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Stochastik, erweitertes Anforderungsniveau, 1. Aufgabe


Hinweis: Um diese Aufgabe lösen zu können, sollte man folgende Lerneinheiten bearbeitet haben: 

BernoulliverteilungLaplace-ExperimentBaumdiagrammBedingte Wahrscheinlichkeit und Unabhängigkeit ; Zufallsvariablen und Hypothesentests

Zugelassene Hilfsmittel: wissenschaftlicher Taschenrechner (ohne oder mit Grafikfähigkeit), mathematische Formelsammlung, Wörterbuch zur deutschen Rechtschreibung

 

Aufgabe

Das Produkt „Fußball-Bundesliga“ ist ein Erfolgsmodell. Die Zuschauerzahlen erreichten in der Saison 2011/12 einen Rekord von durchschnittlich mehr als \(40.000\) pro Spiel. Dabei ist das Publikum mittlerweile zu \(25\ \%\) weiblich. Dieser Prozentsatz soll im Folgenden als Wahrscheinlichkeit verwendet werden. 

a)

Berechnen Sie die Wahrscheinlichkeit, dass sich unter \(200\) bei einem Bundesligaspiel zufällig ausgewählten Zuschauern (der Begriff „Zuschauer“ soll stets männliche und weibliche Zuschauer umfassen)

  1. genau \(48\) weibliche Zuschauer befinden.
  2. mindestens \(35\) und höchstens \(60\) weibliche Zuschauer befinden.
  3. eine Anzahl von weiblichen Zuschauern befindet, die um mindestens \(10\) von ihrem Erwartungswert abweicht.
  • Punkte:  9

b)

Bei einem Bundesligaspiel strömen \(20.000\) Zuschauer ins Stadion. An weibliche Zuschauer soll ein Flyer verteilt werden, der auf ein spezielles Getränkeangebot hinweist.

  1. Ermitteln Sie auf der Grundlage der \(20.000\) Zuschauer das zum Erwartungswert symmetrische Intervall kleinster Länge, in dem die Anzahl der weiblichen Zuschauer mit einer Wahrscheinlichkeit von mindestens \(0{,}9\) liegt.
  2. Vor dem Spiel bildet sich an einem Kassenhäuschen eine Schlange von \(50\) Zuschauern. Nennen Sie eine Voraussetzung, unter der die Wahrscheinlichkeit \(P\), dass sich in der Schlange \(12\) weibliche Zuschauer befinden, folgendermaßen berechnet werden kann:
    \(P=\binom{50}{12} \cdot 0,25^{12} \cdot 0,75^{38}\)
    Entscheiden Sie, ob diese Berechnung in der vorliegenden Situation zulässig ist. 
  • Punkte:  11

c)

Im Deutschen Fußball-Bund (DFB) sind \(1.007.215\) weibliche Mitglieder gemeldet (gehen Sie davon aus, dass es sich um aktuelle Daten handelt), was einem Anteil von (ungefähr) \(15,84\,\%\) entspricht. Von diesen gehören \(31,78\,\%\) zur Altersklasse „Mädchen“, der Rest zur Altersklasse „Frauen“. Bei den männlichen Mitgliedern unterscheidet man die Altersklassen „Junioren“ und „Senioren“. Insgesamt beträgt der Anteil der Jugendlichen („Mädchen“ und „Junioren“) im DFB \(33,09\,\%\).

  1. Berechnen Sie den Anteil der „Mädchen“ im DFB. 
  2. Ermitteln Sie den Anteil der „Senioren“ im DFB.
    [Kontrollergebnis: \(56,10\,\%\)].
    Berechnen Sie näherungsweise die Anzahl der „Senioren“ im DFB.
  3. Zwei Mitglieder des DFB werden zufällig ausgewählt. Ermitteln Sie die Wahrscheinlichkeit, dass es sich bei den beiden Personen um einen „Junior“ und einen „Senior“ handelt. 
  • Punkte:  13

d)

Um den Stadionbesuch für weibliche Zuschauer attraktiver zu gestalten, werden für diese an den Imbissständen des Stadions spezielle Angebote gemacht. Der Verkaufsleiter vermutet, dass der Anteil weiblicher Zuschauer sogar auf über \(25\,\%\) gestiegen ist, sodass er zusätzliche Vorräte für die speziellen Angebote bereitstellen müsste. Er möchte aber unbedingt vermeiden, auf größeren Mengen verderblicher Ware sitzen zu bleiben.

Um eine Entscheidung treffen zu können, nutzt er Fotos, die im Rahmen eines Anti-Hooligan-Programms von jedem einzelnen Zuschauer beim Einlass gemacht werden. Er lässt \(1000\) Fotos zufällig auswählen und in dieser Stichprobe die Anzahl der Fotos bestimmen, die weibliche Zuschauer zeigen.

  1. Ermitteln Sie aus der Sicht des Verkaufsleiters einen passenden Hypothesentest für die genannte Stichprobe und begründen Sie die Wahl der Nullhypothese (Irrtumswahrscheinlichkeit \(0{,}05\)). 
  2. Beschreiben Sie den Fehler 2. Art im Sachzusammenhang und berechnen Sie die Wahrscheinlichkeit seines Auftretens für den Fall, dass der Anteil der weiblichen Zuschauer tatsächlich \(30\,\%\) beträgt. 
  3. Die \(8\) Helfer, die die Fotos auswerten, haben jeweils 125 Fotos zufällig ausgewählt. Sie haben folgende Regel aufgestellt: Zählen mindestens \(5\) der \(8\) Helfer unter den \(125\) Fotos mehr als \(33\) Fotos weiblicher Zuschauer, so halten sie die Vermutung des Verkaufsleiters für bestätigt. 
    Beschreiben Sie ein Verfahren, mit dem sich die maximale Wahrscheinlichkeit ermitteln lässt, mit der diese Regel zu einer falschen Entscheidung führt, und begründen Sie die einzelnen Schritte. (Sie brauchen die Rechnungen nicht durchzuführen.) Gehen Sie dabei von der Voraussetzung aus, dass höchstens \(25\,\%\) weibliche Zuschauer ins Stadion kommen. 
  • Punkte:  17
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