Elementare Stochastik

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Format: Nonspecific Binding
Pub. Date: 2006-03-30
Publisher(s): Springer Nature
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Summary

In diesem Lehrbuch wird ein anwendungsorientierter Zugang zur mathematischen Theorie der Daten und des Zufalls entwickelt, der von Phänomenen des Alltags ausgeht und bis in die axiomatische Theorie der Wahrscheinlichkeit hineinreicht. Es richtet sich vor allem an Studierende des Lehramts Mathematik, ist aber auch als sinnstiftender Zugang zur Stochastik für andere Studierende der Mathematik (Diplom, BA) geeignet. Im Kapitel "Beschreibende Statistik" werden Konzepte der Datenreduktion und -präsentation entwickelt. Der Aufbau der "Wahrscheinlichkeitsrechnung" erfolgt von typischen Beispielen aus, wobei die geschichtliche und inhaltliche Entwicklung des Wahrscheinlichkeitsbegriffs ausführlich dargestellt werden. Diese beiden Teilgebiete werden im Kapitel "Beurteilende Statistik" zusammengeführt. Den Abschluss bildet ein Ausblick auf die Anwendung stochastischer Methoden in den empirischen Wissenschaften. Zahlreiche Abbildungen sowie Lern- und Übungsaufgaben mit Lösungshinweisen runden die Darstellung ab.

Table of Contents

Einleitungp. 3
Warum dieses Buch?p. 3
Was ist "Elementare Stochastik"?p. 5
Klassische Probleme und typische Fragenp. 5
Historische Bemerkungenp. 7
Zum Umgang mit diesem Buchp. 8
Beschreibende Statistikp. 13
Verschiedene Arten von Datenp. 15
Daten gewinnen als Messvorgangp. 15
Skalenniveaus: Nominal, ordinal und metrischp. 16
Skalenniveaus und Transformationenp. 21
Reduktion und Darstellung von Datenp. 23
Absolute und relative Häufigkeiten sowie ihre Darstellung.23
Kumulierte Häufigkeiten und empirische Verteilungsfunktionp. 28
Klassierte Daten und darauf basierende Darstellungenp. 31
Weitere graphische Darstellungenp. 37
Was ist eine gute Darstellung?p. 40
Kennwerte von Datenreihenp. 50
"Wo ist die Mitte der Welt?": Mittelwertep. 50
Vergleich der Mittelwertep. 60
Mittelwerte für klassierte Daten und gewichtete Mittelwertep. 63
Mittelwerte anwendenp. 66
Nicht nur die Mitte ist interessant: Weitere Lagemaßep. 67
Verteilung von Daten um die Mitte: Streuungsmaßep. 69
Die Tschebyscheff'sche Ungleichung für Datenreihenp. 75
Darstellung von Datenreihen mit Kennwertenp. 77
Datenreihen vergleichen: Standardisierungp. 83
Wie verhalten sich Kennwerte bei Transformationen?p. 84
Standardisierung von Datenreihenp. 86
Normierung von Datenreihenp. 91
Spezielle Kennwerte: Indexzahlenp. 93
Zusammenhänge zweier Merkmale: Korrelation und Regressionp. 99
Linearer Gleichklang zweier Merkmale: Korrelationsrechnungp. 100
Grenzen der Korrelationsrechnungp. 109
Ursache-Wirkungs-Vermutungen: Regressionsrechnung.112
Nichtlineare Regressionp. 117
Das kann doch nicht wahr sein! Paradoxesp. 120
Grenzen der beschreibenden Statistikp. 124
Weitere Übungen zu Kapitel 2p. 125
Wahrscheinlichkeitsrechnungp. 133
Entwicklung des Wahrscheinlichkeitsbegriffsp. 134
Zufallsexperimentep. 134
Laplace-Wahrscheinlichkeitenp. 139
Frequentistische Wahrscheinlichkeitenp. 143
Subjektive Wahrscheinlichkeitenp. 149
Vergleich der Ansätzep. 151
Axiomatisierung für endliche Ergebnismengenp. 152
Erweiterung auf abzählbar unendliche Ergebnismengen.155
Ausblick auf überabzählbare Ergebnismengenp. 157
Stochastische Modellbildungp. 164
Rechnen mit Wahrscheinlichkeitenp. 166
Bedingte Wahrscheinlichkeitenp. 166
Stochastische Unabhängigkeitp. 170
Baumdiagramme und Pfadregelnp. 173
Satz von Bayesp. 180
Hilfsmittel aus der Kombinatorikp. 190
Toto 11er-Wettep. 191
Rennquintettp. 192
Lottop. 193
Das Gummibärchen-Orakelp. 197
Kombinatorische Formelnp. 198
Tücken der stochastischen Modellbildungp. 203
Stochastische Modellbildungp. 203
Stochastische Paradoxap. 206
Schau genau hin: Interpretation von Fragestellungenp. 215
Naheliegende, aber untaugliche Modellbildungenp. 221
Lösungsansätze bei Urnen-Aufgabenp. 223
Die Genueser Lotterie und die Keno-Lotteriep. 225
Zufallsvariablep. 229
Einführung von Zufallsvariablenp. 229
Erwartungswert und Varianz von Zufallsvariablenp. 234
Verknüpfungen von Zufallsvariablenp. 241
Stochastische Unabhängigkeit von Zufallsvariablenp. 243
Erwartungswert und Varianz von verknüpften Zufallsvariablenp. 245
Standardisierte Zufallsvariablep. 248
Korrelationsrechnung für Zufallsvariablep. 249
Verteilungen von Zufallsvariablenp. 251
Binomialverteilungp. 251
Multinomialverteilungp. 257
Hypergeometrische Verteilungp. 258
Geometrische Verteilungp. 260
Poisson-Verteilungp. 261
Gesetze der großen Zahlenp. 267
Die Tschebyscheff'sche Ungleichung fur Zufallsvariablep. 267
Das Bernoulli'sche Gesetz der großen Zahlenp. 268
Empirisches und Bernoulli'sches Gesetz der großen Zahlenp. 270
Normalverteilung und Grenzwertsätzep. 271
Lokaler Grenzwertsatz von de Moivre und Laplacep. 272
Beweisidee des lokalen Grenzwertsatzesp. 278
Stetige Zufallsvariablep. 282
Zentraler Grenzwertsatzp. 287
s-Regeln für die Normalverteilungp. 292
Zufall und Pseudozufallp. 293
Was ist "Zufall"?p. 293
Computererzeugte Pseudozufallszahlenp. 294
Zufallszahlen und Simulationp. 299
Weitere Übungen zu Kapitel 3p. 301
Beurteilende Statistikp. 309
Parameterschätzungenp. 311
Stichprobenkennwerte als Zufallsvariablenp. 312
Punktschätzungen: Maximum-Likelihood-Methodep. 318
Gütekriterien für Punktschätzungenp. 323
Intervällschatzungen: Konfidenzintervalle für Parameterp. 325
Hypothesentestsp. 337
Klassische Hypothesentestsp. 337
Hypothesentests anwendenp. 347
Historische und wissenschaftstheoretische Bemerkungenp. 356
Tests mit der Chi-Quadrat-Verteilungp. 360
Bayes-Statistikp. 366
Bayes'sche Hypothesentestsp. 367
Bayes'sche Parameterschätzungenp. 374
Klassische und Bayes'sche Sichtweise im Vergleichp. 377
Weitere Übungen zu Kapitel 4p. 380
Statistik anwendenp. 385
Unterschiede in den Anwendungsdisziplinenp. 386
Exploratives und hypothesengeleitetes Vorgehenp. 388
Untersuchungsplanung und -auswertungp. 389
Erhebungsdesignp. 390
Grundgesamtheit und Stichprobep. 391
Auswahl der Auswertungsverfahrenp. 393
Darstellung und Interpretation der Ergebnissep. 393
Lösungen der Aufgabenp. 399
Aufgaben aus Kapitel 2p. 399
Aufgaben aus Kapitel 3p. 413
Aufgaben aus Kapitel 4p. 430
Literaturverzeichnisp. 441
Indexp. 447
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