Lösungen für die Übungsklausur_241115 für 4std.

Eichendorffschule
30. November 2015
Übungsklausur Q3 Mt LK
1.
Berechnen Sie den Erwartungswert und die Varianz der Würfelsumme dreier Würfel.
E(x)= 3⋅3,5=10,5
18
Var (x )=∑i=3 p (i)⋅(i−E ( x ))2=8,76
Man kann auch die Varianz eines Würfels verdreifachen!
2.
Die Lösung zu dieser Aufgabe ist unter
www.hamburg.de/contentblob/.../pdf-lernaufgaben-abitur-stochastik.pdf
zu finden.
Für einige Krankheiten, die erst relativ spät zutage treten, gleichwohl aber im Körper vorhanden
sind, gibt es Diagnosetests. Wenn diese Tests für eine große Gruppe angewendet werden, spricht
man von Screening. So wird zur Früherkennung einer Hörstörung bei Neugeborenen
standardmäßig für alle ein Test angeboten. Fast alle Eltern haben bei einer Studie dieses Angebot
für ihre Kinder angenommen. Es waren 100 000 Neugeborene. Dieser Test hat eine hohe
Qualität:
Bei 98,9 % der schwerhörigen Kinder wird die Schwerhörigkeit auch erkannt.
Man sagt auch, die Sensitivität des Testes beträgt 0,989.
Bei 10 % der gesunden Kinder wird fälschlicherweise eine Schwerhörigkeit angezeigt. Man sagt
auch, die Spezifität des Testes beträgt 1 – 0,1, also 0,9.
Die relative Häufigkeit der Erkrankung unter allen Neugeborenen in der untersuchten Gruppe –
die Prävalenz – beträgt 0,002. Fassen Sie in dieser Aufgabe die genannten drei relativen
Häufigkeiten (Sensitivität, Spezifität, Prävalenz) als Schätzwerte für Wahrscheinlichkeiten auf.
1. Erstellen Sie für dieses Screening ein Baumdiagramm oder mit den entsprechenden
Werten für die 100 000 Neugeborenen eine Vierfeldertafel mit erwarteten Anzahlen.
2. Bestätigen Sie, dass die Wahrscheinlichkeit, dass ein als schwerhörig getestetes
Neugeborenes auch tatsächlich schwerhörig ist, knapp 2 % beträgt.
3. Einige der untersuchten 100 000 Neugeborenen haben eine Hörstörung und werden aber
nach der Untersuchung als gesund betrachtet. Berechnen Sie deren erwartete Anzahl.
An Neugeborenen, bei denen das Testergebnis auf eine Hörstörung hinweist, wird ein zweiter
andersartiger, aber kostenintensiver Test durchgeführt.
Dabei geht man von der nicht unproblematischen Annahme aus, dass sowohl bei hörgestörten als
auch bei gesunden Säuglingen die Testergebnisse der ersten und der zweiten Testung
stochastisch unabhängig voneinander sind. Erst wenn beide Testergebnisse auf eine Hörstörung
hinweisen, wird der Gesamttest als deutlicher Hinweis auf eine Hörstörung gewertet. Für den
zweiten Test gilt: Die Sensitivität ist 0,99 und die Spezifität ist 0,985.
4. Ein Neugeborenes, bei dem beide Tests auf Schwerhörigkeit hinweisen, ist mit einer
Wahrscheinlichkeit von ungefähr 57 % auch wirklich schwerhörig. Bestätigen Sie diesen
Wert.
K. Lorey
27. November 2015 13:22
5. Bestimmen Sie die erwartete Anzahl der Säuglinge, bei denen beide Tests auf
Schwerhörigkeit hinweisen.
6. Der erste Test kostet 18 € und der zweite 25 € pro Kind. Bestimmen Sie den
Erwartungswert der Kosten für die gesamte Durchführung des Screenings. Vergleichen
Sie diesen Wert mit den Kosten, die für die Behandlung von Schwerhörigkeit entstehen:
Nehmen Sie dafür an, dass bei jedem rechtzeitig behandelten Kind die Schwerhörigkeit
mit geringen Kosten geheilt oder zumindest deutlich gemindert wird, so dass nach der
Therapie durchschnittlich 5000 € pro Jahr und pro Kind für viele Jahre eingespart
werden.
2
a) Beurteilen Sie, ob die erwartete Anzahl der Kinder,die eingehender untersucht werden
müssen, von der Reihenfolge der Untersuchungen abhängt, indem Sie auch auf die
Sensitivität und Spezifität des Doppeltests eingehen.
3.
Eine Firma stellt DVD-Hüllen her, in denen entweder eine, zwei, drei oder vier DVDs Platz finden. Die
Anteile sind wie folgt: Einfach-Hüllen (für eine DVD) 50%, Zweifach-Hüllen (für zwei DVDs) 20%,
Dreifach- bzw. Vierfach-Hüllen (für drei bzw. vier DVDs) jeweils 15%. Laut Angabe der Firma sind
unabhängig von der Hüllenart 4% der hergestellten Hüllen Ausschussware.
1. Aus der laufenden Produktion werden zufällig 10 Hüllen entnommen. Berechnen Sie die
Wahrscheinlichkeiten folgender Ereignisse:
A: Keine der entnommenen Hüllen ist Ausschuss.
B: Alle 10 Hüllen sind von der gleichen Art.
C: Mindestens 2, höchstens aber 4 Hüllen sind Zweifach-Hüllen.
Bei einer Qualitätskontrolle wählt ein Mitarbeiter der Firma 20 DVD-Hüllen zufällig aus. Unter diesen
Hüllen befindet sich genau eine Zweifach-Hülle, die Ausschussware ist.
2.
Der Mitarbeiter erklärt: „Die Wahrscheinlichkeit für eine Zweifach-Hülle liegt bei 0,2, die
Wahrscheinlichkeit für Ausschussware bei 0,04. Demzufolge beträgt die Wahrscheinlichkeit,
dass eine Hülle zugleich eine Zweifach-Hülle und Ausschuss ist, 0,2  0,04 = 0,008. Unter den 20
Hüllen befindet sich also mit der Wahrscheinlichkeit p = 20  0,008 = 0,16 genau eine ZweifachHülle, die Ausschussware ist.“
Begründen Sie, dass die Rechnung des Mitarbeiters einen Fehler enthält, und berichtigen Sie die
Rechnung.
3.
Eine DVD-Hülle ist Ausschuss, wenn sie mindestens einen der beiden Fehler F1: „Riss in der
Folie“ oder F2: „Bruch im Kunststoff“ aufweist. Andere Fehlerarten kommen nicht vor. Beide
Fehler treten unabhängig voneinander auf. Die Wahrscheinlichkeit für Fehler F1 beträgt P(F1) =
0,025. Erläutern Sie die Rechnung in nebenstehendem Kasten im Sachzusammenhang. Stellen
Sie die der Rechnung zugrunde liegende Situation in einem Baumdiagramm dar.
4. Die Firma behauptet, dass der Anteil der Ausschussware weiterhin höchstens 4% beträgt. Ein
misstrauischer Kunde untersucht 300 zufällig ausgewählte Hüllen, um die Behauptung der Firma
zu widerlegen. Entwickeln Sie einen Hypothesentest zur Formulierung einer Entscheidungsregel,
mit dem der Kunde die Behauptung der Firma bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5%
widerlegen kann.
5.
Der Kunde lehnt die Behauptung der Firma ab, wenn mindestens 18 Hüllen defekt sind. Ermitteln
Sie die Wahrscheinlichkeit, dass der Kunde den Anteil der fehlerhaften Hüllen als nicht gestiegen
3
einstuft, obwohl der tatsächliche Anteil der fehlerhaften DVD-Hüllen auf 6% gestiegen ist.
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