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Mathematik · Jahrgang 13 · Basiswissen

Normalverteilung

Das lernst du

  1. Ich erkenne, wann eine Binomialverteilung durch die Normalverteilung genähert werden kann.
  2. Ich kenne die Gauß-Glockenkurve und ihre Parameter μ und σ.
  3. Ich wende die Sigma-Regeln an.
  4. Ich berechne Wahrscheinlichkeiten mit der Normalverteilung (Rechner).
  5. Ich löse Anwendungsaufgaben (Körpergrößen, Füllmengen).
  6. Ich bereite die Klausur vor.

Merksätze

Näherung

Für σ > 3 (Laplace-Bedingung) ist die Binomialverteilung glockenförmig – die Normalverteilung nähert sie gut an.

Glockenkurve

Symmetrisch um μ; σ bestimmt die Breite. Die Gesamtfläche ist 1.

Sigma-Regeln der Normalverteilung

Im Intervall μ ± σ liegen 68,3 %, in μ ± 2σ 95,4 %, in μ ± 3σ 99,7 % aller Werte.

Rechner

P(a ≤ X ≤ b) mit normalcdf(a, b, μ, σ).

Anwendung

Gegeben μ und σ: Intervall in Vielfache von σ übersetzen oder mit dem Rechner P(a ≤ X ≤ b) bestimmen.

Antwort als Prozent und im Sachzusammenhang.

Selbst abfragen

Karte 1 von 5 · Vorderseite
NormalverteilungNäherungWas weißt du dazu? Erst selbst sagen, dann umdrehen.

Tippen dreht um, Wischen blättert.Leertaste dreht um, Pfeiltasten blättern.

Eselsbrücken

  • 68 – 95 – 99,7: eine, zwei, drei Sigma um den Mittelwert
    68 %μ−σ μ μ+σ

So geht es – ein Beispiel je Aufgabenart

Darf man mit der Normalverteilung nähern?

20 Würfe, Trefferwahrscheinlichkeit p = 0,02. Entscheide, ob die Anzahl X mit der Normalverteilung genähert werden darf.

  1. Laplace-Bedingung: σ = √n · p · (1 − p) > 3
  2. σ = √20 · 0,02 · 0,98 = √0,39 ≈ 0,63
  3. 0,63 ≤ 3 → nein, die Verteilung ist noch zu schief.

Ergebnis: nein (σ ≈ 0,63 ≤ 3)

Erwartungswert und Standardabweichung

X ist binomialverteilt mit n = 50 und p = 0,1. Berechne Erwartungswert.

  1. Erwartungswert heißt: So viele Treffer sind auf lange Sicht im Mittel zu erwarten.
  2. μ = n · p = 50 · 0,1 = 5

Ergebnis: μ = 5

μ und σ an der Glockenkurve ablesen

Die Glockenkurve beschreibt die Körpergröße (cm) als normalverteilte Größe. Lies μ und σ ab. Wie viel Prozent der Werte liegen etwa im markierten Bereich?

130140150160170180190μ ± 3σ
  1. μ liegt unter dem Hochpunkt: μ = 160.
  2. Die Marken haben den Abstand σ, die Wendestellen liegen bei μ ± σ: σ = 10.
  3. Markiert ist μ ± 3σ, also von 130 bis 190: etwa 99,7 %.

Ergebnis: μ = 160, σ = 10, etwa 99,7 %

Sigma-Regeln der Normalverteilung

Eine Größe ist normalverteilt mit μ = 50 und σ = 2. Berechne die Wahrscheinlichkeit für einen Wert zwischen 46 und 54?

  1. 46 = μ − 2σ, 54 = μ + 2σ
  2. 2σ-Regel: ≈ 95,4 %

Ergebnis: ≈ 95,4 %

Typische Fehler – so sieht es falsch aus, so richtig

Sigma-Regel falsch zugeordnet
μ = 100, σ = 10: 95 % liegen zwischen 90 und 110
μ = 100, σ = 10: 68 % zwischen 90 und 110 (1σ), 95 % zwischen 80 und 120 (2σ)

1σ ≈ 68 %, 2σ ≈ 95 %, 3σ ≈ 99,7 %.

Wo brauchst du das?

Körpergrößen, Schuhgrößen, Messfehler. Beruf: Industrie (Toleranzen), Psychologie, Finanzen.

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