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NachrichtenLexikonProtokolleBücherForenDonnerstag, 20. Juni 2013 

Hypergeometrische Verteilung


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Inhaltsverzeichnis

Allgemeine Problemstellung:

Zu einer Menge mit a  Elementen gibt es zwei voneinander unabhängige Teilmengen b  bzw.  c  Elementen.
Die Hypergeometrische Wahrscheinlichkeitsverteilung mit den Parametern a  b und c a b c gibt die Wahrscheinlichkeit dafür an dass die beiden Teilmengen 0  1  2  3  ... Elemente gemeinsam besitzen.

Beispiele:

In einem Behälter befinden sich 45 Kugeln sind 20 gelb. Es werden 10 Kugeln
Die Verteilung 45 20 10 gibt die Wahrscheinlichkeit dafür an dass 0  1  2  3  ...  10 der Kugeln gelb sind.

Beim Zahlenlotto gibt es 49 numerierte davon werden bei der Auslosung 6 gezogen; dem Lottoschein werden 6 Zahlen angekreuzt.
Die Verteilung 49 6 6 gibt die Wahrscheinlichkeit dafür an genau  1  2  3  ...  6 "Treffer" zu

Rechenbeispiel H 45 20 10 ( 4 ):


Zu dem oben aufgeführten Beispiel der Kugeln soll die Wahrscheinlichkeit für genau 4 Kugeln ermittelt werden.
Die Wahrscheinlichkeit ergibt sich aus:
Anzahl der Möglichkeiten genau 4 gelbe und damit genau 6 violette ) Kugeln
geteilt durch
Anzahl der Möglichkeiten genau 10 Kugeln Farbe auszuwählen

Im Nachfolgenden steht "a über b" den Binominalkoeffizienten .
Es gibt ( 20 über 4 = 4845 Möglichkeiten genau 4 gelbe Kugeln
Es gibt ( 25 über 6 = 177100 Möglichkeiten genau 6 violette Kugeln
Da jede "gelbe Möglichkeit" mit jeder Möglichkeit" kombiniert werden kann ergeben sich 4845 * 177100 = 858049500 für genau 4 gelbe und 6 violette
H 45 20 10 ( 4 )  = ( 20 über 4 ) ( 25 über 6 ) / ( über 10 )
 = 4845 * 177100 / 3190187286
 = 858049500 / 3190187286
 = 0.2689652434405696
Das heißt in rund 27 Prozent Fälle werden genau 4 gelbe Kugeln entnommen.

Eigenschaften der Hypergeometrische Verteilung:

Für alle natürliche Zahlen a b c d mit a >= b a >= c gilt:
  • H a b c = H a c b
  • H a b c ( d ) = H a c b ( d )
  • H a b c ( d ) = ( b d ) * ( ( a - ) über ( c - d ) / ( a über c )
  • H a b c ( d ) = ( c d ) * ( ( a - ) über ( b - d ) / ( a über b )
  • Die Verteilung H a b c besitzt den Erwartungswert b * c / a
  • Die Verteilung H a b c besitzt die Streuung ( b * c / a * ( 1 - b / a * ( a - c ) / a - 1 )
  • Die Hypergeometrische Verteilung kann unter bestimmten durch die Binomialverteilung angenähert werden .

Zahlenwerte zu den Beispielen:

H 45 20 10


n Anzahl (n) Wahrscheinlichkeit (n) in %
0 3268760   0.10246294988212173
1 40859500   1.2807868735265217
2 205499250   6.441604569795153
3 547998000  17.17761218612041
4 858049500  26.89652434405696
5 823727520  25.82066337029468
6 490314000  15.369442482318263
7 178296000   5.588888175388459
8 37791000   1.184601298044293
9 4199000   0.1316223664493659
10 184756   0.005791384123772099
3190187286 100
Erw.Wert 4.444444444444445
Streuung 1.964085297418631
   
H 45 10 20


n Anzahl (n) Wahrscheinlichkeit (n) in %
0 3247943160   0.10246294988212173
1 40599289500   1.2807868735265217
2 204190544250   6.441604569795153
3 544508118000  17.17761218612041
4 852585079500  26.89652434405696
5 818481676320  25.82066337029468
6 487191474000  15.369442482318263
7 177160536000   5.588888175388459
8 37550331000   1.184601298044293
9 4172259000   0.1316223664493659
10 183579396   0.005791384123772099
11 0   0
12 0   0
13 0   0
14 0   0
15 0   0
16 0   0
17 0   0
18 0   0
19 0   0
20 0   0
3169870830126 100
Erw.Wert 4.444444444444445
Streuung 1.964085297418631
H 49 6 6


n Anzahl (n) Wahrscheinlichkeit (n) in %
0 6096454  43.59649755116915
1 5775588  41.30194504847604
2 1851150  13.237802900152576
3 246820   1.7650403866870101
4 13545   0.0968619724401408
5 258   0.0018449899512407771
6 1   0.000007151123842018516
13983816 100
Erw.Wert 0.7346938775510204
Streuung 0.5775718450645565

Mathematische Definition

Die Massefunktion der Hypergeometrischen Verteilung ist

Der Erwartungswert einer Zufallsvariable <math>X</math> mit Hypergeometrischer Verteilung ist

<math>E[X]=\frac{nM}{N}</math>

Und ihre Varianz

<math>V[X]=\frac{nNM}{(N+M)^2}( 1-\frac{n-1}{N+M-1})</math>




Bücher zum Thema Hypergeometrische Verteilung

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