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Normalverteilung

Aufgabe:


Im Januar 2022 wurden wegen der Corona-Pandemie in Wien besonders viele PCR-Tests durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass die Wartezeiten von der Abgabe der Probe bis zur Zusendung des Testergebnisses in sehr guter Näherung normalverteilt waren mit einem Mittelwert von 14 Stunden. Bei 98 Prozent der Proben dauerte es maximal 24 Stunden, bis das Ergebnis vorlag. Wie wahrscheinlich ist es, dass jemand länger als 19 Stunden auf sein Ergebnis warten muss?


Problem/Ansatz:

Hat wer bitte einen Rechenweg für mich?

Richtige Lösung ist 0,152

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2 Antworten

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Beste Antwort

Suche das 98-%-Quantil in der Standardnormalverteilungstabelle.

Stelle fest, dass es bei etwa 2,05 Standardabweichungen ist.

Wenn 24 Stunden - 14 Stunden = 10 Stunden 2,05 Standardabweichungen entsprechen, dann entsprechen 19-14 = 5 Stunden etwa 1,025 Standardabweichungungen und laut Tabelle liefert die Verteilungsfunktion dafür etwa 84,8 Prozent, d.h. mit 100 % - 84,8 % = 15,2 % Wahrscheinlichkeit ist der Wert > 19 Stunden.

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Aloha :)

Willkommen in der Mathelounge... \o/

Die Teit \(T\) bis zur Ausgabe der Testergebnisse kann als normalverteilt mit dem Erwartungswert \(\mu=14\) Stunden angenommen werden. 98% der Proben waren in maximal 24 Stunden ausgewertet:$$P(T<24)=0,98$$

Aus dieser Information bestimmen wir zunächst die Standardabweichung \(\sigma\) für die Zufallsvariable \(T\). Wir nehmen dazu an, \(\sigma\) bereits zu kennen, damit wir \(T\) mittels einer z-Transformation \(z\coloneqq\frac{t-\mu}{\sigma}\) auf eine Standard-normalverteilte Zufallsvariable mit der Verteilung \(\phi(z)\) zurückführen können.

$$0,98=P(T<24)=\phi\left(\frac{24-\mu}{\sigma}\right)=\phi\left(\frac{10}{\sigma}\right)\implies$$$$\frac{10}{\sigma}=\phi^{-1}(0,98)=\pink{2,053749}$$Den pinken Wert für die inverse Standard-Normalverteilung kann man mit einem guten Taschenrechner bestimmen oder auf einer der unzähligen Seiten dazu im Internet bestimmen lassen.

Das führt uns auf die Standardabweichung:$$\sigma\approx4,869144$$

Die gesuchte Wahrscheinlichkeit \(P(T>19)\), dass jemand länger als 19 Stunden auf sein Ergebnis warten muss, ist daher:$$P(T>19)=1-P(T<19)=1-\phi\left(\frac{19-\mu}{\sigma}\right)=1-\phi(1,026874)$$$$\phantom{P(T>19)}=1-\pink{0,847760}=0,152240\approx15,22\%$$Den pinken Wert gibt es wieder von einem guten Taschenrechner oder aus dem Netz.

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