Wahrscheinlichkeit \(0{,}1\) Fehlalarm aus. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass mindestens zwei Sensoren gleichzeitig Fehlalarm melden?
Abbildung zur Aufgabe 437556

Denkanstöße

- Zerlege „mindestens zwei“ in disjunkte Fälle. - Wie viele Positionen kann der einzelne normale Sensor im ersten Fall haben?

Lösung

1. Genau zwei Fehlalarme: \(3\cdot0{,}1^2\cdot0{,}9=0{,}027\). 2. Drei Fehlalarme: \(0{,}1^3=0{,}001\). 3. Gesamtwahrscheinlichkeit: \(0{,}027+0{,}001=0{,}028\).

Antwort

\(0{,}028=2{,}8\,\%\).
42363610
Bei einer Qualitätskontrolle in einer Fabrik wird festgestellt, dass im Schnitt jedes vierte Bauteil (\(25\,\%\)) nachgebessert werden muss. Die Prüfungen werden als unabhängig mit konstanter Wahrscheinlichkeit \(p = 0{,}25\) für ein nachzubesserndes Teil betrachtet. Die Zufallsvariable \(X\) beschreibt die Anzahl der geprüften Bauteile, bis zum ersten Mal ein nachzubesserndes Teil gefunden wird. Bestimme die kleinste Anzahl \(n\) von Prüfungen, für die die Wahrscheinlichkeit, mindestens ein nachzubesserndes Teil zu finden, mindestens \(80\,\%\) beträgt.

Denkanstöße

- Wie berechnet man die Wahrscheinlichkeit, dass bei einer bestimmten Anzahl von Versuchen mindestens ein Erfolg eintritt? - Nutze das Gegenereignis „kein Erfolg in \(n\) Versuchen“. - Stelle eine Ungleichung auf, die die Wahrscheinlichkeit des Gegenereignisses mit dem Restrisiko vergleicht. - Du kannst verschiedene Werte für die Anzahl der Versuche ausprobieren, um die Grenze zu finden.

Lösung

1. Die Wahrscheinlichkeit für ein nachzubesserndes Teil ist \(p = 0{,}25\), die Wahrscheinlichkeit für ein einwandfreies Teil ist \(q = 0{,}75\). 2. Die Wahrscheinlichkeit, dass unter \(n\) Bauteilen mindestens eines nachgebessert werden muss, entspricht \(P(X \le n)\). 3. Berechnung über das Gegenereignis „keines der \(n\) Teile muss nachgebessert werden“: \(P(X \le n) = 1 - 0{,}75^n\). 4. Die Bedingung lautet \(1 - 0{,}75^n \ge 0{,}80\), was gleichbedeutend mit \(0{,}75^n \le 0{,}20\) ist. 5. Durch systematisches Probieren oder Logarithmieren ergibt sich: \(0{,}75^5 \approx 0{,}2373\) (entspricht etwa \(76{,}3\,\%\) Gesamtwahrscheinlichkeit) \(0{,}75^6 \approx 0{,}1780\) (entspricht etwa \(82{,}2\,\%\) Gesamtwahrscheinlichkeit) 6. Die kleinste ganze Zahl ist somit \(n = 6\).

Antwort

\(n = 6\)
43596410
Das abgebildete Glücksrad wird dreimal nacheinander gedreht. a) Berechne die Wahrscheinlichkeit dafür, dass bei den drei Drehungen drei verschiedene Farben erscheinen. b) Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Zeiger genau zweimal auf Rot stehen bleibt?
Abbildung zur Aufgabe 435964

Denkanstöße

- Wie viele verschiedene Farben gibt es insgesamt auf dem Rad? - Überlege dir, wie viele Möglichkeiten es für die erste, zweite und dritte Drehung gibt, wenn alle Farben unterschiedlich sein sollen. - Bei „genau zweimal Rot“ gibt es verschiedene Reihenfolgen (z. B. Rot-Rot-NichtRot). Wie viele solcher Pfade gibt es? - Berechne die Wahrscheinlichkeit für einen einzelnen Pfad und multipliziere sie mit der Anzahl der passenden Pfade.

Lösung

1. Analyse des Glücksrads: Es gibt 4 gleich große Felder in den Farben Rot, Gelb, Blau und Grün. Jede Farbe hat die Wahrscheinlichkeit \(p = \frac{1}{4}\). 2. Berechnung für Teilaufgabe a) (drei verschiedene Farben): Beim ersten Dreh ist die Farbe beliebig (Wahrscheinlichkeit 1). Beim zweiten Dreh muss eine der 3 anderen Farben erscheinen: \(p_2 = \frac{3}{4}\). Beim dritten Dreh muss eine der 2 verbleibenden Farben erscheinen: \(p_3 = \frac{2}{4} = \frac{1}{2}\). \(P(E) = 1 \cdot \frac{3}{4} \cdot \frac{2}{4} = \frac{6}{16} = \frac{3}{8}\) Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(\frac{3}{8} = 37{,}5\,\%\). 3. Berechnung für Teilaufgabe b) (genau zweimal Rot): Wir bezeichnen Rot mit \(R\) und ein Ergebnis, das nicht Rot ist, mit \(X\). Es gibt drei mögliche Abfolgen: \((R, R, X)\), \((R, X, R)\) und \((X, R, R)\). Die Wahrscheinlichkeit für ein Ergebnis, das nicht Rot ist, beträgt \(P(X) = \frac{3}{4}\). Die Wahrscheinlichkeit für einen Pfad wie \((R, R, X)\) ist \(P(R, R, X) = \frac{1}{4} \cdot \frac{1}{4} \cdot \frac{3}{4} = \frac{3}{64}\). Da es drei solche Pfade gibt, gilt: \(P(F) = 3 \cdot \frac{3}{64} = \frac{9}{64}\) Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(\frac{9}{64} \approx 14{,}1\,\%\).

Antwort

a) Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(\frac{3}{8}\). b) Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(\frac{9}{64}\).
43755510
Eine unbekannt verzerrte Münze zeigt mit Wahrscheinlichkeit \(q\) Kopf. Bei zwei Würfen beträgt die Wahrscheinlichkeit für genau einmal Kopf \(0{,}42\). Bestimme alle möglichen Werte von \(q\).
Abbildung zur Aufgabe 437555

Denkanstöße

- Das Ereignis kann in zwei Reihenfolgen eintreten. - Wie kannst du die Angaben in einer gemeinsamen Beziehung darstellen? - Prüfe, ob zwei symmetrische Lösungen möglich sind.

Lösung

1. Gleichung: \(q(1-q)+(1-q)q=0{,}42\). 2. Umformung: \(2q(1-q)=0{,}42\) und \(q^2-q+0{,}21=0\). 3. Lösungen: \(q=0{,}3\) oder \(q=0{,}7\).

Antwort

\(q=0{,}3\) oder \(q=0{,}7\).

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.