Mathematik · Stochastik

Normalverteilung (Gaußsche Glockenkurve)

Die Normalverteilung ist die wichtigste Wahrscheinlichkeitsverteilung — sie beschreibt viele natürliche Phänomene.

🟡 Fortgeschritten📚 Abi-relevant

Formel

f(x) = 1/(σ√2π) · e^(−(x−μ)²/2σ²)
LaTeX: f(x) = \frac{1}{\sigma\sqrt{2\pi}} e^{-\frac{(x-\mu)^2}{2\sigma^2}}
f(x) in 1/[x] · μ und σ in gleicher Einheit wie x

Variablen & Einheiten

SymbolBedeutungEinheit
μErwartungswert (Mittelwert)gleich wie X
σStandardabweichunggleich wie X
σ²VarianzQuadrat davon

Herleitung & Hintergrund

Carl Friedrich Gauß verwendete sie 1809 zur Beschreibung von Messfehlern. Zentraler Grenzwertsatz: Summen vieler unabhängiger Zufallsvariablen sind normalverteilt. 68-95-99,7-Regel: 68% der Werte liegen in μ±σ, 95% in μ±2σ, 99,7% in μ±3σ.

Rechenbeispiel

Körpergröße Männer: μ = 178 cm, σ = 7 cm. P(165 < X < 191) = P(μ−2σ < X < μ+2σ) ≈ 95%.

Anwendungsgebiete

Qualitätskontrolle (6-Sigma-Methode), Finanzmathematik (Black-Scholes), Bildverarbeitung, IQ-Tests

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Frage (Vorderseite)

Was beschreibt die Formel f(x) = 1/(σ√2π) · e^(−(x−μ)²/2σ²)? Nenne alle Variablen und Einheiten.

Antwort (Rückseite)

Die Normalverteilung ist die wichtigste Wahrscheinlichkeitsverteilung — sie beschreibt viele natürliche Phänomene.. μ: Erwartungswert (Mittelwert) (gleich wie X); σ: Standardabweichung (gleich wie X); σ²: Varianz (Quadrat davon).

Wissenschaftliche Quellen

  • [1]Gauß, C.F. (1809). Theoria Motus Corporum Coelestium. Hamburg.

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