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Zwei faire Würfel mit den Summen vier und sechs

Universität / Fachhochschule

Tags: Wahrscheinlichkeit, Würfel

 
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LeichteFeder

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11:51 Uhr, 05.02.2023

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Ich habe folgende Aufgabe:
==========================

Man wirft gleichzeitig zwei faire Würfel, bis sie die Summe vier oder sechs zeigen.

(a) Welche Verteilung hat die Anzahl N1 der Würfe? Gib die relevanten Parameter an.

(b) Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit mit Summe vier zu enden?

Man wartet jetzt, bis die Summe der zwei Würfel n-mal vier oder sechs ist, und bezeichnet mit Nn die Anzahl der Würfe.

(d) Bestimme die Wahrscheinlichkeit P[Nn=k] für alle k.

(e) Welche Verteilung hat die Anzahl M der Würfe mit Summe vier bis zu Nn.

Meine Lösungen bisher:
======================

(a)

Also die Verteilung sieht bei mir so aus:

Würfelsumme| Häufigkeit
2 | 1
3 | 2
4 | 3
5 | 4
6 | 5
7 | 6
8 | 5
9 | 4
10 | 3
11 | 2
12 | 1

Wahrscheinlichkeit für eine Würfelsumme ist dann Häufigkeit36.

(b)
Die Wahrscheinlichkeit für die Würfelsumme 4 ist 336

Die Wahrscheinlichkeit für die Würfelsumme 6 ist 536

=> Die Wahrscheinlichkeit die Würfelsumme 4 oder 6 zu würfeln ist dann 336+536=836

(d)
Die Wahrscheinlichkeit einmal vier oder sechs zu würfeln ist ja 836.

Die Wahrscheinlichkeit zweimal vier oder sechs zu würfeln ist dann ja 836*836

Die Wahrscheinlichkeit k-mal vier oder sechs zu würfeln ist dann (836)k, also

P[Nn=k]=(836)k

Ist soweit alles richtig?

(e) An diesem Punkt hapere ich noch. Hier geht es ja um Kombinatorik. Ein Hinweis in welche Richtung würde mir schon reichen um weiter zu machen.

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Hierzu passend bei OnlineMathe:

Online-Übungen (Übungsaufgaben) bei unterricht.de:
 
Online-Nachhilfe in Mathematik
Antwort
calc007

calc007

17:48 Uhr, 05.02.2023

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Hallo
Mir scheint, der Aufgabentext ist auch noch ein wenig eigenwillig, und verlangt, dass wir erst mal sicher stellen, das du und wir wirklich verstanden haben, was hier eigentlich gemeint und gefragt ist.

Sind wir uns einig ?:?
ich mache das mal anhand eines Beispiels:
sei
> Würfelergebnis im 1. Wurf: 1 und 4, ist Summe 5,d.h. Summe (4 oder 6) noch nicht erreicht;
> Würfelergebnis im 2. Wurf: 5 und 5, ist Summe 10,d.h. Summe (4 oder 6) noch nicht erreicht;
> Würfelergebnis im 3. Wurf: 2 und 4, ist Summe 6, Hurra, Summe (4 oder 6) ist endlich erreicht;
D.h. Die Anzahl an Würfen bis zum Erreichen von (4 oder 6) wäre in diesem Beispiel: N1=3.

Für meinen Geist ist die Aufgabenstellung auch ein wenig verwickelt verpeilt.
Die b) kommt für mich vor der a).
Und diese b) hast du eigentlich schon beantwortet.
b)
Ja, die Wahrscheinlichkeit eine Summe 4 zu würfeln ist 336;
ja, die Wahrscheinlichkeit eine Summe 6 zu würfeln ist 536;
ja, die Wahrscheinlichkeit eine Summe (4 oder 6) zu würfeln ist 836;
(auch wenn das alles in b) gar nicht wirklich gefragt war, du aber schon sehr berechtigt diese Feststellungen getan hast).

Jetzt könntest du dich der a) zuwenden....

Antwort
HAL9000

HAL9000

20:48 Uhr, 05.02.2023

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Nn kennzeichnet die Anzahl nötiger Zweierwürfe, bis man ZUM INSGESAMT n-TEN MAL (!) die Summe 4 oder 6 gewürfelt hat.

Schau dazu mal bei der negativen Binomialverteilung nach: de.wikipedia.org/wiki/Negative_Binomialverteilung


> Die b) kommt für mich vor der a).

a) ist der Spezialfall n=1 von b), ja, und die negative Binomialverteilung ist bei diesem Parameter dann schlicht eine Geometrische Verteilung. Die Aufgabe ist didaktisch so aufgebaut, dass a) erstmal zum "Warmwerden" gedacht ist. ;-)

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EDIT (7.2.): Falls noch Interesse besteht, die Antworten zu (d) und (e) sind

(d) Negative Binomialverteilung NnNB(n,p) mit p=p4+p6

(e) Binomialverteilung MB(n,q) mit q=p4p

Dabei sind p4=336 und p6=536 die Zweierwurfwahrscheinlichkeiten aus der oben in (a) angegebenen Tabelle (die NICHT die Verteilung von N1 ist). Das ergibt dann p=29 sowie q=38.

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