Das Geburtstagsproblem
In einer Gruppe mit 3 Kindern (365 gleich wahrscheinliche Tage) soll P(alle drei haben verschiedene Geburtstage) berechnet werden. Welcher Term gehört dazu?
ErklĂ€rung: Das erste Kind hat irgendeinen Tag, das zweite darf nicht denselben haben (364 von 365), das dritte keinen der beiden (363 von 365); entlang des Pfades wird multipliziert. Die anderen Terme rechnen mit den Wahrscheinlichkeiten fĂŒr âgleicher Tagâ.
In einer Klasse mit 10 Kindern ist P(alle Geburtstage verschieden) â 0,883. Dann ist P(mindestens zwei haben am selben Tag Geburtstag) ebenfalls â 0,883.
ErklĂ€rung: Die beiden Ereignisse sind Gegenereignisse und ergeben zusammen 1: P(mindestens zwei gleiche) = 1 â 0,883 = 0,117.
Bei zwei Kindern ist die Wahrscheinlichkeit fĂŒr denselben Geburtstag 1/365. Gib sie als Dezimalzahl auf vier Nachkommastellen gerundet an.
ErklĂ€rung: 1 Ă· 365 â 0,00274, auf vier Stellen 0,0027. Bei zwei Kindern ist âgleicher Tagâ sehr unwahrscheinlich.
FĂŒnf Kinder werden befragt. Wie groĂ ist P(mindestens zwei haben am selben Tag Geburtstag)? Gib die Wahrscheinlichkeit auf drei Nachkommastellen gerundet an (365 gleich wahrscheinliche Tage).
ErklĂ€rung: P(alle verschieden) = 365/365 · 364/365 · 363/365 · 362/365 · 361/365 â 0,973, also P(mindestens zwei gleiche) = 1 â 0,973 â 0,027.
Ab welcher KlassengröĂe ist die Wahrscheinlichkeit, dass mindestens zwei Kinder am selben Tag Geburtstag haben, gröĂer als 0,5?
ErklĂ€rung: Die Rechnung 1 â 365/365 · 364/365 · ⊠ergibt bei 23 Kindern 0,507. Die SchĂ€tzung âdie HĂ€lfte von 365â (183) verwechselt das mit âjemand hat an meinem Tag Geburtstagâ; 365 Kinder wĂ€ren sogar fast sicher (P â 1).
Bei 5 Kindern gibt es 10 Paare (jede Linie ist ein Paar). Wie viele Paare gibt es bei 10 Kindern?
ErklÀrung: Jedes der 10 Kinder bildet mit 9 anderen ein Paar, das sind 10 · 9 = 90, aber jedes Paar ist dabei doppelt gezÀhlt: 90 : 2 = 45. Bei 5 Kindern stimmt es ebenso (5 · 4 : 2 = 10).
In einer Klasse mit 23 Kindern ist die Wahrscheinlichkeit, dass jemand am selben Tag wie ich Geburtstag hat, ebenfalls etwa 50 %.
ErklĂ€rung: FĂŒr einen bestimmten Tag gibt es nur 22 Chancen: 1 â (364/365)^22 â 0,059, also etwa 6 %. Die 50 % gelten fĂŒr irgendein Paar unter den 253 Paaren.
In einer Klasse mit 23 Kindern gilt P(jemand hat an meinem Tag Geburtstag) = 1 â (364/365)^22. Gib die Wahrscheinlichkeit in Prozent auf ganze Prozent gerundet an.
ErklĂ€rung: (364/365)^22 â 0,9414, also 1 â 0,9414 â 0,0586, das sind gerundet 6 %.
Wie viele verschiedene Paare bilden 30 Kinder in einer Klasse?
ErklÀrung: Jedes Kind bildet mit 29 anderen ein Paar: 30 · 29 = 870. Jedes Paar wurde doppelt gezÀhlt, also 870 : 2 = 435.
FĂŒr 23 Kinder ergibt die Rechnung P â 0,507. Eine Simulation mit 1000 Klassen zu je 23 Kindern findet in 512 Klassen mindestens ein gleiches Paar. Was folgt daraus?
ErklÀrung: h = 512/1000 = 0,512 weicht nur um 0,005 vom Rechenwert ab, eine typische Schwankung. Eine Simulation beweist nichts genau und widerlegt wegen einer kleinen Abweichung keine Rechnung.
Eine Simulation mit nur 20 Klassen zu je 23 Kindern ergibt 13 Klassen mit gleichem Paar (65 %). Das widerlegt die Rechnung P â 0,507.
ErklÀrung: Bei 20 Klassen schwankt h stark; 13 von 20 liegt noch im normalen Bereich um 0,507. Erst viele DurchgÀnge (1000 und mehr) könnten eine Rechnung ernsthaft infrage stellen.
Mit P â 0,507 erwartet man bei 2000 simulierten Klassen zu je 23 Kindern etwa wie viele Klassen mit einem gleichen Paar?
ErklÀrung: 0,507 · 2000 = 1014.
FĂŒr 30 Kinder liefert die Rechnung P â 0,706. Eine Simulation mit 1000 Klassen findet in 703 Klassen ein gleiches Paar. Wie groĂ ist der Abstand zwischen h und dem Rechenwert (Betrag)?
ErklĂ€rung: h = 703 : 1000 = 0,703. Der Abstand ist |0,703 â 0,706| = 0,003 â sehr klein, die Rechnung ist plausibel.
Vier Kinder werden zufÀllig ausgewÀhlt (365 gleich wahrscheinliche Tage, keine Schalttage). Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass
mindestens zwei von ihnen am selben Tag Geburtstag haben: Schreibe das Gegenereignis auf, den Pfad mit seinen Ăsten und das Ergebnis
auf drei Nachkommastellen. Beschreibe auĂerdem, wie du die Rechnung mit einer Simulation auf PlausibilitĂ€t prĂŒfen könntest.
Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.
ErklĂ€rung: Wieder rechnet man ĂŒber das Gegenereignis: (364/365) · (363/365) · (362/365) â 0,9836, also 1 â 0,9836 â 0,016. Bei so kleinen Wahrscheinlichkeiten braucht die Simulation sehr viele Gruppen.