Statistik

Kapitel 4 · Wahrscheinlichkeitsrechnung

Wahrscheinlichkeit

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Laplace-Wahrscheinlichkeit

Sind alle Elementarereignisse gleichwahrscheinlich (z. B. fairer Würfel, faire Münze), gilt:

P(A)=Anzahl der fu¨A gu¨nstigen Fa¨lleAnzahl aller mo¨glichen Fa¨lleP(A) = \frac{\text{Anzahl der für } A \text{ günstigen Fälle}}{\text{Anzahl aller möglichen Fälle}}

Beispiel: P(gerade)=36=12P(\text{gerade}) = \tfrac{3}{6} = \tfrac12.

Axiome und Rechenregeln

Allgemein (auch ohne Gleichwahrscheinlichkeit) erfüllt PP die Axiome von Kolmogorov: P(A)0P(A)\ge 0, P(Ω)=1P(\Omega)=1, und für disjunkte Ereignisse ist P(AB)=P(A)+P(B)P(A\cup B)=P(A)+P(B). Daraus folgen u. a.:

P(Aˉ)=1P(A),P(AB)=P(A)+P(B)P(AB)P(\bar A) = 1 - P(A), \qquad P(A\cup B) = P(A) + P(B) - P(A\cap B)

Was bedeutet »Wahrscheinlichkeit«?

Wahrscheinlichkeiten werden meist als relative Häufigkeiten bestimmt und interpretiert. Der Unterschied:

  • relative Häufigkeit fn(A)f_n(A): bezieht sich auf eine beobachtete Stichprobe in der Vergangenheit.
  • Wahrscheinlichkeit P(A)P(A): bezieht sich auf ein zukünftiges Ereignis — die mathematische Abstraktion (»aus Erfahrung wird Erwartung«).

Das empirische Gesetz der großen Zahlen verbindet beide:

fn(A)  n  P(A)f_n(A) \xrightarrow{\;n\to\infty\;} P(A)

Wirf selbst und beobachte, wie die zappelnde relative Häufigkeit sich der wahren Wahrscheinlichkeit annähert:

00.250.50.751P(A) = 0.5
n = 0fₙ(A) = Abweichung =

Für kleines n schwankt fₙ(A) stark; mit wachsendem n nähert es sich der grünen Linie P(A) — das empirische Gesetz der großen Zahlen.

Klausurfalle: Die Laplace-Formel gilt nur bei gleichwahrscheinlichen Elementarereignissen. Bei einem gezinkten Würfel ist „günstige durch mögliche“ falsch — dann braucht man die tatsächlichen Wahrscheinlichkeiten.

Quellen:K04 S.260, K04 S.261, K04 S.262, K04 S.264, K04 S.265, Standard (Axiome, s. REVIEW.md)

Abruf-Quiz

Frage 1 / 3

Faires Kartenspiel (52 Karten). Wie groß ist die Laplace-Wahrscheinlichkeit, eine Herz-Karte (13 Stück) zu ziehen?