Der Ablehnungsbereich

The rejection region

Mathematik Klasse 12 32 Aufgaben
WahrscheinlichkeitBinomialverteilungHypothesentestSignifikanztest

Beim rechtsseitigen Test wird H₀ abgelehnt, wenn die Trefferzahl im Ablehnungsbereich {k, …, n} liegt; die übrigen Werte bilden den Annahmebereich. Die Grenze k ist das kleinste k mit P(X ≥ k) ≤ α, gerechnet mit p₀ und über das Gegenereignis 1 − P(X ≤ k − 1). Räumt den häufigsten Fehler aus, die Grenze um eins zu verschieben (1 − P(X ≤ k)) oder das größte statt des kleinsten k zu nehmen. Bereitet die Fehlerwahrscheinlichkeiten und den linksseitigen Test vor.

Die Entscheidungsregel

Zurück zu Mira: gegen bei . Viele Treffer sprechen gegen H₀, also lehnen wir H₀ ab, sobald die Trefferzahl mindestens einen Wert erreicht. Die Menge heißt Ablehnungsbereich, die übrigen Werte bilden den Annahmebereich. Liegt das Ergebnis im Ablehnungsbereich, wird H₀ abgelehnt, sonst wird H₀ nicht abgelehnt. Das Bild zeigt den Ablehnungsbereich .

Histogramm: 0: 0,056, 1: 0,188, 2: 0,282, 3: 0,25, 4: 0,146, 5: 0,058, 6: 0,016, 7: 0,003, 8: 0, 9: 0, 10: 0; hervorgehoben: 6–10 (Ablehnungsbereich) 0 0,1 0,2 0,3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ablehnungsbereich P(X = k) k
Ratetest mit n = 10 und p₀ = 0,25: Der Ablehnungsbereich {6, …, 10} ist rosa, der Annahmebereich blau.

Die Grenze k finden

Wie groß darf der Ablehnungsbereich sein? Wir wählen so, dass H₀ höchstens mit der Wahrscheinlichkeit α fälschlich abgelehnt wird. Wir rechnen mit , dem ungünstigsten Fall von H₀. Gesucht ist das kleinste k mit , denn ein möglichst großer Bereich macht den Test empfindlich. Über das Gegenereignis gilt .

Warum genügt ? Für jedes kleinere aus H₀ sind viele Treffer noch seltener. Wenn der Bereich bei die Grenze α einhält, dann erst recht bei allen anderen Werten von H₀.

Für : ist zu groß, passt. Also , und Miras 6 richtige Antworten liegen im Ablehnungsbereich: H₀ wird abgelehnt.

Schiebe k, bis P(X ≥ k) zum ersten Mal höchstens α = 0,05 ist.
Leicht
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

Ein Test mit n = 20 hat den Ablehnungsbereich {12, …, 20}. Welche Menge ist der Annahmebereich?

  • ● {0, …, 11}
  • ○ {0, …, 12}
  • ○ {1, …, 11}
Zum Annahmebereich gehört alles, was nicht abgelehnt wird: 0 bis 11. In {0, …, 12} ist die 12 doppelt vergeben, in {1, …, 11} fehlt die 0.
Multiple Choice #2 20s ▶ Testen

Im Bild ist der Ablehnungsbereich eingefärbt (n = 12). Wie lautet er?

  • ● {10, 11, 12}
  • ○ {9, 10, 11, 12}
  • ○ {10, 11}
Eingefärbt sind die Säulen 10, 11 und 12, jede Säule steht für eine Trefferzahl. Alle drei gehören dazu, auch der Randwert 12.
Wahr / Falsch #3 15s ▶ Testen

Der Wert 9 gehört zum Ablehnungsbereich {9, …, 20}.

✓ Wahr
Die untere Grenze k = 9 ist der erste Wert des Ablehnungsbereichs {9, …, 20}, sie gehört dazu.
Wahr / Falsch #4 15s ▶ Testen

Der eingefärbte Bereich ist der Ablehnungsbereich. Der Wert 9 gehört zum Annahmebereich.

✓ Falsch
Eingefärbt sind die Säulen 9 bis 20, also gehört 9 zum Ablehnungsbereich. Der Annahmebereich ist {0, …, 8}.
Multiple Choice #5 20s ▶ Testen

Für X ~ B(10; 0,25) soll P(X ≥ 6) mit der Tabelle der kumulierten Wahrscheinlichkeiten berechnet werden. Welche Rechnung ist richtig?

  • ● 1 − P(X ≤ 5)
  • ○ 1 − P(X ≤ 6)
  • ○ P(X ≤ 5)
Das Gegenereignis von „mindestens 6“ ist „höchstens 5“: P(X ≥ 6) = 1 − P(X ≤ 5). Bei 1 − P(X ≤ 6) würde die 6 mit abgezogen.
Multiple Choice #6 20s ▶ Testen

n = 20, p₀ = 0,25, α = 5 %. Es gilt P(X ≥ 8) = 0,1018, P(X ≥ 9) = 0,0409, P(X ≥ 10) = 0,0139. Wie lautet der Ablehnungsbereich?

  • ● {9, …, 20}
  • ○ {10, …, 20}
  • ○ {8, …, 20}
Gesucht ist das kleinste k mit P(X ≥ k) ≤ 0,05. Für k = 8 ist 0,1018 zu groß, für k = 9 ist 0,0409 erlaubt. k = 10 wäre auch erlaubt, aber unnötig klein: Der Bereich soll so groß wie möglich sein.
Wahr / Falsch #7 15s ▶ Testen

Wegen P(X ≥ 9) = 0,0409 und P(X ≥ 10) = 0,0139 ist für α = 5 % die Grenze k = 10.

✓ Falsch
P(X ≥ 9) = 0,0409 ist schon höchstens 0,05, also ist k = 9 die Grenze. Gesucht ist das kleinste k, das die Bedingung erfüllt.
Multiple Choice #8 20s ▶ Testen

Der Ablehnungsbereich ist {9, …, 20}. In der Stichprobe zeigen sich genau 9 Treffer. Wie entscheidet der Test?

  • ● H₀ wird abgelehnt.
  • ○ H₀ wird beibehalten.
  • ○ H₀ wird abgelehnt und H₁ ist damit bewiesen.
9 liegt im Ablehnungsbereich, der Randwert gehört dazu: H₀ wird abgelehnt. Bewiesen ist damit noch nichts, der Test liefert nur eine Entscheidung mit kleiner Irrtumswahrscheinlichkeit.
Multiple Choice #9 20s ▶ Testen

Der Ablehnungsbereich ist {6, …, 10}. In der Stichprobe zeigen sich 5 Treffer. Wie entscheidet der Test?

  • ● H₀ wird nicht abgelehnt.
  • ○ H₀ wird abgelehnt.
  • ○ H₀ ist damit bewiesen.
5 liegt im Annahmebereich {0, …, 5}, also wird H₀ nicht abgelehnt. „Nicht abgelehnt“ ist nicht „bewiesen“: Die Daten reichen nur nicht gegen H₀.
Wahr / Falsch #10 15s ▶ Testen

Bei dem Ablehnungsbereich {6, …, 10} wird H₀ schon bei genau 6 Treffern abgelehnt.

✓ Wahr
6 ist die untere Grenze des Ablehnungsbereichs und gehört dazu.
Wahr / Falsch #11 25s ▶ Testen

Der Ablehnungsbereich ist {15, …, 20}. In der Stichprobe sind 14 Treffer. Wird H₀ abgelehnt?

✓ Nein
Wahr / Falsch #12 25s ▶ Testen

Der Ablehnungsbereich ist {11, …, 20}. In der Stichprobe sind 10 Treffer. Wird H₀ abgelehnt?

✓ Nein
Wahr / Falsch #13 25s ▶ Testen

Der Ablehnungsbereich ist {0, …, 7}. In der Stichprobe sind 6 Treffer. Wird H₀ abgelehnt?

✓ Ja
Wahr / Falsch #14 25s ▶ Testen

Der Ablehnungsbereich ist {0, …, 13}. In der Stichprobe sind 12 Treffer. Wird H₀ abgelehnt?

✓ Ja
Wahr / Falsch #15 25s ▶ Testen

Rechtsseitiger Test mit k = 9. Gehört 9 Treffer selbst zum Ablehnungsbereich?

✓ Ja
Wahr / Falsch #16 25s ▶ Testen

Rechtsseitiger Test mit k = 14. Gehört 14 Treffer selbst zum Ablehnungsbereich?

✓ Ja
Mittel
Lückentext #1 20s ▶ Testen

Bei n = 20 und dem Ablehnungsbereich {12, …, 20} lautet der Annahmebereich {0, …, ___}.

✓ Antwort: 11
Der Annahmebereich reicht bis zum Wert direkt vor der Grenze k = 12, also bis 11.
Zahleneingabe #2 30s ▶ Testen

Ratetest (n = 10, p₀ = 0,25): P(X ≥ 5) = 0,0781, P(X ≥ 6) = 0,0197, P(X ≥ 7) = 0,0035. Bei α = 1 % beginnt der Ablehnungsbereich {k, …, 10} bei k = ?

✓ Antwort: 7
Gesucht ist das kleinste k mit P(X ≥ k) ≤ 0,01. Für k = 6 ist 0,0197 noch zu groß, für k = 7 gilt 0,0035 ≤ 0,01.
Zahleneingabe #3 30s ▶ Testen

Der Ablehnungsbereich ist {9, …, 20}. Ab wie vielen Treffern wird H₀ mindestens abgelehnt?

✓ Antwort: 9
Die kleinste Trefferzahl im Ablehnungsbereich ist die Grenze k = 9.
Zahleneingabe #4 25s ▶ Testen

X ist binomialverteilt. Es gilt P(X ≤ 8) = 0,97. Wie groß ist P(X ≥ 9)? Trag die Zahl ein.

✓ Antwort: 0.03
Zahleneingabe #5 60s ▶ Testen

Rechtsseitiger Test: n = 20, p₀ = 0,5, α = 5 %. P(X ≥ 14) = 0,0577, P(X ≥ 15) = 0,0207, P(X ≥ 16) = 0,0059. Der Ablehnungsbereich ist {k, …, 20}. Trag k ein.

✓ Antwort: 15
Zahleneingabe #6 60s ▶ Testen

Rechtsseitiger Test: n = 20, p₀ = 0,3, α = 5 %. P(X ≥ 9) = 0,1133, P(X ≥ 10) = 0,0480, P(X ≥ 11) = 0,0171. Der Ablehnungsbereich ist {k, …, 20}. Trag k ein.

✓ Antwort: 10
Zahleneingabe #7 60s ▶ Testen

Rechtsseitiger Test: n = 50, p₀ = 0,2, α = 5 %. P(X ≤ 14) = 0,9393, P(X ≤ 15) = 0,9692, P(X ≤ 16) = 0,9856. Der Ablehnungsbereich ist {k, …, 50}. Trag k ein.

✓ Antwort: 16
Zahleneingabe #8 60s ▶ Testen

Rechtsseitiger Test: n = 50, p₀ = 0,4, α = 5 %. P(X ≤ 25) = 0,9427, P(X ≤ 26) = 0,9686, P(X ≤ 27) = 0,9840. Der Ablehnungsbereich ist {k, …, 50}. Trag k ein.

✓ Antwort: 27
Zahleneingabe #9 60s ▶ Testen

Rechtsseitiger Test: n = 20, p₀ = 0,25, α = 1 %. P(X ≥ 10) = 0,0139, P(X ≥ 11) = 0,0039, P(X ≥ 12) = 0,0009. Der Ablehnungsbereich ist {k, …, 20}. Trag k ein.

✓ Antwort: 11
Zahleneingabe #10 60s ▶ Testen

Rechtsseitiger Test: n = 20, p₀ = 0,4, α = 1 %. P(X ≥ 13) = 0,0210, P(X ≥ 14) = 0,0065, P(X ≥ 15) = 0,0016. Der Ablehnungsbereich ist {k, …, 20}. Trag k ein.

✓ Antwort: 14
Zahleneingabe #11 60s ▶ Testen

Lea vermutet, ihr Würfel zeigt zu oft eine 6 (H₁: p > 1/6). Sie würfelt 60-mal, α = 5 %. P(X ≥ 15) = 0,0648, P(X ≥ 16) = 0,0338, P(X ≥ 17) = 0,0164. Der Ablehnungsbereich ist {k, …, 60}. Trag k ein.

✓ Antwort: 16
Zahleneingabe #12 60s ▶ Testen

Ein Bäcker vermutet, mehr als 10 % der Brötchen sind zu klein (H₁: p > 0,1). Er prüft 50 Brötchen, α = 5 %. P(X ≥ 9) = 0,0579, P(X ≥ 10) = 0,0245, P(X ≥ 11) = 0,0094. Der Ablehnungsbereich ist {k, …, 50}. Trag k ein.

✓ Antwort: 10
Schwer
Zahleneingabe #1 30s ▶ Testen

Wie viele Trefferzahlen gehören bei n = 15 zum Ablehnungsbereich {8, …, 15}?

✓ Antwort: 8
Von 8 bis 15 sind es 15 − 8 + 1 = 8 Werte. Die Differenz 15 − 8 = 7 vergisst die Grenze 8.
Zahleneingabe #2 30s ▶ Testen

5-%-Hürde: n = 100, p₀ = 0,05, α = 5 %. Aus der Tabelle: P(X ≤ 8) = 0,9369, P(X ≤ 9) = 0,9718, P(X ≤ 10) = 0,9885. Der Ablehnungsbereich beginnt bei k = ?

✓ Antwort: 10
P(X ≥ 9) = 1 − P(X ≤ 8) = 1 − 0,9369 = 0,0631 ist zu groß. P(X ≥ 10) = 1 − P(X ≤ 9) = 1 − 0,9718 = 0,0282 ≤ 0,05. Also k = 10.
Zahleneingabe #3 30s ▶ Testen

Fünf Klassen schreiben den Ratetest und erreichen 3, 6, 7, 5 und 10 richtige Antworten. Der Ablehnungsbereich ist {6, …, 10}. Bei wie vielen Klassen wird H₀ abgelehnt?

✓ Antwort: 3
6, 7 und 10 liegen im Ablehnungsbereich, 3 und 5 im Annahmebereich. Es sind 3 Klassen.
KI-bewertete Rechnung #4 240s ▶ Testen

Ein Ratetest hat n = 20 Fragen mit je vier Antworten. Getestet wird H₀: p ≤ 0,25 gegen H₁: p > 0,25 zum Niveau α = 5 %. Aus der Tabelle: P(X ≤ 7) = 0,8982, P(X ≤ 8) = 0,9591, P(X ≤ 9) = 0,9861. Bestimme den Ablehnungsbereich und entscheide, ob H₀ bei 8 richtigen Antworten und bei 10 richtigen Antworten abgelehnt wird. Schreibe deine Rechnung auf Papier und fotografiere sie.

✓ Antwort: Rechnen mit p = 0,25. P(X ≥ 8) = 1 − P(X ≤ 7) = 1 − 0,8982 = 0,1018 > 0,05. P(X ≥ 9) = 1 − P(X ≤ 8) = 1 − 0,9591 = 0,0409 ≤ 0,05. Ablehnungsbereich {9, …, 20}. 8 liegt im Annahmebereich: H₀ wird nicht abgelehnt. 10 liegt im Ablehnungsbereich: H₀ wird abgelehnt.
Die kleinste Grenze k mit P(X ≥ k) ≤ 0,05 ist k = 9. Ablehnungsbereich {9, …, 20}: 8 Treffer werden nicht, 10 Treffer werden abgelehnt.