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Aufgabe:

Eine stetige Zufallsvariable X hat folgende Dichtefunktion:\( f(x)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{x \ln (9)} & 1 \leq x \leq 9 \\ 0 & \text { sonst }\end{array}\right. \)Berechnen Sie die folgenden Größen. (Hinweis: Stellen Sie zunächst allgemein die Verteilungsfunktion F(x) auf, da diese für mehrere Berechnungen verwendet werden kann.)

a. F(4,1) =

b. P(X=7) =

c. P(X>11,6) =

d. P(3.5≤X<8.4) =

e. x0.7  =

f. E(X) =


Problem/Ansatz:

ich weiß nicht wie ich die Formel angehen soll... Danke LG!

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ich weiß nicht wie ich die Formel angehen soll

Hast Du denn den in der Aufgabe gegebenen Hinweis befolgt und wenn ja, mit welchem Ergebnis?

3 Antworten

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Aloha :)$$f(x)=\left\{\begin{array}{cl}\frac{1}{x\ln(9)} &\text{falls }1\le x\le9\\[1ex]0 &\text{sonst} \end{array}\right.$$

Wir machen uns das Leben leicht und folgen dem Hinweis, bilden also zuerst die Verteilungsfunktion \(F(x)\) durch Integration über die Dichtefunktion. Beachte, dass \(x\) nun als obere Grenze im Integral auftritt und ich zur Unterscheidung als Integrationsvariable \(t\) gewählt habe:$$F(x)=\int\limits_{-\infty}^x f(t)\,dt=\int\limits_1^x\frac{1}{\ln(9)}\cdot\frac1t\,dt=\frac{1}{\ln(9)}\cdot\left[\ln|t|\right]_{t=1}^x=\frac{1}{\ln(9)}\cdot\left(\ln|x|-\ln(1)\right)$$Die Betragszeichen um \(|x|\) können entfallen, weil \(x\in[1;9]\). Weiter ist \(\ln(1)=0\).

Wir berücksichtigen noch ausdrücklich, dass die Wahrscheinlichkeitsdichte \(f(x)\) nur für \(x\in[1;9]\) von Null verschieden ist und fassen alles in der Verteilungsfunktion zusammen:$$F(x)=\left\{\begin{array}{cl}0 &\text{falls } x<1\\[1ex]\frac{\ln(x)}{\ln(9)} &\text{falls }1\le x\le 9\\[1ex]1 &\text{falls }x>9\end{array}\right.$$

Mit \(P(a\le X\le b)=F(b)-F(a)\) kannst du nun die ersten Fragen beantworten:$$\text{a) }F(4,1)=\frac{\ln(4,1)}{\ln(9)}\approx0,642168$$$$\text{b) }P(X=7)=P(7\le X\le 7)=F(7)-F(7)=0$$$$\text{c) }P(X>11,6)=1-P(X\le11,6)=1-F(11,6)=1-1=0$$$$\text{d) }P(3,5\le x<8,4)=F(8,4)-F(3,5)\approx0,968600-0,570157=0,398443$$

Bei Teil (e) soll das \(x_{0,7}\) bestimmt werden:$$0,7\stackrel!=P(X\le x_{0,7}=F(x_{0,7})=\frac{\ln(x_{0,7})}{\ln(9)}\implies\ln(x_{0,7})=0,7\cdot\ln(9)\implies$$$$x_{0,7}=e^{0,7\cdot\ln(9)}=9^{0,7}\approx4,655537$$

Für den Erwartungswert in Teil (f) musst du nochmal integrieren:$$E(x)=\int\limits_{-\infty}^\infty x\cdot f(x)\,dx=\int\limits_1^9x\cdot\frac{1}{x\cdot\ln(9)}\,dx=\int\limits_1^9\frac{1}{\ln(9)}\,dx=\left[\frac{x}{\ln(9)}\right]_1^9=\frac{9-1}{\ln(9)}$$$$E(X)=\frac{8}{\ln(9)}\approx3,640957$$

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Wirklich hilfsreich, Danke!!!

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Stellen Sie zunächst allgemein die Verteilungsfunktion F(x) auf

\(F(x) = \int\limits_{-\infty}^x f(t)\,\mathrm{d}t\)

b. P(X=7) =

\(0\)

c. P(X>11,6) =

\(1 - F(11,6)\)

d. P(3.5≤X<8.4) =

\(F(8,4) - F(3,5)\)

e. x0.7  =

?

f. E(X) =

\(\int\limits_{-\infty}^\infty x\cdot f(x)\,\mathrm{d}x\)

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Zuerst solltest du die Stammfunktion der Dichtefunktion bilden. Damit bestimmt man ja nachher die Wahrscheinlichkeit für Intervalle.

Benutze zur Hilfe und Selbstkontrolle einen Integrationsrechner.

Hier meine Kontrollergebnisse:

a) F(4.1) = 0.6422
b) P(X = 7) = 0
c) P(X > 11.6) = 0
d) P(3.5 ≤ x < 8.4) = 0.3984
e) x0.7 = 4.656
f) E(x) = 3.641

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