Binomialrechner — Schritt-für-Schritt-Lösungen
Der Binomialrechner berechnet Wahrscheinlichkeiten der Binomialverteilung für n Versuche mit Erfolgswahrscheinlichkeit p.
Ergebnisse: P(X=k), P(X<=k), P(X>=k), Erwartungswert und Standardabweichung.
So verwenden Sie den Binomialrechner
- Wählen Sie den Modus: "Exakte P(X=k)" berechnet die Wahrscheinlichkeit für genau k Erfolge, "Kumulativ (<=k)" summiert von 0 bis k, "Kumulativ (>=k)" summiert von k bis n, "Erwartungswert" liefert Mittelwert, Varianz und Standardabweichung.
- Geben Sie die Anzahl der Versuche (n) und die Erfolgswahrscheinlichkeit (p, zwischen 0 und 1) ein. Für andere Modi als Erwartungswert geben Sie auch die Anzahl der Erfolge (k) ein.
- Ergebnisse erscheinen sofort, einschließlich eines Balkendiagramms, das die Wahrscheinlichkeitsverteilung darstellt.
- Überprüfen Sie den Schritt-für-Schritt-Lösungsweg, um die Anwendung der Binomialformel zu verstehen.
Formel und Theorie
Die Binomialverteilung modelliert die Anzahl der Erfolge in einer festen Anzahl unabhängiger Versuche, wobei jeder Versuch die gleiche Erfolgswahrscheinlichkeit hat. Sie benötigt zwei Parameter: n (Anzahl der Versuche) und p (Erfolgswahrscheinlichkeit pro Versuch).
Die Wahrscheinlichkeitsfunktion lautet P(X = k) = C(n, k) * p^k * (1-p)^(n-k), wobei C(n, k) = n! / (k!(n-k)!) der Binomialkoeffizient ist. Diese Formel zählt die Möglichkeiten, k Erfolge auszuwählen, multipliziert mit der Wahrscheinlichkeit dieser Ergebnisfolge.
Der Erwartungswert ist E(X) = n*p, die Varianz Var(X) = n*p*(1-p) und die Standardabweichung die Quadratwurzel der Varianz. Für große n und p nicht zu nahe an 0 oder 1 nähert sich die Binomialverteilung einer Normalverteilung an.
Durchgerechnete Beispiele
Beispiel 1: Exakte Wahrscheinlichkeit
Aufgabe: Eine Münze wird 10-mal geworfen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für genau 7 Köpfe?
Lösung: n = 10, k = 7, p = 0.5. P(X=7) = C(10,7) * 0.5^7 * 0.5^3 = 120 * 0.0078125 * 0.125 = 0.1172.
Antwort: P(X=7) = 0.1172 (etwa 11.72%)
Beispiel 2: Kumulative Wahrscheinlichkeit
Aufgabe: Ein Multiple-Choice-Test hat 20 Fragen mit je 4 Antworten. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, durch Raten höchstens 8 richtig zu haben?
Lösung: n = 20, p = 0.25, k = 8. Summe P(X=0) + P(X=1) + ... + P(X=8).
Antwort: P(X <= 8) = 0.9591 (etwa 95.91%)
Beispiel 3: Erwartungswert
Aufgabe: Ein fairer Würfel wird 60-mal geworfen. Wie viele Sechsen sind zu erwarten?
Lösung: n = 60, p = 1/6. E(X) = 60 * (1/6) = 10. Var(X) = 60 * (1/6) * (5/6) = 8.333.
Antwort: Erwartungswert = 10, Standardabweichung = 2.887
Beispiel 4: Praxisbeispiel: Qualitätskontrolle
Aufgabe: Eine Produktionslinie hat eine Fehlerrate von 2%. In einer Stichprobe von 50 Stück: wie wahrscheinlich sind 0 Fehler?
Lösung: n = 50, p = 0.02, k = 0. P(X=0) = C(50,0) * 0.02^0 * 0.98^50 = 0.98^50 = 0.3642.
Antwort: P(X=0) = 0.3642 (etwa 36.42%)