11 Commits

4 changed files with 497 additions and 308 deletions

View File

@@ -0,0 +1,497 @@
\ifdefined\ishandout
\documentclass[de, handout]{CELbeamer}
\else
\documentclass[de]{CELbeamer}
\fi
%
%
% CEL Template
%
%
\newcommand{\templates}{preambles}
\input{\templates/packages.tex}
\input{\templates/macros.tex}
\grouplogo{CEL_logo.pdf}
\groupname{Communication Engineering Lab (CEL)}
\groupnamewidth{80mm}
\fundinglogos{}
%
%
% Custom commands
%
%
\input{lib/latex-common/common.tex}
\pgfplotsset{colorscheme/rocket}
\newcommand{\res}{src/2025-11-21/res}
% \tikzstyle{every node}=[font=\small]
% \captionsetup[sub]{font=small}
%
%
% Document setup
%
%
\usepackage{tikz}
\usepackage{tikz-3dplot}
\usetikzlibrary{spy, external, intersections, positioning}
%\tikzexternalize[prefix=build/]
\usepackage{pgfplots}
\pgfplotsset{compat=newest}
\usepgfplotslibrary{fillbetween}
\usepackage{enumerate}
\usepackage{listings}
\usepackage{subcaption}
\usepackage{bbm}
\usepackage{multirow}
\usepackage{xcolor}
\title{WT Tutorium 2}
\author[Tsouchlos]{Andreas Tsouchlos}
\date[]{21. November 2025}
%
%
% Document body
%
%
\begin{document}
\begin{frame}[title white vertical, picture=images/IMG_7801-cut]
\titlepage
\end{frame}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\section{Aufgabe 1}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsection{Theorie Wiederholung}
\begin{frame}
\frametitle{Bedingte Wahrscheinlichkeiten \& Bayes}
\vspace*{-10mm}
\begin{columns}
\column{\kitthreecolumns}
\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) {$P(CA_2)$};
\node[below] at (n21) {$P(BA_1)$};
\node[below] at (n22) {$P(CA_2)$};
\end{tikzpicture}
\end{figure}
\end{columns}
\end{frame}
\begin{frame}
\frametitle{Zusammenfassung}
\begin{columns}
\column{\kitthreecolumns}
\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{\kitonecolumn}
\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{\kitonecolumn}
\end{columns}
\end{frame}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsection{Aufgabe}
\begin{frame}
\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
\end{frame}
\begin{frame}
\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}
% tex-fmt: on
\end{frame}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\section{Aufgabe 2}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsection{Theorie Wiederholung}
\begin{frame}
\frametitle{Zusätzliche Bedingungen und Unabhängigkeit}
\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}
\begin{frame}
\frametitle{Zusammenfassung}
\begin{columns}
\column{\kitthreecolumns}
\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}
\end{frame}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsection{Aufgabe}
\begin{frame}
\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}

View File

@@ -1,308 +0,0 @@
\ifdefined\ishandout
\documentclass[de, handout]{CELbeamer}
\else
\documentclass[de]{CELbeamer}
\fi
%
%
% CEL Template
%
%
\newcommand{\templates}{preambles}
\input{\templates/packages.tex}
\input{\templates/macros.tex}
\grouplogo{CEL_logo.pdf}
\groupname{Communication Engineering Lab (CEL)}
\groupnamewidth{80mm}
\fundinglogos{}
%
%
% Custom commands
%
%
\input{lib/latex-common/common.tex}
\pgfplotsset{colorscheme/rocket}
%TODO: Fix path
\newcommand{\res}{src/template/res}
% \tikzstyle{every node}=[font=\small]
% \captionsetup[sub]{font=small}
%
%
% Document setup
%
%
\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}
\title{WT Tutorium 1}
\author[Tsouchlos]{Andreas Tsouchlos}
\date[]{\today}
%
%
% Document body
%
%
\begin{document}
\begin{frame}[title white vertical, picture=images/IMG_7801-cut]
\titlepage
\end{frame}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\section{Aufgabe 1}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsection{Theorie}
% TODO: Replace slide content with relevant stuff
\begin{frame}
\frametitle{Relevante Theorie I}
\begin{columns}
\column{\kitthreecolumns}
\begin{greenblock}{Zufallsvariablen (ZV)}%
\vspace*{-6mm}
\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*}
\end{greenblock}
\column{\kitthreecolumns}
\begin{greenblock}{Important Equations}%
\vspace*{-6mm}
\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*}
\end{greenblock}
\end{columns}
\begin{greenblock}{Normalverteilung}
\begin{columns}
\column{\kitthreecolumns}
\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*}
\column{\kitthreecolumns}
\begin{figure}
\centering
\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[
domain=-4:4,
samples=100,
width=11cm,
height=6cm,
ticks=none,
xlabel={$x$},
ylabel={$f_X(x)$}
]
\addplot+[mark=none, line width=1pt] {exp(-x^2)};
\end{axis}
\end{tikzpicture}
\end{figure}
\end{columns}
\end{greenblock}
\end{frame}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsection{Aufgabe}
% 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}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\section{Aufgabe 2}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsection{Theorie}
% TODO: Replace slide content with relevant stuff
\begin{frame}
\frametitle{Relevante Theorie II}
\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}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsection{Aufgabe}
% 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}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\section{Zusammenfassung}
% TODO: Replace slide content with relevant stuff
\begin{frame}
\frametitle{Zusammenfassung}
\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}
\end{document}