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Vierfeldertafel – Einführung

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Team Digital
Vierfeldertafel – Einführung
lernst du in der Oberstufe 5. Klasse - 6. Klasse

Grundlagen zum Thema Vierfeldertafel – Einführung

Die Vierfeldertafel

Hast du schon einmal von der Vierfeldertafel gehört? Das ist ein mathematisches Werkzeug, mit dem man zufällige Ereignisse oder Stichproben in einen Zusammenhang bringen kann. Wir wollen uns das im Folgenden etwas genauer anschauen.

Vierfeldertafel – Erklärung

Wir können mithilfe einer Vierfeldertafel verschiedene Größen betrachten: absolute Häufigkeiten, relative Häufigkeiten und Wahrscheinlichkeiten. Der grundsätzliche Aufbau ist dabei immer gleich und sieht wie folgt aus:

Vierfeldertafel Darstellung

Es handelt sich um eine Tabelle mit vier Zeilen und vier Spalten. In den äußeren Feldern stehen zunächst die Ereignisse $\text{A}$ und $\text{B}$ sowie ihre Gegenereignisse $\overline{\text{A}}$ und $\overline{\text{B}}$. In der Mitte befinden sich die vier Felder, in denen sich die Wahrscheinlichkeiten oder Häufigkeiten ihrer Schnittmengen befinden. Weil das alles etwas abstrakt klingt, wollen wir uns ein einfaches Beispiel anschauen.

Vierfeldertafel – Beispiel

Wir betrachten einen Beutel, in dem sich verschiedene Formen aus Holz in verschiedenen Farben befinden. Es gibt Kugeln, Zylinder und Würfel. Außerdem gibt es diese Formen alle in Blau und Rot.

Wir wollen zunächst eine Vierfeldertafel mit absoluten Häufigkeiten zeichnen. Dazu müssen wir im ersten Schritt definieren, welche Ereignisse $\text{A}$ und $\text{B}$ wir betrachten wollen. In diesem Beispiel wählen wir:

$\text{A} = \text{„Das Objekt ist eine Kugel.“}$

$\text{B} = \text{„Das Objekt ist blau.“}$

Damit ergeben sich automatisch die Gegenereignisse:

$\overline{\text{A}} = \text{„Das Objekt ist keine Kugel.“}$

$\overline{\text{B}} = \text{„Das Objekt ist nicht blau.“}$

Nehmen wir an, der Beutel enthält die folgenden Objekte: $20$ rote Kugeln und $10$ blaue Kugeln, $10$ rote Zylinder und $20$ blaue Zylinder sowie $20$ rote Würfel und $20$ blaue Würfel.

Vierfeldertafel absolute Häufigkeit

Tragen wir die konkreten Zahlen ein, mit denen Objekte, die zu Ereignis $A$ und $B$ gehören, in dem Beutel auftreten so erhalten wir folgende Vierfeldertafel mit absoluten Häufigkeiten.

Vierfeldertafel Beispiel absolute Häufigkeit

Die Schnittmenge aus $\text{A}$ und $\text{B}$ sind alle Objekte, die eine Kugel und blau sind – es gibt 10 solche Objekte. Die Schnittmenge von $\text{A}$ und $\overline{\text{B}}$ sind alle Objekte, die zwar eine Kugel, aber nicht blau sind. Das sind gerade die $20$ roten Kugeln. In der dritten Zeile unter $\text{A}$ steht die Anzahl aller Objekte, die zu $\text{A}$ gehören. Das ist die Gesamtzahl von Kugeln, also $30$. In der dritten Zeile unter $\overline{\text{A}}$ steht die Gesamtzahl aller Objekte, die nicht zu $\text{A}$ gehören, die also keine Kugeln sind. Das sind in diesem Beispiel $70$. Zählt man alle Objekte, die Kugeln sind, mit allen Objekten, die keine Kugeln sind, zusammen, erhält man die Gesamtanzahl aller Objekte im Beutel. Das sind $100$. Die Gesamtzahl kann man auch berechnen, indem man alle Objekte, die blau sind, mit denen zusammenzählt, die nicht blau sind.

Vierfeldertafel relative Häufigkeit

Wir können für die Vierfeldertafel auch die relativen Häufigkeiten berechnen. Dazu dividieren wir den Wert in jedem Feld einfach durch die Gesamtzahl, hier $100$. Das Ergebnis sieht dann so aus:

Vierfeldertafel relative Häufigkeit

Vierfeldertafel Wahrscheinlichkeit

Wir können auch die Wahrscheinlichkeiten der einzelnen Ereignisse und der Schnittmengen in der Vierfeldertafel notieren. Allgemein sieht das so aus:

Vierfeldertafel Wahrscheinlichkeiten

Fasst man alle einzelnen Wahrscheinlichkeiten zusammen, ergibt sich die Wahrscheinlichkeit $1$. In unserem Beispiel des Ziehens der verschiedenen Objekte aus dem Beutel können wir die Wahrscheinlichkeiten mit den relativen Häufigkeiten gleichsetzen. Das geht im Allgemeinen allerdings nicht! Daher muss man an dieser Stelle vorsichtig sein.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Vierfeldertafel

Was ist eine Vierfeldertafel?
Wann benutzt/verwendet man eine Vierfeldertafel?
Wie berechnet man eine Vierfeldertafel?
Wie zeichnet man eine Vierfeldertafel?
Wie liest man eine Vierfeldertafel?
Wann braucht man eine Vierfeldertafel?
Warum heißt es Vierfeldertafel?
Wie erstellt man eine Vierfeldertafel?
Was ist der Zweck einer Vierfeldertafel?
Was ist das Gegenstück zu einer Vierfeldertafel?
Wie vergleiche ich Daten in einer Vierfeldertafel?
Kann man mehrere Vierfeldertafeln miteinander vergleichen?
Wie wird die relative Häufigkeit in einer Vierfeldertafel berechnet?
Kann man Vierfeldertafeln für mehrere Variablen verwenden?
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Vorschaubild einer Übung

Transkript Vierfeldertafel – Einführung

Wie heißt es so schön? Der Hund ist der beste Freund des Menschen! Aber wie viele Haushalte in Deutschland haben überhaupt einen oder mehrere Hunde? Und wie viele davon sind eigentlich Singlehaushalte? Ab an die Recherche! Solche Informationen lassen sich hervorragend in "Vierfeldertafeln" darstellen. Wie das dann aussieht, erfährst du in diesem Video. Vierfeldertafeln sind grundsätzlich immer gleich aufgebaut. Sie unterscheiden eine betrachtete Grundmenge bezüglich zweier Merkmale mit jeweils zwei Ausprägungen. In unserem Beispiel betrachten wir die Grundmenge von eintausend zufällig für eine Umfrage ausgewählten Haushalten, unter den Merkmalen, ob diese Haushalte Hunde halten oder nicht, und ob es Singlehaushalte sind oder nicht. Da es sich bei Vierfeldertafeln um sehr kompakte Darstellungen von Informationen handelt, werden häufig Abkürzungen für die vier Merkmalsausprägungen beziehungsweise Ereignisse genutzt. Hier bietet es sich zum Beispiel an, die Haushalte MIT Hund mit einem "H" zu kennzeichnen und für die Haushalte OHNE Hund setzen wir ein Querstrich über das H. Das zweite Merkmal bekommt das Kürzel "S" für Singlehaushalt beziehungsweise "nicht-S", wenn es sich um einen Mehrpersonenhaushalt handelt. Jetzt können wir zum Beispiel H und "nicht-H" in die obere Zeile unserer Tabelle schreiben und S sowie "nicht-S" in die linke Spalte oder genau andersherum. Wichtig ist nur, dass die zugehörigen Merkmalsausprägungen beieinander stehen. In die freien Felder können wir dann die Häufigkeiten, die sich bei der Umfrage ergeben haben, eintragen. Interessant sind zunächst die vier INNEREN Felder, denen die Vierfeldertafel ihren Namen verdankt. Hier stehen die Häufigkeiten der Und-Verknüpfungen. Das heißt, die Anzahl der Singlehaushalte mit Hund, die Anzahl der Singlehaushalte ohne Hund, die Anzahl der Mehrpersonenhaushalte mit Hund und die Anzahl der Mehrpersonenhaushalte ohne Hund. Wie dir wahrscheinlich schon aufgefallen ist, hat so eine Vierfeldertafel aber überhaupt nicht vier, sondern noch ein paar mehr Felder. Das liegt daran, dass in der untersten Zeile und der Spalte ganz rechts jeweils noch die Summen der Häufigkeiten eingetragen werden. Das heißt, in dieses Feld kommt die Gesamtzahl aller Singlehaushalte und darunter die Gesamtzahl aller übrigen Haushalte. Genauso können wir die Gesamtzahlen der Haushalte MIT und OHNE Hund in der untersten Zeile notieren. In das Feld unten rechts in der Ecke wird dann die GRUNDMENGE, in unserem Fall eintausend, eingetragen. Wir können immer nochmal überprüfen, ob die Zahlen, die wir eingetragen haben, auch wirklich korrekt sind, indem wir die Einträge der letzten Zeile und auch die der letzten Spalte addieren. In Summe kommen wir jeweils genau auf eintausend – passt also! Jetzt ist die Vierfeldertafel vollständig ausgefüllt und wir können bestimmte Informationen ganz leicht an ihr ablesen. Wenn uns zum Beispiel interessiert, wie viele Mehrpersonenhaushalte, die an der Umfrage teilgenommen haben, Hunde besitzen, betrachten wir das Feld mit der entsprechenden Und-Verknüpfung und können die Anzahl dort ablesen. Möchten wir hingegen die Anzahl ALLER Singlehaushalte ablesen, betrachten wir keine Und-Verknüpfung, sondern die GESAMTzahl an Haushalten mit dieser Eigenschaft. In dieser Vierfeldertafel haben wir bis jetzt Anzahlen gegeben, also ABSOLUTE Häufigkeiten. Die Einträge einer Vierfeldertafel können aber auch in Form von RELATIVEN Häufigkeiten, also Anteilen angegeben werden. Wir können die Einträge unserer Vierfeldertafel ganz leicht in relative Häufigkeiten umwandeln. Dafür müssen wir nur die Grundgesamtheit in den Blick nehmen und jeden Feldeintrag durch diese teilen. Hier teilen wir also durch Eintausend. So erhalten wir Brüche beziehungsweise Dezimalzahlen, die wir auch in Form von Prozenten angeben können. In dem Feld ganz unten rechts steht bei relativen Häufigkeiten also immer eine eins beziehungsweise einhundert Prozent. Jetzt können wir auch noch einen Schritt weitergehen und uns fragen, wie wahrscheinlich es ist, dass wir einen Singlehaushalt ohne Hund erwischen, wenn wir zufällig aus der Grundgesamtheit einen Haushalt auswählen. So betrachten wir die relativen Häufigkeiten als WAHRSCHEINLICHKEITEN. Die gesuchte Wahrscheinlichkeit können wir jetzt auch ganz einfach ablesen. Wir müssen nur die Zeile für Singlehaushalte und die Spalte für "keine Hunde" betrachten, um das passende Feld ausfindig zu machen. Schon können wir sagen, dass ein zufällig aus der Grundgesamtheit ausgewählter Haushalt mit einer Wahrscheinlichkeit von 22,5 Prozent ein Singlehaushalt ohne Hund ist. Wir fassen noch einmal kurz zusammen, wie eine Vierfeldertafel aufgebaut ist und was wir daran ablesen können. Eine Vierfeldertafel eignet sich hervorragend, um die Verknüpfung von vier Merkmalsausprägungen beziehungsweise Ereignissen übersichtlich darzustellen. In den vier inneren Feldern werden die Und-Verknüpfungen. und in der untersten Zeile sowie der letzten Spalte die Summen der Häufigkeiten angegeben. Wir unterscheiden außerdem zwischen Vierfeldertafeln mit absoluten Häufigkeiten, also konkreten Anzahlen, und Vierfeldertafeln mit relativen Häufigkeiten, also prozentualen Anteilen. Wenn die Einträge in Form von relativen Häufigkeiten angegeben sind, können wir diese als Wahrscheinlichkeiten für die Situation deuten, dass wir aus der Grundgesamtheit ein Objekt ZUFÄLLIG auswählen. Diese Basics zu Vierfeldertafeln solltest du gut verinnerlichen! Dann läuft die Arbeit mit den Dingern eigentlich auch wie von allein.

Vierfeldertafel – Einführung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Vierfeldertafel – Einführung kannst du es wiederholen und üben.
  • Bestimme die absoluten Häufigkeiten der Ereignisse.

    Tipps

    Im Inneren der Vierfeldertafel stehen jeweils die Und-Verknüpfungen der beiden Ereignisse. Das heißt, in der zweiten Spalte und zweiten Zeile steht die Häufigkeit für $H \cap S$.

    Berechne die Summe von zwei benachbarten Zellen, um die letzte Spalte zu erhalten. Die Summe von zwei Zellen, die untereinander stehen, geben die letzte Zeile.

    Lösung

    In den inneren vier Zellen der Vierfeldertafel stehen die Und-Verknüpfungen der beiden Ereignisse. Das heißt, $87$ ist die Anzahl der Singlehaushalte mit Hund ($H \cap S$). Wir wissen, dass es insgesamt $312$ Singlehaushalte gibt. Wenn $87$ davon mit Hund sind, müssen $312 - 87 = 225$ davon ohne Hund sein. Das bedeutet, in die Zelle für $\bar{H} \cap S$ tragen wir $225$ ein.

    Auf die gleiche Weise rechnen wir die restlichen freien Zellen aus. Die Grundmenge beträgt $1000$. Da es $312$ Singlehaushalte gibt, erhalten wir $1000 - 312 = 688$ Mehrpersonenhaushalte.

    Von den $688$ Mehrpersonenhaushalten sind $551$ ohne Hund. Damit gibt es $688 - 551 = 137$ Mehrpersonenhaushalte mit Hund.

    Als Letztes berechnen wir die Gesamtanzahl der Haushalte mit Hund, indem wir $1000 - 776 = 224$ rechnen.

    Alternativ können wir hier auch die Spalte $H$ summieren, um auf die Gesamtanzahl der Haushalte mit Hund zu kommen: $87 + 137 = 224$.

  • Berechne die relativen Häufigkeiten der Ereignisse.

    Tipps

    Berechne die fehlenden relativen Häufigkeiten der Und-Verknüpfungen, indem du die gegebenen relativen Häufigkeiten von dem Gesamten abziehst.

    Beispiel: Wir haben insgesamt $45\ \%$ Schulen mit Katze ($K$) und $12\ \%$ Grundschulen mit Katze ($G \cap K$), dann müssen wir

    $45\ \% - 12\ \% = 33\ \%$

    weiterführende Schulen mit Katze ($\bar{G} \cap K$) haben.

    In der letzten Spalte und letzten Zeile steht die Grundmenge. Das ist die Gesamthäufigkeit aller Merkmale, die betrachtet werden. In einer Vierfeldertafel mit relativen Häufigkeiten steht an dieser Stelle eine $1$. Das musst du noch als Prozentzahl angeben.

    Lösung

    Um die Vierfeldertafel mit relativen Häufigkeiten bzw. Wahrscheinlichkeiten auszufüllen, müssen wir die absoluten Häufigkeiten durch die Grundmenge teilen. Wenn wir in der Tabelle pro Zeile oder Spalte aber schon zwei Informationen gegeben haben, können wir die dritte ausrechnen ohne die Division durch die Grundmenge zu berechnen.

    In der zweiten Zeile haben wir die relative Gesamthäufigkeit von Ereignis $S$ gegeben und die relative Häufigkeit von der Und-Verknüpfung $\bar{H} \cap S$. Um die Und-Verknüpfung $H \cap S$ zu bekommen, rechnen wir

    $31{,}2\ \% - 22{,}5\ \% = 8{,}7\ \%$.

    Das heißt, in die erste leere Zelle kommt $8{,}7\ \%$.

    Wir wissen außerdem, dass die Zelle in der letzten Zeile und letzte Spalte immer die Grundmenge durch die Grundmenge, also $1$ ist. Dort haben wir die Wahrscheinlichkeit $100\ \%$.

    Damit können wir die weiteren leeren Zellen in der letzten Spalte und der letzten Zeile berechnen.

    Für die Wahrscheinlichkeit von $\bar{H}$ erhalten wir:

    $100\ \% - 22{,}4\ \% = 77{,}6\ \%$.

    Und für die Wahrscheinlichkeit von $\bar{S}$ ergibt sich:

    $100\ \% - 31{,}2\ \% = 68{,}8\ \%$.

    Nun fehlt noch die Wahrscheinlichkeit für die Und-Verknüpfung $\bar{H} \cap \bar{S}$, die wir auf die gleiche Weise berechnen:

    $68{,}8\ \% - 13{,}7\ \% = 55{,}1\ \%$.

    Es besteht eine Wahrscheinlichkeit von $55{,}1\ \%$, dass gleichzeitig $\bar{H}$ und $\bar{S}$ eintreten.

  • Gib an, wie eine Vierfeldertafel aufgebaut ist.

    Tipps

    Überlege, was ein Merkmal und was eine Ausprägung ist. Wie viele Merkmale muss es geben, um eine Vierfeldertafel aufstellen zu können?

    Die Vierfeldertafel beinhaltet die Häufigkeiten der Und-Verknüpfungen und die Summen der Häufigkeiten. Wo müssen diese in der Tabelle jeweils stehen?

    Bei relativen Häufigkeiten handelt es sich um Wahrscheinlichkeiten. Wenn ich insgesamt $5$ Bälle habe und genau $3$ davon rot sind, ist die Wahrscheinlichkeit einen roten Ball zu ziehen $\frac{3}{5}$. Hier wird die Anzahl der roten Bälle also durch die Gesamtanzahl bzw. die Grundmenge geteilt.

    Auf gleiche Weise lassen sich die relativen Häufigkeiten in der Vierfeldertafel berechnen. Wie muss das aussehen?

    Lösung

    Bei einer Vierfeldertafel haben wir immer zwei Merkmale mit jeweils zwei Ausprägungen.

    $\rightarrow$ Vierfeldertafeln unterscheiden eine Grundmenge bezüglich zweier Merkmale mit jeweils zwei Ausprägungen. korrekt

    $\rightarrow$ Vierfeldertafeln unterscheiden eine Grundmenge bezüglich eines Merkmals mit zwei Ausprägungen. falsch

    Beispiel: Wir haben eine Menge von $20$ Kreisen ($K$) und Quadraten ($Q$), die jeweils rot ($r$) und blau ($b$) sein können. Das heißt, wir haben die zwei Merkmale Form und Farbe. Aus dieser Menge können wir verschiedene Informationen nehmen. So können wir zum Beispiel alle Kreise alleine betrachten, aber auch alle roten Formen. Genauso können wir auch die Und-Verknüpfungen betrachten, zum Beispiel alle roten Kreise oder alle blauen Quadrate.

    Die Vierfeldertafel gibt hier die Häufigkeiten beider Merkmale mit den Verknüpfungen der Ausprägungen an. So könnte eine solche Vierfeldertafel aussehen:

    $\begin{array}{c|c|c|c} & K & Q & \mathrm{gesamt} \\ & & & \\ \hline & & & \\ r & 5 & 8 & 13 \\ & & & \\ \hline & & & \\ b & 3 & 4 & 7 \\ & & & \\ \hline & & & \\ \mathrm{gesamt} & 8 & 12 & 20 \end{array}$

    Wir können jetzt zum Beispiel aus der Vierfeldertafel ablesen, dass es $5$ rote Kreise gibt.

    Im Inneren der Vierfeldertafel stehen immer die Und-Verknüpfungen der Ausprägungen und in der letzten Spalte und der letzten Zeile stehen dann jeweils die Summen der Häufigkeiten.

    $\rightarrow$ In den vier inneren Zellen der Vierfeldertafel stehen die Häufigkeiten der Und-Verknüpfungen. korrekt

    $\rightarrow$ In den vier inneren Zellen der Vierfeldertafel stehen jeweils die Summen der Häufigkeiten. falsch

    Die relativen Häufigkeiten bzw. die Wahrscheinlichkeiten der einzelnen Ausprägungen erhalten wir, indem wir alle Zahlen durch die Grundmenge teilen.

    $\rightarrow$ Um die relativen Häufigkeiten der inneren vier Zellen zu erhalten, müssen sie durch die Gesamthäufigkeit, die in der letzten Spalte bzw. letzten Zeile steht, geteilt werden. falsch

    Beispiel: Bei dem oberen Beispiel sieht die Vierfeldertafel mit relativen Häufigkeiten folgendermaßen aus:

    $\begin{array}{c|c|c|c} & K & Q & \mathrm{gesamt} \\ & & & \\ \hline & & & \\ r & \dfrac{5}{20} = 0{,}25 & \dfrac{8}{20} = 0{,}4 & \dfrac{13}{20} = 0{,}65 \\ & & & \\ \hline & & & \\ b & \dfrac{3}{20} = 0{,}15 & \dfrac{4}{20} = 0{,}2 & \dfrac{7}{20} = 0{,}35 \\ & & & \\ \hline & & & \\ \mathrm{gesamt} & \dfrac{8}{20} = 0{,}4 & \dfrac{12}{20} = 0{,}6 & \dfrac{20}{20} = 1 \end{array}$

  • Ermittle die absoluten Häufigkeiten in der Vierfeldertafel.

    Tipps

    Die Grundmenge ist die Summe aller Menschen mit und ohne Haustier. Sie ist außerdem die Summe aller Menschen unter und über $20$ Jahren.

    Im Inneren der Vierfeldertafel stehen die Und-Verknüpfungen der Ausprägungen und in der letzten Spalte und letzten Zeile stehen die Summen der Häufigkeiten.

    Lösung

    Die Lücken der Vierfeldertafel können wir ganz einfach ausrechnen. Sobald in einer Zeile oder Spalte zwei Informationen gegeben sind, lässt sich die letzte Information berechnen.

    In der zweiten Zeile der Tabelle sehen wir, dass insgesamt $96$ Menschen unter $20$ befragt worden sind. Davon haben $42$ ein Haustier. Also haben

    $96 - 42 = 54$

    Menschen unter $20$ kein Haustier.

    In der nächsten Zeile fehlen $2$ Einträge. Hier können wir also nicht auf gleiche Weise rechnen. Zuerst müssen wir einen der leeren Zellen separat berechnen. Wir wissen, dass die Grundmenge $200$ ist und dass es insgesamt $96$ unter $20$ gibt. Der Rest

    $200 - 96 = 104$

    muss dann die Häufigkeit der Menschen über $20$ sein. Mit dieser Information können wir die Und-Verknüpfung
    $H \cap \bar{A}$ berechnen. Von den $104$ Menschen über $20$ haben $63$ kein Haustier. Das heißt,

    $104 - 63 = 41$

    der über $20$-Jährigen besitzen ein Haustier.

    Und als Letztes bleibt die Häufigkeit aller Menschen mit einem Haustier. Das ist die Summe der Menschen unter und über $20$, die ein Haustier besitzen:

    $42 + 41 = 83$.

    Damit haben wir alle Zellen der Vierfeldertafel ausgefüllt:

    $\begin{array}{c|c|c|c} & H & \bar{H} & \mathrm{gesamt} \\ & & & \\ \hline & & & \\ A & 42 & 54 & 96 \\ & & & \\ \hline & & & \\ \bar{A} & 41 & 63 & 104\\ & & & \\ \hline & & & \\ \mathrm{gesamt} & 83 & 117 & 200 \end{array}$

  • Benenne, was in den Zellen der Vierfeldertafel steht.

    Tipps

    Um das Innere der Vierfeldertafel zu bestimmen, musst du sowohl die Spalte als auch die Zeile betrachten.

    Beispiel: In der Spalte mit der Beschriftung $H$ und Zeile mit der Beschriftung $S$ wird die Zelle mit ihrer Verknüfung, also $H \cap S$, ausgefüllt.

    In der letzten Spalte und letzten Zeile steht immer die Grundmenge. Diese wird bezüglich der zwei Merkmale mit den zwei Ausprägungen betrachtet. Die Summe von $H$ und $\bar{H}$ muss ebenso wie die Summe von $S$ und $\bar{S}$ die Grundmenge ergeben.

    Lösung

    In einer Vierfeldertafel werden zwei Merkmale mit jeweils zwei Ausprägungen mit ihren Häufigkeiten dargestellt. Dabei ist es wichtig, dass ein Merkmal mit ihren beiden Ausprägungen immer nebeneinander bzw. bei einer Spalte untereinander steht.

    Damit bekommen wir zunächst die folgende Tabelle:

    $\begin{array}{c|c|c|c} & H & \bar{H} & \\ & & & \\ \hline & & & \\ S & & & \\ & & & \\ \hline & & & \\ \bar{S} & & & \\ & & & \\ \hline & & & \\ & & & \end{array}$

    In den inneren vier Zellen der Vierfeldertafel kommen dann die Und-Verknüpfungen der beiden Merkmale. Also:

    $\begin{array}{c|c|c|c} & H & \bar{H} & \\ & & & \\ \hline & & & \\ S & H \cap S & \bar{H} \cap S & \\ & & & \\ \hline & & & \\ \bar{S} & H \cap \bar{S} & \bar{H} \cap \bar{S} & \\ & & & \\ \hline & & & \\ & & & \end{array}$

    In die letzte Spalte und letzte Zeile tragen wir die Gesamthäufigkeiten der jeweiligen Merkmale an:

    $\begin{array}{c|c|c|c} & H & \bar{H} & \mathrm{gesamt} \\ & & & \\ \hline & & & \\ S & H \cap S & \bar{H} \cap S & \mathrm{Häufigkeit\ von\ } S \\ & & & \\ \hline & & & \\ \bar{S} & H \cap \bar{S} & \bar{H} \cap \bar{S} & \mathrm{Häufigkeit\ von\ } \bar{S} \\ & & & \\ \hline & & & \\ \mathrm{gesamt} & \mathrm{Häufigkeit\ von\ } H & \mathrm{Häufigkeit\ von\ } \bar{H} & \mathrm{Grundmenge} \end{array}$

    Das bedeutet, im Inneren der Tabelle stehen die Und-Verknüpfungen und in der letzten Zeile und der letzten Spalte stehen die Summen der Häufigkeiten.

  • Arbeite die relativen Häufigkeiten der Ereignisse aus dem Text heraus.

    Tipps

    In welche Lücken müssen die gegebenen Zahlen eingetragen werden? Rechne diese in relative Häufigkeiten um und trage sie dann in die Tabelle ein.

    Wenn eine Zeile oder eine Spalte nur noch eine freie Lücke hat, kannst du diese ausrechnen, indem du die anderen beiden Lücken entweder addierst oder voneinander abziehst. Die Addition von den inneren beiden benachbarten Lücken gibt die äußere Lücke.

    Um die relative Häufigkeit von einem Bruch in eine Prozentzahl umzuwandeln, kannst du den Bruch als eine Division betrachten und diese Division durchführen.

    Beispiel: Um den Bruch $\dfrac{2}{8}$ in eine Dezimalzahl umzuwandeln, rechnen wir:

    $\begin{array}{ll} & \ \ \ \ 2 & : 8 = 0{,}25 \\ &\underline{-(0)} & \\ & \ \ \ \ \ 20 & \\ &\ \underline{ -(16)} & \\ &\ \ \ \ \ \ \ 40 & \\ &\ \ \ \underline{-(40)} & \\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 0 & \end{array}$

    Lösung

    Wir haben folgende Ereignisse:

    $L:$ Es handelt sich um eine Lehrkraft.

    $S:$ Es handelt sich um eine Schülerin oder ein Schüler.

    $B:$ Ein Bild, das von den Schülerinnen und Schülern gemalt wurde, wird bevorzugt.

    $\bar{B}:$ Eine schlichte Farbe wird bevorzugt.

    Achtung: In diesem Beispiel heißen die Ereignisse $L$ und $S$. Wir hätten sie auch $L$ und $\bar{L}$ nennen können. Solange die beiden Ereignisse unabhängig voneinander sind, das heißt die Anzahl von $L$ und die Anzahl von $S$ gleich $800$ beträgt und es keine Person gibt, die sowohl Lehrkraft als auch Schülerin oder Schüler ist, können wir die Vierfeldertafel aufstellen wie gewohnt. Dies ist hier der Fall.

    Wir wissen, dass es $800$ Schülerinnen, Schüler und Lehrkräfte gibt. Darunter sind $80$ Lehrkräfte. Das heißt, die relative Häufigkeit der Lehrkräfte beträgt

    $\dfrac{80}{800} = 0{,}1 = 10\ \%$.

    Von den $80$ Lehrkräften sind $16$ dafür, dass der Eingangsbereich in einer schlichten Farbe angemalt wird. Das ist die Und-Verknüpfung $L \cap \bar{B}$, denn es handelt sich um eine Lehrkraft und es wird eine schlichte Farbe bevorzugt. Diese absolute Häufigkeit rechnen wir in eine relative Häufigkeit um:

    $\dfrac{16}{800} = \dfrac{2}{100} = 0{,}02 = 2\ \%$.

    Außerdem wissen wir, dass $580$ Personen ein Bild bevorzugen, das von den Schülerinnen und Schülern gemalt wurde. Diese absolute Häufigkeit können wir auf gleiche Weise in eine relative Häufigkeit umwandeln:

    $\dfrac{580}{800} = \dfrac{145}{200} = \dfrac{725}{1000} = 0{,}725 = 72{,}5\ \%$.

    Hier haben wir den Bruch $\dfrac{580}{800}$ zuerst gekürzt, um es dann leichter auf den Nenner $1000$ zu erweitern, um dann den Bruch in eine Dezimalzahl umzuwandeln. Alternativ könntest du auch die schriftliche Division $580 : 800 = 0{,}725$ durchführen. Nun haben wir alle gegebenen Zahlen in relative Häufigkeiten umgewandelt. Diese können wir direkt in die Vierfeldertafel einsetzen:

    $\begin{array}{c|c|c|c} & L & S & \mathrm{gesamt} \\ & & & \\ \hline & & & \\ B & & & 72{,}5\ \% \\ & & & \\ \hline & & & \\ \bar{B} & 2\ \% & & \\ & & & \\ \hline & & & \\ \mathrm{gesamt} & 10\ \% & & 100\ \% \end{array}$

    Jetzt rechnen wir nach und nach die fehlenden Lücken aus. Immer wenn wir eine Zeile oder Spalte haben, in der zwei Informationen gegeben und eine Information fehlt, können wir diese durch Addition oder Subtraktion der anderen Werte berechnen.

    Wenn $10\ \%$ der $800$ Menschen Lehrkräfte sind, müssen $100\ \% - 10\ \% = 90\ \%$ Schülerinnen und Schüler sein. Es bevorzugen $72{,}5\ \%$ der $800$ Menschen ein Bild, das von den Schülerinnen und Schülern gemalt wurde. Das bedeutet

    $100\ \% - 72{,}5\ \% = 27{,}5\ \%$

    bevorzugen eine schlichte Farbe. Von den Lehrkräften, die insgesamt $10\ \%$ der Gesamtanzahl der Menschen ausmachen, bevorzugen $2\ \%$ eine schlichte Farbe. Damit wollen die restlichen

    $10\ \% - 2\ \% = 8\ \%$

    ein Bild, das von den Schülerinnen und Schülern gemalt wurde. Beachte, dass es sich hier wieder um eine Und-Verknüpfung ($L \cap B$) handelt. Es gibt $72{,}5\ \%$ Menschen, die ein Bild der Schülerinnen und Schüler wollen, wovon $8\ \%$ Lehrkräfte sind. Das bedeutet, die restlichen

    $72{,}5\ \% - 8\ \% = 64{,}5\ \%$

    müssen Schülerinnen und Schüler sein. Diese Zahl können wir benutzen, um zu berechnen, wie viel Prozent der Schülerinnen und Schüler eine schlichte Farbe wollen:

    $90\ \% - 64{,}5\ \% = 25{,}5\ \%$.

    Das heißt, $25{,}5\ \%$ der $800$ Menschen sind Schülerinnen und Schüler und sie bevorzugen eine schlichte Farbe. Die restlichen Zahlen können wir nun in die Vierfeldertafel eintragen:

    $\begin{array}{c|c|c|c} & L & S & \mathrm{gesamt} \\ & & & \\ \hline & & & \\ B & 8\% & 64{,}5\ \% & 72{,}5\ \% \\ & & & \\ \hline & & & \\ \bar{B} & 2\ \% & 25{,}5\ \% & 27{,}5\ \% \\ & & & \\ \hline & & & \\ \mathrm{gesamt} & 10\ \% & 90\ \% & 100\ \% \end{array}$

    Alternatives Vorgehen: Statt jede Zahl direkt in eine relative Häufigkeit umzuwandeln, können wir auch die Vierfeldertafel zuerst mit den absoluten Häufigkeiten ausfüllen und dann alle Zahlen durch die Grundmenge $800$ teilen und so die Prozentzahlen erhalten. Dafür stellen wir die Vierfeldertafel mit absoluten Häufigkeiten auf:

    $\begin{array}{c|c|c|c} & L & S & \mathrm{gesamt} \\ & & & \\ \hline & & & \\ B & 64 & 516 & 580 \\ & & & \\ \hline & & & \\ \bar{B} & 16 & 204 & 220 \\ & & & \\ \hline & & & \\ \mathrm{gesamt} & 80 & 720 & 800 \end{array}$

    Indem wir die Zahlen in der Tabelle in relative Häufigkeiten umwandeln, können wir das gewünschte Ergebnis erhalten.