Lerninhalte in Mathe
Digitales Schulbuch
Inhaltsverzeichnis

Stetige und diskrete Zufallsgrößen

Bisher wurden diskrete Zufallsgrößen behandelt, die nur endlich viele oder abzählbar unendlich viele Werte annehmen können. Zufallsgrößen, die dagegen in einem Intervall beliebig viele Werte annehmen können, heißen stetige Zufallsgrößen.

Beispiel

Die Körpergröße erwachsener Frauen in Deutschland ist im folgenden Histogramm dargestellt. Die Körpergröße ist dabei in Intervalle von \(5\,\text{cm}\) unterteilt.
stetige und diskrete zufallsgrößen
Das Histogramm kann immer weiter verfeinert werden, indem die Intervalle verkleinert werden, beispielsweise auf eine Intervallgröße von \(1\,\text{cm}.\)
stetige und diskrete zufallsgrößen
Da theoreitsch jeder beliebige Wert angenommen werden kann, kann das Histogramm beliebig verfeinert werden, bis sich eine idealisierte Darstellung des Sachverhalts ergibt. Diese ist durch den Graphen einer stetigen Funktion gegeben, der sogenannten Dichtefunktion.
stetige und diskrete zufallsgrößen

Normalverteilte Zufallsgrößen

Eine Wahrscheinlichkeitsverteilung, die eine stetige Zufallsgröße beschreibt, ist die Normalverteilung. Diese hat die folgenden Eigenschaften:
  • Die Funktionsgleichung der Standard-Normalverteilung ist die Gaußsche Dichtefunktion mit \(\varphi(x)=\dfrac{1}{\sqrt{2\pi}}\mathrm e^{-\frac{x^2}{2}}.\) In diesem Fall ist der Erwartungswert \(\mu =0\) und die Standardabweichung \(\sigma =1.\)
  • Die sogenannte Glockenkurve für andere \(\mu\) und \(\sigma\) ergibt sich durch Verschiebung des Graphen der Gaußschen Dichtefunktion um \(\mu\) in Richtung der \(x\)-Achse, Streckung mit dem Faktor \(\sigma\) in Richtung der \(x\)-Achse und Streckung mit dem Faktor \(\dfrac{1}{\sigma}\) in Richtung der \(y\)-Achse.
    gaußsche dichtefunktion, glockenkurve
    gaußsche dichtefunktion, glockenkurve
  • Glockenkurven sind symmetrisch zum Erwartungwert \(\mu.\)
  • Für normalverteilte Zufallsgrößen gilt: \(P(\mu-\sigma\leq X \leq \mu+\sigma)\approx 68\,\%\)
  • Bei großem Stichprobenumfang gilt für den arithmetischen Mittelwert: \(\overline{x}\approx \mu\)
  • Bei großem Stichprobenumfang gilt für die empirische Standardabweichung: \(s\approx \sigma\)