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Aufgabe:

X sei normalverteilt. Berechnen Sie den nicht gegeben Parameter σ


Problem/Ansatz:

P(|X − 200| < 10) = 0,8 ; Erwartungswert = 200;

Ich komme nicht auf die Lösung für σ, kann da bitte jemand weiterhelfen?

Mein Ansatz war, die Aufgabe mit Hilfe der Tschebyscheffsche Ungleichung zu lösen.

$$ P\left(\left|X-\mu\right|\geq k\right) \leq \frac{\sigma^2}{k^2} \quad, k>0 $$


1- σ^2/10^2 = 0,8  und nach σ auflösen.

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Aloha :)

Wir formen zunächst die gegebene Gleichung etwas um:$$0,8=P(|X-200|<10)=P(-10<X-200<10)=P(190<X<210)$$$$\phantom{0,8}=P(X<210)-P(X<190)$$

Nun lassen wir die bekannte Normalverteilung der Zufallsvariable \(X\) einfließen. Ihr Erwartungswert ist \(\mu=200\) und die Standardabweichung \(\sigma\) ist noch unbekannt. Wir tun so als würden wir \(\sigma\) kennen und normalisieren \(X\) mittels der \(z\)-Transformation$$z=\frac{x-\mu}{\sigma}$$zu einer Standard-normalverteilten Zufallsvariablen \(Z\):

$$0,8=\phi\left(\frac{210-\mu}{\sigma}\right)-\phi\left(\frac{190-\mu}{\sigma}\right)=\phi\left(\frac{10}{\sigma}\right)-\phi\left(-\frac{10}{\sigma}\right)$$

Wir nutzen die Symmetrie \(\phi(z)+\phi(-z)=1\) der Standard-Normalverteilung und finden:

$$0,8=\phi\left(\frac{10}{\sigma}\right)-\left(\;1-\phi\left(\frac{10}{\sigma}\right)\;\right)=2\phi\left(\frac{10}{\sigma}\right)-1\quad\implies\quad\phi\left(\frac{10}{\sigma}\right)=0,9$$

Wir wenden die Umkehrung \(\phi^{-1}\) der Standard-Normalverteilung an, schlagen den Wert \(\phi^{-1}(0,9)\approx1,281552\) nach und finden:

$$\frac{10}\sigma=\phi^{-1}(0,9)\approx1,281552\quad\implies\quad\sigma=\frac{10}{1,281552}\approx7,8030$$

Avatar von 152 k 🚀

Perfekt! Vielen Dank für den ausführlichen Lösungsweg :) Wie kommt man auf den Wert 0,9? :)

$$\left.0,8=2\phi\left(\frac{10}\sigma\right)-1\quad\right|+1$$$$\left.1,8=2\phi\left(\frac{10}\sigma\right)\quad\right|\colon2$$$$\left.0,9=\phi\left(\frac{10}\sigma\right)\quad\right.$$

Dankeschön, die Aufgabe wurde sehr gut von dir erklärt

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