Was ist der unterschied zwischen mittelwert und erwartungswert

Würde ein Versuch unendlich oft wiederholt werden, so wäre der Durchschnittswert einer diskreten Zufallsvariable der Mittelwert der Ergebnisse des Versuchs. Dieser Mittelwert kann als Erwartungswert interpretiert werden, d.h., wir würden diesen Wert erwarten, wenn wir das Experiment unendlich lange durchführen würden.

Definition

Der Erwartungswert ist definiert als die Summe der Werte der Zufallsvariable xi multipliziert mit der Wahrscheinlichkeit für das eintreten von xi. Der kleine griechische Buchstabe µ (gesprochen: "mü") wird für den Erwartungswert benutzt.

Erwartungswert und aritmetischen Mittel sind identisch, wenn die Wahrscheinlichkeit für jeden Versuch die selbe ist. Dies ist beispielsweise in einem binomialverteilten Experiment der Fall. Ist die Wahrscheinlichkeit für jeden Versuch anders, wird der Erwartungswert nach der Formel oben berechnet. In diesem Fall ist der Erwartungswert ein gewichtetes arithmetisches Mittel.

Der Erwartungswert kann benutzt werden, um festzustellen, ob ein Spiel "fair" ist. Bei einem fairen Spiel wäre der Erwartungswert Null – man würde genauso oft verlieren, wie man gewinnen würde. Langfristig betrachtig würden sich also Gewinn und Verlust ausgleichen.

Beispiel

Was ist der unterschied zwischen mittelwert und erwartungswert
Jedes zweite Los gewinnt! Etliche Glücksspiele und Lotterien sind so konzipiert, dass viele Spieler etwas gewinnen – allerdings deutlich weniger als sie eingesetzt haben. Damit werden Spieler motiviert, ihren Gewinn wieder einzusetzen.

Wir spielen Roulette mit einem Einsatz von 5 € mit unserer Glückszahl 15. Die Wahrscheinlichkeiten und Auszahlungen beim Roulette sind in folgender Tabelle zusammengefasst:

Ereignis x P(x) x · P(x)
Gewinnen 175 € 1/38 4,61 €
Verlieren -5 €  37/38  -4,87 €
Summe   1 -0,26 €

Was bedeutet das nun? Die Tabelle zeigt, dass, wenn wir gewinnen würden, wir das 35-fache unseres Einsatzes (175 €) zurückbekämen. Die Wahrscheinlichkeit dafür ist allerdings nur 1/38. Wesentlich wahrscheinlicher ist es dagegen, dass wir verlieren. Unser "Gewinn" ist hier -5 € bei einer Wahrscheinlichkeit von 37/38.

In der letzten Spalte der Tabelle werden Wahrscheinlichkeit und Gewinn miteinander multipliziert. Die Summe aller Werte in der letzten Spalte ist der Erwartungswert.

Unser Erwartungswert von -0,26 € bedeutet, dass wir im Schnitt 0,26 € pro Spiel verlieren. Würden wir also unendlich oft Roulette spielen, so würden wir manchmal gewinnen und meistens verlieren. Auch wenn der Gewinn mit 175 € den Verlust von 5 € bei weitem übertrifft, so würde die Bank langfristig immer noch gewinnen, und zwar im Schnitt 0,26 € pro Spiel.

Erwartungswert einer stetigen Zufallsvariable

Bei stetigen Zufallsvariablen (beispielsweise bei normalverteilten Zufallsvariablen) kann der Erwartungswert nicht mit der Formel oben berechnet werden. Stattdessen wird folgende Definition verwendet:

Definition

Die Dichtefunktion einer stetigen Zufallsverteilung ist durch die Funktion f(x) gegeben.

Was ein Mittelwert ( = Durchschnitt = Erwartungswert ) ist, weiß wohl jeder. Man zählt alles zusammen und teilt das Ergebnis durch die Anzahl. (Der Erwartungswert ist in der Wahrscheinlichkeitsrechnung eine Vorhersage für einen unbekannten Durchschnittswert). Ein Modus (oder Modalwert) ist derjenige Wert, der am häufigsten auftaucht. Der Median ist der Wert, der in der Mitte auftaucht, nachdem man alle Werte der Größe nach sortiert hat.

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Gefragt von: Herr Prof. Frieder Blank  |  Letzte Aktualisierung: 26. Juni 2021
sternezahl: 4.1/5 (27 sternebewertungen)

Das arithmetische Mittel ist ein wert der beschreibenen Statistik. Er ist definiert als Quotient der Summe aller beobachteten Werte und der Anzahl der Werte. Der Erwartungswert einer Zufallsvariablen beschreibt die hingegen die Zahl, die die Zufallsvariable im Mittel annimmt.

Was genau ist der Erwartungswert?

abgekürzt wird, ist ein Grundbegriff der Stochastik. Der Erwartungswert einer Zufallsvariablen beschreibt die Zahl, die die Zufallsvariable im Mittel annimmt. Er ergibt sich zum Beispiel bei unbegrenzter Wiederholung des zugrunde liegenden Experiments als Durchschnitt der Ergebnisse.

Was bedeutet ein Mittelwert?

Der Mittelwert beschreibt den statistischen Durchschnittswert und zählt zu den Lageparametern in der Statistik. Für den Mittelwert addiert man alle Werte eines Datensatzes und teilt die Summe durch die Anzahl aller Werte.

Wann benutzt man den Mittelwert?

Der Mittelwert ist das arithmetische Mittel eines Zahlensatzes. Der Median ist ein numerischer Wert, der die obere Hälfte eines Satzes von der unteren Hälfte teilt. Wann ist er anwendbar? Der Durchschnitt wird für normale Zahlenverteilungen verwendet, welche eine niedrige Anzahl an Ausreißern aufweist.

Was ist der praktische Mittelwert?

Zuerst berechnet man wie oft im Schnitt welche Höhe gesprungen wurde. Dabei nimmt man den Mittelwert der jeweiligen Höhenstufe und multipliziert mit der Menge an Schülern die, die Höhe erreicht hat. Dann muss dividiert man diesen Wert durch die Anzahl der Sprünge.

Arithmetisches Mittel vs. Erwartungswert

Den Mittelwert von zwei oder mehreren Zahlen berechnest du, indem du alle Zahlen addierst und die Summe durch die Anzahl der Zahlen dividierst.

Der Mittelwert ist der Durchschnitt der Daten; hierbei handelt es sich um die Summe aller Beobachtungen dividiert durch die Anzahl der Beobachtungen. Angenommen, fünf Kunden einer Bank haben folgende Wartezeiten (in Minuten): 3, 2, 4, 1 und 2.

Alle Werte werden (aufsteigend) geordnet. Wenn die Anzahl der Werte ungerade ist, ist die mittlere Zahl der Median. Wenn die Anzahl der Werte gerade ist, wird der Median meist als arithmetisches Mittel der beiden mittleren Zahlen definiert, die dann Unter- und Obermedian heißen.

Den Mittelwert von zwei oder mehreren Zahlen berechnest du, indem du alle Zahlen addierst und die Summe durch die Anzahl der Zahlen dividierst. Der Mittelwert wird auch Durchschnittswert oder arithmetisches Mittel genannt.

Um den Durchschnitt im Bild zu bekommen rechnet man alle Geldbeträge zusammen und kommt auf 40 Euro. Diese Zahl teilt man durch die Anzahl der Kinder, also durch 5. Das Resultat ist 8 Euro, das ist der Durchschnitt.

Das arithmetische Mittel beschreibt den statistischen Durchschnittswert. Daher wird das arithmetische Mittel häufig auch Mittelwert oder Durchschnittswert genannt. Zur Berechnung addieren wir alle Beobachtungsdaten und teilen dann die Summe durch die Anzahl der Daten.

Man könnte auch sagen, das arithmetische Mittel entspricht dem Wert, der sich ergibt, wenn man die Summe aller Variablenwerte gleichmäßig auf alle Untersuchungseinheiten verteilt. Beispiele: Das Durchschnittseinkommen entspricht dem Einkommen, das sich bei Gleichverteilung aller Einkommen ergäbe.

Ein Mittelwert (z.B. das arithmetische Mittel) gewinnt oft deutlich an Aussagekraft bzw. Interpretationsmöglichkeit in Verbindung mit passenden Streumaßen (Spannweite, Quantile, Varianz und Standardabweichung)

Mit dem Erwartungswert berechnet man, welcher Wert eine Zufallsvariable bei einer großen Anzahl an Versuchen annehmen sollte. Wichtig: Der Erwartungswert muss kein mögliches Ergebnis sein. ... Das X ist eine endliche Zufallsgröße, welche dem jeweiligen Werte x annehmen kann bei der jeweiligen Wahrscheinlichkeit p.

Dieser Mittelwert kann als Erwartungswert interpretiert werden, d. h., wir würden diesen Wert erwarten, wenn wir das Experiment unendlich lange durchführen würden. Der Erwartungswert ist definiert als die Summe der Werte der Zufallsvariable xi multipliziert mit der Wahrscheinlichkeit für das eintreten von xi.

Erwartungswert und Standardabweichung einer Zufallsgröße X: Erwartungswert μ(X) (lies:"mü von X"):...

Berechnung des Erwartungswertes:

  1. Multipliziere jeden Wert xi von X mit der zugehörigen Wahrscheinlichkeit P(X=xi)
  2. Addiere alle so erhaltenen Werte.
  3. Als Formel: μ(X)=x1· P(X=x1)+ x2· P(X=x2) + ... + xn· P(X=xn)

Der Median ist grundsätzlich unpräziser als der Mittelwert. Wenn die untersuchte Stichprobe jedoch mit Ausreißern verunreinigt ist, ist der Median im Vorteil, da er weniger empfindlich gegen Ausreißer ist. Die angesprochene Eigenschaft der Präzision wird in statistischer Fachterminologie als "Effizienz" bezeichnet.

Der Median ist der Wert, der genau in der Mitte einer Datenreihe liegt, die nach der Größe geordnet ist. Aufgrund dieser zentralen Lage wird er auch Zentralwert genannt. Der Median halbiert die Datenreihe, sodass eine Hälfte der Daten unterhalb und die andere Hälfte oberhalb des Medians in der geordneten Reihe liegt.

Der Wert, der genau in der Mitte einer Datenverteilung liegt, nennt sich Median oder Zentralwert. Die eine Hälfte aller Individualdaten ist immer kleiner, die andere größer als der Median.