Schrecksekunde
AFB I–IIBei einem Reaktionstest in der Fahrschule wird gemessen, wie lange Fahrschüler brauchen, um nach einem Lichtsignal das Bremspedal zu treten. Die Reaktionszeit \(X\) (in s) wird als normalverteilt mit \(\mu=0{,}45\) und \(\sigma=0{,}08\) angenommen.
- Berechnen Sie die Wahrscheinlichkeit, dass ein Fahrschüler länger als 0,6 s braucht.
- Ermitteln Sie den Anteil der Fahrschüler mit einer Reaktionszeit zwischen 0,35 s und 0,55 s.
- Bestimmen Sie die Reaktionszeit, die von 95 % der Fahrschüler nicht überschritten wird.
- Erläutern Sie, warum das Modell auch negative Reaktionszeiten zulässt, und beurteilen Sie, ob das stört.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
\(P(X\gt 0{,}6)=\text{normCdf}(0.6,\infty,0.45,0.08)\approx0{,}0304\). Etwa 3 % reagieren langsamer als 0,6 s.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(P(0{,}35\le X\le0{,}55)\approx0{,}7887\), also knapp 79 %.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
\(x=\text{invNorm}(0.95,0.45,0.08)\approx0{,}582\,\mathrm s\). 95 % reagieren in höchstens etwa 0,58 s.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Die Normalverteilung ist für alle reellen Zahlen positiv, also ist formal \(P(X\lt 0)>0\). Es gilt aber \(P(X\lt 0)\approx9\cdot10^{-9}\) — 0 liegt 5,6 σ unter μ. Für praktische Zwecke ist das bedeutungslos; das Modell ist trotzdem angemessen.
Bolzen nach Maß
AFB II–IIIEine Maschine fertigt Bolzen, deren Durchmesser \(X\) (in mm) normalverteilt ist mit \(\mu=12{,}00\) und \(\sigma=0{,}03\). Ein Kunde akzeptiert nur Bolzen zwischen 11,95 mm und 12,05 mm; alle anderen sind Ausschuss.
Die Firma überlegt zwei Maßnahmen: eine neue Maschine mit kleinerer Streuung oder eine häufigere Justierung, weil sich die alte Maschine im Laufe des Tages auf \(\mu=12{,}02\) verstellt.
- Weisen Sie nach, dass der Ausschussanteil bei \(\mu=12{,}00\) knapp 10 % beträgt.
- Leiten Sie her, bei welcher Standardabweichung der Ausschuss nur noch 1 % beträgt.
- Untersuchen Sie, wie sich der Ausschuss ändert, wenn sich die alte Maschine auf \(\mu=12{,}02\) verstellt.
- Nehmen Sie Stellung dazu, welche Maßnahme die Firma zuerst umsetzen sollte.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
\(1-\text{normCdf}(11.95,12.05,12,0.03)\approx1-0{,}9044=0{,}0956\), also etwa 9,6 %.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Gefordert: \(\tfrac{0{,}05}{\sigma}=z\) mit \(\Phi(z)=0{,}995\), also \(z\approx2{,}576\). Dann \(\sigma=\tfrac{0{,}05}{2{,}576}\approx0{,}0194\,\mathrm{mm}\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
\(1-\text{normCdf}(11.95,12.05,12.02,0.03)\approx0{,}168\). Der Ausschuss steigt von 9,6 % auf fast 17 %, weil die obere Grenze nur noch 1 σ entfernt ist.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Die Justierung verhindert den Anstieg von 9,6 % auf 17 % und ist vermutlich billig — sie sollte zuerst erfolgen. Selbst perfekt justiert bleiben aber 9,6 % Ausschuss; nur eine kleinere Streuung (σ ≈ 0,019 mm) senkt ihn auf 1 %. Sinnvoll ist also beides: kurzfristig justieren, langfristig die Streuung verringern, wenn sich die Investition durch weniger Ausschuss rechnet.
