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In einer Fabrik für LED-Leuchtmittel werden die fertigen Lampen durch eine automatisierte Lichtschranke geprüft. Von \(5\,000\) produzierten Lampen sind erfahrungsgemäß \(150\) defekt. Die Lichtschranke erkennt \(140\) dieser defekten Lampen und sortiert sie aus. Allerdings werden auch \(200\) eigentlich einwandfreie Lampen fälschlicherweise als „defekt“ markiert und aussortiert.
a) Erstelle eine vollständige Vierfeldertafel für diesen Sachverhalt.
b) Eine Lampe wurde aussortiert. Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass sie in Wirklichkeit gar nicht defekt ist.
c) Erläutere kurz, welche wirtschaftliche Folge die unter b) berechnete Wahrscheinlichkeit für den Betrieb hat.
Denkanstöße
- Welche Informationen sind direkt gegeben und welche musst du durch Subtraktion bestimmen?
- Überlege dir, welche Ereignisse in die Zeilen und welche in die Spalten der Tabelle gehören.
- Achte bei der Wahrscheinlichkeit darauf, welche Gruppe die „Basis“ bildet (alle Lampen oder nur die aussortierten?).
- Was bedeutet es für eine Firma, wenn funktionierende Produkte im Müll landen?
Lösung
1. Bestimmung der Grundgesamtheit und der Teilmengen: Gesamtzahl \(N = 5\,000\). Anzahl defekt \(D = 150\), Anzahl intakt \(\bar{D} = 4\,850\).
2. Zuordnung der Testwerte: Richtig positiv (defekt und aussortiert) \(N(D \cap A) = 140\). Falsch positiv (intakt und aussortiert) \(N(\bar{D} \cap A) = 200\).
3. Berechnung der restlichen Werte für die Vierfeldertafel: Falsch negativ (defekt, nicht aussortiert) \(N(D \cap \bar{A}) = 150 - 140 = 10\). Richtig negativ (intakt, nicht aussortiert) \(N(\bar{D} \cap \bar{A}) = 4\,850 - 200 = 4\,650\).
4. Summenbildung für die Testausgänge: Gesamtzahl aussortiert \(N(A) = 140 + 200 = 340\). Gesamtzahl nicht aussortiert \(N(\bar{A}) = 10 + 4\,650 = 4\,660\).
5. Berechnung der bedingten Wahrscheinlichkeit für b): \(P(\bar{D}|A) = \frac{N(\bar{D} \cap A)}{N(A)} = \frac{200}{340} = \frac{10}{17} \approx 0{,}5882\).
6. Interpretation für c): Da ca. \(58{,}8\,\%\) der aussortierten Lampen eigentlich funktionieren, entstehen dem Betrieb unnötige Kosten durch Materialverlust oder zusätzlichen Prüfaufwand.
Antwort
a) Die Vierfeldertafel sieht wie folgt aus:
<table>
<tr><th></th><th>Aussortiert (A)</th><th>Nicht aussortiert (\(\bar{A}\))</th><th>Gesamt</th></tr>
<tr><th>Defekt (D)</th><td>140</td><td>10</td><td>150</td></tr>
<tr><th>Intakt (\(\bar{D}\))</th><td>200</td><td>4650</td><td>4850</td></tr>
<tr><th>Gesamt</th><td>340</td><td>4660</td><td>5000</td></tr>
</table>
b) Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(P(\bar{D}|A) = \frac{200}{340} \approx 58{,}82\,\%\).
c) Die hohe Fehlerquote bei der Aussortierung führt dazu, dass mehr als die Hälfte der weggeworfenen oder nachzubearbeitenden Lampen eigentlich gut waren, was die Effizienz senkt und Kosten verursacht.
