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Galileo Galilei stellte durch eine lange Reihe von Experimenten fest, dass beim dreimaligen Wurf eines Würfels die Augensumme 10 häufiger vorzukommen scheint als die Augensumme 9, obwohl es für beide Augensummen genau sechs Kombinationsmöglichkeiten gibt, nämlich

9 = 6+2+1 = 5+3+1 = 5+2+2 = 4+4+1 = 4+3+2 = 3+3+3

10 = 6+3+1 = 6+2+2 = 5+4+1 = 5+3+2 = 4+4+2 = 4+3+3


Kann man seine Beobachtung dem Zufall zuschreiben oder ist die Augensumme 10 tatsächlich
wahrscheinlicher als die Augensumme 9? Konstruiere zur Beantwortung dieser Frage einen
für diese Situation geeigneten diskreten Wahrscheinlichkeitsraum und vergleiche die Wahrscheinlichkeiten für die beiden Augensummen.

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Aloha :)

Die Summe der ersten beiden Würfe können wir tabellarisch darstellen:$$\begin{array}{c||cccccc|}\hline + & 1 & 2 & 3 & 4 & 5 & 6\\\hline\hline 1 & 2 & 3 & 4 & 5 & 6 & 7\\\hline 2 & 3 & 4 & 5 & 6 & 7 & 8\\\hline 3 & 4 & 5 & 6 & 7 & 8 & 9\\\hline 4 & 5 & 6 & 7 & 8 & 9 & 10\\\hline 5 & 6 & 7 & 8 & 9 & 10 & 11\\\hline 6 & 7 & 8 & 9 & 10 & 11 & 12\\\hline\end{array}$$

Nun können wir uns das Ergebnis des dritten Wurfs ansehen und schauen, wie oft \(9\) oder \(10\) als Gesamtsumme auftaucht:

1) Wurf 3 ist eine \(1\):

Es fehlt eine \(8\) als Augensumme bis zur \(9\) \(\;\,\implies p_1(9)=\frac{5}{36}\)

Es fehlt eine \(9\) als Augensumme bis zur \(10\) \(\implies p_1(10)=\frac{4}{36}\)

2) Wurf 3 ist eine \(2\):

Es fehlt eine \(7\) als Augensumme bis zur \(9\) \(\;\,\implies p_2(9)=\frac{6}{36}\)

Es fehlt eine \(8\) als Augensumme bis zur \(10\) \(\implies p_2(10)=\frac{5}{36}\)

3) Wurf 3 ist eine \(3\):

Es fehlt eine \(6\) als Augensumme bis zur \(9\) \(\;\,\implies p_3(9)=\frac{5}{36}\)

Es fehlt eine \(7\) als Augensumme bis zur \(10\) \(\implies p_3(10)=\frac{6}{36}\)

4) Wurf 3 ist eine \(4\):

Es fehlt eine \(5\) als Augensumme bis zur \(9\) \(\;\,\implies p_4(9)=\frac{4}{36}\)

Es fehlt eine \(6\) als Augensumme bis zur \(10\) \(\implies p_4(10)=\frac{5}{36}\)

5) Wurf 3 ist eine \(5\):

Es fehlt eine \(4\) als Augensumme bis zur \(9\) \(\;\,\implies p_5(9)=\frac{3}{36}\)

Es fehlt eine \(5\) als Augensumme bis zur \(10\) \(\implies p_5(10)=\frac{4}{36}\)

5) Wurf 3 ist eine \(6\):

Es fehlt eine \(3\) als Augensumme bis zur \(9\) \(\;\,\implies p_6(9)=\frac{2}{36}\)

Es fehlt eine \(4\) als Augensumme bis zur \(10\) \(\implies p_6(10)=\frac{3}{36}\)

Damit erhalten wir als Gesamtwahrscheinlichkeiten für eine \(9\) bzw. eine \(10\):

$$p(9)=\frac{p_1(9)+p_2(9)+p_3(9)+p_4(9)+p_5(9)+p_6(9)}{6}=\frac{25}{216}$$$$p(10)=\frac{p_1(10)+p_2(10)+p_3(10)+p_4(10)+p_5(10)+p_6(10)}{6}=\frac{27}{216}$$

Die Augensumme \(10\) ist also tatsächlich wahrscheinlicher als die Augensumme \(9\).

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Hinweis:

man kann den Wurf von drei Würfeln mit den Augenzahlen \(x\), \(y\) und \(z\) auch als ein Punkt im Raum mit der Koordinate \((x,\,y,\,z)\) ansehen. Alle möglichen Punkte befinden sich auf einem Gitternetz in einem Würfel.

Die Punkte, deren Koordinatensumme 9 ergibt, liegen auf einer Ebene

blob.png

wie oben zu sehen ist. Es befindet sich 25 Punkte in dieser Ebene.

Ist die Augensumme 10, so sieht die Ebene so aus

blob.png

in dieser Ebene befinden sich 27 Punkte.

Jeder 'Punkt' ist gleich wahrscheinlich. Bei einer Gesamtzahl von \(6^3=216\) Punkten sind dann die Wahrscheinlichkeiten$$p(9) = \frac{25}{216}, \quad p(10)=\frac{27}{216}$$

Vielen Dank Tschakabumba und Werner-Salomon

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Du musst jeweils die Reihenfolge berücksichtigen.

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