Vorlesungsskript Induktive Statistik Prof. Dr. Günter Hellmig Prof. Dr. Günter Hellmig – Vorlesungsskript Induktive Statistik – Erstes Kapitel ___________________________________________________________________________ Das erste Kapitel beschäftigt sich mit einem Einstieg in die Wahrscheinlichkeitslehre, nämlich mit der Kombinatorik. Die Feingliederung des ersten Kapitels lautet: 1. Kombinatorik 1.1 Permutation 1.11 Ohne Wiederholung 1.12 Mit Wiederholung 1.2 Variation 1.21 Ohne Wiederholung 1.22 Mit Wiederholung 1.3 Kombination 1.31 Ohne Wiederholung 1.32 Mit Wiederholung Zur Erläuterung: Für die drei Fälle der Kombinatorik gibt es jeweils zwei Alternativen, und zwar „ohne Wiederholung“ und „mit Wiederholung“. Prof. Dr. Günter Hellmig – Vorlesungsskript Induktive Statistik – Zweites Kapitel ___________________________________________________________________________ Das zweite Kapitel beschäftigt mit den zentralen Inhalten der Wahrscheinlichkeitslehre, nämlich mit der Wahrscheinlichkeitsalgebra („Rechnen mit Wahrscheinlichkeiten“). Die Feingliederung des zweiten Kapitels lautet: 2. Elementare Wahrscheinlichkeitsalgebra 2.1 Definition der Wahrscheinlichkeit 2.2 Additions- und Multiplikationssätze 2.21 Spezieller Additionssatz 2.22 Spezieller Multiplikationssatz 2.23 Allgemeiner Additionssatz 2.24 Allgemeiner Multiplikationssatz 2.3 Totale Wahrscheinlichkeit, bedingte Wahrscheinlichkeit, Theorem von Bayes 2.31 Totale Wahrscheinlichkeit 2.32 Bedingte Wahrscheinlichkeit 2.33 Theorem von Bayes Erläuterung: Zur Wahrscheinlichkeitsalgebra gehört die Frage, was eine Wahrscheinlichkeit ist, wie man Wahrscheinlichkeiten addiert und multipliziert und welche weiteren Rechenoperationen mit Wahrscheinlichkeiten durchgeführt werden können. Prof. Dr. Günter Hellmig – Vorlesungsskript Induktive Statistik – Drittes Kapitel ___________________________________________________________________________ Das dritte Kapitel beschäftigt sich mit einer Weiterführung der Wahrscheinlichkeitslehre, nämlich mit einer ersten Betrachtung der Verteilungen. Die Feingliederung des dritten Kapitels lautet: 3. Verteilungen I 3.1 Allgemeine Verteilungen 3.11 Beispiel 3.12 Wahrscheinlichkeitsfunktion und Wahrscheinlichkeitssummenfunktion 3.13 Erwartungswert und Varianz 3.2 Binomialverteilung 3.21 Beispiel 3.22 Wahrscheinlichkeitsfunktion und Wahrscheinlichkeitssummenfunktion 3.23 Erwartungswert und Varianz 3.3 Hypergeometrische Verteilung 3.31 Beispiel 3.32 Wahrscheinlichkeitsfunktion und Wahrscheinlichkeitssummenfunktion 3.33 Erwartungswert und Varianz 3.4 Poissonverteilung 3.41 Beispiel 3.42 Wahrscheinlichkeitsfunktion und Wahrscheinlichkeitssummenfunktion 3.43 Erwartungswert und Varianz 3.5 Normalverteilung 3.51 Beispiel 3.52 Ableitung der Normalverteilung 3.53 Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion und Verteilungsfunktion der allgemeinen Normalverteilung 3.54 Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion und Verteilungsfunktion der standardisierten Normalverteilung 3.55 Erwartungswert und Varianz Erläuterung: Es werden einige Verteilungen dargestellt, dabei wird auf die Begriffe „empirische“ und „theoretische“ Verteilung hingewiesen sowie auf „diskrete“ und „stetige“ Verteilung. Die Darstellung der Verteilungen erfolgt jeweils anhand eines Beispiels, weiterhin anhand der Wahrscheinlichkeitsfunktion (bzw. Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion) und der Wahrscheinlichkeitssummenfunktion (bzw. Verteilungsfunktion) und schließlich anhand von Erwartungswert und Varianz. Von besonderer Bedeutung ist hierbei die standardisierte Normalverteilung. Prof. Dr. Günter Hellmig – Vorlesungsskript Induktive Statistik – Viertes Kapitel ___________________________________________________________________________ Das vierte Kapitel beschäftigt sich mit einem Einstieg in die Stichprobentheorie, nämlich mit der Definition der Stichprobe und einzelner Grenzwertsätze. Die Feingliederung des vierten Kapitels lautet: 4. Stichproben und Grenzwertsätze 4.1 Definition der Stichprobe 4.2 Ungleichung von Tschebyscheff 4.3 Gesetz der großen Zahlen 4.4 Zentraler Grenzwertsatz Erläuterung: Die Stichprobe wird zunächst definiert; danach werden einige Ergebnisse aus der Stichprobenlehre dargestellt. Prof. Dr. Günter Hellmig – Vorlesungsskript Induktive Statistik – Fünftes Kapitel ___________________________________________________________________________ Dad fünfte Kapitel beschäftigt sich mit einer Weiterführung der Stichprobentheorie, nämlich mit einer ergänzenden Betrachtung zu den Verteilungen. Die Feingliederung des fünften Kapitels lautet: 5. Verteilungen II 5.1 Normalverteilung 5.2 Chi-Quadrat-Verteilung 5.3 t-Verteilung Erläuterung: Das Thema „Normalverteilung“ wird weitergeführt; außerdem werden zwei weitere wichtige Verteilung gebracht. Prof. Dr. Günter Hellmig – Vorlesungsskript Induktive Statistik – Sechstes Kapitel ___________________________________________________________________________ Das sechste Kapitel bringt einen Einstieg in das Schätzen und Testen; es beschäftigt sich Schätzverfahren. Die Feingliederung des sechsten Kapitels lautet: 6. Schätzverfahren 6.1 Zufallsstreubereich 6.11 Mittelwert-Schätzung (einseitig und zweiseitig) 6.12 Anteilswert-Schätzung (einseitig und zweiseitig) 6.13 Modifikation: Anwendung des Korrekturfaktors 6.2 Vertrauensbereich 6.21 Mittelwert-Schätzung (einseitig und zweiseitig) 6.22 Anteilswert-Schätzung (einseitig und zweiseitig) 6.23 Modifikationen 6.231 Anwendung der t-Verteilung 6.232 Anwendung des Korrekturfaktors Erläuterung: Hier wird geklärt, wie man im Zuge eines sog. direkten Schlusses den Zufallsstreubereich schätzt oder im Zuge eines sog. Rückschlusses den Vertrauensbereich (Konfidenzintervall) schätzt. Die Verfahren werden jeweils als Mittelwert-Schätzung und Anteilswert-Schätzung sowie als einseitige und zweiseitige Schätzung dargestellt; weiterhin wird auf Modifikationen hingewiesen. Prof. Dr. Günter Hellmig – Vorlesungsskript Induktive Statistik – Siebtes Kapitel ___________________________________________________________________________ Das siebte Kapitel führt das Schätzen und Testen weiter; es beschäftigt sich mit den Testverfahren. Die Feingliederung des siebten Kapitels lautet: 7. Testverfahren 7.1 Parametertests 7.11 Mittelwert-Test 7.12 Anteilswert-Test 7.13 Modifikationen 7.131 Anwendung der t-Verteilung 7.132 Anwendung des Korrekturfaktors 7.2 Nichtparametrische Tests 7.21 Anpassungstest 7.22 Unabhängigkeitstest 7.3 Fehler erster und zweiter Art Erläuterung: Hier werden zunächst die zwei wichtigsten Parametertests dargestellt, und zwar der Mittelwert-Test und der Anteilswert-Test, jeweils mit zwei Modifikationen. Dann werden zwei nichtparametrische Tests dargestellt, und zwar der Anpassungstest und der Unabhängigkeitstest. Schließlich wird auf zwei Fehler hingewiesen (Fehler erster Art und Fehler zweiter Art).