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Wahrscheinlichkeit berechnen mit dem Baumdiagramm: Pfadregeln einfach erklärt

Wie wahrscheinlich ist es, zweimal hintereinander eine Sechs zu würfeln? Oder aus einer Tüte mit roten und blauen Kugeln zwei rote zu ziehen? Solche Fragen beantwortet die Wahrscheinlichkeitsrechnung – und das wichtigste Werkzeug dafür ist das Baumdiagramm.

Grundbegriffe

Ein Zufallsexperiment hat mehrere mögliche Ergebnisse, aber man weiß vorher nicht, welches eintritt. Die Wahrscheinlichkeit gibt an, wie sicher ein Ergebnis ist – als Bruch, Dezimalzahl oder Prozent zwischen 0 (unmöglich) und 1 (sicher). Bei gleich wahrscheinlichen Ergebnissen gilt die Laplace-Regel: Wahrscheinlichkeit = Anzahl der günstigen Ergebnisse / Anzahl aller Ergebnisse. Eine Sechs beim Würfeln: 1/6.

Mehrstufige Zufallsexperimente

Wird ein Experiment mehrfach hintereinander durchgeführt – zweimal würfeln, dreimal eine Münze werfen –, spricht man von einem mehrstufigen Experiment. Hier wird das Baumdiagramm unverzichtbar.

Das Baumdiagramm zeichnen

Jede Stufe des Experiments bildet eine Ebene. Von jedem Punkt verzweigen Äste zu den möglichen Ergebnissen, an jeden Ast schreibt man die Wahrscheinlichkeit. Beispiel: Zweimal eine Münze werfen. Erste Ebene: Kopf (1/2) oder Zahl (1/2). Von jedem Ergebnis aus zweite Ebene: wieder Kopf (1/2) oder Zahl (1/2). So entstehen vier Pfade: KK, KZ, ZK, ZZ.

Die Pfadmultiplikationsregel

Die Wahrscheinlichkeit eines Pfades ist das Produkt der Wahrscheinlichkeiten entlang des Pfades. P(KK) = 1/2 · 1/2 = 1/4. Zweimal eine Sechs: 1/6 · 1/6 = 1/36.

Die Pfadadditionsregel

Gehören mehrere Pfade zu einem Ereignis, werden ihre Wahrscheinlichkeiten addiert. „Genau einmal Kopf“ umfasst KZ und ZK: 1/4 + 1/4 = 1/2.

Ziehen mit und ohne Zurücklegen

In einer Tüte sind 3 rote und 2 blaue Kugeln. Es werden zwei Kugeln gezogen.

  • Mit Zurücklegen: Die Wahrscheinlichkeiten bleiben gleich. P(rot, rot) = 3/5 · 3/5 = 9/25.
  • Ohne Zurücklegen: Nach dem ersten Zug ist eine Kugel weniger in der Tüte. P(rot, rot) = 3/5 · 2/4 = 6/20 = 3/10.

Der Unterschied ist entscheidend: Ohne Zurücklegen ändern sich die Wahrscheinlichkeiten in der zweiten Stufe.

Das Gegenereignis

„Mindestens einmal“ lässt sich oft leichter über das Gegenereignis berechnen: P(mindestens eine Sechs bei zwei Würfen) = 1 – P(keine Sechs) = 1 – 5/6 · 5/6 = 1 – 25/36 = 11/36.

Kontrolle

An jeder Verzweigung müssen die Wahrscheinlichkeiten zusammen 1 ergeben. Und die Wahrscheinlichkeiten aller Pfade zusammen ebenfalls 1. Das ist eine schnelle Kontrolle für das gesamte Baumdiagramm.

Typische Fehler

  • Beim Ziehen ohne Zurücklegen die zweite Stufe nicht anpassen.
  • Entlang des Pfades addieren statt multiplizieren.
  • „Mindestens einmal“ mühsam über alle Pfade berechnen statt über das Gegenereignis.
  • Pfade vergessen, etwa ZK neben KZ.

Verkürzte Baumdiagramme

Bei vielen Stufen wird der Baum schnell unübersichtlich. Dann zeichnet man nur die Pfade, die für das gesuchte Ereignis wichtig sind. In der Oberstufe führt dieser Gedanke zur Binomialverteilung, bei der man Pfade nicht mehr zeichnet, sondern zählt.

Teste dich selbst

  1. Wahrscheinlichkeit für eine gerade Zahl beim Würfeln? – Lösung: 3/6 = 1/2.
  2. Zweimal Münzwurf, zweimal Zahl? – Lösung: 1/2 · 1/2 = 1/4.
  3. Urne mit 4 roten, 6 blauen Kugeln, zwei Züge ohne Zurücklegen, beide rot? – Lösung: 4/10 · 3/9 = 12/90 = 2/15.
  4. Dreimal würfeln, mindestens eine Sechs? – Lösung: 1 – (5/6)³ = 91/216 ≈ 0,42.

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Häufige Fragen (FAQ)

Wann multipliziere und wann addiere ich?
Entlang eines Pfades wird multipliziert. Gehören mehrere Pfade zum gesuchten Ereignis, werden ihre Ergebnisse addiert.
Was ist der Unterschied zwischen mit und ohne Zurücklegen?
Mit Zurücklegen bleiben die Wahrscheinlichkeiten in jeder Stufe gleich, ohne Zurücklegen ändern sie sich, weil weniger Objekte übrig sind.
Wie berechne ich „mindestens einmal“?
Am einfachsten über das Gegenereignis: 1 minus die Wahrscheinlichkeit für „keinmal“.

Alle Übungsblätter nach Fach und Klasse findest du in der Übersicht.

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