Abitur NRW Mathematik 2019 · GK · Teil B · Stochastik (WTR)

In einem Land, in dem 80 % der Erwachsenen einen Führerschein besitzen, werden 200 Erwachsene zufällig ausgewählt. Es soll angenommen werden, dass dabei die Anzahl der ausgewählten Erwachsenen, die einen Führerschein besitzen, binomialverteilt ist.

a

Berechnen Sie die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die Anzahl der ausgewählten Erwachsenen, die einen Führerschein besitzen, vom Erwartungswert für diese Anzahl um höchstens 5 % abweicht.

[4 BE]

b

Ermitteln Sie, wie groß die Anzahl der ausgewählten Erwachsenen mindestens sein müsste, damit von diesen mit einer Wahrscheinlichkeit von mindestens 90 % mehr als 160 einen Führerschein besitzen.

[4 BE]

In einem Land, in dem 80 % der Erwachsenen einen Führerschein besitzen, werden 200 Erwachsene zufällig ausgewählt. Es soll angenommen werden, dass dabei die Anzahl der ausgewählten Erwachsenen, die einen Führerschein besitzen, binomialverteilt ist.

In einer bestimmten Region des betrachteten Lands werden alle Fahrprüfungen eines Jahres auf einen möglichen Zusammenhang zwischen dem Alter eines Prüflings und dem Bestehen der Prüfung hin untersucht. Von insgesamt 13879 Prüflingen waren 2482 zum Zeitpunkt der Prüfung mindestens 30 Jahre alt. Insgesamt haben 11104 Prüflinge die Prüfung bestanden; davon waren 8870 zum Zeitpunkt der Prüfung jünger als 30 Jahre.

Ein Prüfling wird zufällig ausgewählt. Betrachtet werden die folgenden Ereignisse:

$A$: „Der Prüfling war zum Zeitpunkt der Prüfung mindestens 30 Jahre alt.“

$B$: „Der Prüfling hat die Prüfung bestanden.“

c

Bestimmen Sie die Anzahl der Prüflinge, die zum Zeitpunkt der Prüfung jünger als 30 Jahre waren und die Prüfung nicht bestanden haben.

[2 BE]

d

Untersuchen Sie, ob die Wahrscheinlichkeiten $P_A(B)$ und $P(B)$ übereinstimmen. Geben Sie an, ob die Ereignisse $A$ und $B$ stochastisch unabhängig sind, und interpretieren Sie Ihre Angabe im Sachzusammenhang.

[5 BE]

e

Besteht ein Prüfling die Prüfung bei der ersten Teilnahme nicht, nimmt er ein zweites Mal teil. Der Anteil der Prüflinge, die die Prüfung schon bei der ersten Teilnahme bestanden haben, ist $q$. Unter denjenigen, die zum zweiten Mal an der Prüfung teilnehmen, ist der Anteil der Prüflinge, die die Prüfung bestanden haben, nur halb so groß. Der Anteil der Prüflinge, die die Prüfung spätestens bei der zweiten Teilnahme bestanden haben, beträgt 90 %. Berechnen Sie den Wert von $q$.

[5 BE]

In einer Urne befinden sich Kugeln. $35\ \%$ der Kugeln sind mit „$+1$“ beschriftet, $25\ \%$ mit „$+2$“, die übrigen mit „$-3$“.

1 a)

100-mal nacheinander wird jeweils eine Kugel zufällig entnommen und wieder zurückgelegt. Ermitteln Sie für folgende Ereignisse jeweils die Wahrscheinlichkeit:

A: „Mehr als 35 der entnommenen Kugeln sind mit „+1“ beschriftet.“

B: „Die ersten drei entnommenen Kugeln sind mit „+1“ beschriftet.“

b)

Zeigen Sie, dass die Anzahl der in der Urne insgesamt enthaltenen Kugeln kleiner als 100 sein kann.

In einer Urne befinden sich Kugeln. $35\ \%$ der Kugeln sind mit „$+1$“ beschriftet, $25\ \%$ mit „$+2$“, die übrigen mit „$-3$“.

2 Unter Verwendung der Urne wird ein Spiel durchgeführt. Dabei wird zweimal nacheinander jeweils eine Kugel zufällig entnommen und wieder zurückgelegt. Die Zahlen auf den entnommenen Kugeln werden addiert. Ist das Ergebnis positiv, gewinnt der Spieler den Wert der Summe als Betrag in Euro, ist das Ergebnis negativ, verliert er den entsprechenden Betrag.

a)

Bestimmen Sie die Wahrscheinlichkeit dafür, dass ein Spieler bei einem Spiel mehr als 3 Euro gewinnt.

b)

Zeigen Sie, dass die Wahrscheinlichkeit dafür, dass ein Spieler bei einem Spiel einen Gewinn erzielt, 36 % beträgt.

c)

Ermitteln Sie für einen Spieler mithilfe eines Baumdiagramms den durchschnittlichen Verlust pro Spiel.

In einer Urne befinden sich Kugeln. $35\ \%$ der Kugeln sind mit „$+1$“ beschriftet, $25\ \%$ mit „$+2$“, die übrigen mit „$-3$“.

3 Die Anzahl der in der Urne tatsächlich enthaltenen Kugeln ist $n$. In die Urne werden zwei zusätzliche Kugeln gelegt, eine davon ist mit „+1“ beschriftet, die andere mit „+2“. Anschließend wird eine Kugel zufällig entnommen.

a)

Begründen Sie, dass die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die entnommene Kugel mit „+1“ beschriftet ist, durch den Term $\frac{0{,}35n+1}{n+2}$ angegeben wird.

b)

Begründen Sie, dass die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die entnommene Kugel mit „+1“ beschriftet ist, nach dem Hinzufügen größer ist als vorher.

Eine Befragung unter 2360 Männern und 2200 Frauen, die in den vorhergegangenen 12 Monaten zumindest einmal an einem Glücksspiel teilgenommen hatten, ergab bei 2,5 % der befragten Männer und bei 0,5 % der befragten Frauen Anzeichen spielsüchtigen Verhaltens. Unter den Befragten wird eine Person zufällig ausgewählt.

Betrachtet werden folgende Ereignisse:

$M$: „Die ausgewählte Person ist ein Mann.“

$S$: „Bei der ausgewählten Person ergaben sich Anzeichen spielsüchtigen Verhaltens.“

a)

Stellen Sie den beschriebenen Sachzusammenhang in einer vollständig ausgefüllten Vierfeldertafel dar.

$S$

$\bar{S}$

Summe

$M$

$\bar{M}$

Summe

b)

Die Terme $P_M(S)$ und $P(M \cap S)$ stellen Wahrscheinlichkeiten dar. Beschreiben Sie für jeden der beiden Terme die Bedeutung im Sachzusammenhang.

c)

Von den befragten Personen, bei denen sich Anzeichen spielsüchtigen Verhaltens ergaben, wird eine zufällig ausgewählt. Geben Sie die Wahrscheinlichkeit dafür an, dass die ausgewählte Person eine Frau ist.

Eine Befragung unter 2360 Männern und 2200 Frauen, die in den vorhergegangenen 12 Monaten zumindest einmal an einem Glücksspiel teilgenommen hatten, ergab bei 2,5 % der befragten Männer und bei 0,5 % der befragten Frauen Anzeichen spielsüchtigen Verhaltens. Unter den Befragten wird eine Person zufällig ausgewählt.

Betrachtet werden folgende Ereignisse:

$M$: „Die ausgewählte Person ist ein Mann.“

$S$: „Bei der ausgewählten Person ergaben sich Anzeichen spielsüchtigen Verhaltens.“

d)

Von den befragten Männern sollen für eine weiterführende Studie 200 zufällig ausgewählt werden. Es soll davon ausgegangen werden, dass dabei die Anzahl der ausgewählten Männer, bei denen die Befragung Anzeichen spielsüchtigen Verhaltens ergab, durch eine binomialverteilte Zufallsgröße $X$ mit einer Trefferwahrscheinlichkeit von $2{,}5\,\%$ beschrieben werden kann. Bestimmen Sie das kleinste Intervall mit den beiden folgenden Eigenschaften:

Das Intervall ist bezüglich des Erwartungswerts von $X$ symmetrisch.

Die Wahrscheinlichkeit dafür, dass der Wert von $X$ im Intervall liegt, ist größer als $90\,\%$.

[

;

]

In einer Urne befinden sich fünf Kugeln, die jeweils mit einer natürlichen Zahl beschriftet sind. Drei Kugeln tragen die Zahl 4, die anderen beiden die von 4 verschiedene Zahl $x$.

a

Beschreiben Sie im Sachzusammenhang ein Zufallsexperiment, bei dem die Wahrscheinlichkeit eines Ereignisses mit dem Term $1 - 0{,}6^3$ berechnet werden kann. Geben Sie dieses Ereignis an.

In einer Urne befinden sich fünf Kugeln, die jeweils mit einer natürlichen Zahl beschriftet sind. Drei Kugeln tragen die Zahl 4, die anderen beiden die von 4 verschiedene Zahl $x$.

Werden der Urne zwei Kugeln gleichzeitig zufällig entnommen, so ist der Erwartungswert für die Summe der beiden Zahlen auf den entnommenen Kugeln 12.

b

Begründen Sie ohne Berechnung von Wahrscheinlichkeiten, dass $x$ größer als 5 ist.

c

Berechnen Sie die Zahl $x$.