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Aufgabe:

Eine EPAL-3-Palette mit einer Tragkraft von \( 1500 \mathrm{~kg} \) soll mit 96 Behältern beladen werden, in denen sich Auswuchtgewichte für Lkws befinden. Die Gewichte der einzelnen Behälter in kg seien zufällig, unabhängig und identisch verteilt mit der Riemann-Dichte

\( f(x)=\left\{\begin{array}{ll} \frac{3}{40000}(x-7)(27-x)^{2}, & \text { falls } 7 \leq x \leq 27 \\ 0, & \text { sonst. } \end{array}\right. \)

- Überprüfen Sie, dass durch \( f \) eine Wahrscheinlichkeitsdichte gegeben ist.
- Überprüfen Sie, dass \( \mathbb{E}(X)=15 \) und \( \operatorname{Var}(X)=16 \).
- Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die Traglast der EPAL-3-Palette überschritten wird?


Problem/Ansatz:

Hallo, kann mir jemand sagen wie die Lösungen zu den Aufgaben sind?
Vielen Dank^^

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1 Antwort

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Beste Antwort

Aloha :)

In meiner Antwort treten Integrale auf, die keine besonderen Tricks zur Berechnung erfordern, mir aber unnötig Tipparbeit machen würden. Daher schreibe ich nur die Ansätze und die Ergebnisse auf und überlasse dir die Freude an der Berechnung.

Eine Wahrscheinlichkeitsdichte$$f(x)=\frac{3}{40\,000}(x-7)(27-x)^2\quad\text{für }7\le x\le27$$muss (a) stets \(\ge0\) sein und (b) in ihrer Gesamtheit auf \(1\) normiert sein. Wegen \(x\ge7\) sind alle Faktoren \(\ge0\), sodass \(f(x)\ge0\) für alle \(x\in[7;27]\) gilt. Wir prüfen noch die Normierung.$$\int\limits_7^{27}f(x)\,dx=\frac{3}{40\,000}\int\limits_7^{27}(x^3-61x^2+1107x-5103)\,dx=\cdots=1\quad\checkmark$$

Zur Bestimmung von Erwartungswert und Varianz berechne zuerst:$$\left<X\right>=\int\limits_7^{27}x\cdot f(x)\,dx=\frac{3}{40\,000}\int\limits_7^{27}(x^4-61x^3+1107x^2-5103x)\,dx=\cdots=15$$$$\left<X^2\right>=\int\limits_7^{27}x^2\cdot f(x)\,dx=\frac{3}{40\,000}\int\limits_7^{27}(x^5-61x^4+1107x^3-5103x^2)\,dx=\cdots=241$$Daraus folgt:$$E(X)=\left<X\right>=15$$$$V(X)=\left<X^2\right>-\left<X\right>^2=241-15^2=16$$

Die einzelnen Massen der \(96\) Behälter sind unabhängig voneinander, daher addieren sich die Erwartungswerte und die Varianzen:$$\mu=96\cdot E(X)=1440\quad;\quad\sigma^2=96\cdot V(X)=1536$$und mit der Standard-Normalverteilung \(\phi(z)\) erhalten wir die Wahrscheinlichkeit, dass die Gesamtmasse \(M\) größer als \(1500\,\mathrm{kg}\) ist:$$P(M>1500)=1-P(M\le1500)=1-\phi\left(\frac{1500-\mu}{\sigma}\right)=1-\phi\left(\frac{1500-1440}{\sqrt{1536}}\right)$$$$\phantom{P(M>1500)}=1-\phi(1,5309)=1-0,9371=0,0629\approx6,3\%$$

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