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Hallo ihr,

folgende Fragestellung kann ich nicht lösen:

Ein Automobilhersteller gibt an, dass bei seinen Autos mindestens 95% der Abgase beseitigt werden. Ein Prüfinstitut ist skeptisch und testet bei 80 Autos. Bei 74 PKW sind die Abgase so sauber, wie es der Hersteller angibt.

Wie entscheidet das Institut bei einem Signifikanzniveau von 5%?

Ich weiß, dass ich eine Binomialverteilung aufstellen und einen Annahme- und Abnahmebereich festlegen muss. Was ich nicht verstehe, ist wie ich rechnen muss und vor allem, was die Null- und Alternativhypothese ist.

Ich bin schon jetzt wirklich dankbar für alle, die mir helfen wollen.

Gruß,

verzweifelte Schülerin bei der Korrektur ihrer Klausur

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> Ein Prüfinstitut ist skeptisch

Das Prüfinstitut möchte mit einer Aussage der Art "Der Automobilhersteller hat gelogen" an die Öffentlichkeit gehen. Das ist ein riskantes Unterfangen, angesichts der Tatsache, dass das Prüfinstitut nur eine Stichprobe der Autos prüft. Dieses Risiko möchte das Prüfinstitut abschätzen können.

Fehler erster Art (die Nullhypothese wird fälschlicherweise abgelehnt) können immer berechnet werden.

Fehler zweiter Art (die Nullhypothese wird fälschlicherweise bestätigt) können nur dann berechnet werden, wenn die tatsächliche Wahrscheinlichkeit bekannt ist, was jedoch im Allgemeinen nicht der Fall ist.

Die Nullhypothese lautet deshalb "Mindestens 95% der Abgase werden beseitigt". Eine Ablehnung der Nullhypothese würde dann bedeuten, dass der Automobilhersteller gelogen hat, und genau bei dieser Aussage möchte das Prüfinstitut die Irrtumswahrscheinlichkeit kennen.

Alternativhypothese lautet dementsprechend "Weniger als 95% der Abgase werden beseitigt". Es handelt sich um einen linksseitigen Signifikanztest.

Mit der kumulierten Binomialverteilung \( BCD(k | n;p) = \sum_{i=0}^{k}\begin{pmatrix}n\\i\end{pmatrix}\cdot p^i\cdot (1−p)^{n−i} \) mit \( p \) Erfolgswahrscheinlichkeit, \( n \) Versuche, von denen höchtens  \( k \) erfolgreich sein dürfen, gilt \( BCD(72 | 80; 0,95)\approx 0,04659 \leq 5\% \) und \( BCD(73 | 80; 0,95)\approx 0,10529 > 5\% \).

Ablehnungsbereich ist demnach [0; 72]. Es gibt daher keinen Veranlassung, die Nullhypothese abzulehnen.

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Die Grenze 72 des Ablehnungsbereichs zu finden ist nicht ganz einfach. Dabei helfen die σ-Regeln:

  • 68% der Werte liegen maximal eine Standardabweichung vom Erwartungswert entfernt
  • 90% der Werte liegen maximal 1,64 Standardabweichungen vom Erwartungswert entfernt
  • 95% der Werte liegen maximal 1,96 Standardabweichungen vom Erwartungswert entfernt
  • 95,5% der Werte liegen maximal 2 Standardabweichungen vom Erwartungswert entfernt
  • 99% der Werte liegen maximal 2,58 Standardabweichungen vom Erwartungswert entfernt 
  • 99,7% der Werte liegen maximal 3 Standardabweichungen vom Erwartungswert entfernt

Diese Regeln liefern für Standardabweichungen σ>3 gute Näherungen.

Im vorliegenden Fall ist der Erwartungswert μ = n·p = 80·0,95 = 76. Die Standardabweichung ist σ = √(n·p·(1-p)) = √(80·0,95·0,05) ≈ 1,9494.

Signifikanzniveau ist 5%. Wenn links 5% liegen, dann dürfen in der Mitte 90% liegen (weil rechts auch noch mal 5% liegen dürfen). 1,64 Standardabweichungen sind 3.1969. 76-3.1969 = 72.8031.

Im Bereich um 72.8031 herum sollte jetzt durch einsetzen in BCD nach der oberen Grenze für den Ablehnungsbereich gesucht werden.

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