Erwartungswert Anzahl Ziehungen für 4 Asse aus 9 Karten?

5 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Sollte passen, wenn ich jetzt nicht auch einen Denkfehler drin habe...

Die Anzahl an Möglichkeiten stimmt: Du ordnest ja quasi 4 Karten auf 9 Plätze an (Reihenfolge ist egal), und dafür gibt es (9 über 4)=126 Möglichkeiten, die "falschen" Karten werden einfach auf die leeren Plätze verteilt.

Um diese 4 auf die ersten 4 Plätze zu platzieren gibt es (4 über 4)=1 Möglichkeit;
auf die ersten 5 wären (5 über 4)=5 Möglichkeiten, aber da ist die Variante AAAAX mit enthalten, also muss diese abgezogen werden. Das macht man bei allen weiteren Zuganzahlen genauso, was Du aber mit Deiner Überlegung eleganter gelöst hast!


Vergiss meine erste Antwort, ich fange nochmal von vorne an. Wie gesagt, ein Erwartungswert von 8 schien mir zu hoch, aber die 6.5 aus dem ersten Lösungsansatz hingegegen zu niedrig. Es geht immer noch darum, was vor dem vierten As passiert, das ist hypergeometrisch verteilt. Beim letzten As haben wir eine Gleichverteilung. Die Wahrscheinlichkeit für die Anzahl Versuche ist also:

4: (4 über 3)(5 über 0)/(9 über 3)*1/6

5: (4 über 3)(5 über 1)/(9 über 4)*1/5

6: (4 über 3)(5 über 2)/(9 über 5)*1/4

7: (4 über 3)(5 über 3)/(9 über 6)*1/3

8: (4 über 3)(5 über 4)/(9 über 7)*1/2

9: (4 über 3)(5 über 5)/(9 über 8)*1/1

Man prüfe, dass die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten 1 ergibt!

Der Erwartungswert ist damit (wieder) 8!


GuteAntwort2021 
Fragesteller
 23.09.2021, 18:35

Mein Gedankengang war also richtig und das Computerprogramm hat es bestätigt.

Danke dir! :)

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direkt der erste fehler ist, dass M(5)=4, da ja mindest 5 karten als erste karte gezogen werden können und somit M(5) mindestens 5 sein muss


GuteAntwort2021 
Fragesteller
 23.09.2021, 11:06

Du setzt voraus, dass es dafür 5 Möglichkeiten gibt und das stimmt auch, aber die Möglichkeit

A A A A X

wäre ungültig, da keine 5. Karte gezogen worden wäre, wenn man direkt die 4 Asse gehabt hätte. Entsprechend gibt es nur 4 Möglichkeiten, da die letzte Karte immer ein Ass sein muss.

Ich hatte mir beim Aufstellen schon etwas mehr Gedanken gemacht, trotzdem danke für deine Antwort.

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fischli386  23.09.2021, 11:08
@GuteAntwort2021

da es unter 9 karten 4 asse gibt, muss es 5 andere karten geben und damit auch 5 möglichkeiten

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GuteAntwort2021 
Fragesteller
 23.09.2021, 11:15
@fischli386

Nein, denn wenn die 5 anderen Karten zu erst gezogen worden wären, wären wir direkt bei den 9 Karten angelangt:

X X X X X A A A A

Es geht darum die gültigen Möglichkeiten zu ermitteln, also zu gucken wie viele Möglichkeiten gibt es, mit 5x ziehen die 4 Asse zu bekommen?

Und das sind eben nur 4:

X A A A A
A X A A A
A A X A A
A A A X A

Aber natürlich lasse ich mir gerne belehren, deswegen habe ich die Frage ja hier eingestellt:

Wie macht man es dann richtig? Wie ermittele ich den Erwartungswert? Könntest du es mir vorrechnen für 4-6, damit ich es für die anderen schlicht kopieren kann, bitte? :)

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fischli386  23.09.2021, 11:24
@GuteAntwort2021

Falsch, als erste karte können 5 verschiede karten gezogen werden.

zur verdeutlichung nenne ich die asse wie du A und die anderen karten b c d e f.

Damit gibt es die möglichkeiten:

b AAAA

c AAAA

d AAAA

f AAAA

g AAAA

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GuteAntwort2021 
Fragesteller
 23.09.2021, 14:17
@fischli386

Welches dabei die Niete ist, spielt in der Überlegung aber keine Rolle. In anderen Worten: Die Reihenfolge ist egal.

Wie beim Lotto, wenn du die 10 angekreuzt hast, dann spielt es keine Rolle ob die 10 als erstes, zweites, ..., oder letztes kommt, wird die 10 gezogen, hast du schon mal mindestens ein Kreuz richtig gesetzt.

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GuteAntwort2021 
Fragesteller
 23.09.2021, 14:23
@fischli386

Ich denke, du hast die Fragestellung nicht ganz begriffen. Stichwort: Endlicher Automat.

Daher vertraue ich eher der Antwort von Rhenane, ein Community Experte für Mathematik.

Trotzdem danke für deine Zeit! :-)

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Ein Erwartungswert von 8 scheint mir zu hoch.

Ich würde auch auf das letzte As abstellen und schauen, was davor passiert ist.

In 4 Versuchen schafft man es in (4 über 3) * (5 über 0) Möglichkeiten, in 5 Versuchen in (4 über 3) * (5 über 1) Möglichkeiten usw. Macht zusammen 128 Möglichkeiten. Der Erwartungswert ist dann 7.5


GuteAntwort2021 
Fragesteller
 23.09.2021, 15:44

Die 8 erschien und erscheint mir auch zu hoch (rein vom Gefühl und Logikverständnis her). Ich hätte E grob bei 6/9 * 4 = 24/9 = 2 2/3 -> also um die 9-2,66.. = 6,33.. eingeschätzt.

Beim näheren Ausarbeiten meines Gedankenexperiments hatte ich dann auf einen Erwartungswert von irgendwo unter 8 geschlossen. Aber gedanklich wäre mir nicht aufgefallen, wo der Fehler liegt.

Bei deiner Variante komme ich übrigens auf ein E von 6,5.

E = (4*4*1 + 5*4*5 + 6*4*10 + 7*4*10 + 8*4*5 + 9*4*1) / 128
E = 6,5

Aber mein Gedankenexperiment schien und scheint mir vom Aufbau her korrekt zu sein, deswegen war und bin ich weiter verunsichert.

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GuteAntwort2021 
Fragesteller
 23.09.2021, 16:39
@eterneladam

Das Problem dabei ist, dass ich Anfangs ebenfalls dachte "Kann man nicht einfach den Durchschnittswert (4+9)/2 nehmen?", was ja auch 6,5 wären. Aber müsste dafür nicht jedes Ereignis gleich wahrscheinlich sein?

Praktisch wie beim Würfel -> 1/6 * 1 + 1/6 * 2 ... + 1/6 * 6 = 21/6 = 3,5

Aber hier ist es ja ohne Zurücklegen mit unterschiedlichen Wahrscheinlichkeiten, daher erscheint es mir unrealistisch, dass es dem Durchschnittswert entspricht.

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@Rhenane @eterneladam @fischli386

Gegebenenfalls interessiert es euch. Da ich immer noch nicht sicher war, wo der Erwartungswert liegt und ich schon seit längerem vorhatte, mich mal in Python einzuarbeiten, war dies eine gute Gelegenheit um schon mal die Syntax kennenzulernen!

Gemäß dem Gesetz der großen Zahlen, habe ich das Spiel einfach 1.000.000 simuliert und das ganze 3x wiederholt und ausgewertet. Der Erwartungswert beträgt tatsächlich 8!

Dazu hatte ich einfach den kostenlosen Service auf https://colab.research.google.com genutzt.

Auswertung:

Bild zum Beitrag

Code (mit viel Analyse-Kram und Variablen):

import random;


ass_count = 4;
x_count = 5;
carddraw = 0;
draws = 0;
draws_nd = 0;
draws_data = [0,0,0,0,0,0];
runs = 0;
for i in range(0, 1000000):
  runs+=1;
  ass_count = 4;
  x_count = 5;
  draws_nd = 0;
  for j in range(1, 20):
    if ass_count==0:
      #if draws_nd==9 or draws_nd==3:
        #print(runs);
      draws_data[(draws_nd-4)]+=1;
      break;
    draws+=1;
    draws_nd+=1;
    carddraw = random.randrange(ass_count + x_count) + 1;
    if carddraw <= ass_count:
      ass_count-=1;
      #print("Run: "+ str(runs) + " | Draw: " + str(draws_nd) + " Result: ASS!");
    else:
      x_count-=1;
      #print("Run: "+ str(runs) + " | Draw: " + str(draws_nd) + " Result: X!");
   
print("Karten gezogen insgesamt: " + str(draws));
print("Spiel-Durchläufe insgesamt: " + str(runs));
print("Erwartungswert: " + str(draws/runs));
print("\nVier Asse nach X Ziehungen:\n----------------------------")
for i in range(0,len(draws_data)):
  print(str(i+4) + " => " + str(draws_data[i]));

1000 Dank für eure Zeit!

 - (Mathematik, Erwartungswert)