Aufgabe WTR 2 - Aufgabe 3 · Abitur NRW Mathematik GK · Teil B · Stochastik (WTR) 2022

Thema: Zufallsgrößen und Wahrscheinlichkeitsverteilungen · Aus der Prüfung GK · Teil B · Stochastik (WTR) (2022)

Aufgabenstellung

Für zwei medizinische Studien zu der betrachteten Krankheit werden die Teilnehmerinnen und Teilnehmer zufällig ausgewählt. Die Anzahl der Infizierten unter den Teilnehmenden soll bei jeder der beiden Studien als binomialverteilt mit dem Parameter p=13p = \frac{1}{3} angenommen werden.

3 Die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die Krankheit bei einem infizierten Menschen ausbricht, hängt von verschiedenen Faktoren (z. B. vom Immunsystem) ab. Die Abbildung zeigt für drei verschiedene Risikogruppen A, B und C für jeweils 1000 infizierte Menschen die Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Anzahl der Menschen, bei denen die Krankheit ausbricht.

a)

Beurteilen Sie jede der beiden folgenden Aussagen:

I Für die Risikogruppen B und C sind die Wahrscheinlichkeiten dafür, dass die Krankheit bei genau 99 von 1000 infizierten Menschen ausbricht, etwa gleich groß.

II Die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die Krankheit ausbricht, ist für infizierte Menschen der Risikogruppe C geringer als für infizierte Menschen der beiden anderen Risikogruppen.

b)

Beurteilen Sie die folgende Behauptung:

Für binomialverteilte Zufallsgrößen mit den Parametern n=1000n = 1000 und pp mit 0<p<0,50 < p < 0{,}5 nimmt die Varianz mit steigendem Wert von pp zu.

Aufgabenstellung: Aufgabe WTR 2 - Aufgabe 3 · Abitur NRW Mathematik GK · Teil B · Stochastik (WTR) 2022

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

a) I Für die Risikogruppen B und C sind die Wahrscheinlichkeiten dafür, dass die Krankheit bei genau 99 von 1000 infizierten Menschen ausbricht, etwa gleich groß.

Lösung: Die Aussage ist richtig. In den Wahrscheinlichkeitsverteilungen für die Risikogruppen B und C sind die beiden Säulen für 99 Menschen etwa gleich hoch.

a) II Die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die Krankheit ausbricht, ist für infizierte Menschen der Risikogruppe C geringer als für infizierte Menschen der beiden anderen Risikogruppen.

Lösung: Die Aussage ist falsch. Der Abbildung ist zu entnehmen, dass – bei gleicher Anzahl infizierter Menschen – der Erwartungswert für die Anzahl der Menschen, bei denen die Krankheit ausbricht, für die Risikogruppe C größer ist als für die beiden anderen Risikogruppen.

b) Beurteilen Sie die folgende Behauptung: Für binomialverteilte Zufallsgrößen mit den Parametern n = 1000 und p mit 0 < p < 0,5 nimmt die Varianz mit steigendem Wert von p zu.

Lösung: Die Behauptung ist richtig. Varianz: 1000⋅p⋅(1−p)1000 \cdot p \cdot (1 - p) Stellt man die Werte des Terms 1000⋅p⋅(1−p)1000 \cdot p \cdot (1 - p) in Abhängigkeit von pp grafisch dar, so erhält man eine nach unten geöffnete Parabel, die die pp-Achse bei 0 und 1 schneidet und damit für p=0,5p = 0{,}5 ihren Hochpunkt hat. Folglich nehmen die Werte des Terms für 0<p<0,50 < p < 0{,}5 mit steigendem Wert von pp zu, die Behauptung ist also richtig.

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