Das Baumdiagramm

The tree diagram

Mathematik Klasse 10 17 Aufgaben
WahrscheinlichkeitBaumdiagrammeUrnenmodell

Ein mehrstufiges Zufallsexperiment zeichnet man als Baumdiagramm: Jede Stufe ist eine Ebene von Ästen, jeder Pfad von der Wurzel bis zu einem Ende ein Ergebnis des Gesamtexperiments, an jedem Ast steht seine Wahrscheinlichkeit, und die Äste eines Knotens ergeben zusammen 1. GlĂŒcksrad und Trefferquote lassen sich dabei als Urnenexperiment lesen. RĂ€umt aus, dass die ganze Ebene statt jedes einzelnen Knotens 1 ergibt und dass jede Farbe gleich viele Kugeln hat. Bereitet die Pfadregeln und das Ziehen ohne ZurĂŒcklegen vor.

Stufen und Pfade

Ein Zufallsexperiment mit mehreren Schritten zeichnet man als Baumdiagramm. Aus einer Urne mit 3 roten und 2 blauen Kugeln wird zweimal gezogen, und die Kugel kommt jedes Mal zurĂŒck. Jeder Zug ist eine Stufe, also eine Ebene von Ästen. Ein Pfad von der Wurzel bis zu einem Ende ist ein Ergebnis des ganzen Experiments: Der markierte Pfad heißt „erst rot, dann blau“, und „erst blau, dann rot“ ist ein anderer Pfad. An jedem Ast steht seine Wahrscheinlichkeit: 3/5 fĂŒr rot, 2/5 fĂŒr blau. Der Start heißt Wurzel; bei zwei ZĂŒgen mit je zwei Farben gibt es vier Pfade und damit vier Ergebnisse. Damit ist der Baum die vollstĂ€ndige Landkarte des Experiments: Jeder mögliche Ausgang hat genau einen Pfad.

Baumdiagramm, 2 Stufen, 4 Pfade: R (3/5) → [R (3/5), B (2/5)], B (2/5) → [R (3/5), B (2/5)]1. Zug 2. Zug 3/5 2/5 3/5 2/5 3/5 2/5 Start R R B B R B
Zweimal Ziehen mit ZurĂŒcklegen aus 3 roten und 2 blauen Kugeln; markiert ist der Pfad „erst rot, dann blau“.

Äste und Urne

An jedem Knoten kommt jede Möglichkeit der nĂ€chsten Stufe vor. Darum ergeben seine Äste zusammen 1: . Die Summe 1 gilt fĂŒr jeden Knoten einzeln, nicht fĂŒr eine ganze Ebene. Fehlt ein Ast, ergibt sich seine Wahrscheinlichkeit als 1 minus die ĂŒbrigen Äste.

Verschiebe P(rot). Wie Àndert sich P(blau), und was bleibt gleich?

Vieles lĂ€sst sich als Urnenexperiment lesen. Ein GlĂŒcksrad, das zur HĂ€lfte rot, zu einem Drittel blau und zu einem Sechstel grĂŒn ist, verhĂ€lt sich wie eine Urne mit 3 roten, 2 blauen und 1 grĂŒnen Kugel. Die Kugelzahlen legen die Wahrscheinlichkeiten fest; gleich viele Kugeln je Farbe sind nur ein Sonderfall.

Leicht
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

Aus einer Urne mit 3 roten (R) und 2 blauen (B) Kugeln wird zweimal gezogen, die Kugel kommt jedes Mal zurĂŒck. Welches Ergebnis gehört zum markierten Pfad?

  • ● erst rot, dann blau
  • ○ erst blau, dann rot
  • ○ beide Kugeln blau
Der Pfad lĂ€uft von der Wurzel ĂŒber den Ast R (1. Zug) und dann ĂŒber den Ast B (2. Zug) – das Ergebnis heißt „erst rot, dann blau“. „Erst blau, dann rot“ ist ein anderer Pfad des Baums.
Wahr / Falsch #2 20s ▶ Testen

Im Baumdiagramm sind „erst rot, dann blau“ und „erst blau, dann rot“ dasselbe Ergebnis, weil beide je eine rote und eine blaue Kugel enthalten.

✓ Falsch
Die beiden verlaufen ĂŒber verschiedene Äste, sind also zwei verschiedene Pfade und damit zwei verschiedene Ergebnisse. Beide gehören aber zum Ereignis „eine rote und eine blaue Kugel“.
Multiple Choice #3 20s ▶ Testen

Erst wird ein WĂŒrfel geworfen, danach eine MĂŒnze. Wie viele Stufen hat das Baumdiagramm?

  • ● 2
  • ○ 12
  • ○ 6
Jedes Teilexperiment ist eine Stufe – hier zwei (WĂŒrfel, MĂŒnze). Die 12 zĂ€hlt die Pfade (6 · 2), die 6 nur die Äste der ersten Stufe.
Multiple Choice #4 20s ▶ Testen

An einem Knoten stehen zwei Äste. Der eine trĂ€gt die Wahrscheinlichkeit 0,3. Welche Wahrscheinlichkeit gehört an den Ast mit dem Fragezeichen?

  • ● 0,7
  • ○ 0,3
  • ○ 0,5
Die Äste eines Knotens ergeben zusammen 1, also 1 − 0,3 = 0,7. 0,3 wĂ€re der Nachbarast noch einmal, 0,5 hieße „beide gleich wahrscheinlich“.
Wahr / Falsch #5 20s ▶ Testen

Ein GlĂŒcksrad hat drei Felder mit den Wahrscheinlichkeiten 0,5; 0,3 und 0,2. So können die drei Äste an einem Knoten beschriftet sein.

✓ Wahr
0,5 + 0,3 + 0,2 = 1. Die drei Äste eines Knotens ergeben zusammen genau 1, also ist die Beschriftung möglich.
Multiple Choice #6 25s ▶ Testen

Der Baum hat in der 2. Stufe vier Äste (zwei Knoten mit je zwei Ästen). Welche Summe ergeben alle vier Äste der 2. Stufe zusammen?

  • ● 2
  • ○ 1
  • ○ 4
Jeder der zwei Knoten liefert 0,6 + 0,4 = 1, zusammen also 2. Auf 1 kommt jeder Knoten fĂŒr sich, nicht die ganze Ebene.
Multiple Choice #7 30s ▶ Testen

Ein GlĂŒcksrad ist zur HĂ€lfte rot, zu einem Drittel blau und zu einem Sechstel grĂŒn. Welche Urne bildet das Rad nach?

  • ● 3 rote, 2 blaue, 1 grĂŒne Kugel
  • ○ 1 rote, 1 blaue, 1 grĂŒne Kugel
  • ○ 3 rote, 3 blaue, 1 grĂŒne Kugel
Mit 6 Kugeln passen die Anteile: 3/6 = œ rot, 2/6 = ⅓ blau, 1/6 grĂŒn. Gleich viele Kugeln je Farbe wĂŒrden jeder Farbe ⅓ geben; bei 3, 3 und 1 Kugeln (7 insgesamt) wĂ€re rot nur 3/7.
Wahr / Falsch #8 25s ▶ Testen

Zwei MĂŒnzwĂŒrfe entsprechen zweimal Ziehen mit ZurĂŒcklegen aus einer Urne mit einer roten und einer blauen Kugel.

✓ Wahr
Beim zweiten Wurf sind wieder beide Seiten möglich, genau wie bei der Urne, wenn die gezogene Kugel zurĂŒckgelegt wird. Ohne ZurĂŒcklegen bliebe im 2. Zug nur eine Kugel.
Multiple Choice #9 25s ▶ Testen

Eine Spielerin trifft mit der Wahrscheinlichkeit 60 %. Eine Urne soll einen Wurf nachbilden, „Treffer“ ist eine rote Kugel. Welche Urne passt?

  • ● 6 rote und 4 blaue Kugeln
  • ○ 6 rote und 6 blaue Kugeln
  • ○ 4 rote und 6 blaue Kugeln
Rot muss 60 % der Kugeln sein: 6 von 10. Bei 6 und 6 wÀre nur die HÀlfte rot, bei 4 und 6 sind es 40 % (Farben vertauscht).
Mittel
LĂŒckentext #1 15s ▶ Testen

Eine Folge von Ästen von der Wurzel bis zu einem Ende des Baumdiagramms heißt ___.

✓ Antwort: Pfad
Ein solcher Weg von der Wurzel bis zum Ende heißt Pfad; er entspricht genau einem Ergebnis des Gesamtexperiments.
Zahleneingabe #2 25s ▶ Testen

An einem Knoten stehen drei Äste. Zwei tragen 0,15 und 0,55. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit am dritten Ast?

✓ Antwort: 0.3
1 − 0,15 − 0,55 = 0,3.
LĂŒckentext #3 15s ▶ Testen

An einem Knoten stehen zwei Äste. Der eine trĂ€gt 3/8, der andere trĂ€gt ___/8.

✓ Antwort: 5
Die beiden Äste eines Knotens ergeben zusammen 1 = 8/8, also 8/8 − 3/8 = 5/8.
Zahleneingabe #4 25s ▶ Testen

Ein Rad hat P(rot) = 0,25 und P(blau) = 0,75. Eine Urne mit insgesamt 20 Kugeln soll es nachbilden. Wie viele rote Kugeln braucht sie?

✓ Antwort: 5
0,25 · 20 = 5 rote Kugeln (und 15 blaue).
Schwer
Zahleneingabe #1 25s ▶ Testen

Im Baum der Urne mit 3 roten und 2 blauen Kugeln (zweimal ziehen mit ZurĂŒcklegen) – wie viele Pfade gehören zum Ereignis „zwei Kugeln verschiedener Farbe“?

✓ Antwort: 2
Verschiedene Farben: erst rot, dann blau (RB) und erst blau, dann rot (BR). Das sind 2 der 4 Pfade.
Zahleneingabe #2 30s ▶ Testen

Ein GlĂŒcksrad hat drei Felder A, B und C. Es gilt P(A) = 0,5 und P(B) = P(C). Wie groß ist P(B)?

✓ Antwort: 0.25
P(B) + P(C) = 1 − 0,5 = 0,5. Weil beide gleich groß sind, gilt P(B) = 0,5 : 2 = 0,25.
Zahleneingabe #3 30s ▶ Testen

Bei einer Tombola gewinnen 30 % der Lose. Eine Urne mit 50 Kugeln soll das nachbilden. Wie viele Gewinnkugeln legt man hinein?

✓ Antwort: 15
30 % von 50 sind 0,3 · 50 = 15 Gewinnkugeln; die ĂŒbrigen 35 Kugeln sind Nieten.
KI-bewertete Rechnung #4 240s ▶ Testen

Ein Automat gibt mit der Wahrscheinlichkeit 0,4 ein sĂŒĂŸes und sonst ein saures Bonbon aus. Du ziehst zweimal hintereinander. Bilde den Automaten durch eine Urne mit 10 Kugeln nach, zeichne das zugehörige Baumdiagramm mit allen Wahrscheinlichkeiten und nenne die vier Pfade. PrĂŒfe, dass die Äste an jedem Knoten zusammen 1 ergeben. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: Urne: 4 sĂŒĂŸe (s) und 6 saure (r) Kugeln, jedes Mal mit ZurĂŒcklegen. Baum: 1. Stufe s mit 0,4 und r mit 0,6; an beiden Knoten der 2. Stufe wieder s mit 0,4 und r mit 0,6. Pfade: ss, sr, rs, rr. Kontrolle: 0,4 + 0,6 = 1 an jedem der drei Knoten.
Die Kugelzahlen legen die Wahrscheinlichkeiten fest (4 von 10 sĂŒĂŸ). Weil nach jedem Zug „zurĂŒckgelegt“ wird, sieht der Baum in der 2. Stufe an beiden Knoten gleich aus. Jeder Knoten: 0,4 + 0,6 = 1.