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Themenübersicht

Erwartungswert

Der Erwartungswert gibt den langfristigen durchschnittlichen Wert eines Zufallsexperiments an.

MathematikSekundarstufe II

Lernweg

Theorie
verstehen
Beispiele
nachvollziehen
Selbst
rechnen

Lernschritt

Theorie verstehen

E(X) = n · p
Illustration zu Erwartungswert

Den langfristigen Mittelwert einer Zufallsvariablen bestimmen

Der Erwartungswert gewichtet jeden möglichen Wert einer diskreten Zufallsvariablen mit seiner Wahrscheinlichkeit. Er beschreibt den langfristigen Durchschnitt vieler Wiederholungen.

E(X)=i∑​xi​P(X=xi​)

Für eine Binomialverteilung gilt besonders einfach E(X)=np.

Merke

Der Erwartungswert muss kein tatsächlich möglicher Einzelwert sein.

Das lernst du

  • •Berechne Erwartungswerte aus einer Verteilungstabelle.
  • •Nutze E(X) = np für Trefferzahlen.
  • •Deute Erwartungswerte langfristig und in ihrer Einheit.

Lernschritt

Beispiele nachvollziehen

Musteraufgabe 1

Einfach

Faires Spiel?

Ein Spiel zahlt mit Wahrscheinlichkeit 0,2CHF 8 aus, sonst CHF 0. Der Einsatz beträgt CHF 2. Bestimme den erwarteten Nettogewinn.

  1. 1Erwartete Auszahlung

    0,2⋅8+0,8⋅0=1,60
  2. 2Einsatz abziehen

    E(G)=1,60−2=−0,40
  3. 3Deuten

    Langfristig verliert man im Mittel 40 Rappen pro Spiel.

Ergebnis

E(G)=−0,40CHF

Musteraufgabe 2

Mittel

Erwarteter Gewinn eines Loses

Ein Los zahlt mit Wahrscheinlichkeit 0,30 genau 10 € aus, sonst 0 €. Es kostet 2 €. Bestimme den erwarteten Nettogewinn.

Visualisierung zur Aufgabenstruktur
  1. 1Erwartete Auszahlung

    Gewichte beide Bruttoauszahlungen.

    E(Y)=10⋅0,30+0⋅0,70=3
  2. 2Einsatz abziehen

    Der feste Preis reduziert jeden Gewinn um 2 €.

    E(G)=E(Y)−2=1

Ergebnis

Der erwartete Nettogewinn beträgt 1 € pro Los.

Lernschritt

Selbst rechnen

Aufgabe 1

Einfach

Binomial

Für X∼B(20,0,3): Bestimme E(X).

Aufgabe 2

Einfach

Zwei Werte

X ist 0 mit Wahrscheinlichkeit 0,7 und 10 mit Wahrscheinlichkeit 0,3. Bestimme E(X).

Aufgabe 3

Einfach

Würfel

Bestimme den Erwartungswert eines fairen Würfels.

Aufgabe 4

Einfach

Möglicher Wert

Muss E(X) ein möglicher Einzelwert von X sein?

Aufgabe 5

Mittel

Erwarteter Nettogewinn

Ein Spiel bringt mit Wahrscheinlichkeit 0,25 einen Nettogewinn von 6 € und sonst einen Nettoverlust von 2 €. Berechne den Erwartungswert des Nettogewinns in Euro.

Aufgabe 6

Mittel

Erwartete Trefferzahl

Bei 80 unabhängigen Kontrollen beträgt die Trefferwahrscheinlichkeit 0,15. Wie viele Treffer sind im Mittel zu erwarten?

Aufgabe 7

Anspruchsvoll

Erwarteter Nettogewinn eines Würfelspiels

Ein Spiel kostet 2 € Einsatz. Ein fairer Würfel zahlt 10 € bei einer Sechs, 4 € bei einer Fünf und sonst nichts. Berechne den erwarteten Nettogewinn in Euro.

Aufgabe 8

Anspruchsvoll

Erwartungswert nach Normierung

Eine Zufallsvariable X nimmt die Werte 0, 1, 2 und 3 an. Es gilt P(X=k)=c(k+1) für k=0,1,2,3. Bestimme zuerst die Konstante c und danach E(X).