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14.03.2019
13.03.2019
 #1
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Hallo,

ich habe etliche Fragen über :

Arithmetischen Mittelwert; Median; Standardabweichung

Können diese Sachen auf einem normalen Taschenrechner ausgerechnet werde; wenn ja, wie würde dieses gehen?

 

Hallo Meister!

Du kommst also nun auf das Gebiet "Statistische Prozessregelung". Gratuliere!

 

Arithmetisches Mittel

Das Arithmetische Mittel, auch arithmetischer Mittelwert genannt (umgangssprachlich auch als Durchschnitt bezeichnet) ist ein Begriff in der Statistik. Es ist ein Lageparameter. Man berechnet diesen Mittelwert wie folgt: Summe der betrachteten Zahlen geteilt durch ihre Anzahl (das geht mit normalem Taschenrechner).

Die mathematische Formel für den Mittelwert  \(\overline x\) (x-quer) lautet:

 

                                                                          \(\color{blue}\overline x=\frac{1}{n}\cdot \sum\nolimits_{i=1}^n x_i\)

Beispiel: {1  4  4  15  2  4  5}   Anzahl n = 7     \(\overline x=\frac{1}{7}\cdot (1+4+4+15+2+4+5)=\frac{35}{7}\)

                                                                         \(\overline x=5\)

 

Median

Alle Werte werden (aufsteigend) geordnet. Wenn die Anzahl der Werte ungerade ist, ist die mittlere Zahl der Median. Wenn die Anzahl der Werte gerade ist, wird der Median meist als arithmetisches Mittel der beiden mittleren Zahlen definiert, die dann Unter- und Obermedian heißen.

Der Median ist die Mitte, bzw. der Zentralwert des Datensatzes.

Die mathematische Formel für den Median  \(\overline x\) (x-quer) lautet:

 

                                \(\overline x=x_{\frac{n+1}{2}}\)                          n   ungerade

                               \(\overline x=\frac{1}{2}\cdot (x_{\frac{n}{2}}+x_{\frac{n}{2}+1})\)     n   gerade

 

Beispiel: sieben unsortierte Messwerte 4, 1, 15, 2, 4, 5, 4 werden nach

Größe sortiert: 1, 2, 4, 4, 4, 5, 15; Der Median (auch der Ober- und der Untermedian) ist der Wert an der mittleren Stelle, also 4.

                                 \(\large \overline x=x_{\frac{n+1}{2}}\) =     \(\large\overline x=x_{\frac{7+1}{2}}=\color{blue}x_4=4\)    

Median \(\overline x=4\)    

Mittelwert und Median haben beide das Formelzeichen \(\overline x\) .

 

Als Voraussetzung zur Standardabweichung betrachten wir die

 

Varianz s²

Die Varianz berechnet sich als die Summe der quadrierten Abweichungen aller Einzelwerte einer Verteilung vom arithmetischen Mittel eben dieser Verteilung geteilt durch die Gesamtzahl der Werte.

Die mathematische Formel für die Varianz s² lautet

                               

                                                    \(s^2=\frac{1}{n}\cdot \sum^n_{i=1}(x_i-\overline x)^2\)

Beispiel:

4, 1, 15, 2, 4, 5, 4

\(n=7\)       \(\overline x=5\)                         \(s^2=\frac{1}{7}\cdot [(4-5)^2+ (1-5)^2+ (15-5)^2+ (2-5)^2+(4-5)^2+(5-5)^2 + (4-5)^2 ]\)

\(s^2=\frac{1}{7}\cdot (1+16+100+9+1+0+1)\\ s^2=\frac{1}{7}\cdot 128\)

\(\color{blue}s^2=18,286..\)

Die Varianz ist \(s^2=18,286\)

 

Standardabweichung

Die Standardabweichung ist ein Maß für die Streubreite der Werte eines Merkmals rund um dessen Mittelwert (arithmetisches Mittel). Vereinfacht gesagt, ist die Standardabweichung die durchschnittliche Entfernung aller gemessenen Ausprägungen eines Merkmals vom Durchschnitt. Sie ist die Quadratwurzel aus der Varianz.

Die mathematische Formel der Standardabweichung lautet

 

   \(s=\sqrt{s^2}=\sqrt{\frac{1}{n}\cdot \sum^n_{i=1}(x_i-\overline x)^2}\)


Beispiel:

\(Verteilung\ \color{blue}4,\ 1,\ 15,\ 2,\ 4,\ 5,\ 4\)

\(Anzahl\ Werte\ \color{blue}n=7\)

\(Mittelwert\ \color{blue}\overline x=5\)

\(Varianz\ \color{blue}s^2=18,286..\)

\(Standardabweichung\ \color{blue}s=\sqrt{s^2}=\sqrt{18,286..}\)

 

Die Standardabweichung ist \(s=4,276..\)

 

Gruß und viel Erfolg!

laugh  !

13.03.2019
12.03.2019
11.03.2019
 #1
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11.03.2019
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+2

Hier geht es ja um Potenzgesetze. Eins lautet, dass wenn ich einen Wert in einer Klammer mit einer Potenz außerhalb der Klammer potenziere, dann muss ich den Exponenten in der Klammer mit dem Exponenten außerhalb der Klammer multiplizieren:

 

\((a^x)^y=a^{x*y}\)

 

Dem zu Folge gilt:

 

\((3^{2})^{(2x-1)}=3^{4x-2}\)

 

weil

 

\(2*(2x-1)=4x-2\)

 

ist. Das erklärt die rechte Seite der Gleichung.

 

Auf der linken Seite wrd mit

 

\((3^4)^{x+1}=3^{4x+4}\)

 

Das gleiche gemacht.

 

Die Gleichung sieht dann also so aus:

 

\(3^{4x+1}+3^{4x+4}=3^{4x-2}\)

 

Was man sofort sehen kann ist, dass sehr oft \(3^{4x}\) in der Gleichung vorkommt.

 

Nun kommt ein weiteres Potenzgesetz zum Einsatz:

 

Wenn man 2 Potenzen mit gleicher Basis multipliziert, kann man die Exponenten addieren:

 

\(a^x*a^y=a^{x+y}\)

 

Das gilt natürlich auch umgekehrt:

 

\(a^{x+y}=a^x*a^y\)

 

In der Aufgabe hier könnte man also auch folgendes tun:

 

\(3^{4x+1}=3^{4x}*3^1\\ 3^{4x+4}=3^{4x}*3^4\\ 3^{4x-2}=3^{4x}*3^{-2}\)

 

Die Gleichung sähe dann so aus:

 

\(3^{4x}*3^{1}+3^{4x}*3^{4}=3^{4x}*3^{-2}\)

 

Jetzt kann man \(3^{4x}\) auf beiden Seiten leicht ausklammern:

 

\(3^{4x}(3^1+3^{4})=3^{4x}(3^{-2})\)

 

Da wir jetzt auf beiden Seiten Produkte haben, wo jeweils \(3^{4x}\) ein Faktor ist, kann man nun durch \(3^{4x}\)teilen und erhält:

 

\(3+3^4=3^{-2}\)

 

Somit ist das \(3^{4x}\) einfach weggefallen.

 

Wenn ich die Konstanten auf beiden Seiten der Gleichung jedoch ausrechne ...

 

\(3+3^4=3^{-2}\\ 3+81=\frac{1}{3^2}\\ 84=\frac{1}{9}\)

 

... wird klar, dass die Gleichung unlösbar sein muss, denn 84 ist ja nicht gleich \(\frac{1}{9}\)

 

Aber ich greife mal auf, was die von Dir gezeigte Teillösung ergeben würde - unter Anwendung derselben Potenzgesetze, die ich hier schon geschildert habe:

 

\((1+27)*3^{4x+1}=3^{4x-2}\)

 

Den Wert in der Klammer rechne ich zusammen:

 

\(28*3^{4x+1}=3^{4x-2}\)

 

Jetzt dividiere ich durch \(3^{4x+1}\)

 

\(28=\frac{3^{4x-2}}{3^{4x+1}}\)

 

Man kann wiederum die Exponenten aufteilen, indem man sie über 2 gleiche Basen verteilt, die man multipliziert:

 

\(28=\frac{3^{4x}*3^{-2}}{3^{4x}*3^{1}}\)

 

Wenn man es so sieht sollte sofort auffallen, dass man die beiden \(3^{4x}\)gegeneinander kürzen kann. Übrig bleibt:

 

\(28=\frac{3^{-2}}{3}\)

 

Zahlen mit negativem Exponenten wandern vom Zähler in den Nenner, wenn sie im Zähler stehen. Der Exponent wird dann positiv:

 

\(28=\frac{1}{3*3^2}\)

 

Das kann man wiederum ausrechnen:

 

\(28=\frac{1}{3*9}\\ 28=\frac{1}{27}\)

 

Auch dies beweist, dass die Gleichung nicht lösbar ist.

11.03.2019
10.03.2019

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