i

Exkurs: Das Geburtstagsproblem

Themenbereich in Bearbeitung

Achtung: Dieses Kapitel wird gerade überarbeitet

Under Construction

Das Problem

Wir betrachten eine Gruppe von k Personen.
Dabei ist folgende Leitfrage interssant:

Leitfrage

Wie viele Personen müssen sich in der Gruppe befinden, damit die Wahrscheinlichkeit, dass mindestens zwei Personen am gleichen Tag Geburtstag haben, größer als 50% ist?

Zunächst nehmen wir folgende Vereinfachungen vor:

  • wir nehmen an, dass ein Jahr aus 365 Tagen besteht.
  • wir nehmen an, dass die Wahrscheinlichkeit an einem bestimmten Tag geboren zu werden für alle Tage gleich ist.
  • wir nehmen an, dass sich in der Gruppe keine Zwillinge befinden.

Aufgabe

(a) Bestimme die Anzahl aller Möglichkeiten für die Verteilung der Geburtstage von k Personen auf 365 Tage.

Tipp

Im Fall von 2 Personen gibt es 365 mögliche Geburtstage für Person 1 und ebenfalls 365 mögliche Geburtstage für Person 2.
Also insgesamt 365365=3652 viele Möglichkeiten.

Im Fall von 3 Personen gibt es 365 mögliche Geburtstage für Person 1, 365 mögliche Geburtstage für Person 2 und 365 mögliche Geburtstage für Person 3.
Also insgesamt 365365365=3653 viele Möglichkeiten.

(b) Bestimme die Anzahl aller Möglichkeiten dafür, dass es keinen Tag gibt, an dem mindestens 2 Personen der Gruppe aus k Personen Geburtstag haben.

Tipp

Für Person 1 gibt es 365 mögliche Geburtstage.
Person 2 darf somit nicht an dem Tag Geburtstag haben, an dem Person 1 geboren wurde. Sie hat noch 364 mögliche Tage.
Person 3 darf nicht an dem Tag von Person 1 und nicht an dem Tag von Person 2 Geburtstag haben. Für sie gibt es also 363 mögliche Tage.

(c) Wir betrachten folgende Ereignisse:

  • A: Es gibt einen Tag, an dem mindestens 2 Personen einer Gruppe aus k Personen Geburtstag haben.
  • AA: Es gibt keinen Tag, an dem mindestens 2 Personen einer Gruppe aus k Personen Geburtstag haben.
Leite eine Formel zur Berechnung der Wahrscheinlichkeit P(A) her.
Tipp

Leite die Formel über das Gegenereignis AA her.

Tipp

Da die Wahrscheinlichkeit - an einem bestimmten Tag geboren zu werden - für alle Tage gleich ist, liegt hier ein Laplace-Modell vor.

Kontrolle

P(A)=1365!(365k)!365k

Einige Taschenrechner können "große" Fakultäten wie z. B. 365! nicht darstellen.
Deshalb führen wir folgende Umformung durch, um die berechnete Formel (für nicht zu große Werte von k) im Taschenrechner eingeben zu können:

P(A)=1365!(365k)!365k

= 1365!k!(365k)!k!365k

= 1(365k)k!365k

(d) Berechne die Anzahl k an Personen, die sich in der Gruppe befinden müssen, damit die Wahrscheinlichkeit, dass mindestens zwei Personen am gleichen Tag Geburtstag haben, größer als 50% ist.

Zusatzaufgabe

(a) Berechne die Anzahl k an Personen, die sich in der Gruppe befinden müssen, damit die Wahrscheinlichkeit, dass mindestens zwei Personen am gleichen Tag Geburtstag haben, größer als 70% ist.

(b) Betrachte eine Gruppe, die aus der in Teil (a) berechneten Anzahl an Personen besteht.
Bestimme die Wahrscheinlichkeit dafür, dass sich in dieser Gruppe zwei Personen einen bestimmten Geburtstag z. B. den 01.01. teilen.

(c) Vergleiche dein Ergebnis aus Teil (b) mit dem Ergebnis aus Teil (a). Was fällt dir auf?
Begründe deinen Befund.

Quellen

Informationen zum Geburtstagsproblem

Suche

6.4.3
o-mathe.de/stochastik/kombinatorik/exkursgeburtstagsproblem
o-mathe.de/6.4.3

Rückmeldung geben