Binomialverteilung Rechner & Bernoulli-Histogramm

Berechne Einzel- und kumulierte Wahrscheinlichkeiten der Binomialverteilung B(n; p) mit exakten Zwischenschritten. Inklusive interaktivem Histogramm, Gaußscher Normalverteilungs-Glockenkurve, Sigma-Intervallen und didaktischem Trainer.

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⚙️Verteilungsparameter n und p festlegen

Passe Versuchszahl n und Trefferwahrscheinlichkeit p flexibel an.

Beispiele:
📊Wahrscheinlichkeits-Histogramm B(n=20; p=0.50)
0.0%5.1%10.1%15.2%20.3%4%7%12%16%18%16%12%7%4%μ = 10.0002468101214161820Trefferanzahl k
Ausgewählte Treffer (EXACT)
Gauß-Glockenkurve
Erwartungswert μ = 10.00
σ = 2.24 (σ ≤ 3)
Erwartungswert μ
10,00
μ = n · p
Standardabw. σ
2,236
σ = √(n · p · q)
Varianz σ²
5,000
Var(X) = n · p · (1-p)
1σ-Intervall (≈68,3%)
[8 ; 12]
[μ - σ ; μ + σ]
Berechnete Wahrscheinlichkeit:
17,6197 %
Dezimalwert: 0,176197

📝Ausführlicher Rechenweg & Formelherleitung

Schritt 1: Kenngrößen der Binomialverteilung B(n; p)

Bei $n = 20$ Versuchen und Trefferwahrscheinlichkeit $p = 0,50$ ($q = 1 - p = 0,50$):

μ=n⋅p=20⋅0,50=10,00,σ=n⋅p⋅(1−p)=5,000=2,236\mu = n \cdot p = 20 \cdot 0,50 = \mathbf{10,00}, \quad \sigma = \sqrt{n \cdot p \cdot (1-p)} = \sqrt{5,000} = \mathbf{2,236}
Schritt 2: Bernoulli-Formel für exakt k Treffer

Die Formel für genau $k$ Treffer lautet $P(X = k) = \binom{n}{k} \cdot p^k \cdot (1-p)^{n-k}$:

P(X=10)=(2010)⋅(0,50)10⋅(0,50)10=0,176197  (≈17.62%)P(X = 10) = \binom{20}{10} \cdot (0,50)^{10} \cdot (0,50)^{10} = \mathbf{0,176197} \; (\approx 17.62\%)
Schritt 3: Sigma-Umgebungen & Laplace-Bedingung

Da $\sigma = 2,24 \le 3$, ist die Verteilung zu schmal für eine stetige Glockenkurven-Approximation.

[μ−σ,μ+σ]=[8,12](≈68,3%),[μ−2σ,μ+2σ]=[6,14](≈95,4%)[\mu - \sigma, \mu + \sigma] = [8, 12] \quad (\approx 68{,}3\%), \quad [\mu - 2\sigma, \mu + 2\sigma] = [6, 14] \quad (\approx 95{,}4\%)

Historischer Ursprung & Die gelöste Herausforderung

Warum wurde diese Mathematik entwickelt, woher stammt sie und welches reale Problem hat sie gelöst?

📜
Epoche & ZeitalterFrühe Neuzeit (1713)
Pioniere: Jakob Bernoulli (»Ars Conjectandi«)

1. Qualitätskontrolle bei Münzprägungen & Glücksspielserien

Fürstliche Münzprägeanstalten mussten garantieren, dass der Feingehalt geschlagener Münzen innerhalb enger Toleranzen lag. Niemand wusste, wie wahrscheinlich es ist, bei 100 Stichproben genau k fehlerhafte Exemplare zu ziehen.

2. Bernoulli-Ketten & Die Binomialformel

In seinem posthum erschienenen Meisterwerk »Ars Conjectandi« bewies Jakob Bernoulli die Formel P(X=k) = (n über k) * p^k * (1-p)^(n-k) und das Gesetz der großen Zahlen: Bei vielen Wiederholungen stabilisiert sich die relative Häufigkeit um die theoretische Wahrscheinlichkeit.

3. Industrielle Qualitätskontrolle, Wahlprognosen & A/B-Testing

A/B-Tests auf Websites, Fehlerquoten in der Chipfertigung und repräsentative Wählerbefragungen basieren direkt auf der Binomialverteilung.

„Selbst der Dümmste spürt instinktiv, dass eine größere Zahl von Beobachtungen mehr Sicherheit bringt.“ — Jakob Bernoulli

Praxisnutzen & Reale Anwendungsfälle

Warum lernen wir das? So wird diese Mathematik in Wirtschaft, Technik, Wissenschaft und Alltag praktisch angewendet:

Industrie & Qualitätskontrolle

Ausschuss- & Stichprobenprüfung

Produktionsbetriebe überwachen Toleranzen und maximale Fehlerquoten durch statistische Annahmestichproben.

Praxis-Beispiel:

Prüfung von 100 Schrauben bei 2 % Ausschussquote auf höchstens 3 fehlerhafte Teile.

Marktforschung & Wahlen

Wahlprognosen & Sonntagsfragen

Statistiker schätzen Fehlertoleranzen und Konfidenzintervalle repräsentativer Wählerstichproben ab.

Praxis-Beispiel:

Hochrechnung von Wähleranteilen bei n = 1.000 Befragten mit 95 % Sicherheitsintervall.

Medizin & Pharmakologie

Klinische Wirksamkeitsstudien

Berechnung von Ansprechraten und Heilerfolgen bei Patientenstudien mit Kontrollgruppen.

Praxis-Beispiel:

Wahrscheinlichkeit, dass ein Medikament bei mindestens 80 von 100 Patienten wirkt.

Mathematische Grundlagen: Binomialverteilung & Bernoulli-Experimente

Ein Bernoulli-Experiment ist ein Zufallsversuch mit genau zwei möglichen Ausgängen (Treffer mit Wahrscheinlichkeit p, Niete mit Gegenwahrscheinlichkeit q = 1 - p). Wird dieser Versuch n-mal unabhängig voneinander wiederholt, spricht man von einer Bernoulli-Kette der Länge n.

Die Zufallsvariable X zählt die Anzahl der Treffer. Die Wahrscheinlichkeit für genau k Treffer berechnet sich über die Bernoulli-Formel: P(X = k) = (n über k) · p^k · (1-p)^(n-k).

Wichtige Kennwerte sind der Erwartungswert μ = n · p, die Varianz Var(X) = n · p · (1-p) und die Standardabweichung σ = √(n · p · (1-p)). Gilt die Laplace-Bedingung σ > 3, kann die diskrete Verteilung sehr gut durch die stetige Gaußsche Normalverteilung angenähert werden (Satz von Moivre-Laplace).

Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Binomialverteilung

Wann liegt eine Binomialverteilung vor?

Wenn ein Zufallsexperiment genau 2 Ausgänge hat, die Trefferwahrscheinlichkeit p bei jedem Durchgang konstant bleibt (Ziehen mit Zurücklegen) und alle n Versuche voneinander unabhängig sind.

Wie berechnet man mindestens k Treffer P(X ≥ k)?

Über das Gegenereignis: P(X ≥ k) = 1 - P(X ≤ k-1). Besonders bei mindestens 1 Treffer gilt die Kurzform P(X ≥ 1) = 1 - (1-p)^n.

Was bedeuten die Sigma-Umgebungen?

Sie geben Intervalle um den Erwartungswert μ an: Im 1σ-Intervall liegen ca. 68,3 % aller Treffer, im 2σ-Intervall ca. 95,4 % und im 3σ-Intervall ca. 99,7 % der Wahrscheinlichkeitsmasse.