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Mathe-Arbeitsblätter Klasse 9

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

Sachaufgaben zu verknüpften Ereignissen

Lernziele

  • Übersetzt Sachangaben in verknüpfte Ereignisse.
  • Wählt passende Darstellungen.
  • Berechnet und deutet Wahrscheinlichkeiten.

Klicken Sie auf Aufgaben, um sie zum Drucken auszuwählen.

5520769
Bei einem Schulfest gibt es einen Fotoworkshop und einen Podcastworkshop. Jana besucht nur den Fotoworkshop, Ben nur den Podcastworkshop, Elif besucht beide Workshops und Tom keinen. Welche Jugendlichen erfüllen die Beschreibung „besucht genau einen der beiden Workshops“?

Denkanstöße

- Prüfe jede Person danach, ob sie keinen, einen oder beide Workshops besucht. - „Genau einen“ schließt sowohl „beide“ als auch „keinen“ aus.

Lösung

1. „Genau einen“ erfüllen Personen, die einen der beiden Workshops besuchen, aber nicht beide. 2. Jana besucht nur den Fotoworkshop und Ben nur den Podcastworkshop. 3. Elif besucht beide und Tom keinen; beide erfüllen die Beschreibung daher nicht.

Antwort

Jana und Ben besuchen genau einen der beiden Workshops.
5520779
Bei zwei freiwilligen Wahlkursen nehmen \(27\) Jugendliche an mindestens einem der beiden Kurse teil. \(8\) Jugendliche besuchen beide Kurse. Wie viele Jugendliche besuchen genau einen der beiden Kurse?

Denkanstöße

- Welche zwei unvereinbaren Gruppen bilden zusammen „mindestens einen der beiden Kurse“? - Welche dieser beiden Gruppen ist bereits gegeben?

Lösung

1. Die Gruppe „mindestens ein Kurs“ besteht aus den Jugendlichen mit genau einem Kurs und den Jugendlichen mit beiden Kursen. 2. Daher besuchen \(27-8=19\) Jugendliche genau einen Kurs.

Antwort

\(19\) Jugendliche besuchen genau einen der beiden Kurse.
5565999
Für zwei Ereignisse \(A\) und \(B\) soll eine Darstellung gewählt werden. Die vier Kombinationen \(A\cap B\), \(A\cap\overline{B}\), \(\overline{A}\cap B\) und \(\overline{A}\cap\overline{B}\) sowie die Summen \(H(A)\), \(H(B)\) und \(H(\Omega)\) sollen direkt ablesbar sein. Welche Darstellung ist für dieses Ziel geeigneter: Mengendiagramm oder Vierfeldertafel? Begründe mit einem Merkmal der gewählten Darstellung.

Denkanstöße

- Welche der beiden Darstellungen besitzt eigene Felder für Zeilen- und Spaltensummen? - Prüfe, ob dort gleichzeitig alle vier Kombinationen der beiden Ereignisse getrennt erscheinen. - Begründe die Wahl mit dem genannten Darstellungsziel, nicht nur mit einer persönlichen Vorliebe.

Lösung

1. Gesucht ist eine Darstellung, in der sowohl die vier Kombinationen als auch Rand- und Gesamtsummen unmittelbar vorgesehen sind. 2. Eine Vierfeldertafel hat vier Innenfelder für die Kombinationen und zusätzliche Randfelder für Zeilen-, Spalten- und Gesamtsummen. 3. Deshalb ist die Vierfeldertafel für dieses Ziel geeigneter.

Antwort

Die Vierfeldertafel ist geeigneter, weil sie die vier Kombinationen und zusätzlich die Rand- und Gesamtsummen direkt zeigt.
5566019
Bei einem Projekttag nehmen \(40\) Jugendliche teil. \(33\) besuchen mindestens einen der beiden Workshops „Robotik“ oder „Design“. Wie viele Jugendliche besuchen keinen der beiden Workshops?

Denkanstöße

- Welche beiden Gruppen teilen hier alle \(40\) Jugendlichen vollständig auf? - Gesucht ist die Gruppe außerhalb der Vereinigung der beiden Workshop-Ereignisse. - Vergleiche die angegebene Vereinigungsgröße mit der Gesamtzahl.

Lösung

1. „Mindestens einen Workshop“ und „keinen der beiden Workshops“ ergänzen sich zur Gesamtgruppe. 2. Daher besuchen \(40-33=7\) Jugendliche keinen der beiden Workshops.

Antwort

\(7\) Jugendliche.
5566029
Ein Schulkiosk wertet \(50\) Bestellungen aus. Es sei \(S\): „enthält einen Snack“ und \(G\): „enthält ein Getränk“. Bei \(12\) Bestellungen trifft beides zu. Bestimme die relative Häufigkeit von \(S\cap G\) und interpretiere sie als Wahrscheinlichkeit für eine zufällig ausgewählte Bestellung aus dieser Auswertung.

Denkanstöße

- Welche Bestellungen gehören genau zum Ereignis \(S\cap G\)? - Für die relative Häufigkeit ist die Gesamtzahl aller ausgewerteten Bestellungen die Bezugsgröße. - Gib den Anteil anschließend auch als Dezimal- und Prozentzahl an.

Lösung

1. Das Ereignis \(S\cap G\) umfasst die \(12\) Bestellungen, die sowohl Snack als auch Getränk enthalten. 2. Bezogen auf alle \(50\) Bestellungen ist die relative Häufigkeit \(\frac{12}{50}=\frac{6}{25}=0{,}24\). 3. Als Wahrscheinlichkeit interpretiert entspricht das \(24\,\%\).

Antwort

\(P(S\cap G)=\frac{6}{25}=0{,}24=24\,\%\)
4386979
Ein Verkehrsverbund prüft \(500\) Monatskarten. \(A\): Karte gilt im Bus, \(B\): Karte gilt in der Regionalbahn. \(420\) gelten im Bus, \(310\) in der Regionalbahn und \(260\) in beiden. Bestimme den Anteil der Karten, die in genau einem der beiden Verkehrsmittel gelten.

Denkanstöße

- Bestimme die beiden reinen Bereiche getrennt. - Setze ihre Summe anschließend ins Verhältnis zur Gesamtzahl.

Lösung

1. Nur Bus: \(420-260=160\). 2. Nur Regionalbahn: \(310-260=50\). 3. Genau eines: \(160+50=210\) Karten. 4. Der Anteil ist \(\frac{210}{500}=0{,}42=42\,\%\).

Antwort

\(210\) Karten, also \(42\,\%\), gelten in genau einem der beiden Verkehrsmittel.
4386989
In einem Repair-Café werden \(75\) Geräte geprüft. Sei \(A\): „mechanischer Fehler“ und \(B\): „elektrischer Fehler“. \(28\) Geräte haben nur einen mechanischen Fehler, \(19\) nur einen elektrischen und \(11\) beide. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein zufällig ausgewähltes Gerät keinen der beiden Fehler hat?

Denkanstöße

- Die drei angegebenen Fehlergruppen sind unvereinbar und ergeben zusammen alle Geräte mit mindestens einem Fehler. - Bestimme den Rest zur Gesamtzahl \(75\). - Beziehe diesen Rest anschließend auf alle geprüften Geräte.

Lösung

1. Die drei angegebenen Gruppen „nur \(A\)“, „nur \(B\)“ und „beide“ sind paarweise unvereinbar. Mindestens einen der beiden Fehler haben daher \(28+19+11=58\) Geräte. 2. Keinen der beiden Fehler haben \(75-58=17\) Geräte. 3. Die gesuchte Wahrscheinlichkeit ist \(\frac{17}{75}\).

Antwort

\(\frac{17}{75}\).
4387049
Eine Kostümwerkstatt hat \(48\) Aufträge. \(A\): enthält eine Maske, \(B\): enthält einen Umhang. \(19\) Aufträge enthalten nur eine Maske, \(8\) beides und \(13\) nur einen Umhang. Wie viele enthalten genau eines, mindestens eines und keines der beiden Teile?

Denkanstöße

- Ordne die drei Fragen jeweils passenden Bereichen zu. - Verwende für den Außenbereich die Gesamtzahl.

Lösung

1. Genau eines enthalten \(19+13=32\) Aufträge. 2. Mindestens eines enthalten \(19+8+13=40\) Aufträge. 3. Keines enthalten \(48-40=8\) Aufträge.

Antwort

Genau eines: \(32\); mindestens eines: \(40\); keines: \(8\) Aufträge.
4387099
In einem Planetarium wählen Besucherinnen und Besucher die Show „Mars“ \(M\) und/oder „Sterne“ \(S\). Für einen Tag gilt: nur \(M\): \(48\), beide: \(27\), nur \(S\): \(39\), keine Show: \(16\). Eine Person wird zufällig ausgewählt. Berechne \(P(M\cup S)\) und \(P(\overline{M}\cap\overline{S})\).

Denkanstöße

- Bestimme zuerst die Gesamtzahl aus allen vier Bereichen. - Ordne die beiden Ereignisse der inneren Vereinigung und dem Außenbereich zu.

Lösung

1. Insgesamt gibt es \(48+27+39+16=130\) Personen. 2. Mindestens eine Show besuchen \(48+27+39=114\) Personen, also \(P(M\cup S)=\frac{114}{130}=\frac{57}{65}\approx 0{,}877\). 3. Keine Show besuchen \(16\) Personen, also \(P(\overline{M}\cap\overline{S})=\frac{16}{130}=\frac{8}{65}\approx 0{,}123\).

Antwort

\(P(M\cup S)=\frac{57}{65}\approx 87{,}7\,\%\), \(P(\overline{M}\cap\overline{S})=\frac{8}{65}\approx 12{,}3\,\%\).
4387129
Ein Escape-Room-Team kann zwei Bonusaufgaben lösen: Code \(C\) und Rätsel \(R\). Aus früheren Gruppen sind \(P(C)=0{,}64\), \(P(R)=0{,}58\) und \(P(C\cap R)=0{,}37\) bekannt. Bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass eine Gruppe genau eine der beiden Bonusaufgaben löst.

Denkanstöße

- Überlege, wie du aus einer Einzelwahrscheinlichkeit den Anteil „nur dieses Ereignis“ erhältst. - Die Schnittmenge steckt in beiden Einzelwahrscheinlichkeiten. - Addiere am Ende nur die beiden Fälle, in denen genau eine Aufgabe gelöst wird.

Lösung

1. Nur Code: \(0{,}64-0{,}37=0{,}27\). 2. Nur Rätsel: \(0{,}58-0{,}37=0{,}21\). 3. Genau eine Aufgabe: \(0{,}27+0{,}21=0{,}48\).

Antwort

Die Wahrscheinlichkeit für genau eine Bonusaufgabe beträgt \(0{,}48=48\,\%\).
5520789
In einer Klasse mit \(40\) Jugendlichen werden zwei freiwillige AGs angeboten. Es sei \(R\): „besucht die Robotik-AG“ und \(K\): „besucht die Kunst-AG“. \(13\) Jugendliche besuchen nur die Robotik-AG, \(7\) besuchen beide AGs und \(8\) besuchen keine der beiden AGs. Alle übrigen Jugendlichen besuchen nur die Kunst-AG. a) Notiere die vier Gruppen „nur Robotik“, „beide“, „nur Kunst“ und „keine“ mit \(R\), \(K\) und Gegenereignissen. b) Wie viele Jugendliche gehören zur Gruppe „nur Kunst“?

Denkanstöße

- Was bedeutet „nur Robotik“ dafür, ob ein Jugendlicher zu \(R\) und zu \(K\) gehört? - Formuliere analog „nur Kunst“ und „keine“ mit Gegenereignissen. - Erst nachdem die vier Gruppen eindeutig zugeordnet sind, nutze ihre unvereinbare Zerlegung der Klasse für die fehlende Häufigkeit.

Lösung

1. „Nur Robotik“ entspricht \(R\cap\overline{K}\), „beide“ entspricht \(R\cap K\), „nur Kunst“ entspricht \(\overline{R}\cap K\) und „keine“ entspricht \(\overline{R}\cap\overline{K}\). 2. Diese vier unvereinbaren Gruppen umfassen zusammen alle \(40\) Jugendlichen. 3. Die drei bekannten Gruppen enthalten zusammen \(13+7+8=28\) Jugendliche. 4. Für \(\overline{R}\cap K\), also „nur Kunst“, bleiben \(40-28=12\) Jugendliche.

Antwort

a) Nur Robotik: \(R\cap\overline{K}\); beide: \(R\cap K\); nur Kunst: \(\overline{R}\cap K\); keine: \(\overline{R}\cap\overline{K}\). b) \(12\) Jugendliche besuchen nur die Kunst-AG.
5580549
Im Spieleclub „Zug um Zug“ besucht jede Person im Schachkurs \(S\) auch den Strategiespielkurs \(G\). a) Beschreibe, wie die Kreise \(S\) und \(G\) in einem Mengendiagramm liegen müssen. b) Welches Innenfeld einer Vierfeldertafel muss den Wert \(0\) haben? Begründe kurz. c) Welche der beiden Darstellungen zeigt die Beziehung „Wer in \(S\) ist, ist auch in \(G\)“ direkter? Begründe mit einem Merkmal der Darstellung.

Denkanstöße

- Suche die Kombination aus \(S\) oder \(\overline{S}\) und \(G\) oder \(\overline{G}\), die der Aussage über die beiden Kurse widersprechen würde. - Überlege, wie eine unmögliche Kombination in einem Mengendiagramm und in einer Vierfeldertafel sichtbar wird. - Vergleiche für c), was man in jeder Darstellung unmittelbar sehen oder ablesen kann.

Lösung

1. Jede Person aus \(S\) gehört auch zu \(G\). Niemand kann also in \(S\), aber nicht in \(G\) sein. 2. Im Mengendiagramm muss der Kreis \(S\) deshalb vollständig im Kreis \(G\) liegen. 3. In der Vierfeldertafel ist die Kombination „in \(S\), aber nicht in \(G\)“ unmöglich. Daher hat das Feld \(S\cap\overline{G}\) den Wert \(0\). 4. Im Mengendiagramm sieht man die Beziehung direkt an der Lage der beiden Kreise. In der Vierfeldertafel muss man dafür ein bestimmtes Innenfeld prüfen. Deshalb zeigt das Mengendiagramm die Beziehung direkter.

Antwort

a) Der Kreis \(S\) liegt vollständig im Kreis \(G\). b) Das Feld \(S\cap\overline{G}\) hat den Wert \(0\), weil niemand in \(S\), aber nicht in \(G\) ist. c) Das Mengendiagramm zeigt die Beziehung direkter, weil man an der Lage der Kreise sofort erkennt, dass \(S\) vollständig in \(G\) liegt.
4135879
In einem Lager liegen \(50\) Bauteile. Davon stammen \(30\) von Nordwerk und \(20\) von Rheintec. Bei einer Prüfung stellt sich heraus, dass \(5\) Bauteile von Nordwerk und \(2\) Bauteile von Rheintec defekt sind. Ein Bauteil wird zufällig entnommen. Berechne die Wahrscheinlichkeit für folgende Ereignisse: a) Das Bauteil ist defekt. b) Das Bauteil stammt von Nordwerk und ist einwandfrei (nicht defekt). c) Das Bauteil stammt von Rheintec oder ist defekt. d) Das Bauteil stammt nicht von Nordwerk und ist nicht defekt.

Denkanstöße

- Ordne die Angaben zunächst nach Herkunft und Zustand in einer Übersicht. - Beachte bei „oder“, dass defekte Rheintec-Bauteile bereits zur Gruppe Rheintec gehören. - Übersetze „nicht von Nordwerk und nicht defekt“ in eine positive Beschreibung der Herkunft und des Zustands.

Lösung

1. Gesamtzahl der Bauteile: \(n=50\). 2. Insgesamt sind \(5+2=7\) Bauteile defekt. Daher ist \(P(\text{defekt})=\frac{7}{50}=0{,}14\). 3. Von Nordwerk sind \(30-5=25\) Bauteile einwandfrei. Daher ist \(P(\text{Nordwerk und einwandfrei})=\frac{25}{50}=0{,}5\). 4. Für „Rheintec oder defekt“ zählen alle \(20\) Rheintec-Bauteile sowie zusätzlich die \(5\) defekten Nordwerk-Bauteile. Somit sind \(25\) Ergebnisse günstig und \(P(\text{Rheintec oder defekt})=\frac{25}{50}=0{,}5\). 5. „Nicht von Nordwerk und nicht defekt“ bedeutet: von Rheintec und einwandfrei. Das trifft auf \(20-2=18\) Bauteile zu. Daher ist \(P=\frac{18}{50}=\frac{9}{25}=0{,}36\).

Antwort

a) \(P=0{,}14\) b) \(P=0{,}5\) c) \(P=0{,}5\) d) \(P=0{,}36\)
4147219
Das Prüflabor Nordstern prüft \(500\) Bauteile auf zwei Fehlerarten \(F_1\) und \(F_2\). \(8\,\%\) weisen \(F_1\) auf, \(12\,\%\) weisen \(F_2\) auf und \(2\,\%\) weisen beide Fehler auf. Berechne die absolute Anzahl der Bauteile, die genau einen der beiden Fehler aufweisen. Erläutere deinen Rechenweg kurz mithilfe von Mengenoperationen.

Denkanstöße

- Wandle die drei Prozentangaben zuerst in absolute Häufigkeiten um. - Zerlege „genau ein Fehler“ in die beiden Fälle „nur \(F_1\)“ und „nur \(F_2\)“. - Entferne aus jeder Einzelgruppe die gemeinsame Schnittmenge.

Lösung

1. Es gilt \(H(F_1)=0{,}08\cdot500=40\), \(H(F_2)=0{,}12\cdot500=60\) und \(H(F_1\cap F_2)=0{,}02\cdot500=10\). 2. „Genau ein Fehler“ besteht aus den beiden unvereinbaren Ereignissen \(F_1\cap\overline{F_2}\) und \(\overline{F_1}\cap F_2\). 3. Es gilt \(H(F_1\cap\overline{F_2})=40-10=30\) und \(H(\overline{F_1}\cap F_2)=60-10=50\). 4. Zusammen sind das \(30+50=80\) Bauteile.

Antwort

\(80\) Bauteile weisen genau einen der beiden Fehler auf.
4309299
An einer Universität studieren insgesamt \(24\,500\) Personen. Davon belegen \(8330\) ein MINT-Fach (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft oder Technik). Insgesamt sind \(12\,740\) der Studierenden weiblich. Unter den MINT-Studierenden sind \(2499\) weiblich. Eine studierende Person wird zufällig ausgewählt. Berechne die Wahrscheinlichkeiten der folgenden Ereignisse. Gib sie als Dezimalzahlen an und runde bei Bedarf auf drei Nachkommastellen. 1. Die Person studiert kein MINT-Fach. 2. Die Person ist männlich und studiert ein MINT-Fach. 3. Die Person ist weiblich und studiert kein MINT-Fach.

Denkanstöße

- Welche Gesamtzahl steht bei der zufälligen Auswahl im Nenner? - Eine Vierfeldertafel kann dir helfen, die vier Gruppen zu ordnen. - Welche Differenzen liefern die männlichen MINT-Studierenden und die weiblichen Studierenden ohne MINT-Fach?

Lösung

1. Die Zahl der Studierenden ohne MINT-Fach ist \(24\,500-8330=16\,170\). Daher ist \(P(\text{kein MINT})=\frac{16170}{24500}=0{,}66\). 2. Unter den \(8330\) MINT-Studierenden sind \(8330-2499=5831\) Männer. Daher ist \(P(\text{männlich}\cap\text{MINT})=\frac{5831}{24500}\approx0{,}238\). 3. Von den \(12\,740\) Frauen studieren \(2499\) ein MINT-Fach. Daher studieren \(12\,740-2499=10\,241\) Frauen kein MINT-Fach und \(P(\text{weiblich}\cap\text{kein MINT})=\frac{10241}{24500}\approx0{,}418\).

Antwort

1. \(P=0{,}66\) 2. \(P\approx0{,}238\) 3. \(P\approx0{,}418\)
4309309
In einem Paketzentrum liegen an einem Tag \(15\,000\) Pakete. Davon sind \(10\,800\) für den Versand innerhalb Deutschlands bestimmt, die übrigen für das Ausland. Genau \(5\,\%\) aller Pakete sind beschädigt; unter den Auslandspaketen sind \(126\) beschädigt. Ein Paket wird zufällig ausgewählt. 1. Mit welcher Wahrscheinlichkeit ist das Paket für das Ausland bestimmt? 2. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Paket für den Versand innerhalb Deutschlands bestimmt und beschädigt ist? 3. Mit welcher Wahrscheinlichkeit ist das Paket für den Versand innerhalb Deutschlands bestimmt und unbeschädigt?

Denkanstöße

- Bestimme zuerst, wie viele Pakete für das Ausland bestimmt sind. - Wandle den Prozentsatz der beschädigten Pakete in eine Anzahl um. - Ordne die Pakete nach Inland/Ausland und beschädigt/unbeschädigt, bevor du die gesuchten Anzahlen bestimmst.

Lösung

1. Die Zahl der Auslandspakete ist \(15\,000-10\,800=4200\). Daher ist \(P(\text{Ausland})=\frac{4200}{15000}=0{,}28\). 2. Insgesamt sind \(0{,}05\cdot15\,000=750\) Pakete beschädigt. Davon entfallen \(750-126=624\) auf den Versand innerhalb Deutschlands. Somit ist \(P(\text{Inland}\cap\text{beschädigt})=\frac{624}{15000}=0{,}0416\). 3. Es gibt \(10\,800-624=10\,176\) unbeschädigte Inlandspakete. Daher ist \(P(\text{Inland}\cap\text{unbeschädigt})=\frac{10176}{15000}=0{,}6784\).

Antwort

1. \(P=0{,}28\) 2. \(P=0{,}0416\) 3. \(P=0{,}6784\)
4386999
In einem Coding-Club werden \(100\) Projekte betrachtet. \(A\): Projekt nutzt einen Mikrocontroller, \(B\): Projekt nutzt eine Weboberfläche. \(P(A)=0{,}58\), \(P(B)=0{,}46\), \(P(A\cap B)=0{,}27\). Bestimme die Anzahlen in allen vier Bereichen.

Denkanstöße

- Übertrage die Prozentwerte wegen der Gesamtzahl \(100\) direkt in Anzahlen. - Ziehe den gemeinsamen Bereich aus den beiden Einzelgruppen heraus.

Lösung

1. Beide Merkmale: \(27\) Projekte. 2. Nur \(A\): \(58-27=31\). 3. Nur \(B\): \(46-27=19\). 4. Mindestens eines: \(31+27+19=77\). 5. Keines: \(100-77=23\).

Antwort

Nur \(A\): \(31\), beide: \(27\), nur \(B\): \(19\), keines: \(23\).
5520799
Ein Jugendzentrum befragt \(80\) Jugendliche zu zwei Angeboten: Sportkurs und Musikworkshop. \(28\) interessieren sich nur für den Sportkurs, \(22\) für beide Angebote, \(18\) nur für den Musikworkshop und \(12\) für keines der beiden Angebote. Das Jugendzentrum hat zwei Regeln für die Planung: - Ein gemeinsamer Aktionstag findet statt, wenn mindestens \(75\,\%\) der Befragten an mindestens einem der beiden Angebote interessiert sind. - Zusätzlich werden zwei getrennte Informationsstände aufgebaut, wenn sich mehr als \(30\) Jugendliche für genau eines der beiden Angebote interessieren. Entscheide für beide Planungsregeln, ob die Bedingung erfüllt ist, und begründe mit den Daten.

Denkanstöße

- Ordne jeder Planungsregel zuerst die passenden der vier gegebenen Gruppen zu. - Für die erste Regel brauchst du einen Anteil an allen \(80\) Befragten. - Für die zweite Regel vergleichst du eine absolute Anzahl mit dem vorgegebenen Grenzwert.

Lösung

1. An mindestens einem Angebot interessiert sind \(28+22+18=68\) Jugendliche. 2. Der Anteil beträgt \(\frac{68}{80}=0{,}85=85\,\%\). Damit wird die Schwelle von \(75\,\%\) überschritten; der gemeinsame Aktionstag findet statt. 3. Für genau eines der beiden Angebote interessieren sich \(28+18=46\) Jugendliche. 4. Da \(46>30\) gilt, ist auch die zweite Bedingung erfüllt und es werden zwei getrennte Informationsstände aufgebaut.

Antwort

Der gemeinsame Aktionstag findet statt, weil \(85\,\%\) an mindestens einem Angebot interessiert sind und damit die Schwelle von \(75\,\%\) überschritten wird. Zwei getrennte Informationsstände werden ebenfalls aufgebaut, weil \(46>30\) Jugendliche genau eines der beiden Angebote wählen.
5522999
In einer Jahrgangsstufe mit \(90\) Jugendlichen wird der Schulweg untersucht. \(52\) nutzen regelmäßig den Bus, \(41\) regelmäßig das Fahrrad, \(18\) nutzen regelmäßig beide Verkehrsmittel und \(15\) keines von beiden. a) Definiere selbst zwei passende Ereignisse und notiere sie mit Buchstaben. b) Übersetze die vier Gruppen „beide Verkehrsmittel“, „nur Bus“, „nur Fahrrad“ und „keines von beiden“ mit deinen Ereignisbuchstaben in formale Ereignisschreibweise. c) Bestimme die vier zugehörigen Teilhäufigkeiten und anschließend die Wahrscheinlichkeit, dass eine zufällig ausgewählte Person genau eines der beiden Verkehrsmittel regelmäßig nutzt. Gib die Wahrscheinlichkeit als gekürzten Bruch an.

Denkanstöße

- Formuliere die beiden Merkmale zuerst als klare Ereignisse, bevor du rechnest. - Übersetze jede verbale Gruppe zuerst danach, welches Ereignis eintritt und welches gegebenenfalls nicht eintritt. - Die beiden Einzelhäufigkeiten enthalten jeweils auch die gemeinsame Gruppe. - Für „genau eines“ brauchst du die beiden formalisierten Gruppen mit genau einem eingetretenen Ereignis.

Lösung

1. Eine mögliche Definition ist \(B\): „nutzt regelmäßig den Bus“ und \(F\): „nutzt regelmäßig das Fahrrad“. 2. Damit entsprechen „beide“ dem Ereignis \(B\cap F\), „nur Bus“ dem Ereignis \(B\cap\overline{F}\), „nur Fahrrad“ dem Ereignis \(\overline{B}\cap F\) und „keines“ dem Ereignis \(\overline{B}\cap\overline{F}\). 3. Für die vier Teilgruppen gilt \(H(B\cap F)=18\), \(H(B\cap\overline{F})=52-18=34\), \(H(\overline{B}\cap F)=41-18=23\) und \(H(\overline{B}\cap\overline{F})=15\). 4. Als Kontrolle ergibt \(18+34+23+15=90\), also die Gesamtzahl der Jahrgangsstufe. 5. Genau eines der beiden Verkehrsmittel nutzen \(34+23=57\) Jugendliche. Daher beträgt die gesuchte Wahrscheinlichkeit \(\frac{57}{90}=\frac{19}{30}\).

Antwort

a) Zum Beispiel \(B\): „Bus“, \(F\): „Fahrrad“. b) Beide: \(B\cap F\); nur Bus: \(B\cap\overline{F}\); nur Fahrrad: \(\overline{B}\cap F\); keines: \(\overline{B}\cap\overline{F}\). c) Die Teilhäufigkeiten sind \(18;34;23;15\) in dieser Reihenfolge; \(P(\text{genau eines})=\frac{19}{30}\).
5565919
Bei einem Kurzfilmfestival werden drei Merkmale erfasst: \(A\): „enthält Animationselemente“, \(D\): „enthält dokumentarische Elemente“ und \(K\): „ist kürzer als fünf Minuten“. Insgesamt gibt es \(90\) Beiträge. Für die Frage „Wie viele Beiträge enthalten genau eines der beiden Elemente \(A\) und \(D\)?“ liegen zwei Datensätze vor: Datensatz I: \(H(A)=52\), \(H(D)=39\), \(H(A\cap D)=18\). Datensatz II: \(H(A)=52\), \(H(D)=39\), \(H(K)=27\). a) Entscheide, welcher Datensatz ausreicht, um die Frage eindeutig zu beantworten. Begründe auch, warum der andere Datensatz nicht ausreicht. b) Bestimme mit dem ausreichenden Datensatz die Häufigkeit „genau eines von \(A\) und \(D\)“ und die zugehörige Wahrscheinlichkeit als gekürzten Bruch.

Denkanstöße

- Welche Information brauchst du, um aus den beiden Einzelhäufigkeiten die Gruppen „nur \(A\)“ und „nur \(D\)“ zu bestimmen? - Prüfe bei jedem Datensatz, ob er etwas über die Überschneidung von \(A\) und \(D\) aussagt. - Ein drittes Merkmal hilft nur dann, wenn seine Beziehung zu den beiden gesuchten Ereignissen bekannt ist. - Für die Wahrscheinlichkeit brauchst du nach der Häufigkeit zusätzlich die Gesamtzahl aller Beiträge.

Lösung

1. Für „genau eines von \(A\) und \(D\)“ muss bekannt sein, wie groß die gemeinsame Gruppe \(A\cap D\) ist. Datensatz I enthält diese Information, Datensatz II nicht. 2. Die Häufigkeit \(H(K)=27\) sagt nur etwas über die Filmlänge aus. Ohne Information darüber, wie \(K\) mit \(A\) und \(D\) zusammenhängt, lässt sich daraus \(H(A\cap D)\) nicht bestimmen. 3. Mit Datensatz I gilt für „nur \(A\)“: \(52-18=34\). 4. Für „nur \(D\)“ gilt \(39-18=21\). 5. Genau eines der beiden Merkmale erfüllen daher \(34+21=55\) Beiträge. 6. Bezogen auf alle \(90\) Beiträge ist die Wahrscheinlichkeit \(\frac{55}{90}=\frac{11}{18}\).

Antwort

a) Datensatz I reicht aus. Datensatz II reicht nicht aus, weil die Häufigkeit von \(A\cap D\) daraus nicht bestimmt werden kann. b) \(55\) Beiträge; \(P(\text{genau eines})=\frac{11}{18}\).
5565939
An der Friedrich-Rückert-Schule wird für eine Mobilitätswoche untersucht, wie Schülerinnen und Schüler regelmäßig zur Schule kommen. Es sei \(R\): „fährt regelmäßig mit dem Fahrrad“ und \(Ö\): „nutzt regelmäßig öffentliche Verkehrsmittel“. Das Mengendiagramm zeigt die relativen Häufigkeiten der vier Gruppen; im Bereich „nur \(Ö\)“ fehlt der Wert. Zusätzlich gilt \(P(Ö)=0{,}53\). a) Bestimme die fehlende relative Häufigkeit im Mengendiagramm. b) Übertrage die vier Gruppen in eine Vierfeldertafel der relativen Häufigkeiten und ergänze die Randsummen. c) Für die Mobilitätswoche gelten zwei Ziele: Mindestens \(80\,\%\) sollen regelmäßig mindestens eines der beiden Verkehrsmittel nutzen, und höchstens \(15\,\%\) sollen keines von beiden nutzen. Prüfe beide Ziele.
Abbildung zur Aufgabe 556593

Denkanstöße

- Für den fehlenden Bereich: Welche zwei Bereiche des Diagramms bilden zusammen das Ereignis \(Ö\)? - Ordne beim Übertragen jeden Diagrammbereich einer Kombination aus \(R\) beziehungsweise \(\overline{R}\) und \(Ö\) beziehungsweise \(\overline{Ö}\) zu. - Ergänze die Randsummen erst, nachdem die vier Innenfelder feststehen. - Prüfe die beiden Ziele getrennt und achte auf „mindestens“ beziehungsweise „höchstens“.

Lösung

1. Zum Ereignis \(Ö\) gehören die Bereiche „beide“ und „nur \(Ö\)“. Im Diagramm steht für „beide“ \(0{,}19\). Daher ist die fehlende relative Häufigkeit \(0{,}53-0{,}19=0{,}34\). 2. Die vier Innenfelder der Vierfeldertafel sind damit \(P(R\cap Ö)=0{,}19\), \(P(R\cap\overline{Ö})=0{,}31\), \(P(\overline{R}\cap Ö)=0{,}34\) und \(P(\overline{R}\cap\overline{Ö})=0{,}16\). 3. Die Randsummen sind \(P(R)=0{,}50\), \(P(\overline{R})=0{,}50\), \(P(Ö)=0{,}53\) und \(P(\overline{Ö})=0{,}47\). 4. Mindestens eines der beiden Verkehrsmittel nutzen \(0{,}31+0{,}19+0{,}34=0{,}84=84\,\%\). Das erste Ziel ist erreicht. 5. Keines von beiden nutzen \(0{,}16=16\,\%\). Damit wird das zweite Ziel nicht erreicht.

Antwort

a) \(0{,}34\) b) <table><tr><td></td><td>\(Ö\)</td><td>\(\overline{Ö}\)</td><td>Summe</td></tr><tr><td>\(R\)</td><td>\(0{,}19\)</td><td>\(0{,}31\)</td><td>\(0{,}50\)</td></tr><tr><td>\(\overline{R}\)</td><td>\(0{,}34\)</td><td>\(0{,}16\)</td><td>\(0{,}50\)</td></tr><tr><td>Summe</td><td>\(0{,}53\)</td><td>\(0{,}47\)</td><td>\(1\)</td></tr></table> c) Das erste Ziel wird mit \(84\,\%\) erreicht; das zweite wird mit \(16\,\%\) nicht erreicht.
4155739
Bei einer Marktforschung zum Besitz eines Smartphones (\(S\)) und eines Tablets (\(T\)) gilt \(P(S)=0{,}84\), \(P(T)=0{,}42\) und \(P(S\cap\overline{T})=0{,}52\). a) Bestimme \(P(S\cap T)\). b) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass eine Person keines der beiden Geräte besitzt. c) Beschreibe \(\overline{S}\cup\overline{T}\) im Sachkontext und berechne die Wahrscheinlichkeit.

Denkanstöße

- Zerlege das Ereignis \(S\) in die Fälle „mit Tablet“ und „ohne Tablet“. - Ergänze danach die Tablet-Gruppe und die Gruppe ohne Smartphone zu ihren jeweiligen Gesamtwahrscheinlichkeiten. - Überlege für c), welches einzige Ereignis nicht zu „mindestens eines der beiden Geräte nicht besitzen“ gehört.

Lösung

1. Das Ereignis \(S\) zerfällt in \(S\cap T\) und \(S\cap\overline{T}\). Daher gilt \(P(S\cap T)=0{,}84-0{,}52=0{,}32\). 2. In \(T\), aber nicht in \(S\), liegen \(0{,}42-0{,}32=0{,}10\). 3. Da \(P(\overline{S})=1-0{,}84=0{,}16\), gilt \(P(\overline{S}\cap\overline{T})=0{,}16-0{,}10=0{,}06\). 4. \(\overline{S}\cup\overline{T}\) bedeutet: mindestens eines der beiden Geräte wird nicht besessen. Das ist genau der gesamte Ergebnisraum außer \(S\cap T\). Deshalb beträgt die Wahrscheinlichkeit \(1-0{,}32=0{,}68\).

Antwort

a) \(P(S\cap T)=0{,}32\). b) \(P(\overline{S}\cap\overline{T})=0{,}06\). c) Mindestens eines der beiden Geräte wird nicht besessen; \(P(\overline{S}\cup\overline{T})=0{,}68\).
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Für einen Projekttag mit \(200\) Jugendlichen interessieren sich \(124\) für Robotik (\(R\)) und \(98\) für Musikproduktion (\(M\)). Wie viele sich für beide Angebote interessieren, ist noch unbekannt. Für die Planung gelten gleichzeitig zwei Bedingungen: - Mindestens \(170\) verschiedene Jugendliche sollen sich für mindestens eines der beiden Angebote interessieren. - Höchstens \(45\) Jugendliche dürfen beide Angebote wählen, damit die Raumplanung funktioniert. Prüfe, ob beide Bedingungen gleichzeitig erfüllbar sind. Bestimme alle möglichen ganzzahligen Werte für \(H(R\cap M)\), die beide Bedingungen erfüllen.

Denkanstöße

- Welche Häufigkeit ist in den Angaben noch unbekannt, obwohl sie die Zahl verschiedener Interessierter beeinflusst? - Wie hängen die beiden Einzelgruppen, ihre Überschneidung und die Zahl der Jugendlichen mit mindestens einem Interesse zusammen? - Formuliere die beiden Planungsbedingungen zunächst getrennt als Einschränkungen derselben unbekannten Häufigkeit. - Vergleiche anschließend die zulässigen Wertebereiche und beachte, dass eine absolute Häufigkeit ganzzahlig sein muss.

Lösung

1. Setze \(x=H(R\cap M)\). Dann gilt nach dem Additionssatz \(H(R\cup M)=124+98-x=222-x\). 2. Da höchstens \(200\) Jugendliche vorhanden sind, muss \(222-x\le200\) gelten. Daraus folgt \(x\ge22\). 3. Die erste Planungsbedingung verlangt \(222-x\ge170\). Daraus folgt \(x\le52\). 4. Die zweite Planungsbedingung verlangt zusätzlich \(x\le45\). 5. Zusammen sind damit genau die ganzzahligen Werte \(22\le x\le45\) möglich. Der Wertebereich ist nicht leer, also können beide Bedingungen gleichzeitig erfüllt werden.

Antwort

Beide Bedingungen sind gleichzeitig erfüllbar. Es sind genau die ganzzahligen Werte \(H(R\cap M)\in\{22;23;\dots;45\}\) möglich.
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Für einen Aktionstag werden die Interessen von \(120\) Jugendlichen ausgewertet. Mindestens \(78\) interessieren sich für den Workshop \(W\), mindestens \(64\) für das Konzert \(K\), und mindestens \(15\) interessieren sich für keines der beiden Angebote. Ein Planungsteam behauptet: „Es könnten höchstens \(30\) Jugendliche an beiden Angeboten interessiert sein.“ Prüfe, ob diese Behauptung mit den Angaben vereinbar ist. Begründe deine Entscheidung mit einer sicheren unteren Schranke für \(H(W\cap K)\).

Denkanstöße

- Welche obere Schranke für \(H(W\cup K)\) folgt daraus, dass mindestens \(15\) Jugendliche keines der beiden Angebote wählen? - Überlege, welche zulässigen Werte der beiden Einzelhäufigkeiten die Schnittmenge möglichst klein machen würden. - Verbinde diese Schranken mit dem Additionssatz. - Vergleiche die erhaltene sichere Untergrenze erst am Ende mit der Behauptung des Planungsteams.

Lösung

1. Da mindestens \(15\) Jugendliche keines der beiden Angebote wählen, können höchstens \(120-15=105\) Jugendliche in \(W\cup K\) liegen. 2. Zugleich gilt \(H(W)\ge78\) und \(H(K)\ge64\). 3. Aus dem Additionssatz folgt \(H(W\cap K)=H(W)+H(K)-H(W\cup K)\). 4. Für die kleinstmögliche Schnittmenge werden die beiden Einzelhäufigkeiten so klein und die Vereinigung so groß wie erlaubt gewählt. Daher ist \(H(W\cap K)\ge78+64-105=37\). 5. Mindestens \(37\) Jugendliche müssen also an beiden Angeboten interessiert sein. Die Behauptung „höchstens \(30\)“ ist unmöglich.

Antwort

Nein. Es gilt zwingend \(H(W\cap K)\ge37\). Daher können nicht höchstens \(30\) Jugendliche an beiden Angeboten interessiert sein.

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