Alle verträglichen p
Beim Konfidenzintervall wird der Schluss umgedreht: von der Stichprobe auf den unbekannten Anteil.
- Umkehrung:Jetzt ist \(p\) unbekannt und \(h\) aus der Stichprobe bekannt.
- Idee:Man sammelt alle Werte von \(p\), mit denen das beobachtete \(h\) verträglich ist.
- Konfidenzintervall:Diese Werte bilden ein Intervall — das Konfidenzintervall zur Sicherheitswahrscheinlichkeit 95 %.
Ziehe den Punkt p über die Achse (oder Pfeiltasten). Für jedes p erscheint seine 95 %-Umgebung als senkrechte Strecke. Grün heißt: Das beobachtete h liegt darin — auf der h-Linie bleibt eine Spur zurück.
Halte fest: Die verträglichen p liegen dort, wo die waagerechte h-Linie innerhalb der Umgebungskurven verläuft. Ihre Grenzen sind die Schnittpunkte — das Konfidenzintervall.
Die Grenzen berechnen
Die Grenzen erhält man, indem man die Verträglichkeitsbedingung nach \(p\) auflöst.
Herleitung:Bedingung für „p ist mit h verträglich“.
Beide Seiten sind nicht negativ, das Quadrieren ändert die Lösungsmenge nicht.
Ausmultiplizieren und alles auf eine Seite bringen: eine quadratische Ungleichung in p.
Die Nullstellen p₁ und p₂ der linken Seite sind die Grenzen des Konfidenzintervalls.
- Beispiel:180 von 500, also \(h=0{,}36\): Das Konfidenzintervall ist \([0{,}319;\,0{,}403]\).
- CAS TI-Nspire:\(\text{solve}\big(|0.36-p|\le1.96\cdot\sqrt{p\cdot(1-p)/500},\,p\big)\) liefert \(0.3191\le p\le0.4030\).
- GTR fx-CG50:Im Graphen-Menü \(Y1=|0{,}36-X|\) und \(Y2=1{,}96\sqrt{X(1-X)/500}\) zeichnen, mit G-Solv (SHIFT F5) › ISCT die Schnittstellen bestimmen.
- Näherung:\(h\pm1{,}96\sqrt{\frac{h(1-h)}{n}}=[0{,}318;\,0{,}402]\) — für große \(n\) fast gleich.
95 %-Konfidenzintervall: alle \(p\) mit \(|h-p|\le1{,}96\sqrt{\dfrac{p(1-p)}{n}}\)
Allgemeine Hinweise
Prognose und Konfidenz nicht verwechseln
Prognoseintervall: p bekannt, Aussage über h. Konfidenzintervall: h bekannt, Aussage über p.
Näherung kennzeichnen
Wer mit \(h\) statt \(p\) unter der Wurzel rechnet, schreibt dazu, dass es eine Näherung ist — sie ist nur für große n brauchbar.
Grenzen nach außen runden
Beim Konfidenzintervall die untere Grenze ab- und die obere aufrunden, damit keine verträglichen Werte verloren gehen.
