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Stellen Sie aus rund 25.000 Matheaufgaben von der 3. bis zur 13. Klasse Ihre eigenen Arbeitsblätter zusammen. Alle Aufgaben enthalten Lösungsschritte.

Aussagekraft von Mittelwerten beurteilen

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4387777
Die Trikotnummern eines Handballteams sind \(4; 7; 10; 12; 18; 23; 31\). Jemand berechnet die durchschnittliche Trikotnummer \(15\). Beurteile, ob dieser Mittelwert eine sinnvolle Information über das Team liefert.

Denkanstöße

- Frage dich, ob die Zahlen Mengen oder nur Namen beziehungsweise Kennzeichen sind. - Überlege, ob eine Differenz von zwei Nummern inhaltlich etwas bedeutet. - Nicht jede Zahlenliste eignet sich für einen Durchschnitt.

Lösung

1. Trikotnummern sind Kennzeichnungen, keine gemessenen Mengen. 2. Abstände zwischen den Nummern haben keine inhaltliche Bedeutung. 3. Der berechnete Wert \(15\) beschreibt daher keine typische Eigenschaft des Teams.

Antwort

Der Mittelwert ist hier nicht sinnvoll, weil Trikotnummern nur Kennzeichnungen sind.
4387837
Zehn Jugendliche haben zusammen \(16\) Haustiere. Das arithmetische Mittel ist \(1{,}6\) Haustiere pro Person. Wie ist dieser Wert richtig zu deuten? Darf man sagen, jede Person habe \(1{,}6\) Haustiere?

Denkanstöße

- Unterscheide eine Aussage über die ganze Gruppe von einer Aussage über jede einzelne Person. - Überlege, ob die Messgröße nur ganze Werte annehmen kann. - Formuliere den Durchschnitt als rechnerischen Anteil.

Lösung

1. Der Mittelwert ist eine rechnerische Verteilung der Gesamtzahl \(16\) auf \(10\) Personen. 2. Haustiere werden nur ganzzahlig gezählt; \(1{,}6\) ist kein möglicher individueller Besitz. 3. Die Aussage „jede Person hat \(1{,}6\) Haustiere“ ist falsch. 4. Richtig ist: Im Durchschnitt entfallen \(1{,}6\) Haustiere auf eine Person.

Antwort

Richtig ist: Auf eine Person entfallen im Durchschnitt \(1{,}6\) Haustiere. Das gilt nicht für jede einzelne Person.
4387817
Zwei gleich große Tanzgruppen mit jeweils \(15\) Mitgliedern üben durchschnittlich \(7{,}2\) beziehungsweise \(8{,}4\) Stunden pro Monat. Darf man für beide Gruppen zusammen den Mittelwert der beiden Gruppenmittel bilden? Begründe und berechne ihn.

Denkanstöße

- Vergleiche zuerst die Gruppengrößen. - Gleiche Gruppengrößen bedeuten gleiche Gewichte. - Prüfe das Ergebnis auch über die Gesamtsummen.

Lösung

1. Beide Gruppenmittel vertreten gleich viele Personen. 2. Daher dürfen die beiden Mittelwerte gleich gewichtet werden. 3. Gemeinsamer Mittelwert: \((7{,}2+8{,}4):2=7{,}8\) Stunden. 4. Die Rechnung über die Gesamtsummen liefert ebenfalls \(7{,}8\) Stunden.

Antwort

Ja. Wegen der gleichen Gruppengrößen beträgt der gemeinsame Durchschnitt \(7{,}8\,\text{h}\) pro Monat.
4387827
Vier Modellbrücken sind \(9\,\text{cm}; 10\,\text{cm}; 10\,\text{cm}; 12\,\text{cm}\) hoch. Der Mittelwert beträgt \(10{,}25\) Zentimeter, obwohl keine Brücke genau diese Höhe hat. Ist der Mittelwert deshalb unbrauchbar? Begründe.

Denkanstöße

- Ein Durchschnitt muss nicht zwingend beobachtet worden sein. - Überlege, welche Gesamtmenge der Mittelwert pro Objekt beschreibt. - Prüfe, ob die Daten echte Messgrößen sind.

Lösung

1. Der Mittelwert ist \((9+10+10+12):4=10{,}25\) Zentimeter. 2. Ein Mittelwert muss nicht als Einzelwert vorkommen. 3. Er beschreibt hier die gleichmäßig auf vier Brücken verteilte Gesamthöhe und liegt zwischen Minimum und Maximum. 4. Daher ist er als Zusammenfassung sinnvoll.

Antwort

Nein. Der Mittelwert \(10{,}25\,\text{cm}\) ist eine sinnvolle Zusammenfassung, auch wenn keine Brücke genau so hoch ist.
4387857
Der Boxplot zeigt Aufbauzeiten; das Kreuz markiert den Mittelwert. Welcher Wert eignet sich besser für die Aussage „Eine typische Gruppe braucht etwa ... Minuten“: Mittelwert oder Median? Begründe.
Abbildung zur Aufgabe 438785

Denkanstöße

- Lies Median, Mittelwert und Maximum getrennt aus dem Diagramm ab. - Vergleiche die Lage der Box mit dem langen Abschnitt bis zum größten Wert. - Welcher Kennwert reagiert stärker auf einzelne sehr große Werte?

Lösung

1. Aus dem Boxplot liest man \(m=8\,\text{min}\) und \(\bar{x}=10\,\text{min}\) ab. 2. Die mittleren \(50\,\%\) der Zeiten liegen zwischen \(6\,\text{min}\) und \(10\,\text{min}\), während der größte Wert mit \(36\,\text{min}\) weit darüber liegt. 3. Sehr hohe Werte beeinflussen den Mittelwert stärker als den Median. 4. Für eine Aussage über eine typische Gruppe ist deshalb der Median von \(8\,\text{min}\) besser begründet.

Antwort

Der Median \(m=8\,\text{min}\) eignet sich besser. Der sehr hohe Maximalwert kann den Mittelwert \(\bar{x}=10\,\text{min}\) nach oben ziehen, während der Median davon weniger beeinflusst wird.
4387897
Jaro codiert die Verkehrsmittel für den Schulweg so: „zu Fuß“ mit \(1\), „Fahrrad“ mit \(2\), „Bus“ mit \(3\) und „Bahn“ mit \(4\). Er möchte aus diesen Zahlen einen Durchschnitt berechnen und ihn als „durchschnittliches Verkehrsmittel“ deuten. Beurteile sein Vorhaben.

Denkanstöße

- Frage dich, ob die Zahlen echte Messwerte oder nur Bezeichnungen sind. - Würde sich die inhaltliche Situation ändern, wenn Jaro den vier Kategorien andere Nummern gäbe? - Ein sinnvoller Mittelwert sollte nicht davon abhängen, welche willkürlichen Etiketten man Kategorien gibt.

Lösung

1. Die Zahlen \(1\) bis \(4\) sind nur frei gewählte Codes für verschiedene Kategorien. 2. Die Abstände zwischen den Codes haben keine sachliche Bedeutung: Eine Bahn ist beispielsweise nicht in einem messbaren Sinn „doppelt so viel“ wie ein Fahrrad. 3. Bei einer anderen Nummerierung würde sich der berechnete Mittelwert ändern, obwohl dieselben Verkehrsmittel verwendet wurden. 4. Deshalb ist das arithmetische Mittel dieser Codes nicht sinnvoll interpretierbar. Sinnvoll wären beispielsweise Anteile der Kategorien.

Antwort

Das arithmetische Mittel ist hier nicht sinnvoll. Die Zahlen sind nur willkürliche Codes für Kategorien; eine andere Codierung würde einen anderen Durchschnitt ergeben, ohne die Daten inhaltlich zu verändern.
4387957
Bei einem Hindernislauf wird die durchschnittliche Zeit nur aus den Zeiten der \(42\) Personen berechnet, die das Ziel erreicht haben. Acht gestartete Personen brachen ab. Darf der Veranstalter behaupten: „Die durchschnittliche Leistung aller Gestarteten wurde erfasst“?

Denkanstöße

- Prüfe genau, welche Personen in die Daten eingegangen sind. - Vergleiche die ausgewertete Gruppe mit der Gruppe in der Behauptung. - Ein Mittelwert kann nur die tatsächlich erfassten Werte beschreiben.

Lösung

1. Die acht Abbrüche fehlen vollständig in der Zeitberechnung. 2. Die ausgewertete Gruppe besteht nur aus erfolgreichen Zielankünften. 3. Der Mittelwert beschreibt daher die Zielankömmlinge, nicht alle Gestarteten. 4. Die Behauptung ist zu weitgehend und muss eingeschränkt werden.

Antwort

Nein. Der Mittelwert gilt nur für die \(42\) Zielankömmlinge, nicht für alle \(50\) Gestarteten.
4387997
Fünf Teams besitzen \(2; 5; 7; 10; 16\) Wasserkanister. Alle Kanister sollen so umverteilt werden, dass jedes Team gleich viele erhält. a) Wie viele Kanister erhält dann jedes Team? b) Welcher Mittelwert beschreibt diese gleichmäßige Umverteilung?

Denkanstöße

- Stelle dir vor, alle Kanister kämen zuerst in einen gemeinsamen Vorrat. - Welche Rechnung beschreibt anschließend eine gleichmäßige Verteilung auf fünf Teams? - Überlege, welcher Mittelwert genau die Bedeutung „gleicher Anteil nach Umverteilung“ hat.

Lösung

1. Insgesamt gibt es \(2+5+7+10+16=40\) Kanister. 2. Bei gleichmäßiger Verteilung erhält jedes der fünf Teams \(40:5=8\) Kanister. 3. Diese Ausgleichszahl ist das arithmetische Mittel. Der Median der ursprünglichen Daten ist dagegen \(7\) und beschreibt die Umverteilung nicht.

Antwort

a) \(8\) Kanister b) Das arithmetische Mittel.
4388067
Die geordnete Reihe lautet \(2; 4; 8; 10\). Ihr Median ist \(6\), obwohl dieser Wert nicht vorkommt. Ist der Median deshalb falsch oder bedeutungslos?

Denkanstöße

- Erinnere dich an die Bedeutung der Mitte bei einer geraden Anzahl. - Prüfe, wie viele Werte auf jeder Seite liegen. - Ein Kennwert muss nicht zwingend im Datensatz vorkommen.

Lösung

1. Bei vier Werten wird der Median aus den beiden mittleren Werten \(4\) und \(8\) gebildet. 2. \((4+8):2=6\). 3. Links und rechts dieses Werts liegen jeweils zwei Datenwerte. 4. Der Median erfüllt seine Teilungseigenschaft auch ohne selbst beobachtet worden zu sein.

Antwort

Der Median \(6\) ist korrekt und sinnvoll; er teilt die geordnete Reihe in zwei gleich große Hälften.
4126987
Eine Schulklasse wurde dazu befragt, wie viele Bücher die Schülerinnen und Schüler in den Sommerferien gelesen haben. Es ergab sich folgende Verteilung: <table> <tr><td>Anzahl der Bücher</td><td>\(0\)</td><td>\(1\)</td><td>\(2\)</td><td>\(3\)</td><td>\(4\)</td><td>\(12\)</td></tr> <tr><td>Anzahl der Schülerinnen und Schüler</td><td>\(5\)</td><td>\(8\)</td><td>\(6\)</td><td>\(4\)</td><td>\(1\)</td><td>\(1\)</td></tr> </table> a) Berechne das arithmetische Mittel und den Zentralwert (Median) der gelesenen Bücher. b) Ein Klassenmitglied hat mit \(12\) besonders viele Bücher gelesen. Welcher der beiden Kennwerte aus Aufgabenteil a) beschreibt die „typische“ Lesemenge der Klasse deiner Meinung nach besser? Begründe kurz.

Denkanstöße

- Rechne zuerst aus, wie viele Bücher insgesamt von allen Schülerinnen und Schülern gelesen wurden. - Überlege dir, wie ein einzelner sehr hoher Wert den Durchschnitt beeinflusst. - Schau dir an, wie viele Schülerinnen und Schüler weniger als den Durchschnitt gelesen haben. - Was passiert mit dem Zentralwert, wenn man den höchsten Wert noch weiter vergrößert?

Lösung

1. Berechnung der Gesamtzahl der Schülerinnen und Schüler: \(5 + 8 + 6 + 4 + 1 + 1 = 25\). 2. Berechnung des arithmetischen Mittels: Summe der Bücher: \((0 \cdot 5) + (1 \cdot 8) + (2 \cdot 6) + (3 \cdot 4) + (4 \cdot 1) + (12 \cdot 1) = 0 + 8 + 12 + 12 + 4 + 12 = 48\). Mittelwert: \(\frac{48}{25} = 1{,}92\). 3. Bestimmung des Zentralwerts (Medians): Der \(13.\) Wert einer Liste von \(25\) Werten ist der Median. Häufigkeiten: Die ersten \(5\) Werte sind \(0\), die nächsten \(8\) Werte sind \(1\). Der \(13.\) Wert ist somit genau \(1\). Zentralwert: \(1\). 4. Interpretation: Der Zentralwert (\(1\)) ist hier repräsentativer, da das arithmetische Mittel (\(1{,}92\)) durch den Extremwert (\(12\)) stark nach oben gezogen wird, obwohl \(13\) von \(25\) Schülerinnen und Schülern nur \(0\) oder \(1\) Buch gelesen haben.

Antwort

a) Arithmetisches Mittel: \(1{,}92\); Zentralwert: \(1\). b) Der Zentralwert beschreibt die Klasse besser, da das arithmetische Mittel durch den „Ausreißer“ (\(12\) Bücher) verzerrt wird.
4351267
Zwei Sportgruppen, die „Flitzer“ und die „Bergsteiger“, vergleichen das Alter ihrer Mitglieder. Punktdiagramm a) zeigt die „Flitzer“, Punktdiagramm b) die „Bergsteiger“. a) Berechne für beide Gruppen das arithmetische Mittel des Alters. b) Begründe, warum der Mittelwert allein nicht ausreicht, um die Zusammensetzung der Gruppen zu beschreiben. Gehe dabei besonders auf die „Bergsteiger“ ein.
Abbildung zur Aufgabe 435126

Denkanstöße

- Bestimme für jede Gruppe zuerst die Anzahl der Personen und die Summe ihrer Alterswerte. - Vergleiche nach der Rechnung nicht nur die beiden Mittelwerte, sondern die Lage der einzelnen Punkte im Diagramm. - Frage dich, ob bei beiden Gruppen tatsächlich viele Beobachtungen in der Nähe des gemeinsamen Mittelwerts liegen.

Lösung

1. Bei den „Flitzern“ gibt es \(2+4+4+2=12\) Personen. Die Summe der Alterswerte ist \(10\cdot2+11\cdot4+12\cdot4+13\cdot2=138\). Das arithmetische Mittel ist \(138:12=11{,}5\) Jahre. 2. Bei den „Bergsteigern“ gibt es \(6+6=12\) Personen. Die Summe ist \(6\cdot6+17\cdot6=138\). Auch hier ist das arithmetische Mittel \(11{,}5\) Jahre. 3. Die Verteilungen sind trotzdem sehr verschieden. Bei den „Flitzern“ liegen alle Werte zwischen \(10\) und \(13\) Jahren. Bei den „Bergsteigern“ liegen alle Werte bei \(6\) oder \(17\) Jahren; niemand liegt nahe bei \(11{,}5\). Der gleiche Mittelwert beschreibt diese unterschiedliche Struktur nicht.

Antwort

a) Beide Gruppen haben das arithmetische Mittel \(11{,}5\) Jahre. b) Der Mittelwert allein verdeckt die sehr unterschiedliche Verteilung: Die „Flitzer“ liegen eng um die Mitte, die „Bergsteiger“ bestehen aus zwei weit getrennten Altersgruppen.
4387647
Im Boxplot liegt das Kreuz für den Mittelwert rechts vom Median. Ist das ein Zeichenfehler? Begründe mithilfe der dargestellten Werte.
Abbildung zur Aufgabe 438764

Denkanstöße

- Vergleiche zuerst die Positionen von Median und Mittelwert auf derselben Skala. - Wie weit liegt der größte Wert von der Box und insbesondere vom Median entfernt? - Welcher der beiden Kennwerte reagiert stärker auf sehr große Einzelwerte?

Lösung

1. Der Median liegt bei \(40\,\text{€}\), der Mittelwert bei \(45\,\text{€}\). 2. Der größte dargestellte Wert liegt mit \(120\,\text{€}\) weit über dem oberen Quartil \(Q_3=50\,\text{€}\). 3. Solche hohen Werte können den arithmetischen Mittelwert stärker nach oben verschieben als den Median. 4. Daher ist es plausibel, dass \(\bar{x}=45\,\text{€}\) rechts von \(m=40\,\text{€}\) liegt; das ist kein Zeichenfehler.

Antwort

Nein. Der sehr hohe Maximalwert von \(120\,\text{€}\) macht einen Mittelwert von \(45\,\text{€}\) oberhalb des Medians \(40\,\text{€}\) plausibel.
4387757
Bei sechs Reparaturen eines Fahrradanhängers wurden folgende Arbeitszeiten gemessen: \(12\,\text{min}; 14\,\text{min}; 15\,\text{min}; 13\,\text{min}; 16\,\text{min}; 56\,\text{min}\). Berechne arithmetisches Mittel und Median. Welcher Wert beschreibt eine typische Reparaturzeit besser?

Denkanstöße

- Vergleiche die Lage der meisten Werte mit den beiden Kennwerten. - Achte auf einen Wert, der weit von den übrigen entfernt ist. - Ein guter typischer Wert sollte zur Mehrheit der Beobachtungen passen.

Lösung

1. Arithmetisches Mittel: \(126:6=21\) Minuten. 2. Geordnet: \(12\,\text{min}; 13\,\text{min}; 14\,\text{min}; 15\,\text{min}; 16\,\text{min}; 56\,\text{min}\); Median \((14+15):2=14{,}5\) Minuten. 3. Der Wert \(56\) Minuten ist deutlich größer als die übrigen Zeiten und zieht den Mittelwert nach oben. 4. Der Median beschreibt die typische Reparatur hier besser.

Antwort

Mittelwert: \(21\,\text{min}\); Median: \(14{,}5\,\text{min}\). Der Median ist aussagekräftiger für eine typische Reparatur.
4387767
Sieben Straßenmusikgruppen sammeln an einem Nachmittag folgende Beträge: \(0\,\text{€}; 28\,\text{€}; 30\,\text{€}; 31\,\text{€}; 32\,\text{€}; 33\,\text{€}; 35\,\text{€}\). Eine Gruppe musste wegen Regens sofort abbrechen und sammelte \(0\) Euro. Beurteile, ob Mittelwert oder Median die übliche Einnahme der Gruppen besser beschreibt.

Denkanstöße

- Berücksichtige, warum ein Wert so stark abweicht. - Vergleiche beide Kennwerte mit dem Bereich, in dem die meisten Werte liegen. - Die Fragestellung entscheidet, welcher Kennwert sinnvoller ist.

Lösung

1. Mittelwert: \(189:7=27\) Euro. 2. Median der geordneten Reihe: \(31\) Euro. 3. Der Sonderfall \(0\) Euro zieht den Mittelwert nach unten. 4. Der Median liegt näher an den meisten Beträgen und beschreibt die übliche Einnahme besser.

Antwort

Mittelwert: \(27\,\text{€}\); Median: \(31\,\text{€}\). Für die übliche Einnahme ist der Median aussagekräftiger.
4387867
Der Boxplot zeigt die Ergebnisse eines Tests; zusätzlich ist das arithmetische Mittel markiert. Beurteile anhand des Diagramms, ob das arithmetische Mittel hier als Zusammenfassung der zentralen Lage plausibel ist. Nenne außerdem eine Grenze dieser Beurteilung.
Abbildung zur Aufgabe 438786

Denkanstöße

- Vergleiche im Diagramm die Lage der Medianlinie mit der Markierung des arithmetischen Mittels. - Betrachte die Abstände von Median zu den beiden Boxkanten und von den Boxkanten zu den Antennenenden. - Welche Informationen über einzelne Beobachtungen gehen in einem Boxplot verloren?

Lösung

1. Im Diagramm liegen Median und arithmetisches Mittel beide bei \(30\) Punkten. 2. Die Box reicht gleich weit nach links und rechts vom Median, und auch die beiden Antennen sind gleich lang. Das dargestellte Fünf-Zahlen-Schema ist daher symmetrisch. 3. Diese beiden Beobachtungen sprechen dafür, dass das arithmetische Mittel hier als Kennwert der zentralen Lage plausibel ist. 4. Der Boxplot zeigt jedoch nicht, wie die Einzelwerte innerhalb der Quartilsbereiche verteilt sind. Aus dem Boxplot allein folgt deshalb nicht, dass die gesamte Datenverteilung symmetrisch ist.

Antwort

Das arithmetische Mittel ist hier als Kennwert der zentralen Lage plausibel: Es fällt mit dem Median zusammen, und das dargestellte Fünf-Zahlen-Schema ist symmetrisch. Eine Grenze ist, dass der Boxplot die genaue Verteilung der Einzelwerte innerhalb der Quartilsbereiche nicht zeigt.
4387877
Der Boxplot zeigt Punktzahlen; zusätzlich ist das arithmetische Mittel markiert. Erkläre anhand des Diagramms, warum das arithmetische Mittel kleiner als der Median sein kann, und entscheide, welcher Kennwert die übliche Punktzahl hier besser beschreibt.
Abbildung zur Aufgabe 438787

Denkanstöße

- Lies zuerst die Positionen von Median und markiertem arithmetischem Mittel aus dem Diagramm ab. - Vergleiche die beiden Seiten des Boxplots: Wo reicht eine Antenne besonders weit? - Welcher der beiden Kennwerte reagiert stärker auf einzelne sehr niedrige Werte?

Lösung

1. Aus dem Diagramm liest man den Median \(20\) und das arithmetische Mittel \(17{,}5\) Punkte ab. 2. Die untere Antenne reicht bis \(2{,}5\) Punkte und damit deutlich weiter unter die Box als die obere Antenne über die Box hinausreicht. Es gibt also besonders niedrige Werte. 3. Solche niedrigen Werte ziehen das arithmetische Mittel nach unten, während der Median auf einzelne extreme Werte weniger empfindlich reagiert. 4. Für die übliche Punktzahl ist deshalb der Median von \(20\) Punkten besser begründet.

Antwort

Besonders niedrige Werte ziehen das arithmetische Mittel nach unten. Der Median \(m=20\) Punkte beschreibt die übliche Punktzahl hier besser als das arithmetische Mittel \(17{,}5\) Punkte.
4387887
Das Punktdiagramm zeigt die Wartezeiten von Gruppen an einer Station. Bestimme arithmetisches Mittel und Median und entscheide, welcher Wert die übliche Wartezeit besser beschreibt.
Abbildung zur Aufgabe 438788

Denkanstöße

- Lies aus dem Punktdiagramm ab, wie oft jede Wartezeit vorkommt. - Vergleiche die seltenen sehr großen Werte mit dem Bereich, in dem die meisten Beobachtungen liegen. - Beziehe deine Entscheidung ausdrücklich auf die Frage nach einer „üblichen“ Wartezeit.

Lösung

1. Insgesamt gibt es \(8+10+6+2=26\) Gruppen. Die Summe der Wartezeiten ist \(2\cdot8+3\cdot10+4\cdot6+17\cdot2=104\,\text{min}\). 2. Das arithmetische Mittel beträgt \(104\,\text{min}:26=4\,\text{min}\). 3. Bei \(26\) Werten sind die Positionen \(13\) und \(14\) für den Median entscheidend. Beide liegen bei \(3\,\text{min}\), also ist \(m=3\,\text{min}\). 4. Die beiden Wartezeiten von \(17\,\text{min}\) liegen weit über den übrigen Werten und erhöhen das arithmetische Mittel. Für eine übliche Wartezeit ist der Median daher besser geeignet.

Antwort

Arithmetisches Mittel: \(4\,\text{min}\); Median: \(3\,\text{min}\). Für die übliche Wartezeit ist der Median besser geeignet.
4387907
Eine Umfrage verwendet die Antworten „unzufrieden“, „teils/teils“ und „zufrieden“. Lena ersetzt sie durch \(1\), \(2\) und \(3\) und meldet einen Durchschnitt. Welche Einschränkung muss sie nennen?

Denkanstöße

- Eine Reihenfolge allein macht noch keine messbaren Abstände. - Überlege, welche zusätzliche Annahme durch die Zahlenzuordnung entsteht. - Formuliere die Aussage vorsichtig statt absolut.

Lösung

1. Die Antworten besitzen zwar eine Reihenfolge, aber keine fest gemessenen gleich großen Abstände. 2. Die Codierung \(1; 2; 3\) unterstellt gleiche Abstände zwischen den Antwortstufen. 3. Der entstehende Mittelwert hängt von dieser Annahme ab. 4. Die Prozentanteile und der Median der geordneten Kategorien sind sicherer zu deuten.

Antwort

Sie muss sagen, dass der Mittelwert von einer künstlichen Codierung und der Annahme gleich großer Abstände abhängt.
4387917
Die Grafik zeigt die wöchentlichen Besuche eines neuen Jugendtreffs. Der Durchschnitt über alle acht Wochen beträgt \(135\) Besuche. Ist \(135\) eine gute Vorhersage für die neunte Woche? Begründe.
Abbildung zur Aufgabe 438791

Denkanstöße

- Betrachte nicht nur die Höhe des Durchschnitts, sondern auch die zeitliche Reihenfolge. - Suche nach einem erkennbaren Trend. - Eine Zusammenfassung vergangener Werte ist nicht automatisch eine Prognose.

Lösung

1. Die Werte steigen jede Woche gleichmäßig von \(100\) auf \(170\). 2. Der Mittelwert \(135\) beschreibt die Mitte des gesamten bisherigen Zeitraums. 3. Er berücksichtigt den klaren Aufwärtstrend nicht. 4. Für die neunte Woche ist \(135\) daher keine gute Vorhersage; ein Wert über \(170\) passt eher zur Entwicklung.

Antwort

Nein. Wegen des deutlichen Aufwärtstrends unterschätzt der Durchschnitt von \(135\) Besuchen die zu erwartende neunte Woche.
4387927
Eine Werkstatt ändert nach Tag \(4\) ihren Ablauf. Über alle acht Tage beträgt der Durchschnitt \(14\) bearbeitete Pakete pro Tag. Beurteile, ob dieser Durchschnitt den alten oder den neuen Ablauf gut beschreibt.
Abbildung zur Aufgabe 438792

Denkanstöße

- Suche nach einem Zeitpunkt, an dem sich das Niveau deutlich ändert. - Vergleiche den Gesamtmittelwert mit beiden Abschnitten. - Überlege, ob getrennte Zusammenfassungen mehr Information liefern.

Lösung

1. Tage \(1\) bis \(4\) liegen zwischen \(7\) und \(9\) Paketen. 2. Tage \(5\) bis \(8\) liegen zwischen \(19\) und \(21\) Paketen. 3. Der Gesamtmittelwert \(14\) liegt zwischen beiden Phasen und kommt an keinem Tag vor. 4. Er beschreibt weder den alten noch den neuen Ablauf gut; getrennte Mittelwerte sind sinnvoller.

Antwort

Der Gesamtmittelwert ist für keine der beiden Phasen typisch. Die Abschnitte sollten getrennt ausgewertet werden.
4387937
Das Punktdiagramm zeigt die Bewertungen von vierundzwanzig Gästen für ein neues Bühnenstück. Beurteile, ob der Durchschnitt von \(3\) Sternen die Reaktionen treffend beschreibt.
Abbildung zur Aufgabe 438793

Denkanstöße

- Welche Sternzahlen kommen im Diagramm tatsächlich vor? - Vergleiche die vorkommenden Bewertungen mit dem angegebenen Durchschnitt. - Überlege, welche Information über die Form der Verteilung verloren geht, wenn nur eine einzige Zahl genannt wird.

Lösung

1. Aus dem Diagramm liest man \(12\) Bewertungen mit \(1\) Stern und \(12\) Bewertungen mit \(5\) Sternen ab. 2. Das arithmetische Mittel ist \((12\cdot1+12\cdot5):24=3\) Sterne. 3. Tatsächlich gibt es aber keine Bewertungen mit \(2\), \(3\) oder \(4\) Sternen. Alle Reaktionen liegen an den beiden Extremen. 4. Der Mittelwert ist rechnerisch korrekt, verdeckt aber die vollständige Polarisierung und reicht allein nicht als Beschreibung der Reaktionen.

Antwort

Der Durchschnitt von \(3\) Sternen ist rechnerisch richtig, beschreibt die stark polarisierten Reaktionen aber schlecht. Die Verteilung sollte zusätzlich genannt werden.
4387947
Ein kleines Freilichtmuseum zählt an sieben Samstagen \(92; 105; 98; 101; 96; 455; 103\) Gäste. Am sechsten Samstag fand ein kostenloses Sonderfest statt. Welcher Kennwert eignet sich besser, um die Besucherzahl eines normalen Samstags zu planen?

Denkanstöße

- Beziehe den besonderen Anlass in deine Beurteilung ein. - Vergleiche beide Kennwerte mit den normalen Tagen. - Die geplante Situation bestimmt, welche Daten relevant sind.

Lösung

1. Mittelwert: \(1050:7=150\) Gäste. 2. Median der geordneten Werte: \(101\) Gäste. 3. Der Sonderfest-Wert \(455\) ist für normale Samstage untypisch und erhöht den Mittelwert stark. 4. Der Median liegt nahe bei den sechs normalen Samstagen und ist für diese Planung geeigneter.

Antwort

Für einen normalen Samstag ist der Median von \(101\) Gästen geeigneter als der Mittelwert von \(150\) Gästen.
4387967
Ein Verleih gibt an Werktagen durchschnittlich \(14\) und an Wochenendtagen durchschnittlich \(28\) Boote pro Tag aus. Tom rechnet für eine ganze Woche \((14+28):2=21\). Beurteile die Rechnung und bestimme den Tagesdurchschnitt einer Woche.

Denkanstöße

- Zähle, wie oft jeder der beiden Durchschnittswerte in einer Woche gilt. - Bestimme die gesamte Wochenmenge. - Teile erst danach durch sieben Tage.

Lösung

1. Der Werktagsmittelwert gilt für \(5\) Tage, der Wochenendmittelwert für \(2\) Tage. 2. Wochensumme: \(5\cdot 14+2\cdot 28=126\) Boote. 3. Tagesdurchschnitt: \(126:7=18\) Boote. 4. Toms Rechnung gewichtet beide Tagesarten fälschlich gleich.

Antwort

Toms Rechnung ist falsch. Der Tagesdurchschnitt der Woche beträgt \(18\) Boote.
4387977
In Gruppe A lösen \(80\,\%\) von \(10\) Personen eine Aufgabe, in Gruppe B \(40\,\%\) von \(30\) Personen. Mia mittelt die Prozentsätze und erhält \(60\,\%\). Ist das der Anteil aller erfolgreichen Personen?

Denkanstöße

- Die beiden Prozentsätze beziehen sich auf unterschiedlich große Gruppen. - Wandle jeden Prozentsatz zunächst in eine Personenzahl um. - Bilde den Gesamtanteil aus allen Personen.

Lösung

1. Gruppe A: \(0{,}8\cdot 10=8\) erfolgreiche Personen. 2. Gruppe B: \(0{,}4\cdot 30=12\) erfolgreiche Personen. 3. Insgesamt: \(20\) von \(40\) Personen. 4. Gesamtanteil: \(20:40=50\,\%\), nicht \(60\,\%\).

Antwort

Nein. Insgesamt sind \(20\) von \(40\) Personen erfolgreich, also \(50\,\%\).
4387987
Eine Küche plant Portionen für sieben Gruppen mit den Größen \(12; 12; 13; 13; 14; 14; 41\). Für die Frage „Wie viele Portionen werden insgesamt benötigt?“ stehen Mittelwert und Median zur Auswahl. Welcher Kennwert hilft direkt bei der Gesamtplanung?

Denkanstöße

- Unterscheide zwischen einer typischen Gruppe und der benötigten Gesamtmenge. - Überlege, welcher Kennwert zusammen mit der Anzahl die Summe festlegt. - Ein Ausreißer kann für die Planung trotzdem real und wichtig sein.

Lösung

1. Gesamtzahl der Personen: \(119\). 2. Der Mittelwert ist \(119:7=17\) Personen pro Gruppe. 3. Mit Mittelwert und Gruppenzahl lässt sich die Summe rekonstruieren: \(17\cdot 7=119\). 4. Der Median \(13\) beschreibt eine typische Gruppe, bestimmt aber die Gesamtsumme nicht.

Antwort

Für die Gesamtplanung ist das arithmetische Mittel hilfreicher; es ergibt mit \(7\) Gruppen insgesamt \(119\) Portionen.
4388007
Sieben Jugendliche geben bei einem Flohmarkt \(4\,\text{€}; 5\,\text{€}; 5\,\text{€}; 6\,\text{€}; 6\,\text{€}; 7\,\text{€}; 44\,\text{€}\) aus. Eine Zeitung schreibt: „Ein Jugendlicher gab dort durchschnittlich rund \(11\) Euro aus.“ Ist das eine gute Beschreibung des typischen Einkaufs?

Denkanstöße

- Vergleiche den Zeitungswert mit den meisten Einzelwerten. - Suche nach einer Ausgabe, die den Durchschnitt stark beeinflusst. - Trenne rechnerische Richtigkeit von passender Deutung.

Lösung

1. Mittelwert: \(77:7=11\) Euro. 2. Median: \(6\) Euro. 3. Sechs Ausgaben liegen zwischen \(4\) und \(7\) Euro; ein Einkauf kostet \(44\) Euro. 4. Die Durchschnittsangabe ist rechnerisch richtig, aber für einen typischen Einkauf irreführend.

Antwort

Die Angabe ist rechnerisch richtig, aber irreführend. Der Median von \(6\,\text{€}\) beschreibt den typischen Einkauf besser.
4388017
Bei einer Messung entstehen die Werte \(18; 19; 20; 20; 21; 22; 48\). Marie streicht \(48\), weil danach der Mittelwert von \(24\) auf \(20\) sinkt und „schöner aussieht“. Beurteile dieses Vorgehen.

Denkanstöße

- Ein ungewöhnlicher Wert kann echt oder fehlerhaft sein. - Frage nach einer sachlichen Ursache statt nach einem gewünschten Ergebnis. - Statistische Daten dürfen nicht nur zur Verschönerung verändert werden.

Lösung

1. Der Wert \(48\) weicht deutlich ab und beeinflusst den Mittelwert stark. 2. Eine starke Abweichung allein beweist aber keinen Messfehler. 3. Der Wert darf nur mit sachlicher Begründung, etwa einem dokumentierten Messfehler, entfernt werden. 4. Ohne solche Begründung müssen Ergebnis und Einfluss des Ausreißers berichtet werden.

Antwort

Das Streichen ist ohne nachgewiesenen Messfehler nicht gerechtfertigt. Der Ausreißer und sein Einfluss müssen transparent genannt werden.
4388047
An drei Tagen werden morgens und nachmittags Temperaturen gemessen. <table> <tr><th>Tag</th><th>\(1\)</th><th>\(2\)</th><th>\(3\)</th></tr> <tr><td>morgens</td><td>\(4\,\text{°C}\)</td><td>\(5\,\text{°C}\)</td><td>\(3\,\text{°C}\)</td></tr> <tr><td>nachmittags</td><td>\(18\,\text{°C}\)</td><td>\(19\,\text{°C}\)</td><td>\(17\,\text{°C}\)</td></tr> </table> Der Gesamtmittelwert aller sechs Messungen ist \(11\) Grad Celsius. Warum beschreibt dieser Wert weder einen typischen Morgen noch einen typischen Nachmittag?

Denkanstöße

- Ordne die Werte nach der Situation, in der sie gemessen wurden. - Suche nach zwei deutlich verschiedenen Gruppen. - Ein Gesamtmittelwert kann Unterschiede zwischen Gruppen verdecken.

Lösung

1. Morgenwerte: \(4; 5; 3\) Grad Celsius, im Mittel \(4\) Grad Celsius. 2. Nachmittagswerte: \(18; 19; 17\) Grad Celsius, im Mittel \(18\) Grad Celsius. 3. Der Gesamtmittelwert \(11\) liegt zwischen zwei deutlich getrennten Tageszeit-Gruppen. 4. Getrennte Mittelwerte nach Tageszeit sind aussagekräftiger.

Antwort

Der Wert \(11\,\text{°C}\) mischt zwei unterschiedliche Tageszeiten. Sinnvoller sind \(4\,\text{°C}\) morgens und \(18\,\text{°C}\) nachmittags.
4388077
Zum Boxplot gibt es drei Aussagen: A: „Eine typische Bearbeitungszeit liegt ungefähr bei \(14\) Minuten.“ B: „Eine typische Bearbeitungszeit liegt eher bei \(10\) Minuten.“ C: „Der sehr hohe Maximalwert kann den Mittelwert nicht beeinflussen.“ Welche Aussage ist am besten begründet?
Abbildung zur Aufgabe 438807

Denkanstöße

- Welche Aussage passt am besten zur Lage des Medians und der Box? - Vergleiche den Mittelwert mit dem deutlich höheren Maximalwert. - Prüfe jede Aussage danach, ob sie wirklich aus den dargestellten Kennwerten folgt.

Lösung

1. Der Median liegt bei \(10\,\text{min}\), und die mittleren \(50\,\%\) der Werte liegen zwischen \(8\,\text{min}\) und \(12\,\text{min}\). 2. Der Mittelwert liegt bei \(14\,\text{min}\), während das Maximum mit \(40\,\text{min}\) weit oberhalb der Box liegt. 3. Aussage A nimmt den gegenüber dem Median erhöhten Mittelwert als typische Zeit, obwohl die Box um \(10\,\text{min}\) liegt. 4. Aussage C ist nicht begründet, denn sehr hohe Werte können den arithmetischen Mittelwert deutlich beeinflussen. 5. Aussage B wird durch Median und Box am besten gestützt.

Antwort

Aussage B ist am besten begründet: Der Median beträgt \(10\,\text{min}\), und die Box reicht von \(8\,\text{min}\) bis \(12\,\text{min}\). Der hohe Maximalwert kann den Mittelwert nach oben beeinflussen.
4148207
Gegeben ist die geordnete Datenreihe \(S=(4; 5; 5; 6; 7; 8; 21)\). Verwende für die Quartile die Definition, nach der der Median bei einer ungeraden Anzahl von Datenwerten beim Bilden der unteren und oberen Hälfte weggelassen wird. a) Berechne das arithmetische Mittel und den Median der Datenreihe \(S\). b) Ersetze den Ausreißer \(21\) durch den Wert \(8\). Welcher der beiden Kennwerte (Mittelwert oder Median) ändert sich dadurch stärker? Begründe durch Rechnung. c) Gehe wieder von der ursprünglichen Datenreihe \(S\) aus. Ist es möglich, zwei Werte so zu verändern, dass das obere Quartil (\(Q_3\)) größer wird, während das arithmetische Mittel und der Median gleich bleiben? Begründe deine Antwort mit einem Beispiel.

Denkanstöße

- Wie berechnet man den Durchschnitt und wie findet man die Mitte einer Liste? - Was passiert mit dem Durchschnitt, wenn eine sehr große Zahl viel kleiner wird? Hat das Auswirkungen auf den Wert in der Mitte? - Wenn du eine Zahl in der Liste größer machst, was musst du mit einer anderen Zahl tun, damit die Gesamtsumme (und damit der Durchschnitt) gleich bleibt? - Bestimme das obere Quartil als Median der oberen Hälfte; der Median der gesamten Datenreihe wird dabei weggelassen.

Lösung

1. Teil a): Summe \(4+5+5+6+7+8+21 = 56\). Mittelwert \(\bar{x} = 56 : 7 = 8\). Der Median, also der 4. Wert, ist \(6\). 2. Teil b): Die neue Datenreihe ist \(S'=(4; 5; 5; 6; 7; 8; 8)\). Ihre Summe beträgt \(43\). Der neue Mittelwert ist \(\bar{x}' = 43 : 7 \approx 6{,}14\). Der Median bleibt \(6\). Der Mittelwert ändert sich um etwa \(1{,}86\), der Median gar nicht. Daher ändert sich der Mittelwert stärker. 3. Teil c): Bei \(n=7\) ist das obere Quartil der 6. Wert der sortierten Datenreihe, hier also \(8\). Damit der Mittelwert gleich bleibt, muss die Summe weiterhin \(56\) betragen. Damit der Median gleich bleibt, muss der 4. Wert \(6\) bleiben. 4. Erhöhe den 6. Wert von \(8\) auf \(10\) und verringere den 7. Wert von \(21\) auf \(19\). Dadurch bleibt die Summe unverändert. 5. Die neue Datenreihe \(S''=(4; 5; 5; 6; 7; 10; 19)\) hat die Summe \(56\), den Mittelwert \(8\) und den Median \(6\). Das obere Quartil steigt von \(8\) auf \(10\).

Antwort

a) Arithmetisches Mittel: \(8\); Median: \(6\). b) Der Mittelwert ändert sich stärker: Er sinkt von \(8\) auf etwa \(6{,}14\), während der Median bei \(6\) bleibt. c) Ja. Ersetzt man \(8\) durch \(10\) und \(21\) durch \(19\), erhält man die Datenreihe \((4; 5; 5; 6; 7; 10; 19)\). Sie hat weiterhin den Mittelwert \(8\) und den Median \(6\), aber das obere Quartil ist \(10\).
4388127
Ein Veranstalter wirbt: „Die durchschnittliche Wartezeit liegt unter \(4\) Minuten.“ Tatsächlich warteten \(18\) Personen je \(2\) Minuten und \(2\) Personen je \(20\) Minuten. Beurteile die Werbeaussage.

Denkanstöße

- Prüfe zuerst die Rechnung hinter der Werbung. - Frage danach, welche Erfahrungen der Kennwert nicht zeigt. - Eine wahre Durchschnittsangabe kann trotzdem unvollständig sein.

Lösung

1. Mittelwert: \((18\cdot 2+2\cdot 20):20=3{,}8\) Minuten. 2. Die Aussage „unter \(4\) Minuten“ ist rechnerisch richtig. 3. Zwei Personen warteten jedoch jeweils \(20\) Minuten; diese Information wird vom Mittelwert verdeckt. 4. Der Median \(2\) Minuten beschreibt die Mehrheit, aber auch er zeigt die langen Wartezeiten nicht. 5. Die Verteilung oder der Anteil langer Wartezeiten sollte zusätzlich genannt werden.

Antwort

Die Aussage ist rechnerisch wahr: Mittelwert \(3{,}8\,\text{min}\). Sie ist aber unvollständig, weil \(10\,\%\) der Personen \(20\,\text{min}\) warteten.

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