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Mathe-Arbeitsblätter Klasse 10

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

Urnenmodelle

Lernziele

  • Wählt Urnenmodelle für Sachsituationen.
  • Unterscheidet Ziehen mit und ohne Zurücklegen.
  • Passt Wahrscheinlichkeiten an vorherige Ziehungen an.
  • Zeichnet zugehörige Baumdiagramme.
  • Berücksichtigt die Reihenfolge entsprechend der Fragestellung.
  • Berechnet und deutet Ereigniswahrscheinlichkeiten.

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55183510
Beim Schulfest liegen vor der ersten Ziehung \(120\) Lose in einer Box. Ein Los wird gezogen und bleibt anschließend beim Helfer. Für die zweite Ziehung befinden sich deshalb nur noch \(119\) Lose in der Box. Welches Urnenmodell beschreibt diesen Ablauf: Ziehen mit Zurücklegen oder Ziehen ohne Zurücklegen? Begründe anhand der Veränderung des Bestands.

Denkanstöße

- Vergleiche die Zahl der Lose vor der ersten und vor der zweiten Ziehung. - Überlege, welche der beiden Grundformen eines Urnenmodells einen veränderten Bestand zwischen den Ziehungen beschreibt. - Begründe nicht nur mit einem Schlagwort, sondern mit dem Zustand der Box beim zweiten Zug.

Lösung

1. Zwischen den beiden Ziehungen sinkt die Zahl der Lose von \(120\) auf \(119\). Das zuerst gezogene Los ist bei der zweiten Ziehung also nicht mehr Teil der Auswahlmenge. 2. Deshalb entspricht der Ablauf dem Ziehen ohne Zurücklegen. Die Zusammensetzung beziehungsweise Größe des Bestands kann sich nach dem ersten Zug ändern.

Antwort

Ziehen ohne Zurücklegen, weil das zuerst gezogene Los bei der zweiten Ziehung nicht mehr in der Box liegt und der Bestand dadurch kleiner ist.
55669910
Eine gelbe Kugel wird gezogen und nicht zurückgelegt. Bestimme die Wahrscheinlichkeiten dafür, dass die zweite gezogene Kugel a) gelb ist, b) blau ist.
Abbildung zur Aufgabe 556699

Denkanstöße

- Lies zuerst den Anfangsbestand aus der Urne ab. - Entferne gedanklich genau die Kugel, die im ersten Zug genannt ist. - Beziehe die beiden Wahrscheinlichkeiten der zweiten Ziehung auf den neuen Gesamtbestand.

Lösung

1. Anfangs liegen \(2\) gelbe und \(4\) blaue Kugeln in der Urne. 2. Nach der ersten gelben Kugel bleiben \(1\) gelbe und \(4\) blaue Kugeln, insgesamt also \(5\). 3. Deshalb gilt für die zweite Ziehung \(P(\text{gelb})=\frac{1}{5}\) und \(P(\text{blau})=\frac{4}{5}\).

Antwort

a) \(\frac{1}{5}\) b) \(\frac{4}{5}\)
41363310
In einem Stoffbeutel befinden sich \(4\) rote, \(5\) blaue und \(3\) gelbe Murmeln. Es werden nacheinander drei Murmeln ohne Zurücklegen gezogen. Berechne die Wahrscheinlichkeit dafür, dass genau in dieser Reihenfolge zuerst zwei rote und als drittes eine gelbe Murmel gezogen werden.

Denkanstöße

- Bestimme zuerst aus den Farbzahlen, wie viele Murmeln insgesamt im Beutel liegen. - Überlege für jeden Zug, wie sich Gesamtzahl und Farbanzahl nach einer entnommenen Murmel verändern. - Verknüpfe anschließend die Astwahrscheinlichkeiten der vorgegebenen Reihenfolge.

Lösung

1. Zu Beginn liegen insgesamt \(4+5+3=12\) Murmeln im Beutel. 2. Für die erste rote Murmel beträgt die Wahrscheinlichkeit \(\frac{4}{12}=\frac{1}{3}\). 3. Nach einer roten Murmel bleiben \(3\) rote unter \(11\) Murmeln; für eine zweite rote Murmel beträgt die Astwahrscheinlichkeit \(\frac{3}{11}\). 4. Nach zwei roten Murmeln bleiben \(3\) gelbe unter \(10\) Murmeln; für eine gelbe Murmel im dritten Zug beträgt die Astwahrscheinlichkeit \(\frac{3}{10}\). 5. Nach der Produktregel ist die Wahrscheinlichkeit der vorgegebenen Reihenfolge \(\frac{1}{3}\cdot\frac{3}{11}\cdot\frac{3}{10}=\frac{3}{110}\).

Antwort

\(\frac{3}{110}\)
42338910
In einer Schachtel mit \(24\) Pralinen sind \(4\) mit Marzipan gefüllt; die übrigen haben eine Nougatfüllung. Es werden zufällig nacheinander zwei Pralinen ohne Zurücklegen entnommen. Berechne die Wahrscheinlichkeit dafür, dass beide entnommenen Pralinen eine Nougatfüllung haben.

Denkanstöße

- Bestimme zuerst, wie viele Nougatpralinen zu Beginn vorhanden sind. - Nach einer Nougatpraline verändert sich sowohl die Gesamtzahl als auch die Anzahl der Nougatpralinen. - Verknüpfe die beiden Astwahrscheinlichkeiten des Pfades Nougat–Nougat.

Lösung

1. Zu Beginn sind \(20\) von \(24\) Pralinen mit Nougat gefüllt. Für die erste Ziehung gilt daher \(\frac{20}{24}=\frac{5}{6}\). 2. Nach einer gezogenen Nougatpraline bleiben \(19\) Nougatpralinen unter \(23\) Pralinen. Auf dem Pfad Nougat–Nougat ist die zweite Astwahrscheinlichkeit deshalb \(\frac{19}{23}\). 3. Nach der Produktregel gilt \(P(\text{zweimal Nougat})=\frac{5}{6}\cdot\frac{19}{23}=\frac{95}{138}\approx0{,}6884\).

Antwort

\(P=\frac{95}{138}\approx68{,}84\,\%\)
42339710
In einer Pralinenschachtel befinden sich \(12\) handgemachte Pralinen. \(8\) sind mit dunkler Schokolade überzogen, die übrigen mit heller Schokolade. Jemand nimmt nacheinander \(3\) Pralinen blind aus der Schachtel, ohne sie zurückzulegen. a) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass alle drei entnommenen Pralinen mit dunkler Schokolade überzogen sind. b) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass alle drei entnommenen Pralinen mit heller Schokolade überzogen sind.

Denkanstöße

- Bestimme für b) zuerst aus den Angaben, wie viele helle Pralinen vorhanden sind. - Beachte, wie sich Gesamtzahl und Anzahl der jeweils betrachteten Sorte nach jedem Zug verändern. - Verknüpfe für jede Teilaufgabe die drei Astwahrscheinlichkeiten des passenden Pfades.

Lösung

1. Für drei Pralinen mit dunkler Schokolade gilt \(P(\text{3 dunkle})=\frac{8}{12}\cdot\frac{7}{11}\cdot\frac{6}{10}=\frac{14}{55}\approx0{,}2545\). 2. Es gibt zunächst \(12-8=4\) Pralinen mit heller Schokolade. Daher gilt \(P(\text{3 helle})=\frac{4}{12}\cdot\frac{3}{11}\cdot\frac{2}{10}=\frac{1}{55}\approx0{,}0182\).

Antwort

a) \(\frac{14}{55}\approx25{,}5\,\%\) b) \(\frac{1}{55}\approx1{,}8\,\%\)
42381610
Ein Beutel enthält 3 goldene und 5 silberne Münzen. Es werden nacheinander zwei Münzen ohne Zurücklegen entnommen. a) Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass zuerst eine goldene und dann eine silberne Münze gezogen wird? b) Mit welcher Wahrscheinlichkeit haben beide entnommenen Münzen die gleiche Farbe (also sind beide golden oder beide silbern)?

Denkanstöße

- Achte darauf, dass sich sowohl die Anzahl der gewünschten Münzen als auch die Gesamtzahl im zweiten Zug ändert. - Wie viele Möglichkeiten gibt es, zwei Münzen mit der gleichen Farbe zu ziehen? - Multipliziere die Wahrscheinlichkeiten entlang eines Pfades im Baumdiagramm. - Addiere die Ergebnisse der Pfade, die für die jeweilige Teilaufgabe relevant sind.

Lösung

1. Die Gesamtzahl der Münzen im Beutel ist \(3 + 5 = 8\). 2. Die Wahrscheinlichkeit für die Abfolge erst Gold, dann Silber berechnet sich zu \(P(gs) = \frac{3}{8} \cdot \frac{5}{7} = \frac{15}{56}\). 3. Für das Ereignis „gleiche Farbe“ müssen die Wahrscheinlichkeiten der Pfade Gold-Gold (\(gg\)) und Silber-Silber (\(ss\)) addiert werden. 4. Die Wahrscheinlichkeit für zwei goldene Münzen ist \(P(gg) = \frac{3}{8} \cdot \frac{2}{7} = \frac{6}{56}\). 5. Die Wahrscheinlichkeit für zwei silberne Münzen ist \(P(ss) = \frac{5}{8} \cdot \frac{4}{7} = \frac{20}{56}\). 6. Die Gesamtwahrscheinlichkeit ist \(P(\text{gleiche Farbe}) = \frac{6}{56} + \frac{20}{56} = \frac{26}{56} = \frac{13}{28}\).

Antwort

a) \(P(\text{gold, silber}) = \frac{15}{56}\) b) \(P(\text{gleiche Farbe}) = \frac{13}{28}\)
43202310
Aus der abgebildeten Urne werden nacheinander zwei Kugeln ohne Zurücklegen gezogen. a) Berechne die Wahrscheinlichkeit dafür, dass beide gezogenen Kugeln die gleiche Farbe besitzen. b) Berechne die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die erste gezogene Kugel grün und die zweite rot ist. Gib die Ergebnisse als vollständig gekürzte Brüche an.
Abbildung zur Aufgabe 432023

Denkanstöße

- Lies die drei Farbanzahlen direkt aus der Urne ab. - Für a) gehören drei verschiedene gleichfarbige Pfade zum Ereignis. - Für b) ist genau eine Reihenfolge festgelegt; beachte die veränderte Gesamtzahl beim zweiten Zug.

Lösung

1. Aus der Abbildung liest man \(4\) grüne, \(3\) blaue und \(3\) rote Kugeln ab. 2. Zum Ereignis „gleiche Farbe“ gehören die Pfade GG, BB und RR. Daher ist \(P(\text{gleiche Farbe})=\frac{4}{10}\cdot\frac{3}{9}+\frac{3}{10}\cdot\frac{2}{9}+\frac{3}{10}\cdot\frac{2}{9}=\frac{24}{90}=\frac{4}{15}\). 3. Für den festen Pfad Grün-Rot gilt \(P(GR)=\frac{4}{10}\cdot\frac{3}{9}=\frac{2}{15}\).

Antwort

a) \(\frac{4}{15}\) b) \(\frac{2}{15}\)
43611510
Aus der abgebildeten Urne werden zwei Kugeln ohne Zurücklegen gezogen. a) Die erste Kugel war grün. Bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass die zweite Kugel grün ist. b) Die erste Kugel war orange. Bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass die zweite Kugel grün ist. c) Erkläre anhand der Urnenzusammensetzung, warum die beiden Wahrscheinlichkeiten verschieden sind.
Abbildung zur Aufgabe 436115

Denkanstöße

- Lies zuerst die Anfangszusammensetzung aus der Abbildung ab. - Bestimme für a) und b) jeweils getrennt, welche vier Kugeln nach dem ersten Zug noch vorhanden sind. - Vergleiche anschließend den Grünanteil in den beiden verbleibenden Urnenzuständen.

Lösung

1. Aus der Abbildung liest man \(3\) grüne und \(2\) orangefarbene Kugeln ab. 2. Nach einer zuerst grünen Kugel bleiben \(2\) grüne und \(2\) orangefarbene Kugeln. Daher gilt in a) \(P(\text{Grün im zweiten Zug})=\frac{2}{4}=\frac{1}{2}\). 3. Nach einer zuerst orangefarbenen Kugel bleiben \(3\) grüne und \(1\) orangefarbene Kugel. Daher gilt in b) \(P(\text{Grün im zweiten Zug})=\frac{3}{4}\). 4. Die erste Ziehung verändert beim Ziehen ohne Zurücklegen den Bestand. Je nachdem, welche Farbe entfernt wurde, ist im zweiten Zug ein anderer Anteil der verbleibenden Kugeln grün.

Antwort

a) \(\frac{1}{2}\) b) \(\frac{3}{4}\) c) Nach einer grünen ersten Kugel bleiben \(2\) von \(4\) Kugeln grün; nach einer orangefarbenen bleiben \(3\) von \(4\) grün. Deshalb unterscheiden sich die Wahrscheinlichkeiten.
43751910
Aus dem abgebildeten Ausschnitt eines Baumdiagramms soll die Zusammensetzung eines Beutels rekonstruiert werden. Es wird zweimal ohne Zurücklegen gezogen. Wie viele rote und blaue Kugeln lagen anfangs im Beutel?
Abbildung zur Aufgabe 437519

Denkanstöße

- Lies aus dem ersten Nenner die Gesamtzahl ab. - Was verrät der zweite rote Ast über die Veränderung nach dem ersten Zug?

Lösung

1. Aus der ersten roten Wahrscheinlichkeit \(\frac{5}{8}\) folgt: Anfangs liegen insgesamt \(8\) Kugeln im Beutel, davon \(5\) rote. 2. Nach einer roten Kugel bleiben \(7\) Kugeln, davon \(4\) rote. Das passt zum dargestellten Ast \(\frac{4}{7}\). 3. Anfangs lagen daher \(5\) rote und \(3\) blaue Kugeln im Beutel.

Antwort

\(5\) rote und \(3\) blaue Kugeln.
43752910
Zwei Baumdiagramme beschreiben Ziehungen aus einem Beutel mit 3 roten und 2 blauen Kugeln. Ordne „mit Zurücklegen“ und „ohne Zurücklegen“ richtig zu und begründe die Zuordnung.
Abbildung zur Aufgabe 437529

Denkanstöße

- Vergleiche die Wahrscheinlichkeiten der zweiten Stufe mit denen der ersten. - Welche Handlung hält die Zusammensetzung des Beutels unverändert?

Lösung

1. In Diagramm A bleiben die Wahrscheinlichkeiten der zweiten Stufe \(\frac{3}{5}\) und \(\frac{2}{5}\). Die Zusammensetzung ist also nach der ersten Ziehung wieder dieselbe; A beschreibt Ziehen mit Zurücklegen. 2. In Diagramm B ändern sich die Wahrscheinlichkeiten der zweiten Stufe und haben den Nenner \(4\). Nach der ersten Ziehung fehlt also eine Kugel; B beschreibt Ziehen ohne Zurücklegen.

Antwort

A: mit Zurücklegen, weil die Wahrscheinlichkeiten der zweiten Stufe unverändert \(\frac{3}{5}\) und \(\frac{2}{5}\) bleiben. B: ohne Zurücklegen, weil sich die Wahrscheinlichkeiten nach der ersten Ziehung entsprechend der verbleibenden vier Kugeln ändern.
55183410
Eine rote Kugel wird gezogen und nicht zurückgelegt. a) Bestimme die Wahrscheinlichkeiten für Rot und Blau bei der zweiten Ziehung. b) Vergleiche diese Wahrscheinlichkeiten mit den Wahrscheinlichkeiten vor der ersten Ziehung und erkläre, warum sie sich verändert haben.
Abbildung zur Aufgabe 551834

Denkanstöße

- Welche Kugeln befinden sich nach der ersten Ziehung noch in der Urne? - Vergleiche für beide Ziehungen jeweils die Anzahl einer Farbe mit der Gesamtzahl der vorhandenen Kugeln. - Was verändert sich beim Ziehen ohne Zurücklegen nach der ersten Ziehung?

Lösung

1. Zu Beginn liegen \(3\) rote und \(2\) blaue Kugeln in der Urne. Daher gilt vor der ersten Ziehung \(P(\text{Rot})=\frac{3}{5}\) und \(P(\text{Blau})=\frac{2}{5}\). 2. Nach dem Ziehen einer roten Kugel ohne Zurücklegen bleiben \(2\) rote und \(2\) blaue Kugeln. Insgesamt sind noch \(4\) Kugeln in der Urne. 3. Für die zweite Ziehung gilt deshalb \(P(\text{Rot})=\frac{2}{4}=\frac{1}{2}\) und \(P(\text{Blau})=\frac{2}{4}=\frac{1}{2}\). 4. Die Wahrscheinlichkeit für Rot sinkt von \(\frac{3}{5}\) auf \(\frac{1}{2}\), die Wahrscheinlichkeit für Blau steigt von \(\frac{2}{5}\) auf \(\frac{1}{2}\). Beim Ziehen ohne Zurücklegen verändert die erste Ziehung die Zusammensetzung der Urne.

Antwort

a) \(P(\text{Rot})=\frac{1}{2}\), \(P(\text{Blau})=\frac{1}{2}\) b) Vor der ersten Ziehung gilt \(P(\text{Rot})=\frac{3}{5}\) und \(P(\text{Blau})=\frac{2}{5}\). Nach der gezogenen roten Kugel gilt für beide Farben \(\frac{1}{2}\). Die Wahrscheinlichkeiten ändern sich, weil die rote Kugel nicht zurückgelegt wird und sich dadurch die Zusammensetzung der Urne verändert.
55670010
Die Abbildung a) zeigt den Anfangsbestand einer Urne. Zuerst wurde eine rote Kugel gezogen und nicht zurückgelegt. Abbildung b) zeigt, wie Mira den Bestand unmittelbar vor der zweiten Ziehung notiert hat. a) Erkläre den Modellierungsfehler in b). b) Gib den korrekten Bestand vor der zweiten Ziehung an. c) Bestimme daraus die Wahrscheinlichkeiten für Rot und Grün bei der zweiten Ziehung.
Abbildung zur Aufgabe 556700

Denkanstöße

- Vergleiche die beiden Urnenbilder zunächst nur nach den Anzahlen der beiden Sorten. - Welche Sorte muss sich verändern, wenn im ersten Zug Rot gezogen wurde? - Berechne die Wahrscheinlichkeiten erst aus dem korrigierten zweiten Bestand.

Lösung

1. Anfangs liegen \(3\) rote und \(2\) grüne Kugeln in der Urne. Nach einer gezogenen roten Kugel muss die Anzahl der roten Kugeln um eins sinken. 2. In b) sind stattdessen weiterhin \(3\) rote, aber nur noch \(1\) grüne Kugel dargestellt. Es wurde also die falsche Farbe entfernt. 3. Korrekt bleiben \(2\) rote und \(2\) grüne Kugeln, insgesamt \(4\). 4. Damit gilt bei der zweiten Ziehung \(P(\text{Rot})=\frac{2}{4}=\frac{1}{2}\) und \(P(\text{Grün})=\frac{2}{4}=\frac{1}{2}\).

Antwort

a) In b) wurde eine grüne statt der gezogenen roten Kugel entfernt. b) \(2\) rote und \(2\) grüne Kugeln. c) \(P(\text{Rot})=\frac{1}{2}\), \(P(\text{Grün})=\frac{1}{2}\).
55810610
Eine Musik-App enthält \(10\) kurze Klangclips: \(5\) mit Klavier, \(3\) mit Gitarre und \(2\) mit Schlagzeug. Die App wählt zweimal einen Clip aus. Bei jeder Auswahl ist jeder der \(10\) Clips gleich wahrscheinlich. Derselbe Clip kann auch zweimal gewählt werden. a) Beschreibe ein passendes Urnenmodell. b) Zeichne auf Papier das zugehörige Baumdiagramm und gib die Astwahrscheinlichkeiten beider Stufen in Textform an. c) Erkläre, warum die Astwahrscheinlichkeiten in der zweiten Stufe dieselben wie in der ersten Stufe sind.

Denkanstöße

- Welche Informationen aus der App müssen in deinem Urnenmodell erhalten bleiben? - Ändert sich die Menge der auswählbaren Clips nach der ersten Auswahl? - Welche Folge hat das für die Wahrscheinlichkeiten in der zweiten Stufe?

Lösung

1. Ein passendes Urnenmodell enthält \(10\) Kugeln: \(5\) für Klavier, \(3\) für Gitarre und \(2\) für Schlagzeug. Es wird zweimal mit Zurücklegen gezogen. 2. In der ersten Stufe gelten die Wahrscheinlichkeiten \(\frac{5}{10}\), \(\frac{3}{10}\) und \(\frac{2}{10}\). 3. Nach jedem Ergebnis der ersten Stufe gelten in der zweiten Stufe wieder \(\frac{5}{10}\), \(\frac{3}{10}\) und \(\frac{2}{10}\). 4. Beim zweiten Auswählen stehen wieder dieselben \(10\) Clips zur Verfügung. Im Urnenmodell entspricht das dem Ziehen mit Zurücklegen; deshalb bleiben die Astwahrscheinlichkeiten gleich.

Antwort

a) Urne mit \(5\) Klavier-, \(3\) Gitarren- und \(2\) Schlagzeug-Kugeln; zweimaliges Ziehen mit Zurücklegen. b) Erste Stufe: Klavier \(\frac{5}{10}\), Gitarre \(\frac{3}{10}\), Schlagzeug \(\frac{2}{10}\). Nach Klavier, nach Gitarre und nach Schlagzeug gelten in der zweiten Stufe jeweils wieder Klavier \(\frac{5}{10}\), Gitarre \(\frac{3}{10}\), Schlagzeug \(\frac{2}{10}\). c) Beim zweiten Auswählen stehen wieder dieselben \(10\) Clips zur Verfügung. Im Urnenmodell entspricht das dem Zurücklegen.
55810710
In einem Schulgarten werden zwei verschiedene Beete ausgewählt. Es gibt \(4\) Blumenbeete und \(3\) Gemüsebeete. Bei jeder Auswahl ist jedes noch verfügbare Beet gleich wahrscheinlich. Ein bereits ausgewähltes Beet kann nicht noch einmal gewählt werden. a) Beschreibe ein passendes Urnenmodell. b) Zeichne auf Papier das zugehörige Baumdiagramm. Gib als Antwort die Astwahrscheinlichkeiten der ersten Stufe und der zweiten Stufe nach jeder möglichen ersten Auswahl an. c) Vergleiche die Astwahrscheinlichkeiten der zweiten Stufe mit denen der ersten Stufe und erkläre, warum sie sich ändern.

Denkanstöße

- Welche Informationen aus der Auswahl muss dein Urnenmodell abbilden? - Welche Beete stehen nach der ersten Auswahl noch zur Verfügung? - Vergleiche den verbleibenden Bestand nach den beiden möglichen ersten Auswahlen.

Lösung

1. Ein passendes Urnenmodell enthält \(7\) Kugeln: \(4\) stehen für Blumenbeete und \(3\) für Gemüsebeete. Es wird zweimal ohne Zurücklegen gezogen. 2. Schreibe \(B\) für Blumenbeet und \(G\) für Gemüsebeet. In der ersten Stufe gilt \(P(B)=\frac{4}{7}\) und \(P(G)=\frac{3}{7}\). 3. Nach einem Blumenbeet bleiben \(3\) Blumen- und \(3\) Gemüsebeete unter \(6\) möglichen Beeten. Daher gelten \(P(B)=\frac{3}{6}\) und \(P(G)=\frac{3}{6}\). 4. Nach einem Gemüsebeet bleiben \(4\) Blumen- und \(2\) Gemüsebeete unter \(6\) möglichen Beeten. Daher gelten \(P(B)=\frac{4}{6}\) und \(P(G)=\frac{2}{6}\). 5. In der ersten Stufe gelten \(\frac{4}{7}\) und \(\frac{3}{7}\). In der zweiten Stufe gelten je nach erster Auswahl \(\frac{3}{6}\) und \(\frac{3}{6}\) oder \(\frac{4}{6}\) und \(\frac{2}{6}\). Die Wahrscheinlichkeiten ändern sich, weil ein ausgewähltes Beet nicht mehr zur Verfügung steht und dadurch der verbleibende Bestand von der ersten Auswahl abhängt.

Antwort

a) Urne mit \(4\) Blumen- und \(3\) Gemüse-Kugeln; zweimaliges Ziehen ohne Zurücklegen. b) Erste Stufe: Blumenbeet \(\frac{4}{7}\), Gemüsebeet \(\frac{3}{7}\). Nach einem Blumenbeet: Blumenbeet \(\frac{3}{6}\), Gemüsebeet \(\frac{3}{6}\). Nach einem Gemüsebeet: Blumenbeet \(\frac{4}{6}\), Gemüsebeet \(\frac{2}{6}\). c) Die Astwahrscheinlichkeiten ändern sich in der zweiten Stufe, weil ein ausgewähltes Beet nicht mehr zur Verfügung steht. Deshalb hängen die Wahrscheinlichkeiten davon ab, ob zuerst ein Blumenbeet oder ein Gemüsebeet gewählt wurde.
41366110
In einer Dose befinden sich \(5\) rote und \(3\) grüne Fruchtgummis. Leon zieht nacheinander zwei Stück mit Zurücklegen. a) Gib die Baumstruktur in Textform an: Nenne die beiden Möglichkeiten der ersten Stufe und jeweils die beiden Möglichkeiten der zweiten Stufe mit ihren Astwahrscheinlichkeiten. b) Berechne die Wahrscheinlichkeit dafür, dass Leon zwei verschiedenfarbige Fruchtgummis zieht. c) Leon überlegt nun, das erste Fruchtgummi direkt zu essen und dann erst das zweite zu ziehen. Berechne die Wahrscheinlichkeit für „zwei verschiedene Farben“ für diesen Fall ohne Zurücklegen und vergleiche das Ergebnis mit Aufgabenteil b).

Denkanstöße

- Welche Astwahrscheinlichkeiten gelten nach dem Zurücklegen in der zweiten Stufe? - Welche vollständigen Pfade führen zu „verschiedene Farben“? - Vergleiche für c) die Zusammensetzung der Dose nach einem roten und nach einem grünen ersten Zug.

Lösung

1. Mit Zurücklegen gilt in jeder Stufe \(P(\text{Rot})=\frac{5}{8}\) und \(P(\text{Grün})=\frac{3}{8}\). Nach Rot wie nach Grün verzweigt die zweite Stufe deshalb wieder in Rot mit \(\frac{5}{8}\) und Grün mit \(\frac{3}{8}\). 2. Die Pfade für zwei verschiedene Farben sind Rot–Grün und Grün–Rot. Mit Zurücklegen ist \(P(\text{verschieden})=\frac{5}{8}\cdot\frac{3}{8}+\frac{3}{8}\cdot\frac{5}{8}=\frac{15}{32}\). 3. Ohne Zurücklegen ändern sich die Wahrscheinlichkeiten in der zweiten Stufe. Es gilt \(P(\text{Rot, Grün})=\frac{5}{8}\cdot\frac{3}{7}=\frac{15}{56}\) und \(P(\text{Grün, Rot})=\frac{3}{8}\cdot\frac{5}{7}=\frac{15}{56}\). 4. Daher ist ohne Zurücklegen \(P(\text{verschieden})=\frac{30}{56}=\frac{15}{28}\). 5. Weil \(\frac{15}{28}>\frac{15}{32}\), ist das Ereignis ohne Zurücklegen wahrscheinlicher.

Antwort

a) Erste Stufe: Rot mit \(\frac{5}{8}\), Grün mit \(\frac{3}{8}\). Nach jedem dieser Äste gilt in der zweiten Stufe wieder: Rot mit \(\frac{5}{8}\), Grün mit \(\frac{3}{8}\). b) \(\frac{15}{32}\) c) Ohne Zurücklegen: \(\frac{15}{28}\); diese Wahrscheinlichkeit ist größer.
42334810
In einer Schachtel befinden sich \(20\) Lose, davon \(5\) Gewinnlose. Es werden nacheinander Lose gezogen. a) Die Lose werden nach jedem Zug zurückgelegt. Erkläre, warum die Gewinnwahrscheinlichkeit bei jedem Zug gleich bleibt, und gib diese Wahrscheinlichkeit an. b) Die Lose werden nicht zurückgelegt. Gib nach einem Gewinn im ersten Zug und nach einer Niete im ersten Zug jeweils die Gewinnwahrscheinlichkeit für den zweiten Zug an. Erkläre, warum sich diese beiden Wahrscheinlichkeiten unterscheiden.

Denkanstöße

- Vergleiche, wie viele Gewinnlose und wie viele Lose insgesamt vor dem zweiten Zug vorhanden sind. - Überlege, welche Wirkung das Zurücklegen auf die Zusammensetzung der Schachtel hat. - Betrachte bei b) die beiden möglichen Ergebnisse des ersten Zugs getrennt.

Lösung

1. Beim Ziehen mit Zurücklegen liegen vor jedem Zug wieder \(5\) Gewinnlose unter \(20\) Losen in der Schachtel. Deshalb beträgt die Gewinnwahrscheinlichkeit bei jedem Zug \(\frac{5}{20}=\frac{1}{4}=0{,}25\). 2. Beim Ziehen ohne Zurücklegen bleiben nach einem Gewinn im ersten Zug \(4\) Gewinnlose unter \(19\) Losen. Die Gewinnwahrscheinlichkeit im zweiten Zug ist dann \(\frac{4}{19}\approx0{,}211\). 3. Nach einer Niete im ersten Zug bleiben \(5\) Gewinnlose unter \(19\) Losen. Die Gewinnwahrscheinlichkeit im zweiten Zug ist dann \(\frac{5}{19}\approx0{,}263\). 4. Ohne Zurücklegen hängt die Zusammensetzung der Schachtel vom Ergebnis des ersten Zugs ab. Deshalb unterscheiden sich die Wahrscheinlichkeiten in der zweiten Stufe.

Antwort

a) Die Gewinnwahrscheinlichkeit bleibt bei \(\frac{1}{4}=0{,}25=25\,\%\). b) Nach einem Gewinn: \(\frac{4}{19}\approx21{,}1\,\%\); nach einer Niete: \(\frac{5}{19}\approx26{,}3\,\%\). Ohne Zurücklegen verändert der erste Zug die Zusammensetzung der Schachtel.
42339010
Ein Kartenspiel besteht aus \(32\) Karten, darunter befinden sich genau \(4\) Asse. Es werden nacheinander drei Karten ohne Zurücklegen gezogen. Mit welcher Wahrscheinlichkeit wird bei diesen drei Zügen genau ein Ass gezogen?

Denkanstöße

- Wie viele verschiedene Positionen kann das einzige Ass in den drei Zügen einnehmen? - Beachte, dass sich die Gesamtzahl der Karten und die Zusammensetzung nach jedem Zug verändern. - Berechne zunächst die Wahrscheinlichkeit für eine festgelegte Reihenfolge und vergleiche dann die übrigen günstigen Pfade.

Lösung

1. Für genau ein Ass gibt es die drei Pfade \(A\overline{A}\overline{A}\), \(\overline{A}A\overline{A}\) und \(\overline{A}\overline{A}A\). 2. Für einen dieser Pfade gilt zum Beispiel \(P(A\overline{A}\overline{A})=\frac{4}{32}\cdot\frac{28}{31}\cdot\frac{27}{30}=\frac{63}{620}\). 3. Alle drei Pfade haben dieselbe Wahrscheinlichkeit. Daher ist \(P(\text{genau ein Ass})=3\cdot\frac{63}{620}=\frac{189}{620}\approx0{,}3048\).

Antwort

Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(\frac{189}{620}\approx0{,}3048\approx30{,}48\,\%\).
42339810
Bei einer Tombola sind noch \(15\) Lose in der Trommel. Davon sind \(6\) Lose Gewinnlose und der Rest sind Nieten. Eine Person kauft \(3\) dieser Lose gleichzeitig. a) Mit welcher Wahrscheinlichkeit sind alle drei Lose Gewinnlose? b) Mit welcher Wahrscheinlichkeit sind alle drei Lose Nieten?

Denkanstöße

- Stell dir vor, die Lose würden nacheinander gezogen. Macht es für die Wahrscheinlichkeit einen Unterschied, ob man sie gleichzeitig oder nacheinander ohne Zurücklegen zieht? - Wie viele Nieten befinden sich zu Beginn in der Trommel? - Wie verändern sich die Gewinnchancen für das zweite und dritte Los, wenn das erste bereits ein Gewinn (oder eine Niete) war? - Kannst du die Wahrscheinlichkeit als Produkt von drei Brüchen darstellen?

Lösung

1. Bestimmung der Anzahl der Nieten: \(15 - 6 = 9\). 2. Berechnung der Wahrscheinlichkeit für drei Gewinnlose: Das gleichzeitige Ziehen entspricht dem Ziehen ohne Zurücklegen. Die Wahrscheinlichkeit berechnet sich als \(P(\text{3 Gewinne}) = \frac{6}{15} \cdot \frac{5}{14} \cdot \frac{4}{13} = \frac{2}{5} \cdot \frac{5}{14} \cdot \frac{4}{13} = \frac{4}{91} \approx 0{,}0440\). 3. Berechnung der Wahrscheinlichkeit für drei Nieten: \(P(\text{3 Nieten}) = \frac{9}{15} \cdot \frac{8}{14} \cdot \frac{7}{13} = \frac{3}{5} \cdot \frac{4}{7} \cdot \frac{7}{13} = \frac{12}{65} \approx 0{,}1846\).

Antwort

a) Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(\frac{4}{91}\) (ca. \(4{,}4\,\%\)). b) Die Wahrscheinlichkeit beträgt \(\frac{12}{65}\) (ca. \(18{,}5\,\%\)).
42340510
Bei einer Tombola gibt es insgesamt \(30\) Lose, von denen genau \(5\) Gewinnlose sind. Max kauft nacheinander \(5\) Lose; gekaufte Lose werden nicht zurückgelegt. Berechne die Wahrscheinlichkeit für folgende Ereignisse: a) Alle \(5\) Lose von Max sind Gewinnlose. b) Keines der \(5\) Lose ist ein Gewinnlos. c) Ein ganz bestimmtes Los, zum Beispiel Los Nummer \(1\), ist unter den \(5\) Losen von Max.

Denkanstöße

- Beschreibe a) und b) jeweils als einen fünfstufigen Pfad ohne Zurücklegen. - Aktualisiere nach jedem gezogenen Los sowohl den Zähler als auch die Gesamtzahl. - Für c) ist das Gegenereignis „dieses bestimmte Los wird in keinem der fünf Züge gezogen“ besonders übersichtlich.

Lösung

1. Für fünf Gewinnlose hintereinander gilt nach der Produktregel \(P=\frac{5}{30}\cdot\frac{4}{29}\cdot\frac{3}{28}\cdot\frac{2}{27}\cdot\frac{1}{26}=\frac{1}{142506}\approx0{,}0000070\). 2. Für fünf Nieten hintereinander gilt mit \(25\) Nieten zu Beginn \(P=\frac{25}{30}\cdot\frac{24}{29}\cdot\frac{23}{28}\cdot\frac{22}{27}\cdot\frac{21}{26}=\frac{1265}{3393}\approx0{,}3728\). 3. Für ein bestimmtes Los ist das Gegenereignis „Das bestimmte Los ist unter den fünf gekauften Losen nicht dabei“. Seine Wahrscheinlichkeit ist \(\frac{29}{30}\cdot\frac{28}{29}\cdot\frac{27}{28}\cdot\frac{26}{27}\cdot\frac{25}{26}=\frac{5}{6}\). Daher gilt \(P(\text{bestimmtes Los dabei})=1-\frac{5}{6}=\frac{1}{6}\).

Antwort

a) \(\frac{1}{142506}\approx0{,}0000070\) b) \(\frac{1265}{3393}\approx37{,}28\,\%\) c) \(\frac{1}{6}\approx16{,}67\,\%\)
42340610
In einer Obstkiste befinden sich \(20\) Äpfel, von denen \(4\) Druckstellen haben. Es werden nacheinander \(3\) Äpfel ohne Zurücklegen entnommen. Bestimme die Wahrscheinlichkeit für folgende Fälle: a) Alle entnommenen Äpfel haben Druckstellen. b) Keiner der entnommenen Äpfel hat Druckstellen. c) Ein ganz bestimmter Apfel, der größte in der Obstkiste, wird entnommen. d) Genau zwei der entnommenen Äpfel haben Druckstellen.

Denkanstöße

- Behandle die Entnahme als Ziehen ohne Zurücklegen und aktualisiere die Astwahrscheinlichkeiten nach jedem Zug. - Für c) kann das Gegenereignis kürzer sein als das direkte Addieren mehrerer Positionen. - Für d) liste die drei möglichen Positionen des Apfels ohne Druckstelle auf und berechne die entsprechenden Pfade.

Lösung

1. Für drei Äpfel mit Druckstellen hintereinander gilt \(P=\frac{4}{20}\cdot\frac{3}{19}\cdot\frac{2}{18}=\frac{1}{285}\approx0{,}00351\). 2. Für drei Äpfel ohne Druckstellen gilt \(P=\frac{16}{20}\cdot\frac{15}{19}\cdot\frac{14}{18}=\frac{28}{57}\approx0{,}4912\). 3. Das Gegenereignis zu c) ist, dass der bestimmte Apfel in allen drei Zügen nicht gewählt wird. Dafür gilt \(P(\text{nicht gewählt})=\frac{19}{20}\cdot\frac{18}{19}\cdot\frac{17}{18}=\frac{17}{20}\). Daher ist \(P(\text{gewählt})=1-\frac{17}{20}=\frac{3}{20}=0{,}15\). 4. Schreibe \(D\) für Druckstelle und \(O\) für ohne Druckstelle. Für d) sind die drei Pfade \(DDO\), \(DOD\) und \(ODD\) günstig. Jeder hat die Wahrscheinlichkeit \(\frac{4}{20}\cdot\frac{3}{19}\cdot\frac{16}{18}=\frac{8}{285}\). Somit gilt \(P=3\cdot\frac{8}{285}=\frac{8}{95}\approx0{,}0842\).

Antwort

a) \(\frac{1}{285}\approx0{,}00351\) b) \(\frac{28}{57}\approx49{,}12\,\%\) c) \(\frac{3}{20}=15\,\%\) d) \(\frac{8}{95}\approx8{,}42\,\%\)
42381510
In einer Urne befinden sich 4 gelbe und 6 blaue Kugeln. Es werden nacheinander zwei Kugeln ohne Zurücklegen gezogen. a) Berechne die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die beiden gezogenen Kugeln unterschiedliche Farben haben. b) Bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass mindestens eine der gezogenen Kugeln gelb ist.

Denkanstöße

- Überlege dir, wie viele Kugeln nach dem ersten Zug noch in der Urne sind. - Welche Farbkombinationen erfüllen die Bedingung für unterschiedliche Farben? - Ist es bei „mindestens eine“ einfacher, alle passenden Möglichkeiten zu addieren oder das Gegenteil von \(1\) abzuziehen?

Lösung

1. Da ohne Zurücklegen gezogen wird, sind nach dem ersten Zug noch \(9\) Kugeln in der Urne. 2. Für unterschiedliche Farben gibt es die Pfade Gelb-Blau und Blau-Gelb. Daher ist \(P(\text{unterschiedlich})=\frac{4}{10}\cdot\frac{6}{9}+\frac{6}{10}\cdot\frac{4}{9}=\frac{8}{15}\). 3. Das Gegenereignis zu „mindestens eine gelbe Kugel“ ist „beide Kugeln blau“. Es gilt \(P(\text{beide blau})=\frac{6}{10}\cdot\frac{5}{9}=\frac{1}{3}\). 4. Somit ist \(P(\text{mindestens eine gelbe Kugel})=1-\frac{1}{3}=\frac{2}{3}\).

Antwort

a) \(P(\text{unterschiedlich})=\frac{8}{15}\) b) \(P(\text{mindestens eine gelbe Kugel})=\frac{2}{3}\)
42689910
In einem Fußballkader mit \(22\) Spielern sollen \(4\) Spieler für ein Interview mit der Lokalzeitung ausgelost werden. Vier Spieler gehören zum Mannschaftsrat. a) Beschreibe ein passendes Urnenmodell für die Auslosung. b) Bestimme mit diesem Modell die Wahrscheinlichkeit dafür, dass genau die vier Mitglieder des Mannschaftsrats ausgelost werden. c) Bestimme die Wahrscheinlichkeit dafür, dass kein Mitglied des Mannschaftsrats ausgelost wird.

Denkanstöße

- Welche zwei Spielergruppen muss das Urnenmodell unterscheiden? - Kann ein bereits ausgeloster Spieler noch einmal ausgewählt werden? - Welche vollständigen Ziehungsfolgen gehören zu b) und c)?

Lösung

1. Ein passendes Urnenmodell enthält \(22\) Kugeln: \(4\) Kugeln stehen für Mitglieder des Mannschaftsrats und \(18\) für die übrigen Spieler. Es werden vier Kugeln ohne Zurücklegen gezogen. 2. Für b) müssen viermal hintereinander Kugeln aus der Gruppe „Mannschaftsrat“ gezogen werden. Daher gilt \(P=\frac{4}{22}\cdot\frac{3}{21}\cdot\frac{2}{20}\cdot\frac{1}{19}=\frac{1}{7315}\approx0{,}000137\). 3. Für c) werden viermal hintereinander Kugeln aus der Gruppe der übrigen \(18\) Spieler gezogen. Daher gilt \(P=\frac{18}{22}\cdot\frac{17}{21}\cdot\frac{16}{20}\cdot\frac{15}{19}=\frac{612}{1463}\approx0{,}4183\).

Antwort

a) Urne mit \(4\) Kugeln für den Mannschaftsrat und \(18\) Kugeln für die übrigen Spieler; vier Ziehungen ohne Zurücklegen. b) \(\frac{1}{7315}\approx0{,}0137\,\%\) c) \(\frac{612}{1463}\approx41{,}83\,\%\)
43094510
In einer Schachtel befinden sich \(18\) Pralinen: \(8\) mit Marzipanfüllung, \(6\) mit Nougat und \(4\) mit Karamell. Es werden blind nacheinander \(3\) Pralinen ohne Zurücklegen entnommen. Bestimme die Wahrscheinlichkeit dafür, dass 1. alle drei Pralinen die gleiche Füllung haben, 2. jede der drei Pralinen eine andere Füllung hat.

Denkanstöße

- Für „alle gleich“ gibt es je einen Pfad pro Füllung. - Für „alle verschieden“ liste die möglichen Reihenfolgen der drei Füllungen auf. - Vergleiche die Faktoren der sechs Pfade mit drei verschiedenen Füllungen, bevor du sie addierst.

Lösung

1. Schreibe \(M\), \(N\) und \(K\) für die drei Füllungen. Für dreimal dieselbe Füllung sind die Pfade \(MMM\), \(NNN\) und \(KKK\) günstig: \(P(MMM)=\frac{8}{18}\cdot\frac{7}{17}\cdot\frac{6}{16}\), \(P(NNN)=\frac{6}{18}\cdot\frac{5}{17}\cdot\frac{4}{16}\), \(P(KKK)=\frac{4}{18}\cdot\frac{3}{17}\cdot\frac{2}{16}\). Die Summe ist \(P(\text{gleich})=\frac{5}{51}\approx 0{,}0980\). 2. Für drei verschiedene Füllungen sind die sechs Pfade \(MNK\), \(MKN\), \(NMK\), \(NKM\), \(KMN\) und \(KNM\) günstig. Jeder hat dieselben Faktoren und damit die Wahrscheinlichkeit \(\frac{8}{18}\cdot\frac{6}{17}\cdot\frac{4}{16}\). Daher \(P(\text{alle verschieden})=6\cdot\frac{8}{18}\cdot\frac{6}{17}\cdot\frac{4}{16}=\frac{4}{17}\approx 0{,}2353\).

Antwort

1. \(\frac{5}{51}\approx 9{,}80\,\%\) 2. \(\frac{4}{17}\approx 23{,}53\,\%\)
43202610
Aus der abgebildeten Urne werden nacheinander zwei Kugeln gezogen. a) Berechne die Wahrscheinlichkeit für zwei gleichfarbige Kugeln, wenn nach dem ersten Zug zurückgelegt wird. b) Berechne die Wahrscheinlichkeit für zwei gleichfarbige Kugeln, wenn nicht zurückgelegt wird. c) In welchem der beiden Fälle ist die Wahrscheinlichkeit für mindestens eine rote Kugel größer? Begründe durch Rechnung.
Abbildung zur Aufgabe 432026

Denkanstöße

- Lies die Farbanzahlen aus der Urne ab und stelle für a) und b) die Pfade Rot-Rot und Blau-Blau gegenüber. - Achte beim Fall ohne Zurücklegen auf die veränderten Anzahlen beim zweiten Zug. - Für c) ist das Gegenereignis „keine rote Kugel“ besonders kurz.

Lösung

1. Aus der Abbildung liest man \(4\) rote und \(6\) blaue Kugeln ab. 2. Mit Zurücklegen ist \(P(\text{gleichfarbig})=\frac{4}{10}\cdot\frac{4}{10}+\frac{6}{10}\cdot\frac{6}{10}=\frac{13}{25}=0{,}52\). 3. Ohne Zurücklegen ist \(P(\text{gleichfarbig})=\frac{4}{10}\cdot\frac{3}{9}+\frac{6}{10}\cdot\frac{5}{9}=\frac{7}{15}\approx0{,}4667\). 4. Für „mindestens eine rote Kugel“ ist das Gegenereignis „zweimal Blau“. Mit Zurücklegen ergibt sich \(1-\frac{6}{10}\cdot\frac{6}{10}=\frac{16}{25}=0{,}64\); ohne Zurücklegen ergibt sich \(1-\frac{6}{10}\cdot\frac{5}{9}=\frac{2}{3}\approx0{,}6667\). Damit ist die Wahrscheinlichkeit ohne Zurücklegen größer.

Antwort

a) \(\frac{13}{25}=52\,\%\) b) \(\frac{7}{15}\approx46{,}67\,\%\) c) Ohne Zurücklegen: \(\frac{2}{3}\approx66{,}67\,\%\); mit Zurücklegen: \(64\,\%\). Ohne Zurücklegen ist die Wahrscheinlichkeit größer.
43206110
In einer Urne befinden sich verschiedenfarbige Kugeln (siehe Abbildung). Es werden nacheinander zwei Kugeln ohne Zurücklegen gezogen. a) Bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass beide gezogenen Kugeln rot sind. b) Bestimme die Wahrscheinlichkeit, dass die beiden Kugeln unterschiedliche Farben haben.
Abbildung zur Aufgabe 432061

Denkanstöße

- Zähle zuerst, wie viele Kugeln von jeder Farbe in der Urne sind. - Wie verändert sich die Anzahl einer Farbe nach dem ersten Zug ohne Zurücklegen? - Für b) kann das Gegenereignis „gleiche Farbe“ kürzer sein als alle verschiedenfarbigen Pfade einzeln.

Lösung

1. Insgesamt gibt es \(9\) Kugeln: \(4\) rote, \(3\) blaue und \(2\) grüne. 2. Für zwei rote Kugeln gilt \(P=\frac{4}{9}\cdot\frac{3}{8}=\frac{1}{6}\approx16{,}7\,\%\). 3. Für gleiche Farben gilt \(P=\frac{4}{9}\cdot\frac{3}{8}+\frac{3}{9}\cdot\frac{2}{8}+\frac{2}{9}\cdot\frac{1}{8}=\frac{5}{18}\). 4. Daher ist \(P(\text{unterschiedliche Farben})=1-\frac{5}{18}=\frac{13}{18}\approx72{,}2\,\%\).

Antwort

a) \(\frac{1}{6}\approx16{,}7\,\%\) b) \(\frac{13}{18}\approx72{,}2\,\%\)
43211710
Aus der abgebildeten Urne werden nacheinander drei Kugeln gezogen. a) Bestimme die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die Buchstabenfolge „NAS“ entsteht, wenn mit Zurücklegen gezogen wird. b) Bestimme die Wahrscheinlichkeit für „NAS“, wenn ohne Zurücklegen gezogen wird. c) Es wird ohne Zurücklegen gezogen. Bestimme die Wahrscheinlichkeit dafür, dass sich aus den drei gezogenen Buchstaben durch Umlegen das Wort „NAS“ bilden lässt.
Abbildung zur Aufgabe 432117

Denkanstöße

- Zähle die Buchstaben direkt auf den Kugeln der Abbildung. - Vergleiche bei a) und b), ob sich die Urnenzusammensetzung zwischen den Zügen verändert. - Liste bei c) die möglichen Reihenfolgen von N, A und S ausdrücklich auf.

Lösung

1. Aus der Abbildung liest man \(3\) A-Kugeln, \(2\) N-Kugeln und \(1\) S-Kugel ab. 2. Mit Zurücklegen gilt \(P(\text{NAS})=\frac{2}{6}\cdot\frac{3}{6}\cdot\frac{1}{6}=\frac{1}{36}\). 3. Ohne Zurücklegen gilt für den festen Pfad NAS \(P(\text{NAS})=\frac{2}{6}\cdot\frac{3}{5}\cdot\frac{1}{4}=\frac{1}{20}\). 4. Für c) sind die sechs Reihenfolgen NAS, NSA, ANS, ASN, SNA und SAN günstig. Jeder Pfad enthält je ein N, ein A und ein S und hat deshalb dieselbe Wahrscheinlichkeit \(\frac{1}{20}\). Daher gilt \(P=6\cdot\frac{1}{20}=\frac{3}{10}\).

Antwort

a) \(\frac{1}{36}\) b) \(\frac{1}{20}=5\,\%\) c) \(\frac{3}{10}=30\,\%\)
43612010
Aus der abgebildeten Urne werden nacheinander zwei Kugeln ohne Zurücklegen gezogen. Berechne die Wahrscheinlichkeit dafür, dass a) beide Kugeln die gleiche Farbe haben, b) keine lila Kugel gezogen wird, c) mindestens eine orangefarbene Kugel gezogen wird.
Abbildung zur Aufgabe 436120

Denkanstöße

- Lies die drei Farbanzahlen aus der Urne ab. - Für a) gibt es je einen gleichfarbigen Pfad pro Farbe; für b) kannst du die nicht-lila Kugeln zusammenfassen. - Für c) ist das Gegenereignis mit zwei nicht-orangefarbenen Ziehungen besonders kurz.

Lösung

1. Aus der Abbildung liest man \(2\) orangefarbene, \(3\) lila und \(5\) graue Kugeln ab. 2. Für gleiche Farben gilt \(P=\frac{2}{10}\cdot\frac{1}{9}+\frac{3}{10}\cdot\frac{2}{9}+\frac{5}{10}\cdot\frac{4}{9}=\frac{14}{45}\approx0{,}3111\). 3. Sieben Kugeln sind nicht lila. Daher ist \(P(\text{keine lila Kugel})=\frac{7}{10}\cdot\frac{6}{9}=\frac{7}{15}\approx0{,}4667\). 4. Das Gegenereignis zu „mindestens eine orangefarbene Kugel“ ist „keine orangefarbene Kugel“. Somit ist \(P=1-\frac{8}{10}\cdot\frac{7}{9}=\frac{17}{45}\approx0{,}3778\).

Antwort

a) \(\frac{14}{45}\approx31{,}11\,\%\) b) \(\frac{7}{15}\approx46{,}67\,\%\) c) \(\frac{17}{45}\approx37{,}78\,\%\)
43612410
Aus der abgebildeten Urne werden nacheinander zwei Kugeln gezogen. Untersuche rechnerisch, ob die Wahrscheinlichkeit für zwei verschiedenfarbige Kugeln beim Ziehen mit Zurücklegen oder ohne Zurücklegen größer ist.
Abbildung zur Aufgabe 436124

Denkanstöße

- Lies die beiden Farbanzahlen direkt aus der Urne ab. - Zwei verschiedene Farben entstehen über die Pfade Gelb-Grün und Grün-Gelb. - Vergleiche besonders die Astwahrscheinlichkeit beim zweiten Zug in den beiden Modellen.

Lösung

1. Aus der Abbildung liest man \(3\) gelbe und \(2\) grüne Kugeln ab. 2. Mit Zurücklegen gilt \(P(\text{verschieden})=\frac{3}{5}\cdot\frac{2}{5}+\frac{2}{5}\cdot\frac{3}{5}=\frac{12}{25}=0{,}48\). 3. Ohne Zurücklegen gilt \(P(\text{verschieden})=\frac{3}{5}\cdot\frac{2}{4}+\frac{2}{5}\cdot\frac{3}{4}=\frac{3}{5}=0{,}6\). 4. Damit ist die Wahrscheinlichkeit ohne Zurücklegen größer.

Antwort

Ohne Zurücklegen ist die Wahrscheinlichkeit mit \(60\,\%\) größer als mit Zurücklegen mit \(48\,\%\).
43617910
Aus der abgebildeten Urne werden nacheinander zwei Kugeln ohne Zurücklegen gezogen. Berechne die Wahrscheinlichkeit dafür, dass a) beide Kugeln gelb sind, b) die Kugeln unterschiedliche Farben haben, c) mindestens eine Kugel grün ist.
Abbildung zur Aufgabe 436179

Denkanstöße

- Lies die beiden Farbanzahlen aus der Urne ab. - Für b) gibt es zwei verschiedene Reihenfolgen der Farben. - Für c) kannst du ein Ergebnis aus a) als Gegenereignis wiederverwenden.

Lösung

1. Aus der Abbildung liest man \(5\) gelbe und \(3\) grüne Kugeln ab. 2. Für Gelb-Gelb gilt \(P=\frac{5}{8}\cdot\frac{4}{7}=\frac{5}{14}\). 3. Unterschiedliche Farben entstehen über Gelb-Grün oder Grün-Gelb. Daher ist \(P=\frac{5}{8}\cdot\frac{3}{7}+\frac{3}{8}\cdot\frac{5}{7}=\frac{15}{28}\). 4. Das Gegenereignis zu „mindestens eine grüne Kugel“ ist „beide gelb“. Mit dem Ergebnis aus Schritt 2 folgt \(P=1-\frac{5}{14}=\frac{9}{14}\).

Antwort

a) \(\frac{5}{14}\) b) \(\frac{15}{28}\) c) \(\frac{9}{14}\)
43745010
In einer Schüssel liegen \(20\) Bonbons, wovon genau eines die Geschmacksrichtung Zitrone (\(Z\)) hat. Drei Kinder nehmen nacheinander jeweils ein Bonbon heraus, ohne es zurückzulegen. Das Baumdiagramm zeigt die möglichen Ergebnisse für Zitrone (\(Z\)) und andere Sorten (\(\overline{Z}\)). a) Bestimme die fehlenden Wahrscheinlichkeiten \(a\), \(b\) und \(c\) an den Ästen. b) Berechne die Wahrscheinlichkeit für den Pfad, bei dem das zweite Kind das Zitronenbonbon bekommt. c) Erkläre, warum die Wahrscheinlichkeit für das dritte Kind ebenfalls \(\frac{1}{20}\) beträgt.
Abbildung zur Aufgabe 437450

Denkanstöße

- Überlege dir, wie viele Bonbons nach jedem Zug noch in der Schüssel sind. - Wie hängen die Wahrscheinlichkeiten an den zwei Ästen eines Knotens zusammen? - Welche Regel gilt für die Wahrscheinlichkeit eines vollständigen Pfades? - Was passiert beim Multiplizieren der Brüche entlang des Pfades zum dritten Kind?

Lösung

1. Da es zu Beginn \(20\) Bonbons gibt, ist die Wahrscheinlichkeit für „keine Zitrone“ \(a=\frac{19}{20}\). In der zweiten Stufe sind noch \(19\) Bonbons in der Schüssel. Davon ist eines Zitrone, also \(b=\frac{1}{19}\) und \(c=\frac{18}{19}\). 2. Für das zweite Kind gilt nach der Produktregel entlang des Pfades \(\overline{Z}\to Z\): \(P(\text{2. Kind hat }Z)=\frac{19}{20}\cdot\frac{1}{19}=\frac{1}{20}\). 3. Für das dritte Kind lautet der Pfad \(\overline{Z}\to\overline{Z}\to Z\). Es gilt \(\frac{19}{20}\cdot\frac{18}{19}\cdot\frac{1}{18}=\frac{1}{20}\). Durch das Kürzen bleibt der ursprüngliche Nenner \(20\) erhalten.

Antwort

a) \(a=\frac{19}{20}\), \(b=\frac{1}{19}\), \(c=\frac{18}{19}\) b) \(\frac{1}{20}\) c) Ebenfalls \(\frac{1}{20}\), da \(\frac{19}{20}\cdot\frac{18}{19}\cdot\frac{1}{18}=\frac{1}{20}\).
43750410
Ein Beutel enthält 4 grüne und 2 gelbe Kugeln. Vergleiche die Wahrscheinlichkeit für „zweimal dieselbe Farbe“ bei zwei Ziehungen mit Zurücklegen und ohne Zurücklegen. Das Baumdiagramm a) zeigt das Ziehen mit Zurücklegen, das Baumdiagramm b) das Ziehen ohne Zurücklegen.
Abbildung zur Aufgabe 437504

Denkanstöße

- Berechne in beiden Modellen die beiden gleichfarbigen Pfade. - Achte darauf, ob sich die Anteile nach dem ersten Zug ändern.

Lösung

1. Mit Zurücklegen: \(\left(\frac{4}{6}\right)^2+\left(\frac{2}{6}\right)^2=\frac{20}{36}=\frac{5}{9}\). 2. Ohne Zurücklegen: \(\frac{4}{6}\cdot\frac{3}{5}+\frac{2}{6}\cdot\frac{1}{5}=\frac{14}{30}=\frac{7}{15}\). 3. Vergleich: \(\frac{5}{9}>\frac{7}{15}\); mit Zurücklegen ist das Ereignis wahrscheinlicher.

Antwort

Mit Zurücklegen: \(\frac{5}{9}\); ohne Zurücklegen: \(\frac{7}{15}\).
43753110
Der abgebildete Baumdiagramm-Ausschnitt gehört zu einem Beutel mit \(10\) Kugeln, davon \(x\) roten. Zweimal wird ohne Zurücklegen gezogen. Die Wahrscheinlichkeit für zwei rote Kugeln beträgt \(\frac{2}{15}\). Bestimme \(x\).
Abbildung zur Aufgabe 437531

Denkanstöße

- Übersetze den roten Pfad in einen Term mit der Unbekannten. - Beachte, dass nach dem ersten roten Zug eine rote Kugel weniger vorhanden ist.

Lösung

1. Für den Pfad rot–rot gilt \(\frac{x}{10}\cdot\frac{x-1}{9}=\frac{2}{15}\). 2. Daraus folgt \(x(x-1)=12\). 3. Die ganzzahlige Lösung im Bereich \(0\le x\le10\) ist \(x=4\).

Antwort

\(x=4\) rote Kugeln.
43754710
Die beiden Baumdiagramme zeigen zwei Ziehungen aus demselben Beutel. In a) wird nach der ersten Ziehung zurückgelegt, in b) nicht. Vergleiche für beide Varianten die Gewinnwahrscheinlichkeit „mindestens einmal Gold“ und entscheide, welche Variante günstiger ist.
Abbildung zur Aufgabe 437547

Denkanstöße

- Für „mindestens einmal Gold“ ist das Gegenereignis besonders einfach zu beschreiben. - Vergleiche in beiden Bäumen den Pfad, auf dem zweimal grau gezogen wird. - Achte darauf, dass sich im Baum ohne Zurücklegen die zweite Astwahrscheinlichkeit nach der ersten Ziehung verändert.

Lösung

1. Mit Zurücklegen ist nur der Pfad grau–grau ungünstig. Daher gilt \(P(\text{mindestens einmal Gold})=1-\frac{4}{5}\cdot\frac{4}{5}=1-\frac{16}{25}=\frac{9}{25}=0{,}36\). 2. Ohne Zurücklegen ist ebenfalls nur grau–grau ungünstig. Daher gilt \(P(\text{mindestens einmal Gold})=1-\frac{4}{5}\cdot\frac{3}{4}=1-\frac{3}{5}=\frac{2}{5}=0{,}4\). 3. Ohne Zurücklegen ist die Gewinnwahrscheinlichkeit um \(0{,}04\), also um \(4\) Prozentpunkte, höher.

Antwort

a) \(0{,}36=36\,\%\) b) \(0{,}4=40\,\%\) Ohne Zurücklegen ist die Gewinnwahrscheinlichkeit um \(4\) Prozentpunkte höher.
42690310
Ein Sportverein lost aus \(25\) Mitgliedern einen Ausschuss mit \(5\) Personen aus. Unter den Mitgliedern sind \(10\) Jugendliche und \(15\) Erwachsene. Berechne die Wahrscheinlichkeit dafür, dass sich im Ausschuss genau \(3\) Jugendliche befinden. Modelliert wird die Auswahl als fünf Ziehungen ohne Zurücklegen.

Denkanstöße

- Verwende zum Beispiel \(J\) für Jugendliche und \(E\) für Erwachsene und suche alle Folgen mit genau drei \(J\). - Prüfe, ob die günstigen Pfade trotz unterschiedlicher Reihenfolge dieselben Faktoren enthalten. - Berechne einen Pfad vollständig und fasse anschließend die Wahrscheinlichkeiten aller günstigen Pfade zusammen.

Lösung

1. Schreibe \(J\) für jugendlich und \(E\) für erwachsen. Für genau drei Jugendliche sind die zehn Folgen \((J,J,J,E,E)\), \((J,J,E,J,E)\), \((J,J,E,E,J)\), \((J,E,J,J,E)\), \((J,E,J,E,J)\), \((J,E,E,J,J)\), \((E,J,J,J,E)\), \((E,J,J,E,J)\), \((E,J,E,J,J)\) und \((E,E,J,J,J)\) günstig. 2. Jeder dieser Pfade enthält dieselben Zähler \(10\), \(9\), \(8\) für die Jugendlichen und \(15\), \(14\) für die Erwachsenen sowie die Nenner \(25\), \(24\), \(23\), \(22\), \(21\). Daher hat jeder Pfad die Wahrscheinlichkeit \(\frac{10}{25}\cdot\frac{9}{24}\cdot\frac{8}{23}\cdot\frac{15}{22}\cdot\frac{14}{21}=\frac{6}{253}\). 3. Nach der Summenregel gilt \(P=10\cdot\frac{6}{253}=\frac{60}{253}\approx0{,}2372\).

Antwort

\(P=\frac{60}{253}\approx23{,}72\,\%\)
42692710
Eine Lieferung von \(40\) USB-Sticks enthält \(6\) defekte und \(34\) intakte Exemplare. Für eine Qualitätskontrolle werden \(5\) Sticks zufällig ohne Zurücklegen entnommen. a) Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass genau \(2\) entnommene Sticks defekt sind. b) Bestimme die Wahrscheinlichkeit dafür, dass höchstens ein Stick in der Stichprobe defekt ist. c) Ermittle die Wahrscheinlichkeit, dass mindestens ein defekter Stick gefunden wird.

Denkanstöße

- Für a) ordne die zwei Defekte auf die fünf Ziehungspositionen und vergleiche die Pfadprodukte. - Zerlege „höchstens ein“ in die beiden disjunkten Fälle „kein Defekt“ und „genau ein Defekt“. - Für c) kannst du den bereits berechneten Pfad ohne Defekt als Gegenereignis verwenden.

Lösung

1. Schreibe \(D\) für defekt und \(I\) für intakt. Genau zwei Defekte können an zehn verschiedenen Positionsmustern auftreten. Jeder solche Pfad enthält dieselben Faktoren und hat die Wahrscheinlichkeit \(\frac{6}{40}\cdot\frac{5}{39}\cdot\frac{34}{38}\cdot\frac{33}{37}\cdot\frac{32}{36}=\frac{374}{27417}\). Daher gilt \(P(\text{genau zwei defekt})=10\cdot\frac{374}{27417}=\frac{3740}{27417}\). 2. „Höchstens ein“ besteht aus null oder genau einem Defekt. Für keinen Defekt gilt \(P(IIIII)=\frac{34}{40}\cdot\frac{33}{39}\cdot\frac{32}{38}\cdot\frac{31}{37}\cdot\frac{30}{36}=\frac{11594}{27417}\). 3. Für genau einen Defekt gibt es fünf mögliche Positionen. Die Summe dieser fünf Pfade ist ebenfalls \(\frac{11594}{27417}\). Damit gilt \(P(\text{höchstens ein defekt})=\frac{23188}{27417}\). 4. Über das Gegenereignis „kein Defekt“ folgt \(P(\text{mindestens ein Defekt})=1-\frac{11594}{27417}=\frac{15823}{27417}\).

Antwort

a) \(\frac{3740}{27417}\) b) \(\frac{23188}{27417}\) c) \(\frac{15823}{27417}\)
43618210
Aus der abgebildeten Urne werden zwei Kugeln ohne Zurücklegen gezogen. Die Kugeln tragen sowohl eine Farbe als auch eine Zahl. a) Mit welcher Wahrscheinlichkeit haben beide Kugeln die gleiche Farbe? b) Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Summe der beiden Zahlen eine Primzahl ist? c) Bestimme die Wahrscheinlichkeit dafür, dass genau eine rote und eine grüne Kugel gezogen werden.
Abbildung zur Aufgabe 436182

Denkanstöße

- Lies für a) zuerst die Anzahl der Kugeln jeder Farbe aus der Abbildung ab. - Arbeite für b) systematisch mit den Zahlen auf den konkreten Kugeln und prüfe, welche Summen Primzahlen sind. - Welche Reihenfolgen sind bei c) möglich, wenn von den beiden genannten Farben jeweils genau eine Kugel vorkommen soll?

Lösung

1. Aus der Abbildung liest man \(3\) rote, \(2\) blaue und \(2\) grüne Kugeln ab. Für gleiche Farben gilt \(P=\frac{3}{7}\cdot\frac{2}{6}+\frac{2}{7}\cdot\frac{1}{6}+\frac{2}{7}\cdot\frac{1}{6}=\frac{5}{21}\). 2. Insgesamt gibt es \(21\) ungeordnete Paare der sieben konkreten Kugeln. Eine systematische Prüfung der Zahlenpaare ergibt \(12\) Paare mit einer Primzahlsumme. Daher ist \(P=\frac{12}{21}=\frac{4}{7}\). 3. Für genau eine rote und eine grüne Kugel gilt \(P=\frac{3}{7}\cdot\frac{2}{6}+\frac{2}{7}\cdot\frac{3}{6}=\frac{2}{7}\).

Antwort

a) \(\frac{5}{21}\approx23{,}81\,\%\) b) \(\frac{4}{7}\approx57{,}14\,\%\) c) \(\frac{2}{7}\approx28{,}57\,\%\)
43753010
Der abgebildete Baumdiagramm-Ausschnitt gehört zu einem Beutel mit insgesamt \(8\) roten und blauen Kugeln. Bei zwei Ziehungen ohne Zurücklegen gilt \(P(\text{rot–blau})=\frac{15}{56}\). Welche Zusammensetzungen des Beutels sind möglich?
Abbildung zur Aufgabe 437530

Denkanstöße

- Bezeichne die unbekannte Zahl einer Farbe mit einer Variablen. - Drücke den gezeigten Pfad mit dieser Variablen aus. - Prüfe, ob mehrere ganzzahlige Lösungen möglich sind.

Lösung

1. Mit \(r\) roten Kugeln gilt \(P(RB)=\frac{r}{8}\cdot\frac{8-r}{7}=\frac{15}{56}\). 2. Daraus folgt \(r(8-r)=15\). 3. Die ganzzahligen Lösungen sind \(r=3\) und \(r=5\). 4. Möglich sind daher \(3\) rote und \(5\) blaue oder \(5\) rote und \(3\) blaue Kugeln.

Antwort

Möglich sind \(3\) rote und \(5\) blaue oder \(5\) rote und \(3\) blaue Kugeln.

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