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Aufgabe:

An Kassen entstehen häufig Warteschlangen. Die Zufallsgröße Y: „Zeit in Sekunden, die ein Kunde an einer Kasse wartet“ wird als normalverteilt angesehen.

Am Mittwoch beträgt die mittlere Wartezeit an der Kasse 180 Sekunden. 86 % der Kunden benötigen an der Kasse mindestens 110 Sekunden und höchstens 200 Sekunden. Ermitteln Sie die Standardabweichung.

Gegeben ist also ein Erwartungswert von 180 und die Wahrscheinlichkeit von P(110 <= Y <= 200) = 0,86.

Ich habe aber keine Ahnung mit welchem Zusammenhang ich jetzt auf die Standardabweichung schließen kann.

Laut den Lösungen ist es die Standardabweichung ungefähr gleich 18,51.

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Hallo,

ich bin mir auch nicht sicher ob das der 100% richtige Weg ist, aber hier wäre mein Lösungsvorschlag.

Deine Zufallsgröße ist Normalverteilt, aber nicht Standardnormalverteilt. Man kann eine Normalverteilte Zufallsgröße \( X \sim \mathcal{N}(\mu , \sigma^2) \) über die Transformation

$$ Z = \frac {X- \mu} {\sigma}  $$

in eine Standardnormalverteilte Zufallsgröße \( Z \sim \mathcal{N}(0,1) \) transformieren. Du kannst also überprüfen, welches Intervall ansonsten deine Wahrscheinlichkeit hätte und über die Transformation kannst du dann überprüfen welche Standardabweichung deine Verteilung haben muss. 

Das Problem auf das ich jetzt stoße ist, das wir ein Intervall haben, also eine Differenz von zwei Wahrscheinlichkeiten, die unsere Wahrscheinlichkeit ergeben. 

Ich komme auf

$$ \Phi(\frac {20} \sigma) - \Phi(- \frac {70} \sigma ) = 0{,}86 $$

Nun gibt es möglicherweise mehrere Standardabweichungen. Da aber \( \Phi(z) \approx 1 \) für \( z > 4{,}09 \) und somit \( \Phi(z) \approx 0 \) für \( z < -4{,}09 \) gilt, habe ich angenommen, das

$$ - \frac {70} \sigma < - 4{,}09 $$

gilt. Damit erhalten wir

$$\Phi(\frac {20} \sigma ) \approx 0{,}86 $$

Das können wir nun in der Standardnormalverteilungstabelle nachschlagen. Damit erhalten wir

$$ \frac {20} \sigma \approx 1{,}08 \Rightarrow \sigma \approx 18{,}52 $$

Grüße Christian

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Vielen Dank für die Antwort, sehr interessant, wenn auch wohl etwas zu kompliziert. Ich hätte erwähnen sollen, dass wir ein CAS System benutzen dürfen, dadurch wird es dann ganz einfach: Normal(180, σ, 200) - Normal(180,σ,110) = 0.86 (also P(Y<= 200) - P(Y<=110) = 0,86) lässt sich einfach durch den numerischen Löse Befehl nach σ umstellen.   ─   davidt 02.03.2020 um 16:38

Sehr gerne :)
Ah ja die gabs bei mir damals nicht. Das macht es natürlich eindeutig und wesentlich einfacher :D
  ─   christian_strack 02.03.2020 um 21:38

Hallo davidt, haben Sie noch die Befehle, um die Gleichung nach σ umzustellen, es wäre sehr nett von ihnen, wenn Sie mir dabei helfen könnten.
  ─   maxml99 13.04.2021 um 23:13

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Durch die Normalisierung der Normalverteilung zur Standardnormalverteilung N(0,1) bekommt man die Standardabweichung \( \sigma \) in die Gleichung, so dass man damit die Varianz berechnen kann. Es gilt: \( Z = \frac{Y - \mu}{\sigma} \) ~ N(0,1) Für die Standarnormalverteilte Zufallsvariable Z kannst du jetzt die Wahrscheinlichkeiten: P(Y<=200) und P(Y<=110) berechnen. P(Y<= 200) - P(Y<=110) = 0,86 In die Wahrscheinlichkeitsberechnung geht nun der Mittelwert ein und die Standardabweichung als unbekannte Variable, nach der du auflösen kannst. Vielleicht liefert das einen neuen Ansatz?
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Ja, das entspricht so ziemlich den Ansatz den ich gestern auch noch gefunden habe. Hätte erwähnen sollen, dass wir ein CAS System benutzen dürfen, dadurch wird es dann ganz einfach: Normal(180, o, 200) - Normal(180,o,110) = 0.86 (also P(Y<= 200) - P(Y<=110) = 0,86) lässt sich einfach durch den numerischen Löse Befehl nach o umstellen. Vielen Dank für die Antwort!   ─   davidt 02.03.2020 um 16:34

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