Gegeben sind zwei Ereignisse \(A\) und \(B\) eines Zufallsexperiments. Es ist bekannt, dass die Wahrscheinlichkeiten \(P(A) = 0{,}75\) und \(P(B) = 0{,}4\) betragen.
a) Begründe mathematisch, warum die Ereignisse \(A\) und \(B\) nicht unvereinbar sein können.
b) Bestimme den kleinstmöglichen Wert von \(P(A \cap B)\).
c) Angenommen, das Ereignis \(B\) ist eine Teilmenge des Ereignisses \(A\) (das heißt, wann immer \(B\) eintritt, tritt auch \(A\) ein). Bestimme für diesen Fall die Wahrscheinlichkeiten \(P(A \cap B)\) und \(P(A \cup B)\).
Denkanstöße
- Was ist der maximale Wert, den eine Wahrscheinlichkeit für ein kombiniertes Ereignis (wie die Vereinigung) annehmen kann?
- Welche Randbedingung für die Vereinigung ist entscheidend, wenn der gemeinsame Anteil möglichst klein sein soll?
- Wenn ein Kreis in einem Diagramm komplett innerhalb eines anderen Kreises liegt, was ist dann ihre gemeinsame Fläche?
Lösung
1. Begründung zur Unvereinbarkeit: Wären \(A\) und \(B\) unvereinbar, müsste \(P(A \cup B) = P(A) + P(B)\) gelten. Hier wäre \(0{,}75 + 0{,}4 = 1{,}15\). Da eine Wahrscheinlichkeit niemals größer als \(1\) sein kann, muss es eine Schnittmenge geben (\(P(A \cap B) > 0\)).
2. Bestimmung des Minimums von \(P(A \cap B)\): Da \(P(A \cup B) \le 1\) gilt und \(P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)\), folgt \(P(A \cap B) \ge P(A) + P(B) - 1\). Einsetzen ergibt \(0{,}75 + 0{,}4 - 1 = 0{,}15\). Der kleinstmögliche Wert ist \(0{,}15\).
3. Fall \(B \subseteq A\): Wenn \(B\) eine Teilmenge von \(A\) ist, dann ist das gemeinsame Eintreten \(A \cap B\) identisch mit dem Eintreten von \(B\). Somit gilt \(P(A \cap B) = P(B) = 0{,}4\). Die Vereinigung \(A \cup B\) ist in diesem Fall identisch mit \(A\), also \(P(A \cup B) = P(A) = 0{,}75\).
Antwort
a) Da \(P(A) + P(B) = 1{,}15 > 1\) ist, muss es eine Schnittmenge geben, damit die Gesamtwahrscheinlichkeit \(1\) nicht überschreitet.
b) Der kleinstmögliche Wert ist \(P(A \cap B) = 0{,}15\).
c) In diesem Fall ist \(P(A \cap B) = 0{,}4\) und \(P(A \cup B) = 0{,}75\).