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Eine Zufallsgröße \(X\) ist normalverteilt mit dem Erwartungswert \(\mu = 500\) und der Standardabweichung \(\sigma = 50\). Gib aufgrund der Symmetrieeigenschaften der Normalverteilung zu jedem der folgenden Intervalle ein weiteres Intervall an, sodass die Zufallsgröße \(X\) Werte aus dem gegebenen und dem neuen Intervall mit der exakt gleichen Wahrscheinlichkeit annimmt.
a) \(]500; 560[\)
b) \(]430; 480[\)
c) \(]525; +\infty[\)
d) \(]380; 420[\)
Denkanstöße
- Überlege dir, an welcher Stelle die Glockenkurve der Normalverteilung symmetrisch ist.
- Wie kannst du einen Wert \(x\) an einem Zentrum \(\mu\) spiegeln?
- Wenn ein Bereich rechts vom Mittelwert liegt, wo muss der flächengleiche Bereich auf der linken Seite liegen?
- Skizziere dir eine Glockenkurve und markiere die gegebenen Intervalle, um die Lage der gesuchten Intervalle zu visualisieren.
Lösung
Die Dichtefunktion einer Normalverteilung ist achsensymmetrisch zur Geraden \(x = \mu\). Ein Intervall \(]a; b[\) hat daher dieselbe Wahrscheinlichkeit wie das an \(\mu\) gespiegelte Intervall \(]\mu - (b - \mu); \mu + (\mu - a)[\), was vereinfacht \(]2\mu - b; 2\mu - a[\) entspricht. Mit \(\mu = 500\) ergeben sich:
1. Für \(]500; 560[\): Das gespiegelte Intervall ist \(]500 - (560 - 500); 500[ = ]440; 500[\).
2. Für \(]430; 480[\): Die Grenzen haben die Abstände \(70\) und \(20\) links von \(\mu\). Die Spiegelung nach rechts ergibt \(]500 + 20; 500 + 70[ = ]520; 570[\).
3. Für \(]525; +\infty[\): Der Abstand der unteren Grenze zu \(\mu\) ist \(25\). Das symmetrische Intervall liegt links von \(\mu - 25 = 475\), also \(]-\infty; 475[\).
4. Für \(]380; 420[\): Die Abstände zu \(\mu\) sind \(120\) und \(80\) nach links. Die Spiegelung nach rechts ergibt \(]500 + 80; 500 + 120[ = ]580; 620[\).
Antwort
a) \(]440; 500[\)
b) \(]520; 570[\)
c) \(]-\infty; 475[\)
d) \(]580; 620[\)
