Laplace-Wahrscheinlichkeit wiederholen und vertiefen und Laplace-Wahrscheinlichkeit wiederholen und vertiefen/Drei-Würfel-Problem: Unterschied zwischen den Seiten

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{{Kurzinfo-1|M-digital}}
== Das „Drei-Würfel-Problem“ ==
{{Lernpfad-M float|[[Datei:Zufall.jpg|left]]<big>'''Laplace-Wahrscheinlichkeit wiederholen und vertiefen'''</big>


In diesem Lernpfad, geht es um die Wiederholung und Vertiefung der Laplace-Wahrscheinlichkeit. Zu Beginn wird an das Vorwissen über Zufallsexperimente angeknüpft. Im weiteren Verlauf machen die SchülerInnen erste Erfahrungen mit mehrstufigen Zufallsversuchen und den Pfadregeln.


{{Kasten Mathematik|Das „Drei-Würfel-Problem“ stammt von {{wpde|Chevalier_de_Mere|Chevalier de Méré}} (1607 - 1684), einem französischen Edelmann im Zeitalter des Barocks. Er  behauptete, dass die Augensummen 11 und 12 beim dreifachen Würfelwurf gleichwahrscheinlich sind.


[[Datei:Augensumme11.JPG|rechts|200px]]
Für die Augensumme 11 gibt es nämlich sechs verschiedene Möglichkeiten:


*'''Voraussetzungen:''' erste Kenntnisse über die Laplace-Wahrscheinlichkeit
<math>\left\{ 1,4,6 \right\}, \left\{ 1,5,5 \right\}, \left\{ 2,3,6 \right\}, \left\{ 2,4,5 \right\}, \left\{ 3,3,5 \right\}, \left\{ 3,4,4 \right\}</math>
*'''Zeitbedarf:''' [[Bild:Uhr20px.gif]] noch in der Erprobung
 
*'''Material:''' Stift und Papier
Für die Augensumme 12 gibt es ebenfalls sechs verschiedene Möglichkeiten:
* Internet Explorer kann zu Problemen bei der Darstellung führen. Bitte Mozilla Firefox verwenden!
 
<math>\left\{ 1,5,6 \right\}, \left\{ 2,4,6 \right\}, \left\{ 2,5,5 \right\}, \left\{ 3,3,6 \right\}, \left\{ 3,4,5 \right\}, \left\{ 4,4,4 \right\}</math>
 
 
In der Spielpraxis beobachtete er jedoch die Augensumme 11 häufiger als die Augensumme 12. <br!> Das stimmte mit seinen theoretischen Überlegungen, dass es für beide Augensummen gleich viele Möglichkeiten gäbe, aber nicht überein.}}
 
 
{{Aufgaben-M|3.1|Welchen Fehler hatte ''de Méré'' wohl gemacht? Kannst du den Irrtum aufklären?}}
 
Versuche die Aufgabe zuerst ohne Hilfen zu lösen!
 
Vielleicht kann dir diese Urnensimulation weiterhelfen:
 
{{Rechtsklick Fenster}} [http://www.mathematik.uni-dortmund.de/didaktik/_personelles/papers/stoc_pro/Urne/JavaUrne.html Urnensimulation]
 
Lösungshilfen: {{versteckt|
:*Mit Hilfe einer Urnensimulation kannst du unter anderem auch diesen dreifachen Würfelwurf simulieren. (Wie geht das? → 6 Kugeln in der Urne; dreimaliges Ziehen mit zurücklegen) Führe dies <u>mit</u> und <u>ohne</u> Beachtung der Reihenfolge durch.
 
:*Was fällt dir auf?
 
:*Denke nochmal an „Gustavs Glücksspiel“. Wenn er dir das Spiel mit zwei gleichartigen Würfeln angeboten hätte, hätten sich die Wahrscheinlichkeiten deswegen geändert?
 
:*Das Glücksspiel von Gustav war ein Laplace-Experiment. Ist das „Drei-Würfel-Problem“ von ''de Méré'' auch eines?
 
:*Stell dir vor, die Würfel von ''de Méré'' wären unterscheidbar. Was ist nun für die Ergebnismenge wichtig?
 
:[[Datei:Augensumme11bunt.JPG|200px]]&nbsp;[[Datei:Augensumme11bunt2.JPG|200px]]
}}
}}


__NOTOC__
__NOEDITSECTION__
== Übersicht ==
{{Kasten Mathematik|{{Schrift_grün|'''Hast du Lust, deinen Spürsinn für stochastische Zufalls-Situationen ein wenig zu verbessern?'''


'''Dann mach doch bei meinem Lernpfad über Laplace-Experimente mit!'''  
{{Lösung versteckt|:*Die angegebenen '''Ergebnisse''' von ''de Méré'' sind <u>nicht</u> gleichwahrscheinlich! Also kann er gar nicht die Laplace-Wahrscheinlichkeiten der '''Ereignisse''' „Augensumme 11“ und „Augensumme 12“ mit der Behauptung der Gleichwahrscheinlichkeit berechnen.
 
:*Die Wahrscheinlichkeiten bei Gustavs Glücksspiel hätten sich ja auch nicht geändert, nur weil die Würfel gleichfarbig gewesen wären. Denke daran, dass zum Beispiel eine farbenblinde Person die andersfarbigen Würfel gar nicht unterscheiden könnte.
}}


'''Lass dich in die „Welt des Zufalls“ entführen ...''' }}




{{Aufgaben-M|3.2|Gib nun die Ergebnismenge für den dreifachen Würfelwurf so an, dass die Laplace-Annahme gerechtfertigt ist.}}




[[Datei:Maehnrot.jpg|links|180px]]
{{Lösung versteckt|:<math>\Omega = \{(1,1,1),(1,1,2),(1,1,3),(1,1,4),(1,1,5),(1,1,6),(1,2,1),...,(6,6,4),(6,6,5),(6,6,6)\} </math>
Beginne den Lernpfad von vorne! Punkt 1 ist auch der leichteste Teil.  


Versuche alle Aufgaben zuerst ohne Hilfestellung zu lösen.
:<math>\left|\Omega\right|=6 \cdot 6 \cdot 6 = 6^3 = 216</math>
}}


Wenn nötig, kannst du dir oftmals Lösungshilfen anzeigen lassen.


Bearbeite alle Aufgaben sorgfältig und der Reihe nach!
{{Aufgaben-M|3.3|Berechne nun die Wahrscheinlichkeiten für die Ereignisse '''E<sub>1</sub>''': „Augensumme 11“ und '''E<sub>2</sub>''': „Augensumme 12“ beim dreifachen Würfelwurf.}}


Führe Rechnungen schriftlich und in sauberer Form auf dem Papier aus.
{{Lösung versteckt|
:*Für Ergebnisse mit drei verschiedenen Augenzahlen müssen wir nicht nur eines beachten, sondern sechs verschiedene (Zählprinzip).


::Beispiel:<math>\{1,4,6\}\ \rightarrow \{(1,4,6),(1,6,4),(4,1,6),(4,6,1),(6,1,4),(6,4,1)\}</math>


:*Für Ergebnisse mit zwei verschiedenen Augenzahlen müssen wir drei verschieden Ergebnisse beachten.


[[/Vorwissen|<colorize>Los geht's!!!</colorize>]]
:*Für Ergebnisse wie <math>\{3,3,3\}</math>&nbsp;gibt es nur ein Ergebnis.


:<math>\Rightarrow \quad \left|E_1\right|= 6\ +\ 6\ +\ 6\ +\ 3\ +\ 3\ +\ 3=27 \quad \Rightarrow \quad p(E_1)= \frac{27}{216}=12{,}5\ %</math>


:<math>\Rightarrow \quad \left|E_2\right|= 6\ +\ 6\ +\ 6\ +\ 3\ +\ 3\ +\ 1=25 \quad \Rightarrow \quad p(E_2)= \frac{25}{216}\approx11{,}6\ %</math>


# [[/Vorwissen|Zufallsexperiment, Ergebnis und Ereignis, Laplace-Wahrscheinlichkeit]]
 
# [[/Glücksspiel|„Gustavs Glücksspiel“]]
:Da der Unterschied nicht sehr groß ist, müssen ''de Méré'' und seine Freunde sehr oft gewürfelt haben, damit ihnen das Problem aufgefallen ist!
# [[/Drei-Würfel-Problem|Das „Drei-Würfel-Problem“]]
# [[/Efron|Die „Würfel von Efron“]]
# [[/Ziegen|Das „Ziegenproblem“]]
}}
}}


{{mitgewirkt|[[Benutzer:Florian Bogner|Florian Bogner]]}}


[[Kategorie:Stochastik]]
----
 
 
{{Kasten Mathematik|[[Mathematik-digital/Zufallsexperimente_Bogner/Efron| <big> → Weiter zu den </big><colorize>Würfeln von Efron!</colorize>]]&nbsp;&nbsp;&nbsp;[[File:Efron_dice.png|center|175px]]}}

Version vom 7. September 2009, 16:56 Uhr

Das „Drei-Würfel-Problem“

Vorlage:Kasten Mathematik


Vorlage:Aufgaben-M

Versuche die Aufgabe zuerst ohne Hilfen zu lösen!

Vielleicht kann dir diese Urnensimulation weiterhelfen:

Vorlage:Rechtsklick Fenster Urnensimulation

Lösungshilfen: Vorlage:Versteckt


  • Die angegebenen Ergebnisse von de Méré sind nicht gleichwahrscheinlich! Also kann er gar nicht die Laplace-Wahrscheinlichkeiten der Ereignisse „Augensumme 11“ und „Augensumme 12“ mit der Behauptung der Gleichwahrscheinlichkeit berechnen.
  • Die Wahrscheinlichkeiten bei Gustavs Glücksspiel hätten sich ja auch nicht geändert, nur weil die Würfel gleichfarbig gewesen wären. Denke daran, dass zum Beispiel eine farbenblinde Person die andersfarbigen Würfel gar nicht unterscheiden könnte.


Vorlage:Aufgaben-M



Vorlage:Aufgaben-M

  • Für Ergebnisse mit drei verschiedenen Augenzahlen müssen wir nicht nur eines beachten, sondern sechs verschiedene (Zählprinzip).
Beispiel:
  • Für Ergebnisse mit zwei verschiedenen Augenzahlen müssen wir drei verschieden Ergebnisse beachten.
  • Für Ergebnisse wie  gibt es nur ein Ergebnis.
Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („cli“) hat berichtet: „[INVALID]“): {\displaystyle \Rightarrow \quad \left|E_1\right|= 6\ +\ 6\ +\ 6\ +\ 3\ +\ 3\ +\ 3=27 \quad \Rightarrow \quad p(E_1)= \frac{27}{216}=12{,}5\ %}
Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („cli“) hat berichtet: „[INVALID]“): {\displaystyle \Rightarrow \quad \left|E_2\right|= 6\ +\ 6\ +\ 6\ +\ 3\ +\ 3\ +\ 1=25 \quad \Rightarrow \quad p(E_2)= \frac{25}{216}\approx11{,}6\ %}


Da der Unterschied nicht sehr groß ist, müssen de Méré und seine Freunde sehr oft gewürfelt haben, damit ihnen das Problem aufgefallen ist!




Vorlage:Kasten Mathematik