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)

Relative Häufigkeit

\( h_i = \frac{f_i}{n} \), wobei \( f_i \) die absolute Häufigkeit und \( n \) der Stichprobenumfang ist.

WS 1.2: Kennzahlen berechnen

Statistische Lagekennzahlen und Streuungskennzahlen berechnen und interpretieren.

Lagekennzahlen

Arithmetisches Mittel: \( \bar{x} = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^{n} x_i \)

Median: Mittlerer Wert der geordneten Datenreihe

Streuungskennzahlen

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.

Laplace-Wahrscheinlichkeit

\( P(E) = \frac{|E|}{|\Omega|} = \frac{\text{Anzahl günstiger Ergebnisse}}{\text{Anzahl möglicher Ergebnisse}} \)

WS 2.2: Additions- und Multiplikationsregel

Wahrscheinlichkeiten zusammengesetzter Ereignisse berechnen.

Additionsregel

\( P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B) \)

Für unvereinbare Ereignisse: \( P(A \cup B) = P(A) + P(B) \)

Multiplikationsregel

\( P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B \mid A) \)

Für unabhängige Ereignisse: \( P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B) \)

Gegenwahrscheinlichkeit

\( P(\overline{A}) = 1 - P(A) \)

WS 2.3: Bedingte Wahrscheinlichkeit

Bedingte Wahrscheinlichkeiten berechnen und Unabhängigkeit prüfen.

Bedingte Wahrscheinlichkeit

\( P(B \mid A) = \frac{P(A \cap B)}{P(A)} \)

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 und Varianz

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.

Binomialverteilung

\( P(X = k) = \binom{n}{k} \cdot p^k \cdot (1-p)^{n-k} \)

\( E(X) = n \cdot p \), \quad \( \sigma = \sqrt{n \cdot p \cdot (1-p)} \)

Normalverteilung

Standardisierung: \( z = \frac{x - \mu}{\sigma} \)

\( P(a \leq X \leq b) = \Phi\left(\frac{b - \mu}{\sigma}\right) - \Phi\left(\frac{a - \mu}{\sigma}\right) \)

Beispiel: Binomialverteilung

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.

Konfidenzintervall für den Anteilswert

\( \left[ \hat{p} - z_{1-\frac{\alpha}{2}} \cdot \sqrt{\frac{\hat{p}(1-\hat{p})}{n}} \;;\; \hat{p} + z_{1-\frac{\alpha}{2}} \cdot \sqrt{\frac{\hat{p}(1-\hat{p})}{n}} \right] \)

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

Aufgabe 1Leicht

Eine Datenreihe hat die Werte 3, 5, 7, 9, 11. Berechne den arithmetischen Mittelwert.

Aufgabe 2Leicht

Aus einem Kartenspiel mit 32 Karten wird eine Karte gezogen. Es gibt 4 Asse. Wie groß ist \( P(\text{Ass}) \)?

Aufgabe 3Mittel

Zwei unabhängige Ereignisse haben die Wahrscheinlichkeiten \( P(A) = 0{,}3 \) und \( P(B) = 0{,}5 \). Berechne \( P(A \cup B) \).

Aufgabe 4Mittel

Eine binomialverteilte Zufallsvariable hat \( n = 20 \) und \( p = 0{,}4 \). Berechne den Erwartungswert \( E(X) \).

Aufgabe 5Schwer

Eine normalverteilte Zufallsvariable hat \( \mu = 100 \) und \( \sigma = 15 \). Welchen \( z \)-Wert hat der Wert \( x = 130 \)?