Eine Lieferung aus 20 Bauteilen, davon 4 defekt und 16 intakt. Entnommen
werden 5 Bauteile.
Zwei Eigenschaften der Entnahme entscheiden über das ganze Modell:
| Zurücklegen? |
nein |
| Reihenfolge wichtig? |
nein |
Merke: ohne Zurücklegen und ohne Reihenfolge
⇒ Kombination, also der
Binomialkoeffizient
(kn).
∣Ω∣=(520)=15504
Gezählt wird, auf wie viele Arten sich 5 aus 20 Bauteilen auswählen lassen. Welches
Bauteil zuerst gezogen wurde, spielt keine Rolle — {3, 7} und
{7, 3} sind dieselbe Entnahme.
Alle diese Entnahmen sind gleich wahrscheinlich. Damit gilt die Laplace-Formel:
P(A)=Anzahl mo¨glicher ErgebnisseAnzahl gu¨nstiger Ergebnisse
Der Nenner steht damit für den Rest der Aufgabe fest. Zu tun bleibt: den Zähler bestimmen.
A={genau 2 von 5 defekt}
Genau zwei heißt: zwei defekte und drei intakte Bauteile. Die drei intakten
werden leicht übersehen, sind aber Teil des Ereignisses — es werden ja immer fünf Stück
entnommen.
Die Auswahl zerfällt deshalb in zwei unabhängige Teilaufgaben, die anschließend
multipliziert werden.
(24)=6
Aus den 4 defekten Bauteilen werden 2 ausgewählt.
(24)=2⋅14⋅3=6 — es gibt sechs Möglichkeiten, welche zwei
der vier defekten Teile in der Stichprobe landen.
(316)=560
Die restlichen 3 Plätze der Stichprobe müssen aus den 16 intakten Bauteilen
kommen: (316)=560.
Merke: Erst festlegen, wie viele Teile aus jeder Gruppe kommen, dann pro Gruppe
zählen und die Anzahlen multiplizieren.
P(A)=155043360=0,2167
Jede der 6 Auswahlen defekter Teile lässt sich mit jeder der 560 Auswahlen intakter Teile
kombinieren:
∣A∣=6⋅560=3360
Geteilt durch ∣Ω∣=15504 ergibt das rund 21,7 %.
B={min. ein Defektes}
Mindestens eines umfasst vier Fälle: genau 1, 2, 3 oder 4 defekte Teile. Vier
Rechnungen, die anschließend addiert werden müssten.
Das Gegenereignis besteht dagegen aus einem einzigen Fall: Bc={kein Defektes}.
Merke: „mindestens ein" ist fast immer das Signal, über das Gegenereignis zu
rechnen.
P(Bc)=155044368=0,2817
Kein defektes Teil bedeutet: alle 5 stammen aus den 16 intakten. Das sind
(516)=4368 Möglichkeiten.
Der Nenner bleibt unverändert (520) — der Ergebnisraum ändert sich nicht, nur
das betrachtete Ereignis.
P(B)=1−0,2817=0,7183
P(B)=1−P(Bc), weil entweder kein defektes Teil dabei ist oder mindestens eines —
etwas Drittes gibt es nicht.
In rund 71,8 % der Stichproben fällt also mindestens ein defektes Bauteil auf.
P(D(k))=1−(k20)(k16)
Gesucht ist die Stichprobengröße k, ab der mindestens ein defektes Teil mit über
90 % Wahrscheinlichkeit auftaucht.
Die Formel aus (ii) gilt unverändert, nur steht jetzt k statt 5. Für k=5 liefert sie
erwartungsgemäß wieder 0,7183.
Die Gleichung lässt sich nicht nach k auflösen — k steckt in beiden
Binomialkoeffizienten. Man rechnet deshalb Wert für Wert, bis die Schwelle
überschritten ist.
Gut zu sehen: der Zuwachs wird mit jedem weiteren Bauteil kleiner.
P(D(9))=0,9319>0,90
Bei k=8 sind es erst 0,8978 — knapp darunter. Bei k=9 dann 0,9319.
Antwort: Es müssen mindestens 9 Bauteile entnommen werden.
Vorsicht: gefragt ist „über 90 %", nicht „ungefähr 90 %". 0,8978 reicht nicht.
(i) 0,2167 (ii) 0,7183 (iii) k = 9
Rückblick: Alle drei Teile benutzen denselben Ergebnisraum
(520) und
dieselbe Idee — günstige Auswahlen zählen, indem man die Stichprobe nach defekt und intakt
aufteilt.