Die Pfadregeln

The path rules

Mathematik Klasse 10 18 Aufgaben
WahrscheinlichkeitBaumdiagrammePfadregeln

Die Pfadregeln machen aus dem Baum eine Rechnung: Entlang eines Pfades wird multipliziert – ein Anteil vom Anteil, im HĂ€ufigkeitsbaum sichtbar –, ĂŒber die Pfade eines Ereignisses wird addiert, und bei „mindestens einmal“ ist der Weg ĂŒber den einen Gegenpfad meist kĂŒrzer. RĂ€umt aus, entlang eines Pfades zu addieren, ĂŒber Pfade zu multiplizieren oder Einzelwahrscheinlichkeiten zu einer Summe ĂŒber 1 zusammenzuzĂ€hlen. Bereitet das Ziehen ohne ZurĂŒcklegen, das Geburtstagsproblem und in Jgst. 11 und 12 bedingte Wahrscheinlichkeit und Binomialverteilung vor.

Anteil vom Anteil

Eine Basketballspielerin trifft beim Freiwurf mit 70 %. Bei 1000 DoppelwĂŒrfen treffen etwa 700 den ersten Wurf, und von diesen 700 wieder 70 %, also 490. Das ist ein Anteil vom Anteil: . Im Quadrat der FlĂ€che 1 bilden die FĂ€lle mit Treffer im ersten Wurf eine blaue Spalte der Breite p; das rosa Rechteck darin ist der Anteil q dieser Spalte, seine FlĂ€che ist p · q. Man kann jeden Baum auch mit HĂ€ufigkeiten beschriften: 1000 DoppelwĂŒrfe teilen sich in 700 und 300, dann in 490, 210, 210 und 90. Das macht die Rechnung anschaulich.

VerÀndere p und q. Welchen Teil des ganzen Quadrats nimmt die rosa FlÀche ein?

Entlang multiplizieren, ĂŒber Pfade addieren

1. Pfadregel: Entlang eines Pfades multipliziert man die Wahrscheinlichkeiten der Äste. Der Pfad „trifft, dann daneben“ (TN) hat . Ein Ereignis kann mehrere Pfade haben. 2. Pfadregel: Über die Pfade eines Ereignisses addiert man. „Genau einmal getroffen“ besteht aus den beiden Pfaden TN und NT: . Zur Probe mĂŒssen alle vier Pfade zusammen 1 ergeben: 0,49 + 0,21 + 0,21 + 0,09 = 1.

Baumdiagramm, 2 Stufen, 4 Pfade: T (0,7) → [T (0,7), N (0,3)], N (0,3) → [T (0,7), N (0,3)]1. Wurf 2. Wurf 0,7 0,3 0,7 0,3 0,7 0,3 Start T T N N T N TT 0,49 TN 0,21 NT 0,21 NN 0,09
Zwei FreiwĂŒrfe, T = Treffer, N = daneben. Orange markiert: die zwei Pfade von „genau einmal getroffen“.

Mindestens einmal

„Mindestens einmal getroffen“ hat drei Pfade. KĂŒrzer geht es ĂŒber das Gegenereignis „kein Treffer“, den einen Pfad NN mit . Also ist . Die Pfade des ganzen Baums ergeben zusammen immer 1. Die Kurzform lohnt sich vor allem, wenn ein Ereignis viele Pfade hat: Bei drei WĂŒrfen hat „mindestens einmal“ sieben Pfade, das Gegenereignis „keinmal“ nur einen, und es gilt .

VerĂ€ndere die Trefferquote p. Bei welchem p ist „genau einmal“ am grĂ¶ĂŸten?
Leicht
Multiple Choice #1 30s ▶ Testen

Von 1000 DoppelwĂŒrfen treffen 70 % den ersten Wurf. Von diesen treffen wieder 70 % den zweiten. Wie viele der 1000 DoppelwĂŒrfe haben zwei Treffer?

  • ● 490
  • ○ 700
  • ○ 210
Von 1000 treffen 700 den ersten Wurf, davon wieder 70 %: 0,7 · 700 = 490. Die 700 sind nur die erste Stufe; 210 wĂ€ren die DoppelwĂŒrfe „trifft, dann daneben“ (30 % von 700).
Wahr / Falsch #2 30s ▶ Testen

Von 200 Kindern spielen 40 % ein Instrument. Von diesen spielen 50 % in der Schulband. Das sind 40 Kinder in der Schulband.

✓ Wahr
40 % von 200 sind 80 Kinder mit Instrument, davon 50 %: 40 Kinder. Dasselbe liefert 0,4 · 0,5 = 0,2 und 20 % von 200. Wer 50 % von allen 200 nimmt, kommt fÀlschlich auf 100.
Multiple Choice #3 30s ▶ Testen

Ein Viertel der Klasse fÀhrt mit dem Rad, und davon trÀgt die HÀlfte einen Helm. Welcher Anteil der ganzen Klasse fÀhrt mit Rad und Helm?

  • ● 1/8
  • ○ 3/4
  • ○ 1/2
Die HĂ€lfte von einem Viertel ist œ · ÂŒ = 1/8. Die Summe ÂŒ + œ = Ÿ addiert die Anteile, statt den zweiten vom ersten zu nehmen.
Multiple Choice #4 25s ▶ Testen

Eine Spielerin trifft mit 0,7. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit des Pfades „trifft, dann daneben“?

  • ● 0,21
  • ○ 1
  • ○ 0,49
Entlang des Pfades wird multipliziert: 0,7 · 0,3 = 0,21. Die 1 entsteht durch Addieren (0,7 + 0,3), 0,49 ist der Pfad „trifft, trifft“.
Wahr / Falsch #5 20s ▶ Testen

Ein Pfad besteht aus zwei Ästen mit 0,5 und 0,4. Seine Wahrscheinlichkeit ist 0,5 + 0,4 = 0,9.

✓ Falsch
Entlang eines Pfades wird multipliziert: 0,5 · 0,4 = 0,2. Ein Pfad kann nicht wahrscheinlicher sein als einer seiner Äste – 0,9 wĂ€re es.
Multiple Choice #6 30s ▶ Testen

Eine Spielerin trifft mit 0,7. Welche Rechnung liefert die Wahrscheinlichkeit fĂŒr „genau einmal getroffen“ bei zwei WĂŒrfen?

  • ● 0,7 · 0,3 + 0,3 · 0,7
  • ○ 0,7 · 0,3
  • ○ 0,7 + 0,3
„Genau einmal“ hat zwei Pfade (TN und NT); ihre Wahrscheinlichkeiten werden addiert. Nur einen Pfad zu nehmen (0,7 · 0,3) vergisst den anderen; 0,7 + 0,3 addiert Äste statt Pfade.
Wahr / Falsch #7 20s ▶ Testen

Zwei Pfade eines Ereignisses haben je die Wahrscheinlichkeit 0,21. Dann ist P(Ereignis) = 0,42.

✓ Wahr
Über die Pfade eines Ereignisses wird addiert: 0,21 + 0,21 = 0,42. Das Produkt 0,21 · 0,21 ≈ 0,044 wĂ€re kleiner als jeder der beiden Pfade und daher falsch.
Multiple Choice #8 25s ▶ Testen

Bei zwei FreiwĂŒrfen soll „mindestens einmal getroffen“ ĂŒber das Gegenereignis berechnet werden. Welcher Pfad bildet das Gegenereignis?

  • ● zweimal daneben (NN)
  • ○ einmal daneben (TN und NT)
  • ○ zweimal getroffen (TT)
Das Gegenteil von „mindestens einmal getroffen“ ist „kein Treffer“, also NN. „Einmal daneben“ enthĂ€lt noch einen Treffer, „zweimal getroffen“ gehört sogar zum Ereignis selbst.
Wahr / Falsch #9 20s ▶ Testen

Bei zwei WĂŒrfen trifft eine Spielerin jedes Mal mit 0,7. Dann gilt P(mindestens einmal getroffen) = 0,7 + 0,7 = 1,4.

✓ Falsch
Eine Wahrscheinlichkeit ĂŒber 1 ist unmöglich. Richtig: 1 − P(NN) = 1 − 0,3 · 0,3 = 0,91. Die Summe zĂ€hlt den Pfad TT doppelt.
Mittel
Zahleneingabe #1 30s ▶ Testen

Von 500 SchĂŒlern nehmen 60 % an einer AG teil, davon gehen 30 % in die Sport-AG. Wie viele SchĂŒler sind das?

✓ Antwort: 90
60 % von 500 sind 300 SchĂŒler, davon 30 %: 0,3 · 300 = 90.
Zahleneingabe #2 30s ▶ Testen

Ein Pfad besteht aus drei Ästen mit den Wahrscheinlichkeiten 0,6; 0,5 und 0,2. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit des Pfades?

✓ Antwort: 0.06
0,6 · 0,5 · 0,2 = 0,06.
Zahleneingabe #3 20s ▶ Testen

Zwei Pfade eines Ereignisses haben die Wahrscheinlichkeiten 0,12 und 0,08. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit des Ereignisses?

✓ Antwort: 0.2
0,12 + 0,08 = 0,2.
Zahleneingabe #4 15s ▶ Testen

Bei zwei WĂŒrfen ist die Wahrscheinlichkeit fĂŒr „kein Treffer“ gleich 0,09. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit fĂŒr „mindestens ein Treffer“?

✓ Antwort: 0.91
1 − 0,09 = 0,91.
Schwer
Zahleneingabe #1 40s ▶ Testen

In einer Fabrik sind 4 % der Teile fehlerhaft. Ein Test erkennt 90 % der fehlerhaften Teile. Wie viele von 10 000 Teilen sind fehlerhaft und werden erkannt?

✓ Antwort: 360
4 % von 10 000 sind 400 fehlerhafte Teile, davon 90 %: 0,9 · 400 = 360.
Zahleneingabe #2 35s ▶ Testen

Eine Ampel ist mit der Wahrscheinlichkeit 0,4 grĂŒn. Eine Radfahrerin passiert nacheinander drei solche Ampeln, die unabhĂ€ngig voneinander schalten. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit fĂŒr dreimal grĂŒn?

✓ Antwort: 0.064
Drei Äste „grĂŒn“ entlang eines Pfades: 0,4 · 0,4 · 0,4 = 0,064.
Zahleneingabe #3 35s ▶ Testen

Eine Spielerin trifft beim Freiwurf mit der Wahrscheinlichkeit 0,6. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie bei zwei WĂŒrfen genau einmal trifft?

✓ Antwort: 0.48
Zwei Pfade: 0,6 · 0,4 + 0,4 · 0,6 = 0,24 + 0,24 = 0,48.
Zahleneingabe #4 40s ▶ Testen

Ein GlĂŒcksrad bleibt mit der Wahrscheinlichkeit 0,2 auf „Gewinn“ stehen. Man dreht es dreimal. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit fĂŒr mindestens einmal Gewinn?

✓ Antwort: 0.488
Gegenereignis: dreimal kein Gewinn, 0,8 · 0,8 · 0,8 = 0,512. Also 1 − 0,512 = 0,488.
KI-bewertete Rechnung #5 300s ▶ Testen

Zwei Ampeln hĂ€ngen hintereinander und schalten unabhĂ€ngig voneinander; jede ist mit der Wahrscheinlichkeit 0,6 grĂŒn. Zeichne das Baumdiagramm (G = grĂŒn, R = rot) mit allen Wahrscheinlichkeiten und berechne die Pfadwahrscheinlichkeiten. Bestimme dann P(genau eine Ampel grĂŒn) und P(mindestens eine Ampel grĂŒn) – die zweite Wahrscheinlichkeit auf zwei Wegen. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: Baum: 1. Stufe G 0,6 / R 0,4, an beiden Knoten der 2. Stufe wieder G 0,6 / R 0,4. Pfade: GG 0,36; GR 0,24; RG 0,24; RR 0,16 (Summe 1). Genau eine grĂŒn: GR und RG, 0,24 + 0,24 = 0,48. Mindestens eine grĂŒn: 0,36 + 0,24 + 0,24 = 0,84 oder ĂŒber das Gegenereignis 1 − 0,16 = 0,84.
Entlang der Pfade multipliziert man (0,6 · 0,4 = 0,24), ĂŒber die Pfade eines Ereignisses addiert man. „Mindestens eine“ ist kĂŒrzer ĂŒber den einen Pfad RR: 1 − 0,4 · 0,4 = 0,84.