Mathematik verstehen 7, Schulbuch

218 11 Die Binomialvertei lung und wei tere vertei lungen Wir betrachten nun allgemein ein aus zwei Sektoren bestehendes Glücksrad, bei dem ein Erfolg mit der Wahrscheinlichkeit p und ein Nichterfolg mit der Wahrscheinlichkeit 1 – p eintritt. Das Glücksrad wird n-mal gedreht. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dabei genau k Erfolge zu erhalten? Das Bernoulli-Experiment besteht im n-maligen Drehen des Glücksrads unter gleichen Bedingungen. Wir stellen den Anfangsverlauf dieses Bernoulli-Experiments durch das nebenstehende Baumdiagramm dar. ƒƒJeder Ausgang des Bernoulli-Experiments, der k Erfolge enthält, entspricht einem von der Spitze ausgehenden Weg, der aus n Strecken besteht und in dem das Ereignis E genau k-mal auftritt. ƒƒJeder Ausgang des Bernoulli-Experiments, der k Erfolge enthält, tritt nach der Multiplikationsregel für Versuchsausgänge mit der Wahrscheinlichkeit p​ ​ k​· ​(1 – p)​ n – k​ein. ƒƒJeder Ausgang des Bernoulli-Experiments, der k Erfolge enthält, entspricht einem aus den Symbolen E und ¬E gebildeten Wort der Länge n, in dem E genau k-mal vorkommt. Da es genau ​ 2 ​ n k ​ 3​solche Wörter gibt, gibt es genau ​ 2 ​ n k ​ 3​· ​p​ k​· ​(1 – p)​ n – k​Versuchsausgänge, in denen ein Erfolg genau k-mal vorkommt. Also gilt: P(h = k) = ​ 2 ​ n k ​ 3​· ​p​ k​· ​(1 – p)​ n – k.​ Da man anstelle des Ereignispaares „Erfolg und Nichterfolg“ jedes beliebige Ereignispaar „E und ¬E“ nehmen kann, haben wir durch unsere Überlegungen bewiesen: satz Wird ein Zufallsversuch n-mal unter gleichen Bedingungen durchgeführt und tritt dabei ein Ereignis E jedes Mal mit der Wahrscheinlichkeit p ein, dann gilt für die absolute häufigkeit h des Eintretens von E: P(H = k) = ​ ( ​ n k ​ )​· ​p​ k​· (1 – p​)​ n – k ​ (für 0 ª k ª n) Mit hilfe dieser Formel kann man für jeden Wert k der Zufallsvariablen h die Wahrscheinlichkeit P(h = k) berechnen. Dadurch ist eine Wahrscheinlichkeitsverteilung von h festgelegt, die man beispielsweise durch eine Tabelle oder ein Stabdiagramm darstellen kann. Definition (Binomialverteilung) Sei h eine Zufallsvariable mit den möglichen Werten 0, 1, 2, …, n. Wird jedem Wert k die Wahrscheinlichkeit P(H = k) = ​ ( ​ n k ​ )​· ​p​ k​· (1 – p​)​ n – k​ (mit 0 ª k ª n und 0 ª p ª 1) zugeordnet, dann bezeichnet man die dadurch festgelegte Wahrscheinlichkeitsverteilung als Binomialverteilung mit den Parametern n und p. Die Zufallsvariable h nennt man binomialverteilt mit den Parametern n und p. Unter Benutzung dieser Definition folgt aus dem obigen Satz die Merkregel: Merke: Wird ein Zufallsversuch n-mal unter gleichen Bedingungen durchgeführt und tritt dabei ein Ereignis E jedes Mal mit der Wahrscheinlichkeit p ein, dann ist die absolute häufigkeit h des Eintretens von E binomialverteilt mit den Parametern n und p. e ¬ e e ¬ e e ¬ e e ¬ e e ¬ e ... ... e ¬ e e ¬ e p 1 – p p 1 – p p 1 – p p 1 – p p 1 – p p 1 – p p 1 – p Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

RkJQdWJsaXNoZXIy ODE3MDE=