Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik
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Geometrische Verteilung | Hypergeometrische Verteilung

Erwischt!

Dies ist die Seite, die noch laufende Arbeiten vorbereitet. Sie wird irgendwann fallen, wenn es ihrer nicht mehr bedarf.

Damit Sie nicht umsonst hierher geklickt haben: Einige Blicke in die Zukunft.


Geometrische Verteilung / geometric distribution

Die geometrische Verteilung ist ein Spezialfall der Binomialverteilung und gilt, wie diese im Falle eines Experiments, das nur zwei mögliche Ergebnisse hat, (Bernoulli-Experiment) die im Einzelversuch mit der Wahrscheinlichkeit p bzw. (1-p) eintreten.
Die geometrische Verteilung beschreibt die Wahrscheinlichkeit dafür, daß bei x-maliger Wiederholung des Experiments, das gewünschte Ereignis genau bei der x-ten Wiederholung des Versuchs eintritt.


Die Wahrscheinlichkeitsfunktion f(x)(unten blau dargestellt) gibt die erwähnten Einzelwahrscheinlichkeiten an. Die Verteilungsfunktion F(x) (unten gelb dargestellt), gibt die Wahrscheinlichkeit dafür an, daß das gewünschte Ereignis bis zum x-ten Versuch eintritt. Es gelten die Beziehungen:

geometrische V.

Für Erwartungswert E(X) und Varianz VAR(X) der Verteilung gelten:

Im Bild unten ist die Größe n nur ein Parameter, der den Darstellungsbereich betrifft. Die geometrische Verteilung hängt allein von p ab.

Zur Demonstration wird Java benötigt!

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Hypergeometrische Verteilung / hypergeometric distribution

Die Hypergeometrische Verteilung beschreibt die Wahrscheinlichkeit dafür, daß
bei N gegebenen Elementen ("Grundgesamtheit des Umfangs N"),
von denen M die gewünschte Eigenschaft besitzen,
beim Herausgreifen von n Probestücken ("Stichprobe des Umfangs n")
genau x Treffer erzielt werden.

Alles klar? Wenn man N=100 Kartoffeln besitzt, wovon M=10 erfroren sind (in der Praxis höchst unerwünscht, aber wir sind hier in der Theorie!), errechnen wir, mit welcher Wahrscheinlichkeit wir beim Herausgreifen von n=10 Kartoffeln genau keine (x=0) oder genau 5 (x=5) süße erwischen.
Wer wissen will, wieviel süße Kartoffeln 8376 Leute durchschnittlich erwischen, welche jeweils 100 Kartoffeln besitzen, von denen jeweils 10 erfroren sind, wenn sie (die Leute) jeweils 10 Kartoffeln herausgreifen, der begucke die folgende Tabelle:

Zahl erwischter süßer Kartoffeln xWahrscheinlichkeit f(x) für genau diese TrefferzahlLeute mit genau x süßen Kartoffeln auf dem Teller
keine
eine
zwei
drei
vier
fünf
sechs
sieben
33,05%
40,80%
20,15%
5,18%
0,76%
0,06%
<0,01%
<0,01%
2768,07
3417,37
1687,85
433,82
63,27
5,36
0,26
0,01

Was lernen wir aus dieser Tabelle?

Erst wenn 100*8376 Menschen, also etwa jeder zweite Münchner unter jeweils 100 eigenen Kartoffeln ... erst dann findet genau einer 7 süße Kartoffeln auf dem Teller.

Übrigens:
Daß die letzte Kartoffel, die man ißt, immer eine der erfrorenen ist, hat nichts mit Mathematik, sondern mit Schicksal zu tun. Und dafür gilt nicht die hypergeometrische, sondern die sogenannte "gerechte" Verteilung.

Für die normierte Wahrscheinlichkeit gilt die Dichtefunktion f(x) (unten blau dargestellt):

Hypergeometrische Verteilung

für die kumulierten Wahrscheinlichkeitswerte gilt die Verteilungsfunktion F(x) (unten gelb angezeigt):

Verteilungsfunktion
Letztere gibt die Wahrscheinlichkeit dafür an, daß höchstens x-mal Erfolg zu erwarten ist.
Sub Hyper(n&, m&, nn&)
Dim X&, fx#, FFx#
'Diagramm vorbereiten
Picture1.Cls
Picture1.Scale (0, 1)-(nn + 1, -0.05)
Picture1.DrawWidth = 1
For X = 0 To 5
Picture1.Line (0, X / 5)-(n + 1, X / 5)
Next
Picture1.CurrentY = 0
For X = 1 To n
Picture1.CurrentX = X
Picture1.Print X;
Next
'Ausdruck vorbereiten
anz = "Hypergeometrische Verteilung" & vbCrLf
anz = anz & "Treffer Wahrsch. TrefferVT" & vbCrLf
'Rechnen und Darstellen
Picture1.DrawWidth = 3
FFx = 0
For X = 0 To nn
fx = a_ü_b(m, X) * a_ü_b(n - m, nn - X) / a_ü_b(n, nn)
FFx = FFx + fx
Picture1.Line (X, FFx)-(X, 0), QBColor(14)
Picture1.Line (X, fx)-(X, 0), QBColor(0)
anz = anz & X & vbTab & Format(fx, "00.00%") & vbTab & Format(8376 * fx, "00.00") & vbTab & Format(FFx, "Standard") & vbCrLf
Next
Text1.Text = anz
End Sub

Der Visual-Basic-Code beschreibt die Berechnung und Darstellung in einer Picture-Box sowie die Erzeugung eines Anzeigestrings "anz", der die Tabelle der berechneten Werte enthält und nach Durchlaufen der Prozedur in einer TextBox anzuzeigen ist.
Hier die Veranschaulichung dessen, was zu erwarten ist, allerdings als Java-Applet (Gleicher Algorithmus)

Hypergeometrische Verteilung
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© R. Hirte * 2003