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Übungen zur Repräsentativität

Zwanzig Aufgaben von AFB I bis AFB III: Begriffe sichern, Erhebungssituationen beurteilen und Sollzahlen repräsentativer Stichproben berechnen.

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Ü

Übungsaufgaben

A1Die Definition in eigenen WortenAFB I

Vervollständige die Kernaussage, mit der Repräsentativität festgelegt wird.

Ziehe die Bausteine an die richtige Stelle.

Eine Stichprobe soll Aussagen über die ermöglichen. Dazu muss sie bezüglich vorher definierter die Grundgesamtheit möglichst gut . So zusammengestellte Stichproben nennt man . Ob das gelingt, entscheidet sich bereits beim , also vor der ersten Frage.

Repräsentativ ist nicht die Stichprobe an sich, sondern der Weg, auf dem sie entstanden ist.
A2Was gehört zu einer guten Erhebung?AFB I

Eine Schülerzeitung plant eine Umfrage unter allen 840 Schülerinnen und Schülern der Schule. Wähle alle Punkte aus, die für die Repräsentativität wirklich wichtig sind.

Mehrere Antworten sind richtig.
Vier Punkte sind richtig, zwei erzeugen genau die Verzerrungen aus der Erklärseite.
A3Anteil einer Gruppe als gekürzter BruchAFB II

Eine Grundgesamtheit umfasst \(N=900\) Personen; 240 von ihnen gehören zur Altersgruppe 18–29 Jahre.

Trage den Anteil \(\dfrac{H_{\text{G}}}{N}\) als vollständig gekürzten Bruch ein.
\(\dfrac{240}{900}=\dfrac{24}{90}=\dfrac{4}{15}\approx 0{,}2\overline{6}=26{,}\overline{6}\,\%\). Wer nur durch 10 und dann durch 3 kürzt, landet richtig; wer bei \(\dfrac{24}{90}\) stehen bleibt, hat den Wert getroffen, aber nicht zu Ende gekürzt. Genau dieser Anteil muss später auch in der Stichprobe wieder auftauchen, wenn sie repräsentativ sein soll.
A4Stimmt das so?AFB I

Sechs Aussagen über Stichproben. Entscheide jeweils, ob sie zutreffen.

Richtig oder falsch?
Aussage 1 von 6

Drei der sechs Aussagen sind falsch.
A5Quotenplan für eine SchulbefragungAFB II

Eine Schule hat \(N=1\,000\) Schülerinnen und Schüler: 400 in den Jahrgängen 5–7, 350 in 8–10 und 250 in 11–13.

Für eine Befragung mit \(n=200\) soll die Stichprobe die Jahrgangsstufen im richtigen Verhältnis abbilden. Berechne die Sollzahlen mit \(H_{\text{St}}=n\cdot\dfrac{H_{\text{G}}}{N}\).

Fülle alle Felder aus. Die letzte Zeile ist die Kontrolle: Die Anteile müssen 100 % ergeben, die Sollzahlen zusammen \(n\).
\(H_{\text{G}}\)Anteil in %Sollzahl \(H_{\text{St}}\) bei \(n=200\)
Jahrgang 5–7
Jahrgang 8–10
Jahrgang 11–13
zusammen
\(\frac{400}{1000}=0{,}40\Rightarrow 0{,}40\cdot 200=80\); ebenso \(0{,}35\cdot 200=70\) und \(0{,}25\cdot 200=50\). Kontrolle: \(80+70+50=200=n\) und \(40+35+25=100\,\%\). Praktischer Rechenweg im Kopf: \(n\) ist genau ein Fünftel von \(N\), also ist jede Sollzahl ein Fünftel der zugehörigen Gruppengröße.
A6Wie viele aus der Verwaltung?AFB II

Ein Betrieb hat 1200 Beschäftigte; 15 % davon arbeiten in der Verwaltung. Für eine Befragung wird eine Stichprobe vom Umfang n = 80 zusammengestellt, die bezüglich des Merkmals Abteilung repräsentativ sein soll. Wie viele Personen aus der Verwaltung müssen darin enthalten sein?

Gib die Anzahl der Personen aus der Verwaltung an.
Der Anteil in der Stichprobe muss so groß sein wie in der Grundgesamtheit: 0,15 · 80.
A7Worüber sagt die Umfrage wirklich etwas aus?AFB II

Jede der fünf Erhebungssituationen wählt nicht aus der ganzen Bevölkerung aus, sondern aus einer kleineren Menge. Verbinde jede Situation mit der Menge, für die das Ergebnis tatsächlich gilt.

A8Zufall oder Verzerrung?AFB II

Sechs geplante Erhebungen für eine Umfrage unter allen Erwachsenen einer Stadt. Sortiere sie nach dem Auswahlverfahren.

Erst eine Karte anklicken, dann den passenden Korb. Mit der Tastatur: Karte mit Enter wählen, dann Ziffer 1 bis 3 drücken.
1zufällige Auswahl
2Verzerrung durch Ort oder Zeitpunkt
3Verzerrung durch Selbstauswahl
Entscheidend ist, wer die Auswahl trifft: das Verfahren oder die befragte Person selbst.
A9Ist die Betriebsbefragung repräsentativ?AFB III

Ein Betrieb hat \(N=2\,400\) Beschäftigte, davon 960 in der Produktion. Befragt werden \(n=150\) Personen, darunter 45 aus der Produktion.

Prüfe Schritt für Schritt, ob die Produktion in der Stichprobe richtig abgebildet ist.

Rechne die Kette Schritt für Schritt. Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet.
  1. Anteil der Produktion in der Grundgesamtheit in % — \(\frac{960}{2400}\cdot 100=\)
  2. Sollzahl in der Stichprobe: \(H_{\text{St}}=n\cdot\frac{H_{\text{G}}}{N}=\)
  3. Tatsächlich befragt wurden aus der Produktion \(\dots\) Personen.
  4. Fehlende Personen: Soll minus Ist =
  5. Anteil der Produktion in der Stichprobe in % — \(\frac{45}{150}\cdot 100=\)
  6. Abweichung in Prozentpunkten (Ist minus Soll, mit Vorzeichen) =
Soll: 40 % von 150 sind 60 Personen; befragt wurden nur 45. Die Produktion ist damit deutlich unterrepräsentiert: 30 % statt 40 %, also 10 Prozentpunkte zu wenig. Achte auf den Unterschied: 30 % sind 10 Prozentpunkte weniger als 40 %, aber ein Viertel weniger in relativer Rechnung. In Klausuren wird fast immer nach Prozentpunkten gefragt.
A10Über- oder unterrepräsentiert?AFB II

In einem Unternehmen sind 20 % Auszubildende, 55 % Fachkräfte, 15 % Leitungspersonal und 10 % Aushilfen. Befragt wurden \(n=500\) Personen: 130 Auszubildende, 240 Fachkräfte, 80 aus der Leitung und 50 Aushilfen.

Bestimme für jede Gruppe zuerst die Sollzahl und beurteile dann die tatsächliche Besetzung.

Wähle in jeder Zeile beide Einträge. Rechne die Sollzahl zuerst aus, bevor du das Menü öffnest.
Sollzahl bei \(n=500\)Beurteilung der Ist-Zahl
Auszubildende (20 %, ist: 130)
Fachkräfte (55 %, ist: 240)
Leitung (15 %, ist: 80)
Aushilfen (10 %, ist: 50)
Sollzahlen: \(0{,}20\cdot 500=100\), \(0{,}55\cdot 500=275\), \(0{,}15\cdot 500=75\), \(0{,}10\cdot 500=50\) — zusammen 500. Ist-Zahlen 130, 240, 80, 50 ergeben ebenfalls 500, das allein sagt aber nichts. Die große Abweichung liegt bei den Fachkräften (35 Personen zu wenig), die auffälligste relative Abweichung bei den Auszubildenden: 130 statt 100 sind 30 % mehr als vorgesehen.
A11Woher kommt die Schieflage?AFB II

Fünf Erhebungen sind auf unterschiedliche Weise verzerrt. Kreuze in jeder Zeile die Ursache an, die hier den Ausschlag gibt.

Setze in jeder Zeile genau ein Kreuz.
ErhebungOrt der BefragungZeitpunkt der BefragungFreiwillige Teilnahme
Befragung zur Lärmbelastung nur direkt am Flughafen
Umfrage zur Arbeitszeit, durchgeführt an einem Werktag um 11 Uhr
Bewertung einer Serie: Wer möchte, kann Sterne vergeben
Frage nach dem Leseverhalten, gestellt vor der Stadtbibliothek
Frage nach dem Schulweg, gestellt kurz nach dem letzten Bus um 7:20 Uhr
Frage dich jeweils: Wer wird durch die Umstände systematisch gar nicht erst erreicht?
A12Drei Sollzahlen für eine UmfrageAFB II

Eine Gemeinde besteht zu 44 % aus dem Ortsteil Nord, zu 36 % aus Mitte und zu 20 % aus Süd. Geplant ist eine repräsentative Umfrage mit \(n=350\) Personen.

Trage alle fünf Werte ein. Die letzte Zeile: \(\frac{1}{n}\) in Prozent, auf zwei Dezimalen gerundet.
\(0{,}44\cdot 350=154\), \(0{,}36\cdot 350=126\), \(0{,}20\cdot 350=70\); Kontrolle \(154+126+70=350\). Die letzte Zahl beschreibt die Zuverlässigkeit: \(\frac{1}{350}\approx 0{,}0029=0{,}29\,\%\). Bei \(n=20\) wären es 5 Prozentpunkte — deshalb sind große Stichproben zuverlässiger. Aber erst kommt die richtige Auswahl, dann der Umfang.
A13Der Weg zu einer repräsentativen UmfrageAFB II

Eine Klasse möchte wissen, wie die 840 Schülerinnen und Schüler ihrer Schule zur Schulhofgestaltung stehen. Bringe die Planungsschritte in eine sinnvolle Reihenfolge.

Mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Die Grundgesamtheit abgrenzen: Wer genau soll durch die Umfrage vertreten werden?
2Die Merkmale festlegen, bezüglich derer die Stichprobe passen muss, etwa Alter und Wohnort.
3Die Anteile dieser Merkmale in der Grundgesamtheit beschaffen.
4Den Stichprobenumfang n wählen und daraus die Sollzahlen n · Anteil berechnen.
5Innerhalb jeder Gruppe zufällig auswählen und befragen.
6Zum Schluss die Anteile in der Stichprobe mit denen der Grundgesamtheit vergleichen.
Alles, was die Auswahl steuert, muss vor der ersten Frage feststehen.
A14Soll und Ist auf Prozentpunkte genau vergleichenAFB III

Eine Stichprobe vom Umfang \(n=400\) soll drei Gruppen im Verhältnis 30 % : 45 % : 25 % enthalten. Tatsächlich befragt wurden 132, 168 und 100 Personen.

Berechne jeweils den Ist-Anteil und die Abweichung vom Soll-Anteil. Die Abweichung bekommt ein Vorzeichen: Ist minus Soll.

Trage in jedes Feld eine Zahl ein — ohne %-Zeichen, negative Werte mit Minuszeichen.
GruppeSoll-AnteilIst-AnzahlIst-Anteil in %Abweichung in Prozentpunkten
A30 %132
B45 %168
C25 %100
\(\frac{132}{400}=33\,\%\) (\(+3\)), \(\frac{168}{400}=42\,\%\) (\(-3\)), \(\frac{100}{400}=25\,\%\) (\(0\)). Kontrolle: \(132+168+100=400\), und die drei Abweichungen ergeben zusammen \(0\) — das muss immer so sein, weil beide Anteilsreihen jeweils 100 % ergeben. Gruppe A ist leicht über-, B leicht unterrepräsentiert; Abweichungen dieser Größenordnung liegen bei \(n=400\) noch im Bereich der zufälligen Schwankung.
A15Welche Stichprobe passt zum Verein?AFB II

Ein Sportverein hat 600 Mitglieder: 30 % Kinder, 45 % Erwachsene und 25 % Senioren. Vier Stichproben vom Umfang n = 20 stehen zur Auswahl.

Klicke die passende Stichprobe an — mit der Maus oder mit Tab und Enter.

Stichprobe I6 Kinder · 9 Erwachsene · 5 SeniorenStichprobe II10 Kinder · 7 Erwachsene · 3 SeniorenStichprobe III7 Kinder · 7 Erwachsene · 6 SeniorenStichprobe IV3 Kinder · 9 Erwachsene · 8 Senioren
Rechne zuerst die Sollzahlen aus: 0,30 · 20, 0,45 · 20 und 0,25 · 20.
A16Eine schiefe Stichprobe reparierenAFB II

In einer Grundgesamtheit sind 60 % der Personen weiblich. Eine Umfrage mit \(n=250\) soll repräsentativ sein.

Wähle in jedem Schritt die richtige Fortsetzung.

    Die Reihenfolge ist entscheidend: erst die richtige Auswahl, dann der ausreichende Umfang. Wer 10 000 Menschen ausschließlich vor einem Stadion befragt, erhält ein sehr genaues Bild von Stadionbesuchern — und ein falsches Bild der Bevölkerung.
    A17Neun Gruppen einsortierenAFB III

    Alle Karten gehören zu derselben Stichprobe vom Umfang \(n=200\). Angegeben sind der Anteil der Gruppe in der Grundgesamtheit und die Anzahl in der Stichprobe.

    Berechne jeweils die Sollzahl \(H_{\text{St}}=n\cdot h_{\text{G}}\) und sortiere die Karte danach ein.

    Ordne jede Karte einem Bereich zu. Mit der Tastatur: Enter auswählen, dann 1–3 für den Bereich, 0 zurück.
    1 unterrepräsentiert
    2 genau passend
    3 überrepräsentiert
    Sollzahlen der Reihe nach: 50, 80, 30, 20, 60, 10, 90, 40, 70. Vergleich mit den Ist-Zahlen 60, 80, 24, 20, 48, 16, 90, 52, 56 ergibt drei Karten pro Bereich. Die 5-%-Karte ist die lärmendste: 16 statt 10 sind nur 6 Personen Unterschied, aber 60 % mehr als vorgesehen. Bei kleinen Gruppen fällt jede einzelne Person stark ins Gewicht — deshalb sind kleine Teilgruppen in Umfragen besonders unzuverlässig.
    A18Marias Planung unter der LupeAFB III

    Maria plant eine repräsentative Befragung mit n = 50 in einer Gemeinde mit 4000 Einwohnerinnen und Einwohnern: 40 % sind unter 30, 35 % zwischen 30 und 60, 25 % über 60 Jahre alt. Klicke die Zeilen an, in denen ein Fehler steckt.

    Vier Schritte aus Marias Planung. Welche halten der Prüfung nicht stand?
    Zwei Zeilen sind korrekt gerechnet. Einer der Fehler steckt in der Zahl, der andere im Verfahren.
    A19Sechs Sollzahlen prüfen und korrigierenAFB III

    Drei der sechs Rechnungen sind falsch. Markiere genau diese Zeilen und trage die richtige Sollzahl ein. Es gilt \(H_{\text{St}}=n\cdot\dfrac{H_{\text{G}}}{N}\).

    Klicke die Zeilen an, die du für falsch hältst — dann klappt jeweils ein Eingabefeld auf.
    Zeile 2: \(0{,}35\cdot 400=140\), nicht 120. Zeile 4: \(\frac{750}{2500}=0{,}30\), also \(0{,}30\cdot 180=54\) — hier wurde offenbar die 60 aus den Nachbarzeilen übernommen. Dass vier Zeilen scheinbar dieselbe Zahl 60 liefern, ist Absicht: Ohne eigene Rechnung fällt der falsche Wert nicht auf. Zeile 6 stimmt: \(\frac{420}{1400}=0{,}30\) und \(0{,}30\cdot 350=105\).
    A20Darf das Ergebnis übertragen werden?AFB III

    Eine Zeitungsredaktion hat 1500 Personen befragt, die zufällig aus dem Melderegister gezogen wurden. Vorher war festgelegt worden, dass Alter und Wohnort der Stadt abgebildet werden müssen. Prüfe die Erhebung mit dem Entscheidungsbaum.

    Beantworte die Fragen für diese Erhebung mit Ja oder Nein.
      1500 zufällig gezogene Personen und vorher festgelegte Merkmale: Der Weg durch den Baum führt dreimal nach rechts.