Erwartungswert, Varianz und Standardabweichung

Über diese Lektion

Jahrgangsstufe 12 (erhöhtes Anforderungsniveau) › Zufallsgrößen und Binomialverteilung

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Erwartungswert, Varianz und Standardabweichung

Zufallsgrößen und Binomialverteilung. Zufallsgröße, Wahrscheinlichkeitsverteilung, Erwartungswert, Varianz, Standardabweichung, Binomialkoeffizient, Bernoulli-Kette, Binomialverteilung

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Drei schnelle Fragen zu früheren Lektionen.

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Ein Spiel bringt mit der Wahrscheinlichkeit 0,10{,}1 genau 10 € und sonst 0 €. Wie hoch ist der mittlere Gewinn?

  1. 11 €
  2. 55 €

Die Grundidee

Der Erwartungswert ist ein gewichteter Mittelwert.

E(X)=∑xi⋅P(X=xi)E(X) = \displaystyle\sum x_i \cdot P(X = x_i).

Var(X)=∑(xi−E(X))2⋅P(X=xi)Var(X) = \displaystyle\sum (x_i - E(X))^2 \cdot P(X = x_i) und σ(X)=Var(X)\sigma(X) = \sqrt{Var(X)}.

Beispiel

XX ist 0 oder 2, jeweils mit P=12P = \dfrac{1}{2}.

E(X)=1E(X) = 1
Erwartungswert.
Var(X)=1⋅12+1⋅12=1Var(X) = 1 \cdot \dfrac{1}{2} + 1 \cdot \dfrac{1}{2} = 1
Varianz.
σ(X)=1\sigma(X) = 1
Standardabweichung.

Du bist dran

Jetzt du: XX ist 1 mit der Wahrscheinlichkeit 0,20{,}2, sonst 0. Berechne E(X)E(X).

0,20{,}2
1 · 0,2.

Üben ★

  1. XX ist 6 mit der Wahrscheinlichkeit 14\dfrac{1}{ 4 } und sonst 0. Berechne E(X)E(X).
  2. XX ist 3 mit der Wahrscheinlichkeit 17\dfrac{1}{ 7 } und sonst 0. Berechne E(X)E(X).
  3. XX ist 5 mit der Wahrscheinlichkeit 14\dfrac{1}{ 4 } und sonst 0. Berechne E(X)E(X).

Vorsicht!

Üben ★★

  1. XX ist −6-6 oder 66, jeweils mit der Wahrscheinlichkeit 12\dfrac{1}{2}. Berechne Var(X)Var(X).
  2. XX ist −5-5 oder 55, jeweils mit der Wahrscheinlichkeit 12\dfrac{1}{2}. Berechne Var(X)Var(X).
  1. Abschlussaufgabe. Ein Spiel kostet 1 € und bringt mit der Wahrscheinlichkeit 14\dfrac{1}{ 4 } genau 2 €, sonst nichts.
  1. E(X)=7E(X) = 7. Berechne E(4X+2)E(4X + 2).
  1. Var(X)=3Var(X) = 3. Berechne Var(3X+2)Var(3X + 2).

Abschlusscheck

Drei Fragen zum Abschluss: Sitzt es?

  1. XX ist 6 mit der Wahrscheinlichkeit 14\dfrac{1}{ 4 } und sonst 0. Berechne E(X)E(X).
  2. XX ist 3 mit der Wahrscheinlichkeit 17\dfrac{1}{ 7 } und sonst 0. Berechne E(X)E(X).
  3. XX ist 5 mit der Wahrscheinlichkeit 14\dfrac{1}{ 4 } und sonst 0. Berechne E(X)E(X).

Merkkarte

Erwartungswert und Varianz

  • E(X)=∑xi⋅piE(X) = \sum x_i \cdot p_i.
  • σ(X)=Var(X)\sigma(X) = \sqrt{Var(X)}.

Achtung: Mit den Wahrscheinlichkeiten gewichten.

CC BY-SA 4.0