Aufgabe mit normalverteilten Werten

Hallo,

meine Kommilitonen und ich hängen an einer Aufgabe fest, für die wir drei verschiedene Lösungen haben (eine von uns, eine vom Assistenten des Profs und eine vom Prof selbst). Möglicherweise haben Sie ja eine bessere Idee für uns:

Um Baumaterial in die Obergeschosse zu transportieren, wird ein Bauaufzug mit 1t maximaler Nutzlast eingesetzt. Für die Mauerwerksarbeiten müssen Kalk-Sandstein-Ziegel transportiert werden. Die Ziegel wiegen im Mittel 5 kg bei einer Standardabweichung von 0,5 kg. Mit wie vielen Steinen sollte der Aufzug maximal beladen werden, um die maximale Nutzlast mit 99% Sicherheit nicht zu überschreiten?

Unser Ansatz war, das maximale (normalverteilte) Gewicht eines Ziegels auszurechnen, das 99% Sicherheit garantiert:
0,99 = F(u)
F(u) ist hier das Integral der standardisierten Dichtefunktion (vertafelte Werte). Wir lesen bzw. interpolieren daraus ein u = 2,33. Weil das aber normiert ist, passen wir es für unsere Ziegelnormalverteilung an:
x = 2,33 * sigma + mü = 2,33 * 0,05 + 5 = 5,1165

Und dieses maximale Gewicht können wir nun x-mal in den Aufzug laden, der eine Tonne trägt: x = 1000/5,1165 = 195 Ziegel

Der Assistent kam allerdings mit dem Ansatz 01 = F(u) zu einem ganz anderen, größeren Wert und der Professor verwendete den Zentralen Grenzwertsatz, kam aber auf ein ähnliches Ergebnis.

Ich würde mich freuen, wenn Sie einen Ansatz für mich hätten, wie wir korrekt an diese Aufgabe gehen müssen.

Vielen Dank schon einmal!
Mit freundlichen Grüßen
Franziska Steier

Hallo Franziska

Die Richtung Deines Ansatzes ist korrekt. In der Aufgabenstellung ist angegeben, dass die Standardabweichung 0.5 kg betrage. Warum verwendest Du ein Sigma von 0.05 um den „schwersten“ Stein zu berechnen. Ist es einfach ein Flüchtigkeitsfehler, oder steckt eine Berechnung dahinter. Falls ja, welche?

mit freundlichen Grüssen
pepo2801

Hallo pepo,

vielen Dank für die schnelle Antwort!

Ja, da habe ich tatsächlich eine 0 vergessen. Ein Pfund Abweichung wäre auch etwas krass.

Wäre 0,1 = F(u) denn auch ein sinnvoller Ansatz? Letztlich geht er ähnlich vor, nur dass der schwerste Stein dann etwas leichter ist:

0,1 = 1 - F(-u)
1 - 0,9 = 1 - F(-u)
=> F(-u) = 0,9
=> u = -2,33 (da die Standardnormalverteilung symmetrisch ist)
=> 4,8835 kg
=> 204 Ziegel/Tonne ?

Hallo Franziska

Nein, so herum geht es nicht. Um Sicherheit zu haben muss man die obere Grenze des „mittleren“ Steingewichtes bestimmen. Wenn Du mit der Obergrenze des Einzelsteines die Anzahl bestimmst, gibst Du vor, dass potentiell alle zufällig gezogenen Steine so schwer sein könnten wie der schwerste Stein. Da die Steine aber normalverteilt sind, ist das Sigma des Mittelwertes gefragt. Dieses lässt sich ja aus dem n und dem Sigma des Einzelsteines berechnen.

Obergrenze des mittleren Steines ist: mü + sigma(Mittelwert) * 2.33

Anzahl Steine (n) = 1000 / OG

Gruss
Pepo

Hallo Pepo,

vielen Dank, damit ist meine Frage geklärt. Ich werde deine Hilfe dann mal an den Assistenten weiterleiten :smile:.

LG,
Frenziska