Einführung in die Stochastik für Studierende des gymnasialen Lehramts Mathematik, SS2015, Vorlesung
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
27 episodes
7 months ago
Die Videos dieser Kollektion beziehen sich auf eine einführende Vorlesung in die Stochastik für Studierende des Lehramts Mathematik an Gymnasien. Sie setzen fast ausschließlich nur Grundkenntnisse in Analysis und Linearer Algebra voraus, wie sie im ersten Semester eines Mathematikstudiums vermittelt werden. Vorlesungsaufzeichnung: http://webcast.kit.edu
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Die Videos dieser Kollektion beziehen sich auf eine einführende Vorlesung in die Stochastik für Studierende des Lehramts Mathematik an Gymnasien. Sie setzen fast ausschließlich nur Grundkenntnisse in Analysis und Linearer Algebra voraus, wie sie im ersten Semester eines Mathematikstudiums vermittelt werden. Vorlesungsaufzeichnung: http://webcast.kit.edu
03: Vorlesung |
00:05:40 Permutationen
00:09:11 Kombinationen
00:12:53 Grundformeln der Kombinatorik
00:25:10 Rekursionsformel für Binomialkoeffizienten (begrifflicher Beweis)
00:27:06 binomischer Lehrsatz (begrifflicher Beweis)
00:29:12 Zwillinge beim Lotto
00:35:19 Verteilungen beim Skatspiel
00:47:07 Stimmzettelproblem
01:01:27 Urnen- und Fächermodelle
01:14:31 Fächermodelle in der Physik
01:16:05 Begriffliche Gleichwertigkeit von Urnen- und Fächermodellen
01:20:26 Paradoxon der ersten Kollision
06: Vorlesung |
00:00:01 Produktexperimente, Markov-Ketten
00:16:02 Bedingte W'en (Motivierung mit relativen Häufigkeiten)
00:19:02 Definition der bedingten Wahrscheinlichkeit
00:24:53 Bedingte Verteilung als Wahrscheinlichkeitsmaß
00:29:10 Zusammenhang zwischen bedingten Wahrscheinlichkeiten und Übergangswahrscheinlichkeiten
00:35:07 Multiplikationsformel
00:41:43 Formel von der totalen Wahrscheinlichkeit, Bayes-Formel
00:50:36 Beispiel (Drei-Türen-Problem)
00:55:56 Beispiel (Test auf eine seltene Krankheit)
01:05:09 Beispiel (eine männerfeindliche Universität?)
01:08:18 Beispiel (Simpson-Paradoxon)
01:12:13 Beispiel (Simpson-Paradoxon im Steuerwesen)
01:17:42 Sterbetafeln
01:21:05 Stochastische Unabhängigkeit (heuristische Betrachtungen)
07: Vorlesung |
00:00:06 Einführende Betrachtungen
00:05:26 Definition der Unabhängigkeit von n Ereignissen
00:07:23 Unabhängigkeit von 3 Ereignissen
00:09:25 Wichtige Punkte im Zusammenhang mit Unabhängigkeit
00:14:26 Unabhängigkeit und Komplementbildung
00:20:38 Unabhängigkeit und Produktexperimente
00:33:04 Blockungslemma
00:47:00 Erzeugungsweise der Binomialverteilung
00:52:30 Bernoulli-Kette
00:56:18 Gruppenscreening
01:08:34 Zwei-Finger-Morra
08: Vorlesung |
00:00:07 Unabhängigkeit und Gerichts-Fehlurteile (der Fall Sally Clark)
00:04:29 Zufallsvektoren (Beispiel, Augenzahl des ersten Wurfs und Maximum der Augenzahlen beo 2-fachen Würfelwurf)
00:16:06 Definition (Zufallsvektor, gemeinsame Verteilung, Marginalverteilung)
00:22:18 Schreibweisen
00:28:15 Bestimmung der Marginalverteilungen aus der gemeinsamen Verteilung
00:33:48 Marginalverteilungen bestimmen im Allg. nicht die gemeinsame Verteilung
00:38:13 Unabhängigkeit von Zufallsvariablen
00:43:54 Kriterien für Unabhängigkeit
00:52:01 Blockungslemma für Zufallsvariablen
01:00:59 Die allgemeine Transformationsformel
01:09:30 Multiplikationsformel für Erwartungswerte
01:18:03 Diskrete Faltungsformel
1:21:32: Faltung von diskreten Gleichverteilungen
09: Vorlesung |
00:01:41 Additionsgesetz für die Binomialverteilung
00:08:05 Varianz und Standardabweichung
00:18:10 Darstellungsformel für die Varianz
00:23:36 Varianz der Gleichverteilung auf 1,...,k
00:25:10 Deutung der Varianz als Trägheitsmoment
00:28:45 Elementare Eigenschaften der Varianz
00:43:12 Minimaleigenschaft des Erwartungswertes
00:44:23 Varianz einer Indikatorsumme
00:51:56 Beispiel (Polya-Verteilung, Binomialverteilung, hypergeometrische Verteilung)
00:56:02 Beispiel (Anzahl der Rekorde in rein zufälliger Permutation)
01:00:40 Standardisierung einer Zufallsvariablen
01:05:06 Tschebyschow-Ungleichung
01:11:55 Kovarianz (Motivation der Begriffsbildung)
01:14:21 Definition der Kovarianz
01:16:45 Eigenschaften der Kovarianzbildung
01:25:46 Beispiel für unkorrelierte, nicht unabhängige Zufallsvariablen
10: Vorlesung |
00:00:06 Wiederholung Varianz, Kovarianz
00:11:33 Darstellungsformel für die Kovarianz
00:15:35 Beispiel
00:19:03 Minimierung der mittleren quadratischen Abweichung zwischen Y und a+bX als Funktion von a und b
00:31:40 Methode der kleinsten Quadrate, empirische Regressionsgerade
00:37:27 Pearson-Korrelationskoeffizient
00:39:12 Cauchy-Schwarz-Ungleichung
00:43:35 Beispiel (Punktwolken mit empirischen Korrelationskoeffizienten)
00:46:42 Simpson-Paradoxon für Korrelationen
00:48:50 Multinomialverteilung (Herleitung als gemeinsame Verteilung von Trefferanzahlen in wiederholten Versuchen mit je s Ausgängen)
01:11:16 multinomialer Lehrsatz
01:13:01 Definition der Multinomialverteilung
01:16:31 Beispiel zur Multinomialverteilung
01:21:58 Binomialverteilung als Marginalverteilung (begrifflich und rechnerisch)
11: Vorlesung |
00:00:01 Wiederholung Multinomialverteilung
00:03:18 Multinomialverteilung und Vergröberung (Zusammenfassen von Trefferarten)
00:08:05 Multinomialverteilung: Kovarianz und Korrelation
00:12:26 Beispiel (Vererbung)
00:15:40 mehrdimensionale hypergeometrische Verteilung
00:20:04 geometrische Verteilung als Verteilung der Anzahl der Nieten vor dem ersten Treffer in einer Bernoulli-Kette
00:23:07 geometrische Verteilung: Definition, Erwartungswert, Varianz
00:36:06 Beispiel (Erwartungswert der Wartzeit auf den ersten "Sechser" beim Lotto)
00:41:34 Gedächtnislosigkeit der geometrischen Verteilung
00:48:58 negative Binomialverteilung als Verteilung der Anzahl der Nieten vor dem r-ten Treffer in einer Bernoulli-Kette
00:52:56 negative Binomialverteilung: Definition, Erwartungswert, Varianz
00:55:05 Warum das Attribut "negative" Binomialverteilung?
00:57:16 Stabdiagramme negativer Binomialverteilungen
00:58:56 negative Binomialverteilung: Nachweis der Normierungsbedingung 1 = P(X=0) + P(X=1) + .....
01:02:19 Binomialreihe und Cauchy-Produkt
01:05:40 Struktur- und Additionsgesetz für die negative Binomialverteilung
01:16:43 Selbsttest
01:21:23 Sammelbilder-Probleme
12: Vorlesung |
00:00:01 Wiederholung geometrischeVerteilung / negative Binomialverteilung
00:03:10 Sammelbilderproblem: Einführung
00:07:20 Sammelbilderproblem: Mathematische Modellierung
00:14:59 Sammelbilderproblem: Herleitung der Veteilung der Besetzungsvorgänge bis zur vollständigen Serie
00:20:57 Sammelbilderproblem: Verteilung und Erwartungswert der Besetzungsvorgänge bis zur vollständigen Serie
00:26:35 Sammelbilderproblem: Stabdiagramme
00:29:57 Sammelbilderproblem: Grenzverteilung der Anzahl der Besetzungsvorgänge bis zur vollständigen Serie
00:44:23 Verständnisfragen (Wieviele Dreien vor der ersten Sechs?)
00:49:39 Poisson-Verteilung: Herleitung aus der Binomialverteilung
00:54:34 Gesetz seltener Ereignisse
00:56:45 Definition der Poisson-Verteilung
00:57:57 Poisson-Verteilung: Erwartungswert, Varianz, Additionsgesetz
01:05:23 Poisson-Verteilung: Stabdiagramme
01:06:36 Das Rutherford-Geiger-Experiment
01:10:16 Bedingter Erwartungswert: Motivation anhand einer Spielsituation
01:13:51 Bedingter Erwartungswert: Definition
01:19:12 Bedingter Erwartungswert als Erwartungswert bezüglich einer bedingten Verteilung
01:23:20 Bedingter Erwartungswert: Beispiel
13: Vorlesung |
00:00:07 Wiederholung: Gesetz seltener Ereignisse, Poisson-Verteilung, bedingter Erwartungwert
00:05:02 Bedingter Erwartungswert: Strukturelle Eigenschaften
00:11:05 Bedingter Erwartungswert: Beste Prognose im Sinne der mittleren quadratischen Abweichung
00:18:27 Satz (bedingter Erwartungswert als beste Vorhersage)
00:29:47 Bedingte Erwartung: Definition
00:33:59 Bedingte Erwartung: Beispiel
00:41:58 Formel vom totalen Erwartungswert
00:46:40 Iterierte Erwartungswertbildung
00:48:14 Beispiel (Warten auf den ersten Doppeltreffer)
00:57:03 Beispiel (optimales Stoppen, "Zwischen Angst und Gier")
01:09:10 Bedingter Erwartungswert: Substitutionsregel
01:12:24 Beispiel (Augensumme bei zufälliger Wurfanzahl)
01:19:58 Bedingte Verteilung: Definition
01:22:41 Beispiel (hypergeometrische Verteilung als bedingte Verteilung)
16: Vorlesung |
00:00:07 Wiederholung: Schwaches Gesetz großer Zahlen, stochastische Konvergenz
00:04:22 Stochastische Konvergenz und Erwartungswerte
00:08:41 Stochastische Konvergenz und stetige Abbildungen
00:15:21 Zentraler Grenzwertsatz (Einstimmung mit Histogrammen)
00:19:13 Histogramme standardisierter Normalverteilungen
00:22:09 Dichte der Standardnormalverteilung
00:24:46 Verschmierung von Punktmassen mithilfe von Dreiecksflächen am Beispiel der Poisson-Verteilung
00:32:27 Hilfssatz (Konvergenz einer Überlagerung von Dach-Funktionen gegen die Gaußsche Glockenkurve)
00:34:47 Zentraler Grenzwertsatz für die Poisson-Verteilung (lokale Form)
00:38:47 Zentraler Grenzwertsatz für die Poisson-Verteilung (kumulative Form)
00:41:30 Zentraler Grenzwertsatz von De Moivre-Laplace
00:45:50 Verteilungsfunktion der Standard-Normalverteilung
00:51:35 Praktische Anwendung des Zentralen Grenzwertsatzes von De Moivre-Laplace, Stetigkeitskorrektur
00:59:38 Beispiel (Würfelwurf)
01:04:20 Gemeinsame Aspekte der Zentralen Grenzwertsätze für die Poisson- und die Binomialverteilung
01:09:19 Zentraler Grenzwertsatz von Lindeberg-Lévy
01:12:18 Beispiel (negative Binomialveteilung)
01:17:55 Sigma-Regeln
01:22:39 Beispiel (Bernoulli-Kette mit p=1/2)
20: Vorlesung |
00:00:07 Wiederholung Konfidenzbreiche
00:06:36 Allgemeines Konstruktionsprinzip für Konfidenzbereiche
00:11:41 Beispiel: Herleitung der (Clopper-Pearson)-Konfidenzbereiche für das p der Binomialverteilung
00:33:23 Tabelle mit konkreten Konfidenzgrenzen
00:37:04 Veranschaulichung der Fluktuation konkreter Konfidenzintervalle
00:39:16 Binomialverteilung: Einseitige Konfidenzintervalle
00:46:29 Konfidenzintervalle für der Parameter der Poisson-Verteilung
00:52:47 Asymptotischer Konfidenzbereich
00:57:01 Asymptotische Konfidenzingervalle für den Parameter p der Binomialverteilung
01:17:04 Beispiel: Genauigkeit der Aussagen beim ZDF-Politbarometer
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