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34769737b0
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tut1-v1.2
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
| edc55a0c8d | |||
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| f47c7ce19b | |||
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| 35bbe0a501 | |||
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| 64c555ce68 | |||
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| 36dea73341 |
4
.gitignore
vendored
4
.gitignore
vendored
@@ -1 +1,5 @@
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build/
|
build/
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|
src/*/.latexmkrc
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|
src/*/lib
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|
src/*/src
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3
.gitmodules
vendored
3
.gitmodules
vendored
@@ -1,3 +1,6 @@
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|||||||
[submodule "lib/latex-common"]
|
[submodule "lib/latex-common"]
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||||||
path = lib/latex-common
|
path = lib/latex-common
|
||||||
url = ssh://git@git.mercurial-manifold.eu:2224/an.tsouchlos/latex-common.git
|
url = ssh://git@git.mercurial-manifold.eu:2224/an.tsouchlos/latex-common.git
|
||||||
|
[submodule "lib/cel-slides-template-2025"]
|
||||||
|
path = lib/cel-slides-template-2025
|
||||||
|
url = ssh://git@git.mercurial-manifold.eu:2224/an.tsouchlos/cel-slides-template-2025.git
|
||||||
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@@ -6,6 +6,7 @@ RUN apt update -y && apt upgrade -y
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RUN apt install make texlive latexmk texlive-pictures -y
|
RUN apt install make texlive latexmk texlive-pictures -y
|
||||||
RUN apt install texlive-publishers texlive-science texlive-fonts-extra texlive-latex-extra -y
|
RUN apt install texlive-publishers texlive-science texlive-fonts-extra texlive-latex-extra -y
|
||||||
RUN apt install biber texlive-bibtex-extra -y
|
RUN apt install biber texlive-bibtex-extra -y
|
||||||
|
RUN apt install texlive-lang-german -y
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|
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||||||
RUN apt install python3 python3-pygments -y
|
RUN apt install python3 python3-pygments -y
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23
Makefile
23
Makefile
@@ -1,8 +1,21 @@
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all:
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PRESENTATIONS := $(patsubst src/%/presentation.tex,build/presentation_%.pdf,$(wildcard src/*/presentation.tex))
|
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mkdir -p build/build
|
HANDOUTS := $(patsubst build/presentation_%.pdf,build/presentation_%_handout.pdf,$(PRESENTATIONS))
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latexmk src/template/presentation.tex
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.PHONY: all
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mv build/presentation.pdf build/presentation_template.pdf
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all: $(PRESENTATIONS) $(HANDOUTS)
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build/presentation_%.pdf: src/%/presentation.tex build/prepared
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TEXINPUTS=./lib/cel-slides-template-2025:$$TEXINPUTS latexmk $<
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mv build/presentation.pdf $@
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|
build/presentation_%_handout.pdf: src/%/presentation.tex build/prepared
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TEXINPUTS=./lib/cel-slides-template-2025:$$TEXINPUTS latexmk -pdflatex='pdflatex %O "\def\ishandout{1}\input{%S}"' $<
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||||||
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mv build/presentation.pdf $@
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build/prepared:
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|
mkdir -p build
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touch build/prepared
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.PHONY: clean
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clean:
|
clean:
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rm -rf build
|
rm -rf build
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18
README.md
Normal file
18
README.md
Normal file
@@ -0,0 +1,18 @@
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|
# WT Tutorial Presentations
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|
This repository contains the latex source files for the WT Tutorial slides.
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## Build
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### Local Environment
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```bash
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$ make
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```
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### With Docker
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```bash
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|
$ docker build . -t wt-tut
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|
$ docker run --rm -u `id -u`:`id -g` -w $PWD -v $PWD:$PWD wt-tut make
|
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|
```
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1
lib/cel-slides-template-2025
Submodule
1
lib/cel-slides-template-2025
Submodule
Submodule lib/cel-slides-template-2025 added at a5970b77e6
525
src/2025-11-07/presentation.tex
Normal file
525
src/2025-11-07/presentation.tex
Normal file
@@ -0,0 +1,525 @@
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|
\ifdefined\ishandout
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|
\documentclass[de, handout]{CELbeamer}
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|
\else
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\documentclass[de]{CELbeamer}
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\fi
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%
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%
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% CEL Template
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%
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%
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\newcommand{\templates}{preambles}
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\input{\templates/packages.tex}
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\input{\templates/macros.tex}
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|
\grouplogo{CEL_logo.pdf}
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|
\groupname{Communication Engineering Lab (CEL)}
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\groupnamewidth{80mm}
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\fundinglogos{}
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%
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%
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% Custom commands
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%
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%
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\input{lib/latex-common/common.tex}
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\pgfplotsset{colorscheme/rocket}
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|
\newcommand{\res}{src/2025-11-07/res}
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% \tikzstyle{every node}=[font=\small]
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|
% \captionsetup[sub]{font=small}
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%
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%
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% Document setup
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%
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%
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\usepackage{tikz}
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|
\usepackage{tikz-3dplot}
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|
\usetikzlibrary{spy, external, intersections}
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|
%\tikzexternalize[prefix=build/]
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|
\usepackage{pgfplots}
|
||||||
|
\pgfplotsset{compat=newest}
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|
\usepgfplotslibrary{fillbetween}
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||||||
|
\usepackage{enumerate}
|
||||||
|
\usepackage{listings}
|
||||||
|
\usepackage{subcaption}
|
||||||
|
\usepackage{bbm}
|
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|
\usepackage{multirow}
|
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|
\usepackage{xcolor}
|
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|
\title{WT Tutorium 1}
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|
\author[Tsouchlos]{Andreas Tsouchlos}
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|
\date[]{7. November 2025}
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%
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%
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% Document body
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%
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%
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\begin{document}
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\begin{frame}[title white vertical, picture=images/IMG_7801-cut]
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|
\titlepage
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\end{frame}
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|
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
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|
\section{Struktur des Tutoriums}
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\begin{frame}
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|
\frametitle{Struktur des Tutoriums}
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\begin{itemize}
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|
\item Ziele
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\begin{itemize}
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|
\item Üben/Verstehen der Herangehensweisen Aufgaben zu lösen
|
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|
\item Wiederholung der für die Aufgaben wichtigsten Teile
|
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|
der Theorie
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|
\end{itemize}
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|
\item Struktur der Tutorien
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\begin{table}
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|
\begin{tabular}{l||c}
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|
Abschnitt & Dauer \\\hline\hline
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|
Aufgabe 1: Theorie Wiederholung & $\SI{10}{\minute}$ \\
|
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|
Aufgabe 1: Selbstrechenphase & $\SI{20}{\minute}$ \\
|
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|
Aufgabe 1: Besprechung der Lösung &
|
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|
$\SI{10}{\minute}$ \\\hline
|
||||||
|
Aufgabe 2: Theorie Wiederholung & $\SI{10}{\minute}$ \\
|
||||||
|
Aufgabe 2: Selbstrechenphase & $\SI{20}{\minute}$ \\
|
||||||
|
Aufgabe 2: Besprechung der Lösung &
|
||||||
|
$\SI{10}{\minute}$ \\\hline
|
||||||
|
Zusammenfassung & $\SI{10}{\minute}$ \\
|
||||||
|
\end{tabular}
|
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|
\end{table}
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||||||
|
\end{itemize}
|
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|
\end{frame}
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|
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
|
||||||
|
\section{Aufgabe 1}
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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
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|
\subsection{Theorie Wiederholung}
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\begin{frame}{Ereignisse \& Laplace}
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\vspace*{-15mm}
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|
\begin{itemize}
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|
\item Ereignisse
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\begin{columns}
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\column{\kitthreecolumns}
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|
\begin{align*}
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|
\text{Ergebnisraum: } & \hspace{5mm} \Omega =
|
||||||
|
\mleft\{ \omega_1, \ldots, \omega_N \mright\}\\
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||||||
|
\text{Ergebnis: } & \hspace{5mm} \omega_i\\
|
||||||
|
\text{Ereignis: } & \hspace{5mm} A \subseteq \Omega
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
|
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|
\begin{lightgrayhighlightbox}
|
||||||
|
Beispiel: Würfeln mit einem Würfel
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|
\begin{align*}
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||||||
|
\Omega &= \mleft\{ 1, \ldots, 6 \mright\}\\
|
||||||
|
A &= \mleft\{ 1, 6 \mright\}
|
||||||
|
\end{align*}\\[1em]
|
||||||
|
\vspace*{-12mm}
|
||||||
|
\end{lightgrayhighlightbox}
|
||||||
|
\begin{lightgrayhighlightbox}
|
||||||
|
Beispiel: Würfeln mit zwei Würfeln
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|
\begin{align*}
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|
\Omega &= \mleft\{(i,j): i,j \in \mleft\{
|
||||||
|
1,\ldots, 6 \mright\}\mright\} \\
|
||||||
|
A &= \mleft\{ (1,1),(2,2), \ldots, (6,6) \mright\}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\vspace*{-12mm}
|
||||||
|
\end{lightgrayhighlightbox}
|
||||||
|
\vspace*{0mm}
|
||||||
|
\end{columns}\pause
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|
\item Laplace'sches Zufallsexperiment
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|
% tex-fmt: off
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|
\begin{gather*}
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||||||
|
\text{Voraussetzungen: }\hspace{5mm} \left\{
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|
\begin{array}{l}
|
||||||
|
\lvert\Omega\rvert \text{ endlich}\\
|
||||||
|
P(\omega_i) = \frac{1}{\lvert\Omega\rvert}
|
||||||
|
\end{array}
|
||||||
|
\right.\\[1em]
|
||||||
|
P(A) = \frac{\lvert A \rvert}{\lvert \Omega \rvert} =
|
||||||
|
\frac{\text{Anzahl ``günstiger''
|
||||||
|
Möglichkeiten}}{\text{Anzahl Möglichkeiten}}
|
||||||
|
\end{gather*}
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|
% tex-fmt: on
|
||||||
|
\end{itemize}
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|
\end{frame}
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|
|
||||||
|
\begin{frame}{Kombinationen und Hypergeometrische\\ Verteilung}
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|
\begin{itemize}
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|
\item Kombinationen: Ziehen ohne zurücklegen, ohne
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|
Betrachtung der Reihenfolge
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\vspace*{5mm}
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\begin{columns}
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||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
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|
\begin{gather*}
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||||||
|
\lvert C_N^{(K)} \rvert = \binom{N}{K} =
|
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|
\frac{N!}{(N-K)!K!}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
|
||||||
|
\begin{lightgrayhighlightbox}
|
||||||
|
Beispiel: Wie viele mögliche Ergebnisse gibt
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|
es beim Lotto ``6 aus 49''?
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|
\vspace*{0mm}
|
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|
\begin{align*}
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|
\begin{array}{c}
|
||||||
|
N = 49 \\
|
||||||
|
K = 6
|
||||||
|
\end{array} \hspace{5mm} \rightarrow
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||||||
|
\hspace{5mm} \binom{49}{6} = 13983816
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\vspace*{-8mm}
|
||||||
|
\end{lightgrayhighlightbox}
|
||||||
|
\end{columns}
|
||||||
|
\pause
|
||||||
|
\item Hypergeometrische Verteilung
|
||||||
|
\begin{columns}
|
||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
P_r = \frac{\binom{R}{r}\binom{N-R}{n-r}}{\binom{N}{n}}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
|
||||||
|
\begin{lightgrayhighlightbox}
|
||||||
|
Beispiel: In einer Urne sind N Kugeln, davon
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|
R rot. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit
|
||||||
|
beim ziehen von n Kugeln (ohne Zurücklegen)
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|
genau r rote zu erwischen?
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|
\end{lightgrayhighlightbox}
|
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|
\end{columns}
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||||||
|
\end{itemize}
|
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|
\end{frame}
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|
|
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|
\begin{frame}{Zusammenfassung}
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|
\begin{columns}
|
||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
|
||||||
|
\begin{greenblock}{Laplace'sches Zufallsexperiment}%
|
||||||
|
\vspace*{-6mm}
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
P(A) = \frac{\lvert A \rvert}{\lvert \Omega \rvert} =
|
||||||
|
\frac{\text{Anzahl ``günstiger''
|
||||||
|
Möglichkeiten}}{\text{Anzahl Möglichkeiten}}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\end{greenblock}
|
||||||
|
|
||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
|
||||||
|
\begin{greenblock}{Kombinationen}%
|
||||||
|
\vspace*{-6mm}
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
\lvert C_N^{(K)}\rvert = \binom{N}{K} =
|
||||||
|
\frac{N!}{(N-K)!K!}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\end{greenblock}
|
||||||
|
\end{columns}
|
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|
|
||||||
|
\begin{columns}
|
||||||
|
\column{\kitonecolumn}
|
||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
|
||||||
|
\begin{greenblock}{Hypergeometrische Verteilung}%
|
||||||
|
\vspace*{-6mm}
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
P_R = \frac{\binom{R}{r}\binom{N-R}{n-r}}{\binom{N}{n}}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\end{greenblock}
|
||||||
|
\column{\kitonecolumn}
|
||||||
|
\end{columns}
|
||||||
|
\end{frame}
|
||||||
|
|
||||||
|
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
|
||||||
|
\subsection{Aufgabe}
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||||||
|
|
||||||
|
\begin{frame}
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||||||
|
\frametitle{Aufgabe 1: Ergebnisraum \&
|
||||||
|
Hypergeometrische\\ Verteilung}
|
||||||
|
|
||||||
|
Bei einem Kartenspiel erhält ein Spieler 5 Karten aus einem Deck
|
||||||
|
von 52 Karten (bestehend aus
|
||||||
|
13 Arten mit je 4 Farben). Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit,
|
||||||
|
dass der Spieler
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||||||
|
|
||||||
|
% tex-fmt: off
|
||||||
|
\begin{enumerate}[a{)}]
|
||||||
|
\item mindestens ein Ass hat?
|
||||||
|
\item genau ein Ass hat?
|
||||||
|
\item mindestens zwei Karten der gleichen Art (“Paar”) hat?
|
||||||
|
\end{enumerate}
|
||||||
|
% tex-fmt: on
|
||||||
|
|
||||||
|
\end{frame}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{frame}
|
||||||
|
\frametitle{Aufgabe 1: Ergebnisraum \&
|
||||||
|
Hypergeometrische\\ Verteilung}
|
||||||
|
|
||||||
|
Bei einem Kartenspiel erhält ein Spieler 5 Karten aus einem Deck
|
||||||
|
von 52 Karten (bestehend aus
|
||||||
|
13 Arten mit je 4 Farben). Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit,
|
||||||
|
dass der Spieler
|
||||||
|
|
||||||
|
% tex-fmt: off
|
||||||
|
\begin{enumerate}[a{)}]
|
||||||
|
\item mindestens ein Ass hat?\pause
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
P(\text{mindestens ein Ass}) = 1 - P(\text{kein Ass})
|
||||||
|
= 1 - \frac{\binom{4}{0}\binom{48}{5}}{\binom{52}{5}} \approx 0,341
|
||||||
|
\end{gather*}\pause\vspace*{-5mm}
|
||||||
|
\item genau ein Ass hat?\pause
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
P(\text{genau ein Ass}) = \frac{\binom{4}{1}\binom{48}{4}}{\binom{52}{5}} \approx 0,299
|
||||||
|
\end{gather*}\pause
|
||||||
|
\item mindestens zwei Karten der gleichen Art (“Paar”) hat?\pause
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
P(\text{mindestens zwei gleiche Karten}) &= 1 - P(\text{alle Karten unterschiedlich}) \\
|
||||||
|
&= 1 - \frac{\text{Anzahl Möglichkeiten mit nur unterschiedlichen Karten}}{\text{Anzahl Möglichkeiten}}\\
|
||||||
|
&= 1 - \frac{\binom{13}{5}\cdot 4^5}{\binom{52}{5}} \approx 0,493
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\end{enumerate}
|
||||||
|
% tex-fmt: on
|
||||||
|
|
||||||
|
\end{frame}
|
||||||
|
|
||||||
|
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
|
||||||
|
\section{Aufgabe 2}
|
||||||
|
|
||||||
|
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
|
||||||
|
\subsection{Theorie Wiederholung}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{frame}
|
||||||
|
\frametitle{Kombinatorik}
|
||||||
|
|
||||||
|
\vspace*{-18mm}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{itemize}
|
||||||
|
\item Potenzmenge
|
||||||
|
\vspace*{-2mm}
|
||||||
|
\begin{columns}
|
||||||
|
\column{\kitfourcolumns}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\mathcal{P}\mleft( \Omega \mright) = \mleft\{ A:
|
||||||
|
A \subseteq \Omega \mright\} \hspace{10mm}
|
||||||
|
\left(\text{``Menge aller
|
||||||
|
Teilmengen von $\Omega$''}\right)
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\column{\kittwocolumns}
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||||||
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\begin{lightgrayhighlightbox}
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||||||
|
Beispiel
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||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
\Omega = \{ A, B, C \}
|
||||||
|
\end{gather*}%
|
||||||
|
\vspace*{-15mm}%
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\mathcal{P}(\Omega) = \{ &\emptyset,
|
||||||
|
\mleft\{ A \mright\}, \mleft\{ B \mright\},
|
||||||
|
\mleft\{ C \mright\}, \mleft\{ A, B \mright\},\\
|
||||||
|
&\mleft\{ A, C \mright\},
|
||||||
|
\mleft\{ B, C \mright\}, \mleft\{ A, B, C
|
||||||
|
\mright\} \}
|
||||||
|
\end{align*}%
|
||||||
|
\vspace*{-14mm}%
|
||||||
|
\end{lightgrayhighlightbox}
|
||||||
|
\end{columns}
|
||||||
|
\vspace*{-3mm}
|
||||||
|
\item \pause Variationen und Kombinationen
|
||||||
|
\setlength\extrarowheight{2mm}
|
||||||
|
\begin{table}
|
||||||
|
\begin{tabular}{r||l|l}
|
||||||
|
& Mit Zurücklegen & Ohne Zurücklegen
|
||||||
|
\\\hline\hline Mit Reihenfolge
|
||||||
|
(\textit{Variationen}) & $\lvert
|
||||||
|
\widetilde{V}_N^{(K)} \rvert = N^K$ & $\lvert
|
||||||
|
V_N^{(K)}\rvert = \frac{N!}{(N-K)!} $ \\\hline
|
||||||
|
Ohne Reihenfolge (\textit{Kombinationen}) &
|
||||||
|
$\lvert \widetilde{C}_N^{(K)} \rvert =
|
||||||
|
\binom{N+K-1}{K} $ & $\lvert C_N^{(K)} \rvert
|
||||||
|
= \binom{N}{K} $
|
||||||
|
\end{tabular}
|
||||||
|
\end{table}
|
||||||
|
\item \pause Permutationen
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|
\begin{columns}
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||||||
|
\column{\kitfourcolumns}
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
\Pi_N = \mleft\{ \mleft( a_1, \ldots, a_N
|
||||||
|
\mright) \in \Omega : a_i \neq a_j, i \neq j
|
||||||
|
\mright\}\\
|
||||||
|
\begin{array}{r}
|
||||||
|
\text{Alle Elemente von $\Omega$ unterscheidbar:} \\
|
||||||
|
\text{Jeweils $L_1, L_2, \ldots, L_M$ der Elemente
|
||||||
|
sind gleich:}
|
||||||
|
\end{array}
|
||||||
|
\hspace{5mm}
|
||||||
|
\begin{array}{rl}
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||||||
|
\lvert \Pi_N \rvert &= N! \\
|
||||||
|
\lvert \Pi_N^{(L_1,
|
||||||
|
L_2, \ldots, L_M)} \rvert &=
|
||||||
|
\frac{N!}{L_1!L_2!\cdots L_M!}
|
||||||
|
\end{array}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\column{\kittwocolumns}
|
||||||
|
\begin{lightgrayhighlightbox}
|
||||||
|
Beispiel:
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|
\begin{gather*}
|
||||||
|
\Omega = {A, B, C}\\
|
||||||
|
\Pi_N = \{ (A,B,C), (A,C,B), (B,A,C),\\
|
||||||
|
(B,C,A), (C,A,B), (C,B,A)\}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\vspace*{-14mm}%
|
||||||
|
\end{lightgrayhighlightbox}
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|
\end{columns}
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||||||
|
\end{itemize}
|
||||||
|
\end{frame}
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||||||
|
|
||||||
|
\begin{frame}
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||||||
|
\frametitle{Zusammenfassung}
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|
|
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|
\begin{columns}
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||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
|
||||||
|
\begin{greenblock}{Potenzmenge}
|
||||||
|
\vspace*{-6mm}
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
\mathcal{P}\mleft( \Omega \mright) = \mleft\{ A:
|
||||||
|
A \subseteq \Omega \mright\}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\end{greenblock}
|
||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
|
||||||
|
\begin{greenblock}{Permutationen}
|
||||||
|
\vspace*{-6mm}
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\lvert \Pi_N \rvert &= N! \\
|
||||||
|
\lvert \Pi_N^{(L_1, L_2, \ldots, L_M)} \rvert &=
|
||||||
|
\frac{N!}{L_1!L_2!\cdots L_M!}
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\end{greenblock}
|
||||||
|
\end{columns}
|
||||||
|
\begin{columns}
|
||||||
|
\column{\kitonecolumn}
|
||||||
|
\column{\kitfourcolumns}
|
||||||
|
\begin{greenblock}{Variationen \& Kombinationen }
|
||||||
|
\begin{table}
|
||||||
|
\begin{tabular}{r||l|l}
|
||||||
|
& Mit Zurücklegen & Ohne Zurücklegen
|
||||||
|
\\\hline\hline Mit Reihenfolge
|
||||||
|
(\textit{Variationen}) & $\lvert
|
||||||
|
\widetilde{V}_N^{(K)} \rvert = N^K$ & $\lvert
|
||||||
|
V_N^{(K)}\rvert = \frac{N!}{(N-K)!} $ \\\hline
|
||||||
|
Ohne Reihenfolge (\textit{Kombinationen}) &
|
||||||
|
$\lvert \widetilde{C}_N^{(K)} \rvert =
|
||||||
|
\binom{N+K-1}{K} $ & $\lvert C_N^{(K)} \rvert
|
||||||
|
= \binom{N}{K} $
|
||||||
|
\end{tabular}
|
||||||
|
\end{table}
|
||||||
|
\end{greenblock}
|
||||||
|
\column{\kitonecolumn}
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|
\end{columns}
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|
\end{frame}
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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
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|
\subsection{Aufgabe}
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\begin{frame}
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|
\frametitle{Aufgabe 2: Variationen \& Permutationen}
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|
|
||||||
|
Aufgabe 2: Variationen \& Permutationen
|
||||||
|
Ein Burgerrestaurant bietet verschiedene Burger mit den
|
||||||
|
Zutaten Salat
|
||||||
|
(S), Käse (K), Tomate (T)
|
||||||
|
und Patty (P) an. Diese werden zufällig für die Zubereitung eines
|
||||||
|
Burgers ausgewählt.
|
||||||
|
|
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|
% tex-fmt: off
|
||||||
|
\begin{enumerate}[a{)}]
|
||||||
|
\item Die Ergebnismenge sei $\Omega = \{S, K, T, P\}$. Wie lautet die
|
||||||
|
Potenzmenge $P(\Omega)$?
|
||||||
|
\item Für einen normalen Burger werden 3 der 4 möglichen Zutaten
|
||||||
|
ausgewählt und in einer
|
||||||
|
bestimmten Reihenfolge auf das Burgerbrötchen gelegt. Wie viele
|
||||||
|
verschiedene normale
|
||||||
|
Burger gibt es?
|
||||||
|
\item Ein Burger ``Spezial'' besteht ebenfalls aus 3 Zutaten. Jedoch
|
||||||
|
können Tomate und Salat
|
||||||
|
doppelt vorkommen. Wie viele verschiedene Burger „Spezial“ gibt es?
|
||||||
|
\item Der Burger „Jumbo“ enthält die folgende Menge an Zutaten: $\{S, S,
|
||||||
|
T, T, K, K, K, P, P, P\}$
|
||||||
|
die alle verwendet werden. Wie viele mögliche Belegungen des Burgers
|
||||||
|
``Jumbo'' gibt es?
|
||||||
|
\end{enumerate}
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|
% tex-fmt: on
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|
|
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|
\end{frame}
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|
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\begin{frame}
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|
\frametitle{Aufgabe 2: Variationen \& Permutationen}
|
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|
|
||||||
|
Aufgabe 2: Variationen \& Permutationen
|
||||||
|
Ein Burgerrestaurant bietet verschiedene Burger mit den
|
||||||
|
Zutaten Salat
|
||||||
|
(S), Käse (K), Tomate (T)
|
||||||
|
und Patty (P) an. Diese werden zufällig für die Zubereitung eines
|
||||||
|
Burgers ausgewählt.
|
||||||
|
|
||||||
|
% tex-fmt: off
|
||||||
|
\begin{enumerate}[a{)}]
|
||||||
|
\item Die Ergebnismenge sei $\Omega = \{S, K, T, P\}$. Wie lautet die
|
||||||
|
Potenzmenge $P(\Omega)$?\pause
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
\mathcal{P}(\Omega) = \{ &\emptyset, \mleft\{ S \mright\}, \mleft\{ K \mright\}, \mleft\{ T \mright\}, \mleft\{ P \mright\},\\
|
||||||
|
&\mleft\{ S, K \mright\}, \mleft\{ S, T \mright\}, \mleft\{ S, P \mright\}, \mleft\{ K, T \mright\}, \mleft\{ K,P \mright\}, \mleft\{ T, P \mright\}, \\
|
||||||
|
&\mleft\{ S, K, T \mright\}, \mleft\{ S, K, P \mright\}, \mleft\{ S, T, P \mright\}, \mleft\{ K, T, P \mright\}, \mleft\{ S, K, T, P \mright\}\}
|
||||||
|
\end{align*}%
|
||||||
|
\item \pause Für einen normalen Burger werden 3 der 4 möglichen Zutaten
|
||||||
|
ausgewählt und in einer
|
||||||
|
bestimmten Reihenfolge auf das Burgerbrötchen gelegt. Wie viele
|
||||||
|
verschiedene normale
|
||||||
|
Burger gibt es?\pause
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
\lvert V_N^{(K)} \rvert = \frac{4!}{1!} = 24
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\end{enumerate}
|
||||||
|
% tex-fmt: on
|
||||||
|
\end{frame}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{frame}
|
||||||
|
\frametitle{Aufgabe 2: Variationen \& Permutationen}
|
||||||
|
|
||||||
|
Aufgabe 2: Variationen \& Permutationen
|
||||||
|
Ein Burgerrestaurant bietet verschiedene Burger mit den
|
||||||
|
Zutaten Salat
|
||||||
|
(S), Käse (K), Tomate (T)
|
||||||
|
und Patty (P) an. Diese werden zufällig für die Zubereitung eines
|
||||||
|
Burgers ausgewählt.
|
||||||
|
|
||||||
|
% tex-fmt: off
|
||||||
|
\begin{enumerate}[a{)}]
|
||||||
|
\setcounter{enumi}{2}
|
||||||
|
\item Ein Burger ``Spezial'' besteht ebenfalls aus 3 Zutaten. Jedoch
|
||||||
|
können Tomate und Salat
|
||||||
|
doppelt vorkommen. Wie viele verschiedene Burger „Spezial“ gibt es?\pause
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
n_\text{Burger} &= n_\text{Burger,alle Unterschiedlich} + n_{\text{Burger,2}\times\text{Salat}} + n_{\text{Burger,2}\times\text{Tomate}} \\
|
||||||
|
&= 24 + 3\cdot 3 + 3\cdot 3 = 42
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\item \pause Der Burger „Jumbo“ enthält die folgende Menge an Zutaten: $\{S, S,
|
||||||
|
T, T, K, K, K, P, P, P\}$
|
||||||
|
die alle verwendet werden. Wie viele mögliche Belegungen des Burgers
|
||||||
|
``Jumbo'' gibt es?\pause
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
\lvert \Pi_N^{L_1,L_2,L_3,L_4} \rvert = \frac{10!}{2!2!3!3!} = 25200
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\end{enumerate}
|
||||||
|
% tex-fmt: on
|
||||||
|
\end{frame}
|
||||||
|
|
||||||
|
\end{document}
|
||||||
497
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497
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@@ -0,0 +1,497 @@
|
|||||||
|
\ifdefined\ishandout
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|
\documentclass[de, handout]{CELbeamer}
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|
\else
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\documentclass[de]{CELbeamer}
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\fi
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%
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%
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% CEL Template
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\newcommand{\templates}{preambles}
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\input{\templates/packages.tex}
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\input{\templates/macros.tex}
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\grouplogo{CEL_logo.pdf}
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\groupname{Communication Engineering Lab (CEL)}
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\groupnamewidth{80mm}
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\fundinglogos{}
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%
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% Custom commands
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\input{lib/latex-common/common.tex}
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\pgfplotsset{colorscheme/rocket}
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\newcommand{\res}{src/2025-11-21/res}
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% \tikzstyle{every node}=[font=\small]
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% \captionsetup[sub]{font=small}
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%
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%
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% Document setup
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\usepackage{tikz}
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\usepackage{tikz-3dplot}
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\usetikzlibrary{spy, external, intersections, positioning}
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|
%\tikzexternalize[prefix=build/]
|
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\usepackage{pgfplots}
|
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\pgfplotsset{compat=newest}
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\usepgfplotslibrary{fillbetween}
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|
\usepackage{enumerate}
|
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|
\usepackage{listings}
|
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|
\usepackage{subcaption}
|
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|
\usepackage{bbm}
|
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|
\usepackage{multirow}
|
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|
\usepackage{xcolor}
|
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|
\title{WT Tutorium 2}
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|
\author[Tsouchlos]{Andreas Tsouchlos}
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\date[]{21. November 2025}
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%
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% Document body
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%
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\begin{document}
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\begin{frame}[title white vertical, picture=images/IMG_7801-cut]
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\titlepage
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\end{frame}
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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
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\section{Aufgabe 1}
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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
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|
\subsection{Theorie Wiederholung}
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\begin{frame}
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|
\frametitle{Bedingte Wahrscheinlichkeiten \& Bayes}
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\vspace*{-10mm}
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||||||
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|
\begin{columns}
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||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
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||||||
|
\begin{itemize}
|
||||||
|
\item Definition der bedingten Wahrscheinlichkeit
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
P(A\vert B) = \frac{P(AB)}{P(B)}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\item Formel von Bayes
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
P(A\vert B) = \frac{P(B\vert A) P(A)}{P(B)}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\end{itemize}
|
||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
|
||||||
|
\begin{figure}
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\begin{tikzpicture}
|
||||||
|
\node[rectangle, minimum width=8cm, minimum height=5cm,
|
||||||
|
draw, line width=1pt, fill=black!20] at (0,0) {};
|
||||||
|
\node [circle, minimum size = 4cm,
|
||||||
|
draw, line width=1pt, fill=KITgreen,
|
||||||
|
fill opacity = 0.5] at (1.25cm,0) {};
|
||||||
|
\draw[line width=1pt, fill=KITblue,
|
||||||
|
fill opacity = 0.5, rounded corners=5mm]
|
||||||
|
(-2.4cm, -2.25cm) -- (-2.4cm, 2.25cm) -- (1.1cm,0) -- cycle;
|
||||||
|
|
||||||
|
\node[left] at (4cm, 2cm) {\Large $\Omega$};
|
||||||
|
\node at (-1.8cm, 0) {$A$};
|
||||||
|
\node at (1.8cm, 0) {$B$};
|
||||||
|
\node at (0, 0) {$AB$};
|
||||||
|
\end{tikzpicture}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
\end{columns}
|
||||||
|
\vspace*{1cm}
|
||||||
|
\pause
|
||||||
|
\begin{columns}
|
||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
|
||||||
|
\begin{itemize}
|
||||||
|
\item Satz der totalen Wahrscheinlichkeit
|
||||||
|
% tex-fmt: off
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
\text{Voraussetzungen: }\hspace{5mm} \left\{
|
||||||
|
\begin{array}{l}
|
||||||
|
A_1, A_2, \ldots \text{ disjunkt}\\
|
||||||
|
\displaystyle\sum_{n} A_n = \Omega
|
||||||
|
\end{array}
|
||||||
|
\right.\\[1em]
|
||||||
|
P(B) = \sum_{n} P(B\vert A_n)P(A_n)\\
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
% tex-fmt: on
|
||||||
|
\end{itemize}
|
||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
|
||||||
|
\begin{figure}
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\begin{tikzpicture}
|
||||||
|
\newcommand{\hordist}{1.2cm}
|
||||||
|
\newcommand{\vertdist}{2cm}
|
||||||
|
|
||||||
|
\node[circle, fill=KITgreen, inner sep=0pt,
|
||||||
|
minimum size=3mm] (root) at (0, 0) {};
|
||||||
|
\node[circle, fill=KITgreen, inner sep=0pt,
|
||||||
|
minimum size=3mm, below left=\vertdist and
|
||||||
|
2.4*\hordist of root] (n1) {};
|
||||||
|
\node[circle, fill=KITgreen, inner sep=0pt,
|
||||||
|
minimum size=3mm, below right=\vertdist and
|
||||||
|
2.4*\hordist of root] (n2) {};
|
||||||
|
\node[circle, fill=KITgreen, inner sep=0pt,
|
||||||
|
minimum size=3mm, below left=\vertdist and \hordist
|
||||||
|
of n1] (n11) {};
|
||||||
|
\node[circle, fill=KITgreen, inner sep=0pt,
|
||||||
|
minimum size=3mm, below right=\vertdist and \hordist
|
||||||
|
of n1] (n12) {};
|
||||||
|
\node[circle, fill=KITgreen, inner sep=0pt,
|
||||||
|
minimum size=3mm, below left=\vertdist and \hordist
|
||||||
|
of n2] (n21) {};
|
||||||
|
\node[circle, fill=KITgreen, inner sep=0pt,
|
||||||
|
minimum size=3mm, below right=\vertdist and \hordist
|
||||||
|
of n2] (n22) {};
|
||||||
|
|
||||||
|
\draw[-{Latex}, line width=1pt] (root) -- (n1);
|
||||||
|
\draw[-{Latex}, line width=1pt] (root) -- (n2);
|
||||||
|
\draw[-{Latex}, line width=1pt] (n1) -- (n11);
|
||||||
|
\draw[-{Latex}, line width=1pt] (n1) -- (n12);
|
||||||
|
\draw[-{Latex}, line width=1pt] (n2) -- (n21);
|
||||||
|
\draw[-{Latex}, line width=1pt] (n2) -- (n22);
|
||||||
|
|
||||||
|
\node[left] at ($(root)!0.4!(n1)$) {$P(A_1)$};
|
||||||
|
\node[right] at ($(root)!0.4!(n2)$) {$P(A_2)$};
|
||||||
|
|
||||||
|
\node[left] at ($(n1)!0.4!(n11)$) {$P(B\vert A_1)$};
|
||||||
|
\node[right] at ($(n1)!0.2!(n12)$) {$P(C\vert A_1)$};
|
||||||
|
\node[left] at ($(n2)!0.6!(n21)$) {$P(B\vert A_2)$};
|
||||||
|
\node[right] at ($(n2)!0.4!(n22)$) {$P(C\vert A_2)$};
|
||||||
|
|
||||||
|
\node[below] at (n11) {$P(BA_1)$};
|
||||||
|
\node[below] at (n12) {$P(CA_1)$};
|
||||||
|
\node[below] at (n21) {$P(BA_2)$};
|
||||||
|
\node[below] at (n22) {$P(CA_2)$};
|
||||||
|
\end{tikzpicture}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
\end{columns}
|
||||||
|
\end{frame}
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\begin{frame}
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|
\frametitle{Zusammenfassung}
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|
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\begin{columns}
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||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
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||||||
|
\begin{greenblock}{Bedingte Wahrscheinlichkeit}
|
||||||
|
\vspace*{-6mm}
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
P(A\vert B) = \frac{P(AB)}{P(B)}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\end{greenblock}
|
||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
|
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|
\begin{greenblock}{Formel von Bayes}
|
||||||
|
\vspace*{-6mm}
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
P(A\vert B) = \frac{P(B\vert A) P(A)}{P(B)}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\end{greenblock}
|
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|
\end{columns}
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|
\begin{columns}
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||||||
|
\column{\kitonecolumn}
|
||||||
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\column{\kitthreecolumns}
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|
\begin{greenblock}{Satz der totalen Wahrscheinlichkeit}
|
||||||
|
\vspace*{-6mm}
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
P(B) = \sum_{n} P(B\vert A_n)P(A_n)
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\end{greenblock}
|
||||||
|
\column{\kitonecolumn}
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\end{columns}
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|
\end{frame}
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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
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|
\subsection{Aufgabe}
|
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|
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\begin{frame}
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|
|
||||||
|
\frametitle{Aufgabe 1: Bedingte Wahrscheinlichkeiten \\\& Bayes}
|
||||||
|
|
||||||
|
In einer Population von gelben Animationsfiguren, den Minions,
|
||||||
|
werden zwei Merkmale unterschieden: Augenzahl und Körpergröße. Es gilt:
|
||||||
|
\begin{itemize}
|
||||||
|
\item $80\%$ der Minions haben zwei Augen, $20\%$ nur eines.
|
||||||
|
\item Von den zweiäugigen Minions sind $20\%$ groß, $70\%$
|
||||||
|
mittelgroß und $10\%$ klein.
|
||||||
|
\item Von den einäugigen Minions sind $5\%$ groß, $60\%$
|
||||||
|
mittelgroß und $35\%$ klein.
|
||||||
|
\end{itemize}
|
||||||
|
|
||||||
|
% tex-fmt: off
|
||||||
|
\begin{enumerate}[a{)}]
|
||||||
|
\item Bestimmen Sie die Wahrscheinlichkeit, dass ein zufällig
|
||||||
|
ausgewähltes Minion klein, mittelgroß
|
||||||
|
oder groß ist.
|
||||||
|
\item Ein zufällig ausgewähltes Minion ist nicht klein. Mit
|
||||||
|
welcher Wahrscheinlichkeit ist es
|
||||||
|
einäugig?
|
||||||
|
\end{enumerate}
|
||||||
|
% tex-fmt: on
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||||||
|
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||||||
|
\end{frame}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{frame}
|
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|
|
||||||
|
\frametitle{Aufgabe 1: Bedingte Wahrscheinlichkeiten \\\& Bayes}
|
||||||
|
|
||||||
|
In einer Population von gelben Animationsfiguren, den Minions,
|
||||||
|
werden zwei Merkmale unterschieden: Augenzahl und Körpergröße. Es gilt:
|
||||||
|
\begin{itemize}
|
||||||
|
\item $80\%$ der Minions haben zwei Augen, $20\%$ nur eines.
|
||||||
|
\item Von den zweiäugigen Minions sind $20\%$ groß, $70\%$
|
||||||
|
mittelgroß und $10\%$ klein.
|
||||||
|
\item Von den einäugigen Minions sind $5\%$ groß, $60\%$
|
||||||
|
mittelgroß und $35\%$ klein.
|
||||||
|
\end{itemize}
|
||||||
|
|
||||||
|
% tex-fmt: off
|
||||||
|
\begin{enumerate}[a{)}]
|
||||||
|
\item Bestimmen Sie die Wahrscheinlichkeit, dass ein zufällig
|
||||||
|
ausgewähltes Minion klein, mittelgroß
|
||||||
|
oder groß ist.
|
||||||
|
\pause\begin{align*}
|
||||||
|
P(K) &= P(K\vert N_1)P(N_1) + P(K\vert N_2)P(N_2) = 0.35\cdot 0.2 + 0.1\cdot 0.8 = 0.15\\
|
||||||
|
P(M) &= P(M\vert N_1)P(N_1) + P(M\vert N_2)P(N_2) = \cdots = 0.68\\
|
||||||
|
P(G) &= P(G\vert N_1)P(N_1) + P(G\vert N_2)P(N_2) = \cdots = 0.17
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\item \pause Ein zufällig ausgewähltes Minion ist nicht klein. Mit
|
||||||
|
welcher Wahrscheinlichkeit ist es
|
||||||
|
einäugig?
|
||||||
|
\pause\begin{align*}
|
||||||
|
P(N_1 \vert \overline{K})
|
||||||
|
= \frac{P(\overline{K} \vert N_1)P(N_1)}{P(\overline{K})}
|
||||||
|
= \frac{\left[ 1 - P(K\vert N_1) \right] P(N_1)}{1 - P(K)}
|
||||||
|
= \frac{(1 - 0.35)\cdot 0.2}{1 - 0.15} \approx 0.153
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\end{enumerate}
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||||||
|
% tex-fmt: on
|
||||||
|
\end{frame}
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|
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
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|
\section{Aufgabe 2}
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|
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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
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|
\subsection{Theorie Wiederholung}
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\begin{frame}
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|
\frametitle{Zusätzliche Bedingungen und Unabhängigkeit}
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|
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|
\begin{itemize}
|
||||||
|
\item Erweiterte Definition der bedingten Wahrscheinlichkeit
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
P(A\vert BC) = \frac{P(AB\vert C)}{P(B\vert C)}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\item Satz von Bayes mit zusätzlichen Bedingungen
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
P(A\vert BC) = \frac{P(B\vert AC) P(A\vert C)}{P(B\vert C)}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\pause
|
||||||
|
\item Unabhängigkeit
|
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|
\begin{gather*}
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||||||
|
A,B \text{ Unabhängig} \hspace{5mm}
|
||||||
|
\Leftrightarrow\hspace{5mm} P(AB) = P(A) P(B)
|
||||||
|
\hspace{5mm} \Leftrightarrow \hspace{5mm} P(A\vert B) = P(A)
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\end{itemize}
|
||||||
|
\end{frame}
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|
|
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|
\begin{frame}
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||||||
|
\frametitle{Zusammenfassung}
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|
\begin{columns}
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|
\column{\kitthreecolumns}
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||||||
|
\begin{greenblock}{Bedingte Wahrscheinlichkeit}
|
||||||
|
\vspace*{-6mm}
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
P(A\vert B) = \frac{P(AB)}{P(B)}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\end{greenblock}
|
||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
|
||||||
|
\begin{greenblock}{Formel von Bayes}
|
||||||
|
\vspace*{-6mm}
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
P(A\vert B) = \frac{P(B\vert A) P(A)}{P(B)}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\end{greenblock}
|
||||||
|
\end{columns}
|
||||||
|
\begin{columns}
|
||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
|
||||||
|
\begin{greenblock}{Satz der totalen Wahrscheinlichkeit}
|
||||||
|
\vspace*{-6mm}
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
P(B) = \sum_{n} P(B\vert A_n)P(A_n)
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\end{greenblock}
|
||||||
|
\column{\kitthreecolumns}
|
||||||
|
\begin{greenblock}{Unabhängigkeit von Ereignissen}
|
||||||
|
\vspace*{-6mm}
|
||||||
|
\begin{gather*}
|
||||||
|
P(AB) = P(A) P(B)
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\end{greenblock}
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|
\end{columns}
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|
\end{frame}
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|
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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
|
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|
\subsection{Aufgabe}
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|
|
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|
\begin{frame}
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|
\frametitle{Aufgabe 2: Bayes \& Unabhängigkeit}
|
||||||
|
|
||||||
|
\vspace*{-18mm}
|
||||||
|
|
||||||
|
Bei einer Qualitätskontrolle können Werkstücke zwei Fehler
|
||||||
|
aufweisen: Fehler $A$, Fehler $B$, oder
|
||||||
|
beide Fehler gleichzeitig. Die folgenden Wahrscheinlichkeiten
|
||||||
|
sind bekannt:
|
||||||
|
\begin{itemize}
|
||||||
|
\item mit Wahrscheinlichkeit $0,05$ hat ein Werkstück den Fehler $A$
|
||||||
|
\item mit Wahrscheinlichkeit $0,01$ hat ein Werkstück beide Fehler
|
||||||
|
\item mit Wahrscheinlichkeit $0,03$ hat ein Werkstück nur den
|
||||||
|
Fehler $B$ und nicht Fehler $A$.
|
||||||
|
\end{itemize}
|
||||||
|
|
||||||
|
% tex-fmt: off
|
||||||
|
\begin{enumerate}[a{)}]
|
||||||
|
\item Berechnen Sie die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von
|
||||||
|
Fehler $B$ und dafür, dass ein
|
||||||
|
Werkstück fehlerfrei ist.
|
||||||
|
\item Ist das Auftreten von Fehler $A$ unabhängig von Fehler $B$?
|
||||||
|
\end{enumerate}
|
||||||
|
% tex-fmt: on
|
||||||
|
|
||||||
|
Bei der Kontrolle wird unerwartet ein zusätzlicher, dritter Fehler $C$
|
||||||
|
beobachtet. Der Fehler tritt
|
||||||
|
mit der Wahrscheinlichkeit $0,01$ ein, wenn weder Fehler $A$ noch $B$
|
||||||
|
eingetreten sind und mit der
|
||||||
|
Wahrscheinlichkeit $0,02$, wenn sowohl Fehler $A$ als auch $B$ eingetreten
|
||||||
|
sind. In allen anderen
|
||||||
|
Fällen tritt der Fehler $C$ nicht auf.
|
||||||
|
|
||||||
|
% tex-fmt: off
|
||||||
|
\begin{enumerate}[a{)}]
|
||||||
|
\setcounter{enumi}{2}
|
||||||
|
\item Berechnen Sie die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von
|
||||||
|
Fehler $C$.
|
||||||
|
\item Sie beobachten, dass ein Werkstück den Fehler $C$ hat. Mit
|
||||||
|
welcher Wahrscheinlichkeit hat es auch Fehler $A$?
|
||||||
|
\end{enumerate}
|
||||||
|
% tex-fmt: on
|
||||||
|
\end{frame}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{frame}
|
||||||
|
\frametitle{Aufgabe 2: Bayes \& Unabhängigkeit}
|
||||||
|
|
||||||
|
\vspace*{-10mm}
|
||||||
|
|
||||||
|
Bei einer Qualitätskontrolle können Werkstücke zwei Fehler
|
||||||
|
aufweisen: Fehler $A$, Fehler $B$, oder
|
||||||
|
beide Fehler gleichzeitig. Die folgenden Wahrscheinlichkeiten
|
||||||
|
sind bekannt:
|
||||||
|
\begin{itemize}
|
||||||
|
\item mit Wahrscheinlichkeit $0,05$ hat ein Werkstück den Fehler $A$
|
||||||
|
\item mit Wahrscheinlichkeit $0,01$ hat ein Werkstück beide Fehler
|
||||||
|
\item mit Wahrscheinlichkeit $0,03$ hat ein Werkstück nur den
|
||||||
|
Fehler $B$ und nicht Fehler $A$.
|
||||||
|
\end{itemize}
|
||||||
|
|
||||||
|
% tex-fmt: off
|
||||||
|
\begin{enumerate}[a{)}]
|
||||||
|
\item Berechnen Sie die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von
|
||||||
|
Fehler $B$ und dafür, dass ein
|
||||||
|
Werkstück fehlerfrei ist.
|
||||||
|
\pause\begin{gather*}
|
||||||
|
P(B) = P(B\vert A)P(A) + P(B\vert \overline{A})P(\overline{A}) = P(AB) + P(\overline{A}B) = 0.01 + 0.03 = 0.04
|
||||||
|
\end{gather*}\pause
|
||||||
|
\vspace*{-15mm}\begin{gather*}
|
||||||
|
P(\overline{A}\cap \overline{B}) = 1 - P(A\cup B) = 1 - \left[P(A) + P(B) - P(A\cap B)\right] = 1 - \left(0.05 + 0.04 - 0.01\right) = 0.92
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\vspace*{-12mm}\pause \item Ist das Auftreten von Fehler $A$ unabhängig von Fehler $B$?
|
||||||
|
\pause\begin{gather*}
|
||||||
|
\left. \begin{array}{l}
|
||||||
|
P(AB) = 0.01 \\
|
||||||
|
P(A)P(B) = 0.05\cdot 0.04 = 0.002
|
||||||
|
\end{array}\right\}
|
||||||
|
\hspace{5mm} \Rightarrow \hspace{5mm} P(AB) \neq P(A)P(B) \hspace{5mm}\Rightarrow\hspace{5mm}A,B \text{ nicht unabhängig}
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\end{enumerate}
|
||||||
|
% tex-fmt: on
|
||||||
|
\end{frame}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{frame}
|
||||||
|
\frametitle{Aufgabe 2: Bayes \& Unabhängigkeit}
|
||||||
|
|
||||||
|
\vspace*{-13mm}
|
||||||
|
|
||||||
|
Bei der Kontrolle wird unerwartet ein zusätzlicher, dritter Fehler $C$
|
||||||
|
beobachtet. Der Fehler tritt
|
||||||
|
mit der Wahrscheinlichkeit $0,01$ ein, wenn weder Fehler $A$ noch $B$
|
||||||
|
eingetreten sind und mit der
|
||||||
|
Wahrscheinlichkeit $0,02$, wenn sowohl Fehler $A$ als auch $B$ eingetreten
|
||||||
|
sind. In allen anderen
|
||||||
|
Fällen tritt der Fehler $C$ nicht auf.
|
||||||
|
|
||||||
|
% tex-fmt: off
|
||||||
|
\begin{enumerate}[a{)}]
|
||||||
|
\setcounter{enumi}{2}
|
||||||
|
\item Berechnen Sie die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von
|
||||||
|
Fehler $C$.
|
||||||
|
\pause\begin{align*}
|
||||||
|
P(C) &= P(C\vert AB)P(AB) + \overbrace{P(C\vert A \overline{B})}^{0}P(A \overline{B})
|
||||||
|
+ \overbrace{P(C\vert \overline{A}B)}^{0}P(\overline{A} B)
|
||||||
|
+ P(C\vert \overline{A}\overline{B})P(\overline{A}\overline{B}) \\
|
||||||
|
&= 0.02\cdot 0.01 + 0.01\cdot 0.92 = 0.0094
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\vspace*{-12mm}\pause \item Sie beobachten, dass ein Werkstück den Fehler $C$ hat. Mit
|
||||||
|
welcher Wahrscheinlichkeit hat es auch Fehler $A$?
|
||||||
|
\pause\hspace*{-5mm}\begin{minipage}{0.48\textwidth}
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
P(A\vert C) &= \frac{P(AC)}{P(C)}\\[5mm]
|
||||||
|
P(AC) &= P(ACB) + P(AC \overline{B})\\
|
||||||
|
&= P(C\vert AB)P(AB) + \overbrace{P(C\vert A \overline{B})}^{0}P(A \overline{B})\\
|
||||||
|
&= 0.02\cdot 0.01 = 0.0002\\[5mm]
|
||||||
|
P(A\vert C) &= \frac{0.0002}{0.0094} \approx 0.0213
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\end{minipage}%
|
||||||
|
\hspace*{-10mm}
|
||||||
|
\begin{minipage}{0.06\textwidth}
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\begin{tikzpicture}
|
||||||
|
\draw[line width=1pt] (0,0) -- (0,6cm);
|
||||||
|
\end{tikzpicture}
|
||||||
|
\end{minipage}%
|
||||||
|
\begin{minipage}{0.48\textwidth}
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
P(A\vert C) &= \frac{P(C\vert A)P(A)}{P(C)}\\[5mm]
|
||||||
|
P(C\vert A) &= P(C\vert AB)P(B\vert A)
|
||||||
|
+ \overbrace{P(C\vert \overline{A} B)}^{0}P(\overline{A}B) \\
|
||||||
|
&= P(C\vert AB)\frac{P(AB)}{P(A)} = 0.02 \cdot \frac{0.01}{0.05} = 0.004\\[5mm]
|
||||||
|
P(A\vert C) &= \frac{0.004\cdot 0.05}{0.0094} \approx 0.0213
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\end{minipage}
|
||||||
|
\end{enumerate}
|
||||||
|
% tex-fmt: on
|
||||||
|
\end{frame}
|
||||||
|
|
||||||
|
\end{document}
|
||||||
638
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638
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@@ -0,0 +1,638 @@
|
|||||||
|
\ifdefined\ishandout
|
||||||
|
\documentclass[de, handout]{CELbeamer}
|
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|
\else
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|
\documentclass[de]{CELbeamer}
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\fi
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% CEL Template
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\newcommand{\templates}{preambles}
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\input{\templates/macros.tex}
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\grouplogo{CEL_logo.pdf}
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\groupname{Communication Engineering Lab (CEL)}
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\groupnamewidth{80mm}
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\fundinglogos{}
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% Custom commands
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\input{lib/latex-common/common.tex}
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\pgfplotsset{colorscheme/rocket}
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\newcommand{\res}{src/2025-12-0/res}
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% \tikzstyle{every node}=[font=\small]
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% \captionsetup[sub]{font=small}
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\usetikzlibrary{spy, external, intersections, positioning}
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%\tikzexternalize[prefix=build/]
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\usepgfplotslibrary{fillbetween}
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\usepackage{enumerate}
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\usepackage{listings}
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\usepackage{subcaption}
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\usepackage{bbm}
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\usepackage{multirow}
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\usepackage{xcolor}
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\title{WT Tutorium 3}
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\author[Tsouchlos]{Andreas Tsouchlos}
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\date[]{12. Dezember 2025}
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% Document body
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\begin{document}
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\begin{frame}[title white vertical, picture=images/IMG_7801-cut]
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\titlepage
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\end{frame}
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\section{Aufgabe 1}
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\subsection{Theorie Wiederholung}
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% \begin{frame}
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% \frametitle{Bedingte Wahrscheinlichkeiten \& Bayes}
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% \vspace*{-10mm}
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% \begin{columns}
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% \column{\kitthreecolumns}
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% \begin{itemize}
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|
% \item Definition der bedingten Wahrscheinlichkeit
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|
% \begin{gather*}
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|
% P(A\vert B) = \frac{P(AB)}{P(B)}
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|
% \end{gather*}
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|
% \item Formel von Bayes
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|
% \begin{gather*}
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|
% P(A\vert B) = \frac{P(B\vert A) P(A)}{P(B)}
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|
% \end{gather*}
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% \end{itemize}
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% \column{\kitthreecolumns}
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% \begin{figure}
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% \centering
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% \begin{tikzpicture}
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|
% \node[rectangle, minimum width=8cm, minimum height=5cm,
|
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|
% draw, line width=1pt, fill=black!20] at (0,0) {};
|
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|
% \node [circle, minimum size = 4cm,
|
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|
% draw, line width=1pt, fill=KITgreen,
|
||||||
|
% fill opacity = 0.5] at (1.25cm,0) {};
|
||||||
|
% \draw[line width=1pt, fill=KITblue,
|
||||||
|
% fill opacity = 0.5, rounded corners=5mm]
|
||||||
|
% (-2.4cm, -2.25cm) -- (-2.4cm, 2.25cm) -- (1.1cm,0) -- cycle;
|
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|
%
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|
% \node[left] at (4cm, 2cm) {\Large $\Omega$};
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|
% \node at (-1.8cm, 0) {$A$};
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|
% \node at (1.8cm, 0) {$B$};
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|
% \node at (0, 0) {$AB$};
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|
% \end{tikzpicture}
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|
% \end{figure}
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% \end{columns}
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% \vspace*{1cm}
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% \pause
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% \begin{columns}
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% \column{\kitthreecolumns}
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% \begin{itemize}
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|
% \item Satz der totalen Wahrscheinlichkeit
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% % tex-fmt: off
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% \begin{gather*}
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|
% \text{Voraussetzungen: }\hspace{5mm} \left\{
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|
% \begin{array}{l}
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|
% A_1, A_2, \ldots \text{ disjunkt}\\
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|
% \displaystyle\sum_{n} A_n = \Omega
|
||||||
|
% \end{array}
|
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|
% \right.\\[1em]
|
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|
% P(B) = \sum_{n} P(B\vert A_n)P(A_n)\\
|
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|
% \end{gather*}
|
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|
% % tex-fmt: on
|
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|
% \end{itemize}
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|
% \column{\kitthreecolumns}
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% \begin{figure}
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|
% \centering
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% \begin{tikzpicture}
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% \newcommand{\hordist}{1.2cm}
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|
% \newcommand{\vertdist}{2cm}
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||||||
|
%
|
||||||
|
% \node[circle, fill=KITgreen, inner sep=0pt,
|
||||||
|
% minimum size=3mm] (root) at (0, 0) {};
|
||||||
|
% \node[circle, fill=KITgreen, inner sep=0pt,
|
||||||
|
% minimum size=3mm, below left=\vertdist and
|
||||||
|
% 2.4*\hordist of root] (n1) {};
|
||||||
|
% \node[circle, fill=KITgreen, inner sep=0pt,
|
||||||
|
% minimum size=3mm, below right=\vertdist and
|
||||||
|
% 2.4*\hordist of root] (n2) {};
|
||||||
|
% \node[circle, fill=KITgreen, inner sep=0pt,
|
||||||
|
% minimum size=3mm, below left=\vertdist and \hordist
|
||||||
|
% of n1] (n11) {};
|
||||||
|
% \node[circle, fill=KITgreen, inner sep=0pt,
|
||||||
|
% minimum size=3mm, below right=\vertdist and \hordist
|
||||||
|
% of n1] (n12) {};
|
||||||
|
% \node[circle, fill=KITgreen, inner sep=0pt,
|
||||||
|
% minimum size=3mm, below left=\vertdist and \hordist
|
||||||
|
% of n2] (n21) {};
|
||||||
|
% \node[circle, fill=KITgreen, inner sep=0pt,
|
||||||
|
% minimum size=3mm, below right=\vertdist and \hordist
|
||||||
|
% of n2] (n22) {};
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% \draw[-{Latex}, line width=1pt] (root) -- (n1);
|
||||||
|
% \draw[-{Latex}, line width=1pt] (root) -- (n2);
|
||||||
|
% \draw[-{Latex}, line width=1pt] (n1) -- (n11);
|
||||||
|
% \draw[-{Latex}, line width=1pt] (n1) -- (n12);
|
||||||
|
% \draw[-{Latex}, line width=1pt] (n2) -- (n21);
|
||||||
|
% \draw[-{Latex}, line width=1pt] (n2) -- (n22);
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% \node[left] at ($(root)!0.4!(n1)$) {$P(A_1)$};
|
||||||
|
% \node[right] at ($(root)!0.4!(n2)$) {$P(A_2)$};
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% \node[left] at ($(n1)!0.4!(n11)$) {$P(B\vert A_1)$};
|
||||||
|
% \node[right] at ($(n1)!0.2!(n12)$) {$P(C\vert A_1)$};
|
||||||
|
% \node[left] at ($(n2)!0.6!(n21)$) {$P(B\vert A_2)$};
|
||||||
|
% \node[right] at ($(n2)!0.4!(n22)$) {$P(C\vert A_2)$};
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% \node[below] at (n11) {$P(BA_1)$};
|
||||||
|
% \node[below] at (n12) {$P(CA_2)$};
|
||||||
|
% \node[below] at (n21) {$P(BA_1)$};
|
||||||
|
% \node[below] at (n22) {$P(CA_2)$};
|
||||||
|
% \end{tikzpicture}
|
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|
% \end{figure}
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% \end{columns}
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% \end{frame}
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%
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% \begin{frame}
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% \frametitle{Zusammenfassung}
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%
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% \begin{columns}
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% \column{\kitthreecolumns}
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% \begin{greenblock}{Bedingte Wahrscheinlichkeit}
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|
% \vspace*{-6mm}
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|
% \begin{gather*}
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|
% P(A\vert B) = \frac{P(AB)}{P(B)}
|
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|
% \end{gather*}
|
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|
% \end{greenblock}
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|
% \column{\kitthreecolumns}
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|
% \begin{greenblock}{Formel von Bayes}
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|
% \vspace*{-6mm}
|
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|
% \begin{gather*}
|
||||||
|
% P(A\vert B) = \frac{P(B\vert A) P(A)}{P(B)}
|
||||||
|
% \end{gather*}
|
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|
% \end{greenblock}
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|
% \end{columns}
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|
% \begin{columns}
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|
% \column{\kitonecolumn}
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% \column{\kitthreecolumns}
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|
% \begin{greenblock}{Satz der totalen Wahrscheinlichkeit}
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|
% \vspace*{-6mm}
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|
% \begin{gather*}
|
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|
% P(B) = \sum_{n} P(B\vert A_n)P(A_n)
|
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|
% \end{gather*}
|
||||||
|
% \end{greenblock}
|
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|
% \column{\kitonecolumn}
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% \end{columns}
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% \end{frame}
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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
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\subsection{Aufgabe}
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\begin{frame}
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\frametitle{Aufgabe 1: Diskrete Verteilungen}
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\vspace*{-10mm}
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|
Eine Polizistin führt $N = 6$ Radarkontrollen auf einer
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|
Landstraße durch. Die Radarkontrollen
|
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|
können als unabhängig angenommen werden und führen jeweils mit
|
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|
der Wahrscheinlichkeit
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|
$p = 0,2$ zu einem Strafzettel. Die diskrete Zufallsvariable $R :
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|
\Omega \rightarrow \mathbb{R}$ beschreibt die Anzahl der
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|
Strafzettel in $N = 6$ Kontrollen.
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% tex-fmt: off
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|
\begin{enumerate}[a{)}]
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|
\item Geben Sie den Ergebnisraum $\Omega$ der diskreten Zufallsvariablen $R$ an
|
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|
und bestimmen Sie deren Erwartungswert $E(R)$.
|
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|
\item Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit dafür, dass es bei $6$
|
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|
Kontrollen genau $3$ Strafzettel gibt?
|
||||||
|
\item Skizzieren Sie die Verteilungsfunktion $F_R(r)$ der
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Zufallsvariablen $R$.
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\end{enumerate}
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% tex-fmt: on
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\vspace*{5mm}
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\textit{Die folgenden Teilaufgaben können unabhängig von den
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bisherigen Teilaufgaben bearbeitet werden.}
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\vspace*{5mm}
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Ein Autofahrer muss jeden Tag auf seinem Arbeitsweg über die
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Landstraße und über die
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|
Autobahn fahren. Die Wahrscheinlichkeit dafür, dass der
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|
Autofahrer auf der Landstraße bzw.
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|
auf der Autobahn zu schnell fährt und einen Strafzettel bekommt,
|
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|
liegt bei $p_\text{L} = 0,2$ bzw. bei
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|
$p_\text{A} = 0,3$.
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\vspace*{5mm}
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|
\textbf{Hinweis}: Es wird nur der einfache Weg (Hinweg) betrachtet.
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% tex-fmt: off
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|
\begin{enumerate}[a{)}]
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|
\item Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit dafür, dass der Autofahrer
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|
an einem Tag $0$, $1$ oder $2$ Strafzettel bekommt?
|
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|
\item Der Autofahrer fährt an $200$ unabhängigen Tagen im Jahr über
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|
seinen Arbeitsweg zur Arbeit. Wie viele Strafzettel sammelt der
|
||||||
|
Autofahrer innerhalb eines Jahres?
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|
\end{enumerate}
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% tex-fmt: on
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\end{frame}
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\begin{frame}
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\frametitle{Aufgabe 1: Diskrete Verteilungen}
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\vspace*{-16mm}
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||||||
|
Eine Polizistin führt $N = 6$ Radarkontrollen auf einer
|
||||||
|
Landstraße durch. Die Radarkontrollen
|
||||||
|
können als unabhängig angenommen werden und führen jeweils mit
|
||||||
|
der Wahrscheinlichkeit
|
||||||
|
$p = 0,2$ zu einem Strafzettel. Die diskrete Zufallsvariable $R :
|
||||||
|
\Omega \rightarrow \mathbb{R}$ beschreibt die Anzahl der
|
||||||
|
Strafzettel in $N = 6$ Kontrollen.
|
||||||
|
|
||||||
|
% tex-fmt: off
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||||||
|
\begin{enumerate}[a{)}]
|
||||||
|
\item Geben Sie den Ergebnisraum $\Omega$ der diskreten Zufallsvariablen $R$ an
|
||||||
|
und bestimmen Sie deren Erwartungswert $E(R)$.
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|
\pause\begin{gather*}
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|
\Omega = \mleft\{ 0, 1\mright\}^6 \\
|
||||||
|
R \sim \text{Bin}(N=6, p=0,2)\hspace{5mm} \Rightarrow \hspace{5mm} E(R) = Np = 1,2
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\vspace*{-10mm}\pause \item Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit dafür, dass es bei $6$
|
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|
Kontrollen genau $3$ Strafzettel gibt?
|
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|
\pause \begin{gather*}
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|
P(R=3) = \binom{N}{3}p^3 (1-p)^{N-3} = \binom{6}{3} \cdot 0,2^3\cdot 0,8^3 \approx 0,0819
|
||||||
|
\end{gather*}
|
||||||
|
\vspace*{-6mm}\pause \item Skizzieren Sie die Verteilungsfunktion $F_R(r)$ der
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|
Zufallsvariablen $R$.
|
||||||
|
\end{enumerate}
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% tex-fmt: on
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\vspace*{2mm}
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\pause
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|
\begin{columns}
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|
\column{\kitthreecolumns}
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|
\begin{gather*}
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|
F_R(r) = \sum_{\widetilde{r} \le r}
|
||||||
|
\binom{N}{\widetilde{r}}p^{\widetilde{r}} (1-p)^{N-\widetilde{r}}
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|
\end{gather*}
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||||||
|
\begin{table}
|
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|
\begin{tabular}{c|ccccccc}
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|
$r$ & $0$ & $1$ & $2$ & $3$ & $4$ & $5$ & $6$ \\ \hline
|
||||||
|
$F_R(r)$ & 0,262 & 0,655 & 0,901 & 0,983 & 0,998 & 0,999 & 1
|
||||||
|
\end{tabular}
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||||||
|
\end{table}
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|
\column{\kitthreecolumns}
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\begin{figure}[H]
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|
\centering
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|
\begin{tikzpicture}
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|
\begin{axis}[
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|
xmin=0,xmax=6,
|
||||||
|
ymin=-0.2,ymax=1.2,
|
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|
xlabel=$r$,
|
||||||
|
ylabel=$F_R(r)$,
|
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|
width=12cm,
|
||||||
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height=5cm,
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|
]
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|
\addplot+[mark=none, line width=1pt]
|
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|
coordinates
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{
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|
(0,0.262)
|
||||||
|
(1,0.262)
|
||||||
|
(1,0.655)
|
||||||
|
(2,0.655)
|
||||||
|
(2,0.901)
|
||||||
|
(3,0.901)
|
||||||
|
(3,0.983)
|
||||||
|
(4,0.983)
|
||||||
|
(4,0.998)
|
||||||
|
(5,0.998)
|
||||||
|
(5,0.999)
|
||||||
|
(6,0.999)
|
||||||
|
(6,1)
|
||||||
|
};
|
||||||
|
\end{axis}
|
||||||
|
\end{tikzpicture}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
\end{columns}
|
||||||
|
\end{frame}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{frame}
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|
\frametitle{Aufgabe 1: Diskrete Verteilungen}
|
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\vspace*{-16mm}
|
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|
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|
Ein Autofahrer muss jeden Tag auf seinem Arbeitsweg über die
|
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|
Landstraße und über die Autobahn fahren. Die Wahrscheinlichkeit
|
||||||
|
dafür, dass der Autofahrer auf der Landstraße bzw. auf der
|
||||||
|
Autobahn zu schnell fährt und einen Strafzettel bekommt, liegt
|
||||||
|
bei $p_\text{L} = 0,2$ bzw. bei $p_\text{A} = 0,3$.
|
||||||
|
|
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|
\vspace*{2mm}
|
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|
|
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|
\textbf{Hinweis}: Es wird nur der einfache Weg (Hinweg) betrachtet.
|
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|
|
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|
% tex-fmt: off
|
||||||
|
\begin{enumerate}[a{)}]
|
||||||
|
\setcounter{enumi}{2}
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||||||
|
\item Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit dafür, dass der Autofahrer
|
||||||
|
an einem Tag $0$, $1$ oder $2$ Strafzettel bekommt?
|
||||||
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\pause\begin{gather*}
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|
R := A + L
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|
\end{gather*}%
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|
\vspace*{-14mm}%
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
P(R = 0) &= P(A = 0 \text{ und } L = 0) &&\hspace{-24mm}= p_A\cdot p_L &&\hspace{-24mm}= 0,56 \\
|
||||||
|
P(R = 1) &= P(A=1 \text{ und } L=0) + P(A=0 \text{ und } L=1) &&\hspace{-24mm}= p_A \cdot (1-p_L) + (1-p_A)\cdot p_L &&\hspace{-24mm}= 0,38 \\
|
||||||
|
P(R = 2) &= P(A=1 \text{ und } L=1) &&\hspace{-24mm}= (1-p_A)(1-p_L) &&\hspace{-24mm}= 0,06
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\vspace*{-10mm}\pause \item Der Autofahrer fährt an $200$ unabhängigen Tagen im Jahr über
|
||||||
|
seinen Arbeitsweg zur Arbeit. Wie viele Strafzettel sammelt der
|
||||||
|
Autofahrer innerhalb eines Jahres?
|
||||||
|
\end{enumerate}
|
||||||
|
% tex-fmt: on
|
||||||
|
|
||||||
|
\vspace*{-6mm}
|
||||||
|
|
||||||
|
\pause
|
||||||
|
\begin{minipage}{0.48\textwidth}
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
E\left(\sum_{n=1}^{200} R_n\right) &= \sum_{n=1}^{200}
|
||||||
|
E\left(R_n\right) = \sum_{n=1}^{200} \left[1\cdot0,38 +
|
||||||
|
2\cdot 0,06\right]\\[2mm]
|
||||||
|
&= 200\cdot 0,5 = 100
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\end{minipage}%
|
||||||
|
\begin{minipage}{0.06\textwidth}
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\begin{tikzpicture}
|
||||||
|
\draw[line width=1pt] (0,0) -- (0,4cm);
|
||||||
|
\end{tikzpicture}
|
||||||
|
\end{minipage}%
|
||||||
|
\begin{minipage}{0.48\textwidth}
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\begin{align*}
|
||||||
|
E\left(\sum_{n=1}^{200} R_n\right) &=
|
||||||
|
E\Big(\overbrace{\sum_{n=1}^{200} A_n}^{\sim
|
||||||
|
\text{Bin}(N=200,p=0,3)} + \overbrace{\sum_{n=1}^{200}
|
||||||
|
L_n}^{\sim \text{Bin}(N=200,p=0,2)}\Big)\\[2mm]
|
||||||
|
&= E\left(\sum_{n=1}^{200} A_n\right) +
|
||||||
|
E\left(\sum_{n=1}^{200} L_n\right) \\[2mm]
|
||||||
|
&= 200\cdot 0,3 + 200 \cdot 0,2 = 100
|
||||||
|
\end{align*}
|
||||||
|
\end{minipage}
|
||||||
|
\end{frame}
|
||||||
|
|
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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
|
||||||
|
\section{Aufgabe 2}
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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
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|
\subsection{Theorie Wiederholung}
|
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|
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||||||
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% \begin{frame}
|
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|
% \frametitle{Zusätzliche Bedingungen und Unabhängigkeit}
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|
%
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||||||
|
% \begin{itemize}
|
||||||
|
% \item Erweiterte Definition der bedingten Wahrscheinlichkeit
|
||||||
|
% \begin{gather*}
|
||||||
|
% P(A\vert BC) = \frac{P(AB\vert C)}{P(B\vert C)}
|
||||||
|
% \end{gather*}
|
||||||
|
% \item Satz von Bayes mit zusätzlichen Bedingungen
|
||||||
|
% \begin{gather*}
|
||||||
|
% P(A\vert BC) = \frac{P(B\vert AC) P(A\vert C)}{P(B\vert C)}
|
||||||
|
% \end{gather*}
|
||||||
|
% \pause
|
||||||
|
% \item Unabhängigkeit
|
||||||
|
% \begin{gather*}
|
||||||
|
% A,B \text{ Unabhängig} \hspace{5mm}
|
||||||
|
% \Leftrightarrow\hspace{5mm} P(AB) = P(A) P(B)
|
||||||
|
% \hspace{5mm} \Leftrightarrow \hspace{5mm} P(A\vert B) = P(A)
|
||||||
|
% \end{gather*}
|
||||||
|
% \end{itemize}
|
||||||
|
% \end{frame}
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|
%
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% \begin{frame}
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% \frametitle{Zusammenfassung}
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%
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% \begin{columns}
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% \column{\kitthreecolumns}
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% \begin{greenblock}{Bedingte Wahrscheinlichkeit}
|
||||||
|
% \vspace*{-6mm}
|
||||||
|
% \begin{gather*}
|
||||||
|
% P(A\vert B) = \frac{P(AB)}{P(B)}
|
||||||
|
% \end{gather*}
|
||||||
|
% \end{greenblock}
|
||||||
|
% \column{\kitthreecolumns}
|
||||||
|
% \begin{greenblock}{Formel von Bayes}
|
||||||
|
% \vspace*{-6mm}
|
||||||
|
% \begin{gather*}
|
||||||
|
% P(A\vert B) = \frac{P(B\vert A) P(A)}{P(B)}
|
||||||
|
% \end{gather*}
|
||||||
|
% \end{greenblock}
|
||||||
|
% \end{columns}
|
||||||
|
% \begin{columns}
|
||||||
|
% \column{\kitthreecolumns}
|
||||||
|
% \begin{greenblock}{Satz der totalen Wahrscheinlichkeit}
|
||||||
|
% \vspace*{-6mm}
|
||||||
|
% \begin{gather*}
|
||||||
|
% P(B) = \sum_{n} P(B\vert A_n)P(A_n)
|
||||||
|
% \end{gather*}
|
||||||
|
% \end{greenblock}
|
||||||
|
% \column{\kitthreecolumns}
|
||||||
|
% \begin{greenblock}{Unabhängigkeit von Ereignissen}
|
||||||
|
% \vspace*{-6mm}
|
||||||
|
% \begin{gather*}
|
||||||
|
% P(AB) = P(A) P(B)
|
||||||
|
% \end{gather*}
|
||||||
|
% \end{greenblock}
|
||||||
|
% \end{columns}
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||||||
|
% \end{frame}
|
||||||
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||||||
|
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
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||||||
|
\subsection{Aufgabe}
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|
|
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|
% \begin{frame}
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|
% \frametitle{Aufgabe 2: Bayes \& Unabhängigkeit}
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% \vspace*{-18mm}
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% Bei einer Qualitätskontrolle können Werkstücke zwei Fehler
|
||||||
|
% aufweisen: Fehler $A$, Fehler $B$, oder
|
||||||
|
% beide Fehler gleichzeitig. Die folgenden Wahrscheinlichkeiten
|
||||||
|
% sind bekannt:
|
||||||
|
% \begin{itemize}
|
||||||
|
% \item mit Wahrscheinlichkeit $0,05$ hat ein Werkstück den Fehler $A$
|
||||||
|
% \item mit Wahrscheinlichkeit $0,01$ hat ein Werkstück beide Fehler
|
||||||
|
% \item mit Wahrscheinlichkeit $0,03$ hat ein Werkstück nur den
|
||||||
|
% Fehler $B$ und nicht Fehler $A$.
|
||||||
|
% \end{itemize}
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% % tex-fmt: off
|
||||||
|
% \begin{enumerate}[a{)}]
|
||||||
|
% \item Berechnen Sie die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von
|
||||||
|
% Fehler $B$ und dafür, dass ein
|
||||||
|
% Werkstück fehlerfrei ist.
|
||||||
|
% \item Ist das Auftreten von Fehler $A$ unabhängig von Fehler $B$?
|
||||||
|
% es auch Fehler $A$?
|
||||||
|
% \end{enumerate}
|
||||||
|
% % tex-fmt: on
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% Bei der Kontrolle wird unerwartet ein zusätzlicher, dritter Fehler $C$
|
||||||
|
% beobachtet. Der Fehler tritt
|
||||||
|
% mit der Wahrscheinlichkeit $0,01$ ein, wenn weder Fehler $A$ noch $B$
|
||||||
|
% eingetreten sind und mit der
|
||||||
|
% Wahrscheinlichkeit $0,02$, wenn sowohl Fehler $A$ als auch $B$ eingetreten
|
||||||
|
% sind. In allen anderen
|
||||||
|
% Fällen tritt der Fehler $C$ nicht auf.
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% % tex-fmt: off
|
||||||
|
% \begin{enumerate}[a{)}]
|
||||||
|
% \setcounter{enumi}{2}
|
||||||
|
% \item Berechnen Sie die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von
|
||||||
|
% Fehler $C$.
|
||||||
|
% \item Sie beobachten, dass ein Werkstück den Fehler $C$ hat. Mit
|
||||||
|
% welcher Wahrscheinlichkeit hat es auch Fehler $A$?
|
||||||
|
% \end{enumerate}
|
||||||
|
% % tex-fmt: on
|
||||||
|
% \end{frame}
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% \begin{frame}
|
||||||
|
% \frametitle{Aufgabe 2: Bayes \& Unabhängigkeit}
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% \vspace*{-10mm}
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% Bei einer Qualitätskontrolle können Werkstücke zwei Fehler
|
||||||
|
% aufweisen: Fehler $A$, Fehler $B$, oder
|
||||||
|
% beide Fehler gleichzeitig. Die folgenden Wahrscheinlichkeiten
|
||||||
|
% sind bekannt:
|
||||||
|
% \begin{itemize}
|
||||||
|
% \item mit Wahrscheinlichkeit $0,05$ hat ein Werkstück den Fehler $A$
|
||||||
|
% \item mit Wahrscheinlichkeit $0,01$ hat ein Werkstück beide Fehler
|
||||||
|
% \item mit Wahrscheinlichkeit $0,03$ hat ein Werkstück nur den
|
||||||
|
% Fehler $B$ und nicht Fehler $A$.
|
||||||
|
% \end{itemize}
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% % tex-fmt: off
|
||||||
|
% \begin{enumerate}[a{)}]
|
||||||
|
% \item Berechnen Sie die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von
|
||||||
|
% Fehler $B$ und dafür, dass ein
|
||||||
|
% Werkstück fehlerfrei ist.
|
||||||
|
% \pause\begin{gather*}
|
||||||
|
% P(B) = P(B\vert A)P(A) + P(B\vert \overline{A})P(\overline{A}) = P(AB) + P(\overline{A}B) = 0.01 + 0.03 = 0.04
|
||||||
|
% \end{gather*}\pause
|
||||||
|
% \vspace*{-15mm}\begin{gather*}
|
||||||
|
% P(\overline{A}\cap \overline{B}) = 1 - P(A\cup B) = 1 - \left[P(A) + P(B) - P(A\cap B)\right] = 1 - \left(0.05 + 0.04 - 0.01\right) = 0.92
|
||||||
|
% \end{gather*}
|
||||||
|
% \vspace*{-12mm}\pause \item Ist das Auftreten von Fehler $A$ unabhängig von Fehler $B$?
|
||||||
|
% es auch Fehler $A$?
|
||||||
|
% \pause\begin{gather*}
|
||||||
|
% \left. \begin{array}{l}
|
||||||
|
% P(AB) = 0.01 \\
|
||||||
|
% P(A)P(B) = 0.05\cdot 0.04 = 0.002
|
||||||
|
% \end{array}\right\}
|
||||||
|
% \hspace{5mm} \Rightarrow \hspace{5mm} P(AB) \neq P(A)P(B) \hspace{5mm}\Rightarrow\hspace{5mm}A,B \text{ nicht unabhängig}
|
||||||
|
% \end{gather*}
|
||||||
|
% \end{enumerate}
|
||||||
|
% % tex-fmt: on
|
||||||
|
% \end{frame}
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% \begin{frame}
|
||||||
|
% \frametitle{Aufgabe 2: Bayes \& Unabhängigkeit}
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% \vspace*{-13mm}
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% Bei der Kontrolle wird unerwartet ein zusätzlicher, dritter Fehler $C$
|
||||||
|
% beobachtet. Der Fehler tritt
|
||||||
|
% mit der Wahrscheinlichkeit $0,01$ ein, wenn weder Fehler $A$ noch $B$
|
||||||
|
% eingetreten sind und mit der
|
||||||
|
% Wahrscheinlichkeit $0,02$, wenn sowohl Fehler $A$ als auch $B$ eingetreten
|
||||||
|
% sind. In allen anderen
|
||||||
|
% Fällen tritt der Fehler $C$ nicht auf.
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% % tex-fmt: off
|
||||||
|
% \begin{enumerate}[a{)}]
|
||||||
|
% \setcounter{enumi}{2}
|
||||||
|
% \item Berechnen Sie die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von
|
||||||
|
% Fehler $C$.
|
||||||
|
% \pause\begin{align*}
|
||||||
|
% P(C) &= P(C\vert AB)P(AB) + \overbrace{P(C\vert A \overline{B})}^{0}P(A \overline{B})
|
||||||
|
% + \overbrace{P(C\vert \overline{A}B)}^{0}P(\overline{A} B)
|
||||||
|
% + P(C\vert \overline{A}\overline{B})P(\overline{A}\overline{B}) \\
|
||||||
|
% &= 0.02\cdot 0.01 + 0.01\cdot 0.92 = 0.0094
|
||||||
|
% \end{align*}
|
||||||
|
% \vspace*{-12mm}\pause \item Sie beobachten, dass ein Werkstück den Fehler $C$ hat. Mit
|
||||||
|
% welcher Wahrscheinlichkeit hat es auch Fehler $A$?
|
||||||
|
% \pause\hspace*{-5mm}\begin{minipage}{0.48\textwidth}
|
||||||
|
% \centering
|
||||||
|
% \begin{align*}
|
||||||
|
% P(A\vert C) &= \frac{P(AC)}{P(C)}\\[5mm]
|
||||||
|
% P(AC) &= P(ACB) + P(AC \overline{B})\\
|
||||||
|
% &= P(C\vert AB)P(AB) + \overbrace{P(C\vert A \overline{B})}^{0}P(A \overline{B})\\
|
||||||
|
% &= 0.02\cdot 0.01 = 0.0002\\[5mm]
|
||||||
|
% P(A\vert C) &= \frac{0.0002}{0.0094} \approx 0.0213
|
||||||
|
% \end{align*}
|
||||||
|
% \end{minipage}%
|
||||||
|
% \hspace*{-10mm}
|
||||||
|
% \begin{minipage}{0.06\textwidth}
|
||||||
|
% \centering
|
||||||
|
% \begin{tikzpicture}
|
||||||
|
% \draw[line width=1pt] (0,0) -- (0,6cm);
|
||||||
|
% \end{tikzpicture}
|
||||||
|
% \end{minipage}%
|
||||||
|
% \begin{minipage}{0.48\textwidth}
|
||||||
|
% \centering
|
||||||
|
% \begin{align*}
|
||||||
|
% P(A\vert C) &= \frac{P(C\vert A)P(A)}{P(C)}\\[5mm]
|
||||||
|
% P(C\vert A) &= P(C\vert AB)P(B\vert A)
|
||||||
|
% + \overbrace{P(C\vert \overline{A} B)}^{0}P(\overline{A}B) \\
|
||||||
|
% &= P(C\vert AB)\frac{P(AB)}{P(A)} = 0.02 \cdot \frac{0.01}{0.05} = 0.004\\[5mm]
|
||||||
|
% P(A\vert C) &= \frac{0.004\cdot 0.05}{0.0094} \approx 0.0213
|
||||||
|
% \end{align*}
|
||||||
|
% \end{minipage}
|
||||||
|
% \end{enumerate}
|
||||||
|
% % tex-fmt: on
|
||||||
|
% \end{frame}
|
||||||
|
|
||||||
|
\end{document}
|
||||||
|
|
||||||
@@ -1,251 +0,0 @@
|
|||||||
\documentclass[10pt, aspectratio=169, usenames, dvipsnames]{beamer}
|
|
||||||
|
|
||||||
\usepackage{tikz}
|
|
||||||
\usepackage{tikz-3dplot}
|
|
||||||
\usetikzlibrary{spy, external, intersections}
|
|
||||||
%\tikzexternalize[prefix=build/]
|
|
||||||
|
|
||||||
\usepackage{pgfplots}
|
|
||||||
\pgfplotsset{compat=newest}
|
|
||||||
\usepgfplotslibrary{fillbetween}
|
|
||||||
|
|
||||||
\usepackage{listings}
|
|
||||||
\usepackage{subcaption}
|
|
||||||
\usepackage{bbm}
|
|
||||||
\usepackage{multirow}
|
|
||||||
|
|
||||||
\usepackage{xcolor}
|
|
||||||
%\usepackage[outputdir=build/]{minted}
|
|
||||||
\usepackage{minted}
|
|
||||||
\usemintedstyle{gruvbox-light}
|
|
||||||
|
|
||||||
%\definecolor{gruvbox-bg}{HTML}{282828}
|
|
||||||
\definecolor{gruvbox-bg}{HTML}{f2e5bc}
|
|
||||||
|
|
||||||
%
|
|
||||||
%
|
|
||||||
% Custom commands
|
|
||||||
%
|
|
||||||
%
|
|
||||||
|
|
||||||
\input{lib/latex-common/common.tex}
|
|
||||||
\pgfplotsset{colorscheme/rocket}
|
|
||||||
|
|
||||||
%TODO: Fix path
|
|
||||||
\newcommand{\res}{src/template/res}
|
|
||||||
|
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||||||
%
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||||||
%
|
|
||||||
% CEL Template
|
|
||||||
%
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||||||
%
|
|
||||||
|
|
||||||
\newcommand{\templates}{lib/cel-template}
|
|
||||||
|
|
||||||
\newbool{EnglishLanguage}
|
|
||||||
|
|
||||||
\input{\templates/packages.tex}
|
|
||||||
\input{\templates/modifications.tex}
|
|
||||||
\input{\templates/makros_own.tex}
|
|
||||||
|
|
||||||
% % Change the way the overview is displayed
|
|
||||||
% \AtBeginSection[]
|
|
||||||
% {
|
|
||||||
% \begin{frame}[t]
|
|
||||||
% \frametitle{Overview}
|
|
||||||
% \tableofcontents[sectionstyle=show/shaded,
|
|
||||||
% subsectionstyle=show/show/shaded,
|
|
||||||
% subsubsectionstyle=hide]
|
|
||||||
% \end{frame}
|
|
||||||
% }
|
|
||||||
% \AtBeginSubsubsection[]{}
|
|
||||||
% \AtBeginSubsection[]{}
|
|
||||||
|
|
||||||
%
|
|
||||||
%
|
|
||||||
% Set up document
|
|
||||||
%
|
|
||||||
%
|
|
||||||
|
|
||||||
\title{Wahrscheinlichkeitstheorie Tutorium 1} %TODO: Change number
|
|
||||||
\subtitle{\small 08.05.2025} % TODO: Change date
|
|
||||||
\author{\vspace{1.5mm} Andreas Tsouchlos}
|
|
||||||
\date{ }
|
|
||||||
|
|
||||||
\institute{Karlsruhe Institute of Technology (KIT),
|
|
||||||
\\ Communications Engineering Lab (CEL) }
|
|
||||||
|
|
||||||
\tikzstyle{every node}=[font=\small]
|
|
||||||
\captionsetup[sub]{font=small}
|
|
||||||
|
|
||||||
%
|
|
||||||
%
|
|
||||||
% Document body
|
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%
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|
||||||
%
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{document}
|
|
||||||
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|
||||||
\begin{frame}[plain]
|
|
||||||
\maketitle
|
|
||||||
\end{frame}
|
|
||||||
|
|
||||||
% TODO: Replace slide content with relevant stuff
|
|
||||||
\begin{frame}
|
|
||||||
\frametitle{Relevante Theorie I}
|
|
||||||
|
|
||||||
\eqbox{
|
|
||||||
\begin{gather*}
|
|
||||||
f_X(x) := \frac{d}{dx} F_X(x) \\
|
|
||||||
P(X \le x) = F_X(x) = \int_{-\infty}^{x} f_X(t) dt \\
|
|
||||||
E(X) = \int_{-\infty}^{\infty} x\cdot f_X(x) dx
|
|
||||||
\end{gather*}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{figure}
|
|
||||||
\centering
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{subfigure}[c]{0.5\textwidth}
|
|
||||||
\centering
|
|
||||||
\begin{gather*}
|
|
||||||
\text{Normalverteilung:} \hspace{8mm}
|
|
||||||
f_X(x) = \frac{1}{\sqrt{2\pi\sigma^2}}
|
|
||||||
e^{-\frac{(x - \mu)^2}{2\sigma^2}}
|
|
||||||
\end{gather*}
|
|
||||||
\end{subfigure}%
|
|
||||||
\begin{subfigure}[c]{0.4\textwidth}
|
|
||||||
\centering
|
|
||||||
\begin{tikzpicture}
|
|
||||||
\begin{axis}[
|
|
||||||
domain=-4:4,
|
|
||||||
samples=100,
|
|
||||||
width=\textwidth,
|
|
||||||
height=0.5\textwidth,
|
|
||||||
ticks=none,
|
|
||||||
xlabel={$x$},
|
|
||||||
ylabel={$f_X(x)$}
|
|
||||||
]
|
|
||||||
\addplot+[mark=none, line width=1pt] {exp(-x^2)};
|
|
||||||
\end{axis}
|
|
||||||
\end{tikzpicture}
|
|
||||||
\end{subfigure}
|
|
||||||
\end{figure}
|
|
||||||
\end{frame}
|
|
||||||
|
|
||||||
% TODO: Replace slide content with relevant stuff
|
|
||||||
\begin{frame}
|
|
||||||
\frametitle{2022H - Aufgabe 4}
|
|
||||||
|
|
||||||
Für die Planung und Konstruktion von Windkraftanlagen ist eine
|
|
||||||
statistische Modellierung der
|
|
||||||
Windgeschwindigkeit essentiell. Die absolute Windgeschwindigkeit
|
|
||||||
kann als Weibull-verteilte
|
|
||||||
Zufallsvariable V mit den Parametern $\beta > 0$ und $\theta > 0$
|
|
||||||
modelliert werden. Die zugehörige
|
|
||||||
Verteilungsfunktion ist%
|
|
||||||
%
|
|
||||||
\begin{gather*}
|
|
||||||
F_V(v) = 1 - exp\left( -\left( \frac{v}{\theta} \right)^\beta
|
|
||||||
\right), \hspace{3mm} v \ge 0
|
|
||||||
\end{gather*}
|
|
||||||
%
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{enumerate}
|
|
||||||
\item Berechnen Sie die Wahrscheinlichkeitsdichte $f_V(v)$
|
|
||||||
der Weibullverteilung.
|
|
||||||
\item Eine Windkraftanlage speist Strom in das Stromnetz ein,
|
|
||||||
wenn die absolute Windgeschwindigkeit größer als $4
|
|
||||||
m/s$, jedoch kleiner als $25 m/s$ ist. Berechnen Sie die
|
|
||||||
Wahrscheinlichkeit dafür, dass eine Windkraftanlage Strom
|
|
||||||
einspeist, wenn die Windgeschwindigkeit Weibull-verteilt
|
|
||||||
mit $\beta = 2,0$ und $\theta = 6,0$ ist.
|
|
||||||
\item Eine Zufallsvariable W genüge einer Weibullverteilung
|
|
||||||
mit $\beta = 1$ und $\theta = 3$. Ermitteln Sie den
|
|
||||||
Erwartungsvert $E(W)$.
|
|
||||||
\item Warum ist die Weibullverteilung für die Modellierung
|
|
||||||
der absoluten Windgeschwindigkeit besser geeignet als
|
|
||||||
eine Normalverteilung?
|
|
||||||
\end{enumerate}
|
|
||||||
|
|
||||||
\end{frame}
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\begin{frame}
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\frametitle{Relevante Theorie II}
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\eqbox{
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\begin{gather*}
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f_X(x) := \frac{d}{dx} F_X(x) \\
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P(X \le x) = F_X(x) = \int_{-\infty}^{x} f_X(t) dt \\
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E(X) = \int_{-\infty}^{\infty} x\cdot f_X(x) dx
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\end{gather*}
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}
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\begin{figure}
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\centering
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\begin{subfigure}[c]{0.5\textwidth}
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\centering
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\begin{gather*}
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\text{Normalverteilung:} \hspace{8mm}
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f_X(x) = \frac{1}{\sqrt{2\pi\sigma^2}}
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e^{-\frac{(x - \mu)^2}{2\sigma^2}}
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\end{gather*}
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\end{subfigure}%
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\begin{subfigure}[c]{0.4\textwidth}
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\centering
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\begin{tikzpicture}
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\begin{axis}[
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domain=-4:4,
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samples=100,
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width=\textwidth,
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height=0.5\textwidth,
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ticks=none,
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xlabel={$x$},
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ylabel={$f_X(x)$}
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]
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\addplot+[mark=none, line width=1pt] {exp(-x^2)};
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\end{axis}
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\end{tikzpicture}
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\end{subfigure}
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\end{figure}
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\end{frame}
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\begin{frame}
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\frametitle{2022H - Aufgabe 4}
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Für die Planung und Konstruktion von Windkraftanlagen ist eine
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statistische Modellierung der
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Windgeschwindigkeit essentiell. Die absolute Windgeschwindigkeit
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kann als Weibull-verteilte
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Zufallsvariable V mit den Parametern $\beta > 0$ und $\theta > 0$
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modelliert werden. Die zugehörige
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Verteilungsfunktion ist%
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%
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\begin{gather*}
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F_V(v) = 1 - exp\left( -\left( \frac{v}{\theta} \right)^\beta
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\right), \hspace{3mm} v \ge 0
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\end{gather*}
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%
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\begin{enumerate}
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\item Berechnen Sie die Wahrscheinlichkeitsdichte $f_V(v)$
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der Weibullverteilung.
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\item Eine Windkraftanlage speist Strom in das Stromnetz ein,
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wenn die absolute Windgeschwindigkeit größer als $4
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m/s$, jedoch kleiner als $25 m/s$ ist. Berechnen Sie die
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Wahrscheinlichkeit dafür, dass eine Windkraftanlage Strom
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einspeist, wenn die Windgeschwindigkeit Weibull-verteilt
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mit $\beta = 2,0$ und $\theta = 6,0$ ist.
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\item Eine Zufallsvariable W genüge einer Weibullverteilung
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mit $\beta = 1$ und $\theta = 3$. Ermitteln Sie den
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Erwartungsvert $E(W)$.
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\item Warum ist die Weibullverteilung für die Modellierung
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der absoluten Windgeschwindigkeit besser geeignet als
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eine Normalverteilung?
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\end{enumerate}
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\end{frame}
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\end{document}
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Reference in New Issue
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