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Aufgabe:

Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit in 42 Würfen mindestens die Augensumme 150 zu würfeln?


Problem/Ansatz:

… Wie berechnet man das?

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Aloha :)

Der Erwartungswert bei dem Wurf eines Würfels betägt:$$\mu_1=\frac{1+2+3+4+5+6}{6}=\frac72$$

Die Varianz beim Wurf eines Würfels beträgt:$$\sigma_1^2=\frac{1^2+2^2+3^2+4^2+5^2+6^2}{6}-\mu^2=\frac{91}{6}-\frac{49}{4}=\frac{35}{12}$$

Nun betrachten wir \(n=42\) unabhängige Würfel. Gemäß des zentralen Grenzwertsatzes addieren sich die Erwartungswerte und die Varianzen:$$\mu_{42}=42\cdot\frac72=147\quad;\quad\sigma_{42}^2=42\cdot\sigma_1^2=\frac{245}{2}$$

Bei der Anwendung der kontinuierlichen Normalverteilung auf eine Zufallsvariable mit diskreten Werten müssen wir die sog. Stetigkeitskorrektur beachten. Das heißt nichts anderes, als dass wir daran denken, dass bereits ab einem Wert von \(149,5\) auf \(150\) gerundet wird. Die Wahrscheinlichkeit eine Augensumme von mindestens 150 zu würfeln ist daher:$$P(X\ge149,5)=1-P(X<149,5)=1-\phi\left(\frac{149,5-\mu_{42}}{\sigma_{42}}\right)=1-\phi\left(\frac{2,5}{\sqrt{\frac{245}{2}}}\right)$$$$\phantom{P(X\ge149,5)}\approx1-\phi(0,225877)\approx1-0,589351=0,410649\approx41,06\%$$

Bei der Rechnung ohne Stetigkeitskorrektur erhält man \(P(X\ge150)\approx39,32\%\).

Avatar von 152 k 🚀
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Eine exakte Berechnung wäre hier sehr aufwendig. Ich würde es über die Normalverteilung nähern. Das sollte ausreichen.

Nimm also an, die Augensumme von 42 Würfen sei normalverteilt, mit Erwartungswert μ und Standardabweichung σ.

Avatar von 488 k 🚀

Der Erwartungswert liegt bei 3.5 * 42 = 147.

Wie berechnet man die Standardabweichung?

$$\Large\sigma=\sqrt{n\cdot p \cdot q}$$

n = 42
$$\mu=147$$

Was ist hier das p?

Die Varianz der Augenzahl bei einem Wurf ist

σ² = ∑ (x = 1 bis 6) ((x - 3.5)^2·1/6) = 35/12

Die Standardabweichung ist daher

σ = √(35/12)

Wie ist die Standardabweichung der Augensumme bei 42 voneinander unabhängigen Würfen?

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