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Interaktive Übung

Zwanzig Aufgaben zum Rechnen mit Klassenmitten: Mitten bestimmen, gewichtete Summen bilden, den Näherungswert des Mittelwerts berechnen und ihn mit dem exakten Wert vergleichen.

Zum NachschlagenZurück zur ErklärungMittelwert aus Klassenmitten — ein Näherungswert aus klassierten Daten.
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Übungsaufgaben

Zwanzig Aufgaben zum Mittelwert aus klassierten Daten. Hier wird viel gerechnet: erst die Klassenmitten, dann die Produkte aus Mitte und Häufigkeit, schließlich der Näherungswert \(\bar{x}\). Zwei Aufgaben gehen den Weg auch rückwärts — aus einem gegebenen Mittelwert zurück auf eine fehlende Häufigkeit.

1Eine Klassenmitte bestimmenAFB I

Eine Klasse reicht von 24,5 bis 31,5.

Berechnen Sie ihre Klassenmitte \(m = \dfrac{a+b}{2}\).

Ergebnis als Dezimalzahl eintragen.
\(m=\dfrac{24{,}5+31{,}5}{2}=\dfrac{56}{2}=28\). Die Klassenmitte hat immer denselben Abstand zu beiden Grenzen — hier jeweils 3,5.
2Alle Klassenmitten auf einmalAFB I

Eine Messreihe ist in vier Klassen der Breite 20 zerlegt worden.

Tragen Sie zu jeder Klasse die Klassenmitte ein.

Alle vier Felder ausfüllen, dann prüfen.
KlasseKlassenmitte m
40 ≤ x < 60
60 ≤ x < 80
80 ≤ x < 100
100 ≤ x < 120
Jede Mitte ist das arithmetische Mittel der beiden Grenzen. Weil alle Klassen gleich breit sind, liegen auch die Mitten im Abstand 20 — nach der ersten Mitte lässt sich der Rest einfach fortzählen.
3Die Produkte H · m berechnenAFB II

Zu den vier Klassen aus Aufgabe 2 gehören die absoluten Häufigkeiten \(H_1 = 4\), \(H_2 = 7\), \(H_3 = 6\) und \(H_4 = 3\).

Berechnen Sie für jede Klasse das Produkt aus Häufigkeit und Klassenmitte.

Alle Felder ausfüllen, dann auf einmal prüfen.

\(H_1\cdot m_1=\)    \(H_2\cdot m_2=\)    \(H_3\cdot m_3=\)    \(H_4\cdot m_4=\)

Summe aller Produkte:

\(4\cdot 50=200\), \(7\cdot 70=490\), \(6\cdot 90=540\), \(3\cdot 110=330\). Zusammen 1560. Diese Summe ersetzt die Summe aller Einzelwerte — jeder Wert einer Klasse wird dabei durch die Klassenmitte vertreten.
4Den Mittelwert Schritt für SchrittAFB II

Eine Messreihe hat drei Klassen mit den Klassenmitten 15, 25 und 35 und den absoluten Häufigkeiten 6, 10 und 4.

Berechnen Sie den Näherungswert des Mittelwerts.

Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Stichprobenumfang \(n=H_1+H_2+H_3=\;?\)
  2. \(H_1\cdot m_1=\;?\)
  3. \(H_2\cdot m_2=\;?\)
  4. \(H_3\cdot m_3=\;?\)
  5. Summe aller Produkte \(=\;?\)
  6. \(\bar{x}\approx\dfrac{480}{20}=\;?\)
\(6\cdot 15=90\), \(10\cdot 25=250\), \(4\cdot 35=140\); zusammen 480. Geteilt durch \(n=20\) ergibt sich \(\bar{x}\approx 24\). Der Wert liegt näher an 25 als an 15, weil die mittlere Klasse am stärksten besetzt ist.
5Mittelwert aus klassierten DatenAFB II

Eine Erhebung liefert fünf Klassen mit den Klassenmitten 2, 6, 10, 14 und 18 sowie den absoluten Häufigkeiten 5, 8, 12, 10 und 5.

Berechnen Sie den Näherungswert \(\bar{x}\).

Ergebnis als Dezimalzahl, gerundet auf zwei Nachkommastellen.
\(n=5+8+12+10+5=40\). Die gewichtete Summe ist \(5\cdot 2+8\cdot 6+12\cdot 10+10\cdot 14+5\cdot 18=10+48+120+140+90=408\). Also \(\bar{x}\approx\dfrac{408}{40}=10{,}2\).
6Fehlersuche in der RechnungAFB II

Timo berechnet den Mittelwert aus vier Klassen mit den Mitten 5, 15, 25, 35 und den Häufigkeiten 2, 6, 8, 4. Klicken Sie die fehlerhaften Zeilen an.

Zwei der vier Zeilen enthalten einen Fehler.
Ein Blick auf die Klassenmitten hätte gereicht: Alle liegen zwischen 5 und 35, also muss auch der Mittelwert dazwischen liegen. 110 ist unmöglich.
7Was gilt für den Mittelwert aus Klassenmitten?AFB II

Kreuzen Sie alle zutreffenden Aussagen an.

Mehrere Antworten sind richtig.
Beim Rechnen mit relativen Häufigkeiten steckt das Teilen durch \(n\) schon in den \(h_i\): \(\bar{x}\approx h_1 m_1 + h_2 m_2 + \ldots + h_k m_k\). Und der Mittelwert ist stets ein gewichteter Durchschnitt der Klassenmitten — er kann deshalb nie außerhalb ihres Bereichs liegen.
8Summe und MittelwertAFB II

Für sechs Klassen wurden die Produkte \(H_i\cdot m_i\) berechnet: \(2{,}05\); \(3{,}225\); \(5{,}625\); \(7{,}05\); \(3{,}675\); \(1{,}275\) — jeweils in Sekunden. Der Stichprobenumfang beträgt \(n = 20\).

Berechnen Sie die Summe der Produkte und daraus den Mittelwert.

Beide Werte eintragen, Enter prüft.
\(2{,}05+3{,}225+5{,}625+7{,}05+3{,}675+1{,}275=22{,}90\). Geteilt durch \(n=20\): \(\bar{x}\approx 1{,}145\,\mathrm{s}\). Das ist genau der Näherungswert aus dem Beispiel der Reaktionszeiten.
9Die Formel selbst aufschreibenAFB II

Eine Klasse hat die untere Grenze \(a\) und die obere Grenze \(b\).

Geben Sie einen Term für ihre Klassenmitte \(m\) an.

Schreibweise: Bruchstrich als /, Klammern erlaubt. Enter prüft.
\(m=\dfrac{a+b}{2}\). Gleichwertig ist \(0{,}5\cdot(a+b)\) oder auch \(a+\dfrac{b-a}{2}\) — untere Grenze plus die halbe Klassenbreite.
10Stimmt das?AFB II

Entscheiden Sie bei jeder Aussage, ob sie stimmt.

Fünf Aussagen nacheinander. Ein Fehler — und die Serie startet neu.
Aussage 1 von 5

Die zweite und die fünfte Aussage sind die wichtigsten: Näherungswert — und zwei gleichwertige Rechenwege, die man nicht vermischen darf.
11Rechnen mit relativen HäufigkeitenAFB II

Für fünf Klassen sind die relativen Häufigkeiten und die Klassenmitten bekannt. Berechnen Sie die Produkte \(h_i \cdot m_i\) und daraus direkt den Mittelwert.

Alle Felder ausfüllen, dann prüfen.
Klassenmitte mhh · m
50,10
150,25
250,40
350,20
450,05
Summe = x̄
Die relativen Häufigkeiten ergeben zusammen 1 — das ist die Kontrolle. Die Summe der Produkte ist bereits der Mittelwert: \(\bar{x}\approx 23{,}5\). Ein Teilen durch \(n\) findet hier nicht mehr statt, denn es steckt schon in den \(h_i\).
12Rückwärts: die fehlende HäufigkeitAFB III

Eine Messreihe hat drei Klassen mit den Klassenmitten 10, 20 und 30. Bekannt sind \(H_1 = 5\) und \(H_3 = 7\); der Mittelwert beträgt \(\bar{x} = 21\).

Berechnen Sie die fehlende Häufigkeit \(H_2\).

Ergebnis als ganze Zahl.
Ansatz: \(\dfrac{5\cdot 10+H_2\cdot 20+7\cdot 30}{5+H_2+7}=21\). Ausmultipliziert: \(260+20H_2=21\cdot(12+H_2)=252+21H_2\), also \(H_2=8\). Probe: \(\dfrac{50+160+210}{20}=\dfrac{420}{20}=21\) ✓
13Mittelwerte der Größe nachAFB II

Vier Messreihen bestehen jeweils aus zwei Klassen mit den Mitten 10 und 20. Sie unterscheiden sich nur in den Häufigkeiten.

Ordnen Sie die Reihen nach ihrem Mittelwert — beginnend mit dem kleinsten.

Ziehen oder mit den Pfeil-Buttons verschieben.
1Reihe P: \(H_1=5\), \(H_2=5\)
2Reihe Q: \(H_1=9\), \(H_2=1\)
3Reihe R: \(H_1=2\), \(H_2=8\)
4Reihe S: \(H_1=7\), \(H_2=3\)
Alle vier haben \(n=10\). Die Mittelwerte sind \(Q: \frac{90+20}{10}=11\), \(S: \frac{70+60}{10}=13\), \(P: \frac{50+100}{10}=15\) und \(R: \frac{20+160}{10}=18\). Je stärker die obere Klasse besetzt ist, desto weiter wird der Mittelwert nach oben gezogen.
14Der Anteil als gekürzter BruchAFB II

Eine Klasse mit der Klassenmitte 12 enthält 15 der insgesamt 40 Messwerte.

Geben Sie ihre relative Häufigkeit als vollständig gekürzten Bruch an.

Zähler und Nenner eintragen — vollständig gekürzt.
\(\dfrac{15}{40}\) lässt sich mit 5 kürzen: \(\dfrac{3}{8}=0{,}375\). Ihr Beitrag zum Mittelwert ist damit \(0{,}375\cdot 12=4{,}5\).
15Begriff und BedeutungAFB I

Verbinden Sie jeden Begriff mit der passenden Beschreibung.

16Der Rechenweg in WortenAFB I

Vervollständigen Sie die Beschreibung des Verfahrens.

Ziehe die Bausteine an die richtige Stelle.

Liegt die nicht mehr vor, so wird jeder Wert einer Klasse durch die ersetzt. Jede Mitte wird mit der ihrer Klasse multipliziert; alle Produkte werden addiert. Die Summe wird durch den geteilt. Das Ergebnis ist nur ein , weil innerhalb jeder Klasse Information verloren gegangen ist.

Die fünf Lücken sind genau die fünf Schritte des Verfahrens — in dieser Reihenfolge.
17Welcher Beitrag gehört zu welcher Klasse?AFB II

Drei Klassen haben die Mitten 4, 8 und 12 sowie die Häufigkeiten 5, 3 und 2.

Setzen Sie in jeder Zeile genau ein Kreuz beim richtigen Beitrag \(H\cdot m\).

In jeder Zeile genau ein Kreuz.
202440
Klasse mit m = 4 und H = 5
Klasse mit m = 8 und H = 3
Klasse mit m = 12 und H = 2
alle drei Klassen zusammen
\(5\cdot 4=20\), \(3\cdot 8=24\) und \(2\cdot 12=24\) — die letzten beiden Klassen liefern zufällig denselben Beitrag. Zusammen ergibt das 68, und 68 steht nicht in der Tabelle: In der letzten Zeile bleibt deshalb jedes Feld leer.
18Näherung und exakter Wert im VergleichAFB III

Von einer Messreihe ist die Urliste ausnahmsweise noch vorhanden:

12 · 13 · 15 · 16 · 18 · 21 · 22 · 24 · 27 · 28

Die Werte werden in vier Klassen der Breite 5 von 10 bis 30 zusammengefasst. Berechnen Sie den exakten Mittelwert, den Näherungswert aus den Klassenmitten und ihre Differenz.

Alle drei Felder ausfüllen, dann prüfen.
Exakt: \(\dfrac{196}{10}=19{,}6\). Klassiert ergibt sich \(H=2;3;3;2\) mit den Mitten 12,5; 17,5; 22,5 und 27,5, also \(\dfrac{2\cdot 12{,}5+3\cdot 17{,}5+3\cdot 22{,}5+2\cdot 27{,}5}{10}=\dfrac{200}{10}=20{,}0\). Die Näherung liegt hier um 0,4 zu hoch — sie ersetzt jeden Wert durch die Mitte seiner Klasse, und die Werte liegen hier eher am unteren Rand ihrer Klassen.
19Klasse und Mitte zusammenbringenAFB I

Sortieren Sie jede Klasse in den Korb mit der passenden Klassenmitte.

Erst eine Karte anklicken, dann den Korb.
1m = 1,025
2m = 1,15
3m = 1,25
Je zwei Klassen haben dieselbe Mitte, obwohl sie unterschiedlich breit sind: Die Mitte verrät nur, wo eine Klasse liegt, nicht wie breit sie ist. Genau deshalb ist der Mittelwert aus Klassenmitten bei breiten Klassen ungenauer.
20Den Rechenweg auswählenAFB III

Gegeben sind vier Klassen mit den Mitten 3, 9, 15 und 21 sowie den relativen Häufigkeiten 0,20; 0,35; 0,30 und 0,15. Spielen Sie die Rechnung Schritt für Schritt durch.

Nur die richtige Karte bringt dich weiter.
    Die Probe am Schluss: Die relativen Häufigkeiten ergeben zusammen 1,00, und der Mittelwert 11,4 liegt zwischen der kleinsten Mitte 3 und der größten Mitte 21 — beides muss stimmen.
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