Finite Mathematik Beispiele

Ermittle die Varianz table[[x,P(x)],[2,2/10],[3,3/10],[5,5/10]]
xP(x)221033105510xP(x)221033105510
Schritt 1
Beweise, dass die gegebene Tabelle die zwei Eigenschaften erfüllt, die für eine Wahrscheinlichkeitsverteilung benötigt werden.
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Schritt 1.1
Eine diskrete Zufallsvariable xx nimmt eine Menge separater Werte (wie 00, 11, 22...) an. Ihre Wahrscheinlichkeitsverteilung weist jedem möglichen Wert xx eine Wahrscheinlichkeit P(x)P(x) zu. Für jedes xx nimmt die Wahrscheinlichkeit P(x)P(x) einen Wert im abgeschlossenen Intervall mit den Grenzen 00 und 11 an und die Summe der Wahrscheinlichkeiten für alle möglichen xx ist gleich 11.
1. Für alle xx, 0P(x)10P(x)1.
2. P(x0)+P(x1)+P(x2)++P(xn)=1P(x0)+P(x1)+P(x2)++P(xn)=1.
Schritt 1.2
210210 liegt im abgeschlossenen Intervall mit den Grenzen 00 und 11, was die erste Bedingung der Wahrscheinlichkeitsverteilung erfüllt.
210210 liegt im abgeschlossenen Intervall mit den Grenzen 00 und 11
Schritt 1.3
310310 liegt im abgeschlossenen Intervall mit den Grenzen 00 und 11, was die erste Bedingung der Wahrscheinlichkeitsverteilung erfüllt.
310310 liegt im abgeschlossenen Intervall mit den Grenzen 00 und 11
Schritt 1.4
510510 liegt im abgeschlossenen Intervall mit den Grenzen 00 und 11, was die erste Bedingung der Wahrscheinlichkeitsverteilung erfüllt.
510510 liegt im abgeschlossenen Intervall mit den Grenzen 00 und 11
Schritt 1.5
Für jedes xx fällt die Wahrscheinlichkeit P(x)P(x) zwischen 00 und 11 einschließlich, womit das erste Merkmal der Wahrscheinlichkeitsverteilung gegeben ist.
0P(x)10P(x)1 für alle x-Werte
Schritt 1.6
Berechne die Summe aller Wahrscheinlichkeitswerte für alle möglichen xx-Werte.
210+310+510210+310+510
Schritt 1.7
Die Summe der Wahrscheinlichkeiten für alle möglichen xx-Werte ist 210+310+510=1210+310+510=1.
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Schritt 1.7.1
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
2+3+5102+3+510
Schritt 1.7.2
Vereinfache den Ausdruck.
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Schritt 1.7.2.1
Addiere 22 und 33.
5+5105+510
Schritt 1.7.2.2
Addiere 55 und 55.
10101010
Schritt 1.7.2.3
Dividiere 1010 durch 1010.
11
11
11
Schritt 1.8
Für jedes xx fällt die Wahrscheinlichkeit P(x)P(x) zwischen 00 und 11 einschließlich. Darüberhinaus ist die Summe der Wahrscheinlichkeiten für alle möglichen xx gleich 11, was bedeutet, dass die Tabelle die beiden Merkmale einer Wahrscheinlichkeitsverteilung zeigt.
Die Tabelle erfüllt die beiden Merkmale einer Wahrscheinlichkeitsverteilung:
Eigenschaft 1: 0P(x)10P(x)1 für alle xx-Werte
Eigenschaft 2: 210+310+510=1210+310+510=1
Die Tabelle erfüllt die beiden Merkmale einer Wahrscheinlichkeitsverteilung:
Eigenschaft 1: 0P(x)10P(x)1 für alle xx-Werte
Eigenschaft 2: 210+310+510=1210+310+510=1
Schritt 2
Der Erwartungswert einer Verteilung ist der Wert, der erwartet wird, wenn die Versuche zur Verteilung unendlich fortgeführt werden könnten. Dies ist gleich dem Produkt aus jedem Wert und seiner diskreten Wahrscheinlichkeit.
u=2210+3310+5510u=2210+3310+5510
Schritt 3
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 3.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von 22.
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Schritt 3.1.1
Faktorisiere 22 aus 1010 heraus.
u=222(5)+3310+5510u=222(5)+3310+5510
Schritt 3.1.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
u=2225+3310+5510
Schritt 3.1.3
Forme den Ausdruck um.
u=25+3310+5510
u=25+3310+5510
Schritt 3.2
Multipliziere 3(310).
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Schritt 3.2.1
Kombiniere 3 und 310.
u=25+3310+5510
Schritt 3.2.2
Mutltipliziere 3 mit 3.
u=25+910+5510
u=25+910+5510
Schritt 3.3
Kürze den gemeinsamen Faktor von 5.
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Schritt 3.3.1
Faktorisiere 5 aus 10 heraus.
u=25+910+555(2)
Schritt 3.3.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
u=25+910+5552
Schritt 3.3.3
Forme den Ausdruck um.
u=25+910+52
u=25+910+52
u=25+910+52
Schritt 4
Ermittle den gemeinsamen Nenner.
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Schritt 4.1
Mutltipliziere 25 mit 22.
u=2522+910+52
Schritt 4.2
Mutltipliziere 25 mit 22.
u=2252+910+52
Schritt 4.3
Mutltipliziere 52 mit 55.
u=2252+910+5255
Schritt 4.4
Mutltipliziere 52 mit 55.
u=2252+910+5525
Schritt 4.5
Stelle die Faktoren von 52 um.
u=2225+910+5525
Schritt 4.6
Mutltipliziere 2 mit 5.
u=2210+910+5525
Schritt 4.7
Mutltipliziere 2 mit 5.
u=2210+910+5510
u=2210+910+5510
Schritt 5
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
u=22+9+5510
Schritt 6
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 6.1
Mutltipliziere 2 mit 2.
u=4+9+5510
Schritt 6.2
Mutltipliziere 5 mit 5.
u=4+9+2510
u=4+9+2510
Schritt 7
Vereinfache den Ausdruck durch Kürzen der gemeinsamen Faktoren.
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Schritt 7.1
Addiere 4 und 9.
u=13+2510
Schritt 7.2
Addiere 13 und 25.
u=3810
Schritt 7.3
Kürze den gemeinsamen Teiler von 38 und 10.
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Schritt 7.3.1
Faktorisiere 2 aus 38 heraus.
u=2(19)10
Schritt 7.3.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
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Schritt 7.3.2.1
Faktorisiere 2 aus 10 heraus.
u=21925
Schritt 7.3.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
u=21925
Schritt 7.3.2.3
Forme den Ausdruck um.
u=195
u=195
u=195
u=195
Schritt 8
Die Varianz einer Verteilung ist ein Maß für die Streuung und ist gleich dem Quadrat der Standardabweichung.
s2=(x-u)2(P(x))
Schritt 9
Setze die bekannten Werte ein.
(2-(195))2210+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10
Vereinfache den Ausdruck.
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Schritt 10.1
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 10.1.1
Um 2 als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit 55.
(255-195)2210+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.2
Kombiniere 2 und 55.
(255-195)2210+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.3
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
(25-195)2210+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.4
Vereinfache den Zähler.
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Schritt 10.1.4.1
Mutltipliziere 2 mit 5.
(10-195)2210+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.4.2
Subtrahiere 19 von 10.
(-95)2210+(3-(195))2310+(5-(195))2510
(-95)2210+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.5
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
(-95)2210+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.6
Wende die Exponentenregel (ab)n=anbn an, um den Exponenten zu verteilen.
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Schritt 10.1.6.1
Wende die Produktregel auf -95 an.
(-1)2(95)2210+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.6.2
Wende die Produktregel auf 95 an.
(-1)29252210+(3-(195))2310+(5-(195))2510
(-1)29252210+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.7
Potenziere -1 mit 2.
19252210+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.8
Mutltipliziere 9252 mit 1.
9252210+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.9
Kombinieren.
9225210+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.10
Kürze den gemeinsamen Teiler von 2 und 10.
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Schritt 10.1.10.1
Faktorisiere 2 aus 922 heraus.
2925210+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.10.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
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Schritt 10.1.10.2.1
Faktorisiere 2 aus 5210 heraus.
2922(525)+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.10.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
2922(525)+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.10.2.3
Forme den Ausdruck um.
92525+(3-(195))2310+(5-(195))2510
92525+(3-(195))2310+(5-(195))2510
92525+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.11
Multipliziere 52 mit 5 durch Addieren der Exponenten.
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Schritt 10.1.11.1
Mutltipliziere 52 mit 5.
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Schritt 10.1.11.1.1
Potenziere 5 mit 1.
925251+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.11.1.2
Wende die Exponentenregel aman=am+n an, um die Exponenten zu kombinieren.
9252+1+(3-(195))2310+(5-(195))2510
9252+1+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.11.2
Addiere 2 und 1.
9253+(3-(195))2310+(5-(195))2510
9253+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.12
Potenziere 9 mit 2.
8153+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.13
Potenziere 5 mit 3.
81125+(3-(195))2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.14
Um 3 als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit 55.
81125+(355-195)2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.15
Kombiniere 3 und 55.
81125+(355-195)2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.16
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
81125+(35-195)2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.17
Vereinfache den Zähler.
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Schritt 10.1.17.1
Mutltipliziere 3 mit 5.
81125+(15-195)2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.17.2
Subtrahiere 19 von 15.
81125+(-45)2310+(5-(195))2510
81125+(-45)2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.18
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
81125+(-45)2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.19
Wende die Exponentenregel (ab)n=anbn an, um den Exponenten zu verteilen.
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Schritt 10.1.19.1
Wende die Produktregel auf -45 an.
81125+(-1)2(45)2310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.19.2
Wende die Produktregel auf 45 an.
81125+(-1)24252310+(5-(195))2510
81125+(-1)24252310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.20
Potenziere -1 mit 2.
81125+14252310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.21
Mutltipliziere 4252 mit 1.
81125+4252310+(5-(195))2510
Schritt 10.1.22
Kombinieren.
81125+4235210+(5-(195))2510
Schritt 10.1.23
Potenziere 4 mit 2.
81125+1635210+(5-(195))2510
Schritt 10.1.24
Potenziere 5 mit 2.
81125+1632510+(5-(195))2510
Schritt 10.1.25
Mutltipliziere 16 mit 3.
81125+482510+(5-(195))2510
Schritt 10.1.26
Mutltipliziere 25 mit 10.
81125+48250+(5-(195))2510
Schritt 10.1.27
Kürze den gemeinsamen Teiler von 48 und 250.
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Schritt 10.1.27.1
Faktorisiere 2 aus 48 heraus.
81125+2(24)250+(5-(195))2510
Schritt 10.1.27.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
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Schritt 10.1.27.2.1
Faktorisiere 2 aus 250 heraus.
81125+2242125+(5-(195))2510
Schritt 10.1.27.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
81125+2242125+(5-(195))2510
Schritt 10.1.27.2.3
Forme den Ausdruck um.
81125+24125+(5-(195))2510
81125+24125+(5-(195))2510
81125+24125+(5-(195))2510
Schritt 10.1.28
Um 5 als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit 55.
81125+24125+(555-195)2510
Schritt 10.1.29
Kombiniere 5 und 55.
81125+24125+(555-195)2510
Schritt 10.1.30
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
81125+24125+(55-195)2510
Schritt 10.1.31
Vereinfache den Zähler.
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Schritt 10.1.31.1
Mutltipliziere 5 mit 5.
81125+24125+(25-195)2510
Schritt 10.1.31.2
Subtrahiere 19 von 25.
81125+24125+(65)2510
81125+24125+(65)2510
Schritt 10.1.32
Wende die Produktregel auf 65 an.
81125+24125+6252510
Schritt 10.1.33
Kombinieren.
81125+24125+6255210
Schritt 10.1.34
Kürze den gemeinsamen Teiler von 5 und 52.
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Schritt 10.1.34.1
Faktorisiere 5 aus 625 heraus.
81125+24125+5625210
Schritt 10.1.34.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
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Schritt 10.1.34.2.1
Faktorisiere 5 aus 5210 heraus.
81125+24125+5625(510)
Schritt 10.1.34.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
81125+24125+5625(510)
Schritt 10.1.34.2.3
Forme den Ausdruck um.
81125+24125+62510
81125+24125+62510
81125+24125+62510
Schritt 10.1.35
Potenziere 6 mit 2.
81125+24125+36510
Schritt 10.1.36
Mutltipliziere 5 mit 10.
81125+24125+3650
Schritt 10.1.37
Kürze den gemeinsamen Teiler von 36 und 50.
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Schritt 10.1.37.1
Faktorisiere 2 aus 36 heraus.
81125+24125+2(18)50
Schritt 10.1.37.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
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Schritt 10.1.37.2.1
Faktorisiere 2 aus 50 heraus.
81125+24125+218225
Schritt 10.1.37.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
81125+24125+218225
Schritt 10.1.37.2.3
Forme den Ausdruck um.
81125+24125+1825
81125+24125+1825
81125+24125+1825
81125+24125+1825
Schritt 10.2
Vereinfache Terme.
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Schritt 10.2.1
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
81+24125+1825
Schritt 10.2.2
Addiere 81 und 24.
105125+1825
Schritt 10.2.3
Kürze den gemeinsamen Teiler von 105 und 125.
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Schritt 10.2.3.1
Faktorisiere 5 aus 105 heraus.
5(21)125+1825
Schritt 10.2.3.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
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Schritt 10.2.3.2.1
Faktorisiere 5 aus 125 heraus.
521525+1825
Schritt 10.2.3.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
521525+1825
Schritt 10.2.3.2.3
Forme den Ausdruck um.
2125+1825
2125+1825
2125+1825
Schritt 10.2.4
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
21+1825
Schritt 10.2.5
Addiere 21 und 18.
3925
3925
3925
 [x2  12  π  xdx ]