Spannweite und Streuung

Range and spread

Mathematik Klasse 7 16 Aufgaben
StatistikDatenSpannweite

Die Spannweite ist der größte minus der kleinste Wert und misst, wie weit die Daten auseinanderliegen. Zwei Datensätze mit gleichem Mittel können sehr verschieden streuen — das Mittel allein verschweigt das. Die Spannweite hängt aber nur an den beiden äußersten Werten: Ein einziger Ausreißer macht sie groß, obwohl fast alle Werte eng beieinander liegen. Räumt aus, gleiche Mittelwerte bedeuteten gleiche Daten, und Spannweite sei der größte Wert. Bereitet die Quartile vor.

Zurück zum Test. Die 7a hat 12, 13, 14, 14, 15, 15, 15, 16, 16, 16, 17 und 17 Punkte erreicht, die 7b 3, 5, 8, 11, 14, 15, 16, 18, 19, 21, 24 und 26. Beide Klassen haben das Mittel 15 Punkte — und doch sehen die Ergebnisse völlig verschieden aus. Man sagt: Die Werte streuen verschieden stark.

Das einfachste Maß für die Streuung ist die Spannweite: In der 7a ist sie 17 − 12 = 5 Punkte, in der 7b 26 − 3 = 23 Punkte. Das Mittel bleibt gleich, die Spannweite unterscheidet die Klassen.

Verkleinere die Streuung der 7b. Was bleibt gleich, was ändert sich?

Die Spannweite hat eine Schwäche: Sie hängt nur an den beiden äußersten Werten. Ein einziger Ausreißer macht sie groß, obwohl fast alle Werte eng beieinander liegen: Kommt zur 7a ein Kind mit 2 Punkten dazu, wächst ihre Spannweite von 5 auf 15, obwohl 12 von 13 Kindern zwischen 12 und 17 Punkten liegen. Über die Mitte der Daten sagt sie nichts. Dafür braucht man Kenngrößen, die auf das Innere der Daten schauen: die Quartile im nächsten Abschnitt.

Leicht
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

Sechs Kinder laufen 60 m in (Sekunden): 9,8; 10,4; 11,2; 9,5; 10,9; 12,1. Wie groß ist die Spannweite?

  • ● 2,6
  • ○ 12,1
  • ○ 21,6
Größter Wert 12,1, kleinster Wert 9,5: Spannweite = 12,1 − 9,5 = 2,6 Sekunden. 12,1 ist nur der größte Wert; 21,6 wäre die Summe der beiden äußeren Werte.
Wahr / Falsch #2 15s ▶ Testen

Die Werte 4, 9, 6, 15 haben die Spannweite 11.

✓ Wahr
Größter Wert 15, kleinster Wert 4: 15 − 4 = 11.
Multiple Choice #3 20s ▶ Testen

Das Punktdiagramm zeigt die Testpunkte von 7 Kindern. Wie groß ist die Spannweite?

  • ● 9
  • ○ 13
  • ○ 17
Der kleinste Wert ist 4, der größte 13: 13 − 4 = 9. Die 13 ist nur der größte Wert, 17 (= 4 + 13) die Summe der äußeren Werte.
Multiple Choice #4 20s ▶ Testen

Bei einem Test haben beide Klassen das Mittel 12 Punkte. 6a: 10, 11, 12, 13, 14. 6b: 2, 7, 12, 17, 22. Welche Spannweiten haben die Klassen?

  • ● 6a: 4 · 6b: 20
  • ○ 6a: 12 · 6b: 12
  • ○ 6a: 20 · 6b: 4
6a: 14 − 10 = 4. 6b: 22 − 2 = 20. Beide Klassen haben dasselbe Mittel, aber die 6b streut fünfmal so weit. 12 und 12 wären die Mittel, nicht die Spannweiten.
Wahr / Falsch #5 15s ▶ Testen

Die Reihen 4, 5, 6 und 1, 5, 9 haben beide das Mittel 5. Deshalb haben sie auch dieselbe Spannweite.

✓ Falsch
Die Spannweiten sind 6 − 4 = 2 und 9 − 1 = 8. Gleiches Mittel heißt nicht gleiche Streuung.
Multiple Choice #6 20s ▶ Testen

Die beiden Punktdiagramme zeigen die Ergebnisse zweier Klassen mit demselben Mittel. Welche Klasse hat die größere Spannweite?

  • ● Klasse B
  • ○ Klasse A
  • ○ beide gleich
Klasse A liegt zwischen 8 und 12 (Spannweite 4), Klasse B zwischen 4 und 16 (Spannweite 12). Das Mittel ist in beiden Klassen 10.
Multiple Choice #7 20s ▶ Testen

Sechs Kinder werfen einen Ball: 21, 23, 22, 24, 22, 23 m. Ein siebtes Kind wirft 60 m. Wie ändert sich die Spannweite?

  • ● von 3 auf 39
  • ○ von 3 auf 60
  • ○ von 3 auf 3
Vorher 24 − 21 = 3 m, nachher 60 − 21 = 39 m. Ein einziger Wurf lässt die Spannweite auf das 13-Fache wachsen. Die 60 ist nur der neue größte Wert.
Wahr / Falsch #8 15s ▶ Testen

Das Punktdiagramm zeigt acht Werte mit der Spannweite 40. Deshalb liegen fast alle Werte weit auseinander.

✓ Falsch
Sieben der acht Werte liegen zwischen 10 und 13. Nur der Ausreißer 50 macht die Spannweite groß.
Multiple Choice #9 20s ▶ Testen

Das Punktdiagramm zeigt die Punkte von 6 Kindern. Wie groß ist die Spannweite ohne den Ausreißer ganz rechts?

  • ● 3
  • ○ 40
  • ○ 8
Ohne den Wert 45 liegen die Werte zwischen 5 und 8: 8 − 5 = 3. Mit dem Ausreißer wäre sie 40; die 8 ist nur der größte Wert ohne Ausreißer.
Mittel
Zahleneingabe #1 30s ▶ Testen

Bestimme die Spannweite der Werte 23, 8, 15, 31, 12.

✓ Antwort: 23
Größter Wert 31, kleinster Wert 8: 31 − 8 = 23.
Zahleneingabe #2 20s ▶ Testen

Zwei Klassen haben dasselbe Mittel. Bei Klasse A liegen die Werte zwischen 10 und 14, bei Klasse B zwischen 4 und 20. Wie groß ist die Spannweite der Klasse, in der die Werte stärker streuen?

✓ Antwort: 16
Klasse A: 14 − 10 = 4. Klasse B: 20 − 4 = 16. Die größere Spannweite hat Klasse B, dort streuen die Werte stärker: 16.
Zahleneingabe #3 30s ▶ Testen

Das Punktdiagramm zeigt vier Werte. Bestimme die Spannweite.

✓ Antwort: 72
Größter Wert 90, kleinster Wert 18: 90 − 18 = 72. Der Wert 90 allein macht sie so groß.
Schwer
Zahleneingabe #1 30s ▶ Testen

Der höchste Gipfel einer Region ist 1 850 m hoch, die Spannweite der Gipfelhöhen ist 620 m. Wie hoch ist der niedrigste Gipfel (in m)?

✓ Antwort: 1230
Spannweite = größter Wert − kleinster Wert, also kleinster Wert = 1 850 − 620 = 1 230 m.
Zahleneingabe #2 40s ▶ Testen

Lena hat in fünf Tests 12, 14, 10, 15, 9 Punkte, Tim 11, 12, 13, 12, 12 Punkte. Beide haben das Mittel 12. Um wie viele Punkte ist Lenas Spannweite größer als Tims?

✓ Antwort: 4
Lenas Spannweite ist 15 − 9 = 6, Tims 13 − 11 = 2. Der Unterschied ist 6 − 2 = 4 Punkte. Lena streut stärker.
Zahleneingabe #3 35s ▶ Testen

Die Punkte einer Klasse: 14, 15, 16, 16, 17, 18. Dann kommt ein Kind mit nur 2 Punkten dazu. Um wie viele Punkte wächst die Spannweite?

✓ Antwort: 12
Vorher 18 − 14 = 4, nachher 18 − 2 = 16. Sie wächst um 16 − 4 = 12 Punkte — durch ein einziges Kind.
KI-bewertete Rechnung #4 240s ▶ Testen

Zwei Bäckereien wiegen sechs Brötchen (in g). Bäckerei A: 48, 49, 50, 50, 51, 52. Bäckerei B: 44, 47, 50, 50, 53, 56. Berechne für beide das Mittel und die Spannweite und entscheide, welche Bäckerei gleichmäßigere Brötchen backt. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: Mittel A: 300 : 6 = 50 g, Mittel B: 300 : 6 = 50 g. Spannweite A: 52 − 48 = 4 g, Spannweite B: 56 − 44 = 12 g. Das Mittel ist gleich; die Spannweite von A ist kleiner, also backt Bäckerei A gleichmäßigere Brötchen.
Das Mittel ist in beiden Bäckereien 50 g. Die Spannweiten 4 g und 12 g zeigen, dass A gleichmäßiger ist.