Zuerst werden einige Begriffe, wie Erwartungswert, Varianz und Standardabweichung wiederholt.
In der vorgelegten Aufgabe sind 5 Zufallsgrößen und deren Wahrscheinlichkeiten genannt.
Dann gilt: E ( X ) = μ = ∑ i = 1 5 x i ⋅ P ( X = x i ) E(X)=\mu=\sum_{i=1}^5x_i\cdot P(X=x_i)E ( X ) = μ = ∑ i = 1 5 x i ⋅ P ( X = x i )
Für die Varianz Var ( x ) \operatorname{Var}(x)Var ( x ) gilt: Var ( X ) = ∑ i = 1 5 ( x i − μ ) 2 ⋅ P ( X = x i ) \operatorname{Var}(X)=\sum^5_{i=1}(x_i-\mu)^2\cdot P(X=x_i)Var ( X ) = ∑ i = 1 5 ( x i − μ ) 2 ⋅ P ( X = x i ) .
Die Standardabweichung ist σ = Var ( X ) \sigma=\sqrt{\operatorname{Var}(X)}σ = Var ( X ) .
Man übernimmt die Wahrscheinlichkeitsfunktion und berechnet schrittweise die Standardabweichung σ \sigmaσ .
Danach berechnet man μ − σ \mu-\sigmaμ − σ und μ + σ \mu+\sigmaμ + σ .
Man schreibt für p : = P ( X = x ) p:=P(X=x)p := P ( X = x )
x 98,5 99 100 101 101,5 p 0,05 0,1 0,75 0,07 0,03 x − μ − 1,44 − 0,94 0,06 1,06 1,56 ( x − μ ) 2 2,0736 0,8836 0,0036 1,1236 2,4336 p ⋅ ( x − μ ) 2 0,10368 0,08836 0,0027 0,078652 0,073008 \def\arraystretch{1.25} \begin{array}{c||c|c|c|c|c|}
x&98{,}5&99&100&101&101{,}5\\\hline
p&0{,}05&0{,}1&0{,}75&0{,}07&0{,}03\\\hline
x-\mu&-1{,}44&-0{,}94&0{,}06&1{,}06&1{,}56\\\hline
(x-\mu)^2&2{,}0736&0{,}8836&0{,}0036&1{,}1236&2{,}4336\\\hline
p\cdot (x-\mu)^2&0{,}10368&0{,}08836&0{,}0027& 0{,}078652&0{,}073008\\\hline
\end{array}x p x − μ ( x − μ ) 2 p ⋅ ( x − μ ) 2 98 , 5 0 , 05 − 1 , 44 2 , 0736 0 , 10368 99 0 , 1 − 0 , 94 0 , 8836 0 , 08836 100 0 , 75 0 , 06 0 , 0036 0 , 0027 101 0 , 07 1 , 06 1 , 1236 0 , 078652 101 , 5 0 , 03 1 , 56 2 , 4336 0 , 073008
Damit erhalten wir
Var ( X ) = ∑ ( x − μ ) 2 ⋅ P ( X = x ) = 0,10368 + 0,08836 + 0,0027 + 0,078652 + 0,073008 = 0,3464 \operatorname{Var}(X)=\sum(x-\mu)^2\cdot P(X=x)\\
=0{,}10368+0{,}08836+0{,}0027+0{,}078652+0{,}073008=0{,}3464Var ( X ) = ∑ ( x − μ ) 2 ⋅ P ( X = x ) = 0 , 10368 + 0 , 08836 + 0 , 0027 + 0 , 078652 + 0 , 073008 = 0 , 3464
und σ = 0,588557559 \sigma=0{,}588557559σ = 0 , 588557559 .
Somit gilt: μ − σ = 99,35 \mu-\sigma=99{,}35μ − σ = 99 , 35 und μ + σ = 100,258 \mu+\sigma=100{,}258μ + σ = 100 , 258 .
Also ist P ( ∣ X − μ ∣ < σ ) = 0,75 P(|X-\mu|<\sigma)=0{,}75P ( ∣ X − μ ∣ < σ ) = 0 , 75 , weil nur die "100 100100 -Gramm-Spalte" in diesem Bereich liegt.