WS 1.1: Daten darstellen
Du musst Daten in verschiedenen Darstellungsformen erfassen, darstellen und zwischen diesen wechseln können.
Darstellungsformen: Tabellen, Säulendiagramme, Kreisdiagramme, Histogramme, Streudiagramme (Punktwolken)
\( h_i = \frac{f_i}{n} \), wobei \( f_i \) die absolute Häufigkeit und \( n \) der Stichprobenumfang ist.
WS 1.2: Kennzahlen berechnen
Statistische Lagekennzahlen und Streuungskennzahlen berechnen und interpretieren.
Arithmetisches Mittel: \( \bar{x} = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n} x_i \)
Median: Mittlerer Wert der geordneten Datenreihe
Spannweite: \( R = x_{\max} - x_{\min} \)
Varianz: \( s^2 = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n} (x_i - \bar{x})^2 \)
Standardabweichung: \( s = \sqrt{s^2} \)
WS 1.3: Boxplots
Boxplots erstellen, lesen und interpretieren.
Bestandteile eines Boxplots: Minimum, unteres Quartil \( Q_1 \), Median \( Q_2 \), oberes Quartil \( Q_3 \), Maximum. Die Box umfasst den Interquartilsabstand \( IQR = Q_3 - Q_1 \).
WS 2.1: Zufallsexperimente
Zufallsversuche und ihre Ergebnisse beschreiben, Ereignisse definieren.
\( P(E) = \frac{|E|}{|\Omega|} = \frac{\text{Anzahl günstiger Ergebnisse}}{\text{Anzahl möglicher Ergebnisse}} \)
WS 2.2: Additions- und Multiplikationsregel
Wahrscheinlichkeiten zusammengesetzter Ereignisse berechnen.
\( P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B) \)
Für unvereinbare Ereignisse: \( P(A \cup B) = P(A) + P(B) \)
\( P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B \mid A) \)
Für unabhängige Ereignisse: \( P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B) \)
\( P(\overline{A}) = 1 - P(A) \)
WS 2.3: Bedingte Wahrscheinlichkeit
Bedingte Wahrscheinlichkeiten berechnen und Unabhängigkeit prüfen.
\( P(B \mid A) = \frac{P(A \cap B)}{P(A)} \)
Unabhängigkeit: Zwei Ereignisse \( A \) und \( B \) sind unabhängig, wenn \( P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B) \) gilt, also \( P(B \mid A) = P(B) \).
WS 3.1: Zufallsvariablen
Zufallsvariablen definieren und ihre Kenngrößen berechnen.
Erwartungswert: \( E(X) = \mu = \sum_{i} x_i \cdot P(X = x_i) \)
Varianz: \( V(X) = \sigma^2 = \sum_{i} (x_i - \mu)^2 \cdot P(X = x_i) \)
Standardabweichung: \( \sigma = \sqrt{V(X)} \)
WS 3.2: Binomial- und Normalverteilung
Die beiden wichtigsten Verteilungen für die Matura anwenden.
\( P(X = k) = \binom{n}{k} \cdot p^k \cdot (1-p)^{n-k} \)
\( E(X) = n \cdot p \), \quad \( \sigma = \sqrt{n \cdot p \cdot (1-p)} \)
Standardisierung: \( z = \frac{x - \mu}{\sigma} \)
\( P(a \leq X \leq b) = \Phi\left(\frac{b - \mu}{\sigma}\right) - \Phi\left(\frac{a - \mu}{\sigma}\right) \)
Ein fairer Würfel wird 10-mal geworfen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, genau 3-mal eine Sechs zu würfeln?
\( P(X = 3) = \binom{10}{3} \cdot \left(\frac{1}{6}\right)^3 \cdot \left(\frac{5}{6}\right)^7 = 120 \cdot \frac{1}{216} \cdot \frac{78125}{279936} \approx 0{,}155 \)
WS 3.3: Konfidenzintervall und Hypothesentest
Konfidenzintervalle interpretieren und einfache Hypothesentests durchführen.
\( \left[ \hat{p} - z_{1-\frac{\alpha}{2}} \cdot \sqrt{\frac{\hat{p}(1-\hat{p})}{n}} \;;\; \hat{p} + z_{1-\frac{\alpha}{2}} \cdot \sqrt{\frac{\hat{p}(1-\hat{p})}{n}} \right] \)
Hypothesentest: Es wird eine Nullhypothese \( H_0 \) aufgestellt und gegen eine Alternativhypothese \( H_1 \) getestet. Fällt der Prüfwert in den Ablehnungsbereich, wird \( H_0 \) verworfen. Das Signifikanzniveau \( \alpha \) gibt die maximale Irrtumswahrscheinlichkeit an.
Übungen
Eine Datenreihe hat die Werte 3, 5, 7, 9, 11. Berechne den arithmetischen Mittelwert.
Aus einem Kartenspiel mit 32 Karten wird eine Karte gezogen. Es gibt 4 Asse. Wie groß ist \( P(\text{Ass}) \)?
Zwei unabhängige Ereignisse haben die Wahrscheinlichkeiten \( P(A) = 0{,}3 \) und \( P(B) = 0{,}5 \). Berechne \( P(A \cup B) \).
Eine binomialverteilte Zufallsvariable hat \( n = 20 \) und \( p = 0{,}4 \). Berechne den Erwartungswert \( E(X) \).
Eine normalverteilte Zufallsvariable hat \( \mu = 100 \) und \( \sigma = 15 \). Welchen \( z \)-Wert hat der Wert \( x = 130 \)?