Aufgabe 5
Für ein Schwimmbad besitzen
Personen eine Jahreskarte. Für einen bestimmten Tag beschreibt die Zufallsgröße
die Anzahl der Jahreskartenbesitzer, die das Schwimmbad besuchen. Vereinfachend soll davon ausgegangen werden, dass
binomialverteilt ist. Dabei beträgt die Wahrscheinlichkeit dafür, dass ein zufällig ausgewählter Jahreskartenbesitzer an diesem Tag das Schwimmbad besucht,
a)
(1)
Es gilt
Interpretiere diese Aussage im Sachzusammenhang.
(2)
Bestimme die Wahrscheinlichkeit dafür, dass mehr als
Jahreskartenbesitzer das Schwimmbad besuchen.
(3)
Bestimme die Wahrscheinlichkeit dafür, dass der Wert von
höchstens um eine halbe Standardabweichung vom Erwartungswert der Zufallsgröße abweicht.
(4)
Bestimme die größte natürliche Zahl
für die die Wahrscheinlichkeit dafür, dass weniger als
Jahreskartenbesitzer das Schwimmbad besuchen, kleiner als
ist.
(5)
Beschreibe im Sachzusammenhang ein Zufallsexperiment, das durch das abgebildete Baumdiagramm dargestellt wird.
Gib ein Ereignis an, dessen Wahrscheinlichkeit
beträgt.
Gib ein Ereignis an, dessen Wahrscheinlichkeit

Abbildung 1
(2 + 3 + 6 + 4 + 4 Punkte)
b)
Auf dem Gelände des Schwimmbades wird ein Kiosk betrieben. Der Besitzer nimmt vereinfachend an, dass jeder Gast
oder gar kein Geld an seinem Kiosk ausgibt. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Gast
ausgibt, betrage
die Wahrscheinlichkeit, dass ein Gast
ausgibt, betrage
(1)
An dem betrachteten Tag besuchen
Personen das Bad. Bestimme die Höhe der Einnahmen, mit denen der Besitzer des Kiosks rechnen kann.
(2)
Ermittle die Wahrscheinlichkeit dafür, dass der Besitzer des Kiosks an dem betrachteten Tag erwartete Einnahmen von den Jahreskartenbesitzern hat, die mindestens
betragen.
(3 + 4 Punkte)
c)
An einem bestimmten Tag ist das Schwimmbad zwischen 07:00 Uhr und 21:00 Uhr geöffnet. Es soll davon ausgegangen werden, dass der Zeitpunkt, zu dem ein zufällig ausgewählter Badegast das Schwimmbad betritt, mithilfe einer normalverteilten Zufallsgröße mit dem Erwartungswert
und der Standardabweichung
beschrieben werden kann. Die zugehörige Dichtefunktion ist in der Abbildung 2 dargestellt; dabei ist
die seit 00:00 Uhr vergangene Zeit in Stunden.

Abbildung 2
(1)
Gib den Zeitraum mit einer Länge von einer Stunde an, für den mit der größten Anzahl eintreffender Badegäste zu rechnen ist.
(2)
Ermittle graphisch, ob die Wahrscheinlichkeit dafür, dass ein zufällig ausgewählter Badegast das Schwimmbad zwischen 12:00 Uhr und 16:00 Uhr betritt, größer als
ist.
Erläutere dein Vorgehen.
Erläutere dein Vorgehen.
(3)
Am betrachteten Tag wird das Schwimmbad von
Badegästen besucht. Ermittle, zu welchem Zeitpunkt mit dem Eintreffen des eintausendfünfhundertsten Badegasts zu rechnen ist.
(4)
Beurteile mit Hilfe einer Rechnung die folgende Argumentation:
„Das Schwimmbad ist nur zwischen 07:00 Uhr und 21:00 Uhr geöffnet. Deshalb ist es nicht sinnvoll, das Eintreffen der Badegäste mithilfe einer normalverteilten Zufallsgröße zu beschreiben, die für alle reellen Zahlen definiert ist.“
(2 + 4 + 4 + 4 Punkte)
a)
(1)
Mit einer Wahrscheinlichkeit von ca.
besuchen an einem bestimmten Tag genau
Jahreskartenbesitzer das Schwimmbad.
(2)
Die Zufallsgröße
ist binomialverteilt mit
und
Mit dem GTR folgt:
TI 84-PLUS
Casio fx-CG
Mit einer Wahrscheinlichkeit von ca.
besuchen mehr als
Jahreskartenbesitzer das Schwimmbad.
2nd
vars (distr)
B: binomcdf
Statistik: F5: DIST
F5: BINOM
F2: Bcd
(3)
Da die Zufallsgröße
binomialverteilt ist, folgt:
Für die Wahrscheinlichkeit folgt:
Mit einer Wahrscheinlichkeit von ca.
weicht der Wert von
um höchstens eine halbe Standardabweichung vom Erwartungswert der Zufallsgröße ab.
(4)
Gesucht ist das größte
mit:
Durch systematisches Ausprobieren mit dem GTR folgt:
und
Also ist
(5)
Zwei der
Jahreskartenbesitzer werden zufällig ausgewählt und es wird überprüft, ob diese an diesem Tag das Schwimmbad besuchen.
An dem betrachteten Tag besuchen entweder beide überprüften Jahreskartenbesitzer oder keiner von beiden das Schwimmbad.
b)
(1)
(2)
c)
(1)
Im Zeitraum von
bis
ist mit der größten Anzahl eintreffender Badegäste zu rechnen.
(2)

Die Fläche ist eindeutig größer als
Die zugehörige gesuchte Wahrscheinlichkeit ist damit größer als
(3)
Am betrachteten Tag betreten
Badegäste das Schwimmbad. Wenn der Eintausendfünfhundertste Badegast das Schwimmbad betritt, haben
der Badegäste das Schwimmbad betreten. Es ist also der Zeitpunkt gesucht, bis zu dem ein Badegast mit einer Wahrscheinlichkeit von
das Schwimmbad betreten hat.
ist die Zufallsgröße, die die zufällige Uhrzeit beschreibt, zu der ein Besucher des Schwimmbades das Schwimmbad betritt. Diese ist laut Aufgabenstellung normalverteilt mit
und
Bestimmt wird also
mit
Dazu wird
als Funktion aufgefasst und mittels des GTRs graphisch dargestellt.
TI 84-PLUS
Zu bestimmen sind die Schnittpunkte des Graphen von
mit der Gerade zu
Casio fx-CG
Zu bestimmen ist der
-Wert zum
-Wert
mit dem X-CAL-Befehl.
Es ergibt sich
Etwa gegen
kann man damit rechnen, dass der Eintausendfünfhundertste Besucher das Schwimmbad betritt.
Bestimmt wird also
2nd
trace (calc)
5: intersect
F5 (G-Solv)
F6
F2: X-CAL
(4)
Argumentation beurteilen
Die Argumentation würde nur dann greifen, wenn eine nicht vernachlässigbare Wahrscheinlichkeit der Besuchszeiten außerhalb der Öffnungszeiten liegen würde.
Mit dem GTR erhält man: Die Modellierung ordnet den Zeiten außerhelb der Öffnungszeiten also eine Wahrscheinlichkeit zu, die nahezu Null und damit vernachlässigbar ist. Die Argumentation trifft auf den vorliegenden Sachverhalt also nicht zu.
Mit dem GTR erhält man: Die Modellierung ordnet den Zeiten außerhelb der Öffnungszeiten also eine Wahrscheinlichkeit zu, die nahezu Null und damit vernachlässigbar ist. Die Argumentation trifft auf den vorliegenden Sachverhalt also nicht zu.