Sigma-Regeln Normalverteilung: Wahrscheinlichkeiten berechnen

Die Sigma-Regeln der Normalverteilung einfach erklärt: Mit den Faustregeln 68,3 %, 95,4 % und 99,7 % Wahrscheinlichkeiten für Intervalle blitzschnell berechnen – mit Beispielen und Schema.

📅 Aktualisiert 30. Juni 202621 Min. Lesezeit✍️ Rocket Tutor Redaktion

Die Sigma-Regeln der Normalverteilung sind dein persönlicher „Cheat Code" für Statistik-Aufgaben in der Schule. Stell dir vor, du schreibst eine Klausur: Der Lehrer sagt, der Notendurchschnitt (Erwartungswert) war eine 3,0 und die meisten Noten waren nicht weit davon entfernt (kleine Standardabweichung). Ohne deinen genauen Platz zu kennen, kannst du mit den Sigma-Regeln blitzschnell abschätzen, wie viel Prozent der Klasse eine Note zwischen 2,0 und 4,0 hatten. Statt komplizierter Formeln geben dir diese Faustregeln einfache Prozentwerte (68,3 %, 95,4 %, 99,7 %), um Daten schnell einzuordnen. Das ist nicht nur für die Schule nützlich, sondern auch um zu verstehen, wie Dinge in der echten Welt verteilt sind – von Körpergrößen bis hin zu Füllmengen von Chipstüten. Lass uns diesen Trick meistern, um in der nächsten Prüfung sicher zu punkten!

Vorwissen

Bevor wir starten, wiederholen wir kurz die Grundlagen der Normalverteilung:

  • Normalverteilung (Glockenkurve): Eine symmetrische Kurve, die zeigt, wie Daten verteilt sind. Die meisten Werte liegen in der Mitte, und je weiter man sich von der Mitte entfernt, desto seltener werden die Werte.
Glockenkurve der Normalverteilung
Glockenkurve der Normalverteilung
  • Erwartungswert μ\mu (My): Das ist der Mittelwert und der höchste Punkt der Glockenkurve. Er gibt an, wo das Zentrum der Verteilung liegt.

    • Beispiel: Der durchschnittliche IQ in der Bevölkerung ist μ=100\mu = 100.
  • Standardabweichung σ\sigma (Sigma): Ein Maß dafür, wie stark die Werte um den Erwartungswert streuen. Eine kleine σ\sigma bedeutet, die Werte sind eng beisammen (spitze Kurve). Eine große σ\sigma bedeutet, die Werte sind weit verstreut (flache Kurve).

    • Beispiel: Bei einem IQ-Test ist die Standardabweichung oft σ=15\sigma = 15 Punkte.

Aufgabentyp 1: Wahrscheinlichkeit für ein Intervall berechnen

Die Sigma-Regeln sind Faustregeln, die dir sagen, wie viel Prozent der Werte in bestimmten Abständen um den Erwartungswert μ\mu liegen. Diese Abstände werden in Einheiten der Standardabweichung σ\sigma gemessen.

Es gibt drei Hauptregeln:

  1. 1σ1\sigma-Regel: Ungefähr 68,3 % aller Werte liegen im Intervall [μ1σ,μ+1σ][\mu - 1 \cdot \sigma, \mu + 1 \cdot \sigma].
  2. 2σ2\sigma-Regel: Ungefähr 95,4 % aller Werte liegen im Intervall [μ2σ,μ+2σ][\mu - 2 \cdot \sigma, \mu + 2 \cdot \sigma].
  3. 3σ3\sigma-Regel: Ungefähr 99,7 % aller Werte liegen im Intervall [μ3σ,μ+3σ][\mu - 3 \cdot \sigma, \mu + 3 \cdot \sigma].
Sigma-Regeln der Normalverteilung mit Prozentwerten
Sigma-Regeln der Normalverteilung mit Prozentwerten

Wichtig: Die Symmetrie nutzen!

Da die Glockenkurve perfekt symmetrisch ist, können wir die Wahrscheinlichkeiten für halbe Intervalle leicht finden. Zum Beispiel:

  • Die Wahrscheinlichkeit für das Intervall [μ,μ+σ][\mu, \mu + \sigma] ist genau die Hälfte von 68,3 %, also 34,15%34,15\%.
  • Die Wahrscheinlichkeit für das Intervall [μ2σ,μ][\mu - 2\sigma, \mu] ist genau die Hälfte von 95,4 %, also 47,7%47,7\%.

Diese Symmetrie ist der Schlüssel zum Lösen von Aufgaben mit unsymmetrischen Intervallen.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

  1. Identifiziere den Erwartungswert μ\mu und die Standardabweichung σ\sigma aus der Angabe Nμ;σN_{\mu; \sigma}.
  2. Rechne die Intervallgrenzen in σ\sigma-Einheiten um: Formuliere jede Grenze als μ±kσ\mu \pm k \cdot \sigma.
  3. Bestimme den Intervalltyp: symmetrisch ([μkσ,μ+kσ][\mu - k\sigma, \mu + k\sigma]) oder asymmetrisch (nicht symmetrisch um μ\mu).
  4. Berechne die Wahrscheinlichkeit: Bei symmetrischen Intervallen wende direkt die passende Sigma-Regel an. Bei asymmetrischen Intervallen teile das Intervall bei μ\mu auf, halbiere die jeweiligen Sigma-Regel-Werte und addiere (oder subtrahiere) die Teile.

Durchgerechnete Beispiele

Beispiel 1

Aufgabe

Eine Zufallsvariable X ist normalverteilt mit N100;10N_{100; 10}. Berechne die Wahrscheinlichkeit P(X[80;120])P(X \in [80; 120]).

Fortschritt
4 / 4
  1. Schritt 1
    Erwartungswert $\mu$ und Standardabweichung $\sigma$ identifizieren

    Aus N100;10N_{100; 10} lesen wir ab:

    • Erwartungswert μ=100\mu = 100
    • Standardabweichung σ=10\sigma = 10
  2. Schritt 2
    Intervallgrenzen in $\sigma$-Einheiten umrechnen
    • Untere Grenze: 80=10020=100210=μ2σ80 = 100 - 20 = 100 - 2 \cdot 10 = \mu - 2\sigma
    • Obere Grenze: 120=100+20=100+210=μ+2σ120 = 100 + 20 = 100 + 2 \cdot 10 = \mu + 2\sigma

    Das Intervall ist also [μ2σ,μ+2σ][\mu - 2\sigma, \mu + 2\sigma].

  3. Schritt 3
    Intervalltyp bestimmen

    Das Intervall ist symmetrisch um den Erwartungswert μ\mu.

  4. Schritt 4 · Ergebnis
    Wahrscheinlichkeit berechnen

    Wir wenden die 2σ2\sigma-Regel an.

    P(X[80;120])=P(X[μ2σ,μ+2σ])0,954P(X \in [80; 120]) = P(X \in [\mu - 2\sigma, \mu + 2\sigma]) \approx 0{,}954

Ergebnis:

Die Wahrscheinlichkeit beträgt ca. 95,4 %.

Beispiel 2

Aufgabe

Die Körpergröße von Männern in einer Stadt ist normalverteilt mit μ=180 cm\mu = 180 \text{ cm} und σ=7 cm\sigma = 7 \text{ cm}. Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass ein zufällig ausgewählter Mann zwischen 173 cm und 187 cm groß ist.

Fortschritt
4 / 4
  1. Schritt 1
    Erwartungswert $\mu$ und Standardabweichung $\sigma$ identifizieren
    • Erwartungswert μ=180\mu = 180
    • Standardabweichung σ=7\sigma = 7
  2. Schritt 2
    Intervallgrenzen in $\sigma$-Einheiten umrechnen
    • Untere Grenze: 173=1807=18017=μ1σ173 = 180 - 7 = 180 - 1 \cdot 7 = \mu - 1\sigma
    • Obere Grenze: 187=180+7=180+17=μ+1σ187 = 180 + 7 = 180 + 1 \cdot 7 = \mu + 1\sigma

    Das Intervall ist also [μ1σ,μ+1σ][\mu - 1\sigma, \mu + 1\sigma].

  3. Schritt 3
    Intervalltyp bestimmen

    Das Intervall ist symmetrisch.

  4. Schritt 4 · Ergebnis
    Wahrscheinlichkeit berechnen

    Wir wenden die 1σ1\sigma-Regel an.

    P(X[173;187])=P(X[μ1σ,μ+1σ])0,683P(X \in [173; 187]) = P(X \in [\mu - 1\sigma, \mu + 1\sigma]) \approx 0{,}683

Ergebnis:

Die Wahrscheinlichkeit beträgt ca. 68,3 %.

Beispiel 3

Aufgabe

Eine Zufallsvariable Y ist normalverteilt mit N50;5N_{50; 5}. Berechne die Wahrscheinlichkeit P(Y[45;65])P(Y \in [45; 65]).

Fortschritt
4 / 4
  1. Schritt 1
    Erwartungswert $\mu$ und Standardabweichung $\sigma$ identifizieren
    • Erwartungswert μ=50\mu = 50
    • Standardabweichung σ=5\sigma = 5
  2. Schritt 2
    Intervallgrenzen in $\sigma$-Einheiten umrechnen
    • Untere Grenze: 45=505=5015=μ1σ45 = 50 - 5 = 50 - 1 \cdot 5 = \mu - 1\sigma
    • Obere Grenze: 65=50+15=50+35=μ+3σ65 = 50 + 15 = 50 + 3 \cdot 5 = \mu + 3\sigma

    Das Intervall ist also [μ1σ,μ+3σ][\mu - 1\sigma, \mu + 3\sigma].

  3. Schritt 3
    Intervalltyp bestimmen

    Das Intervall ist asymmetrisch.

  4. Schritt 4 · Ergebnis
    Wahrscheinlichkeit berechnen

    Wir teilen das Intervall bei μ=50\mu = 50 in zwei Teile: [45,50][45, 50] und [50,65][50, 65].

    Teil 1: P(Y[45;50])=P(Y[μ1σ,μ])P(Y \in [45; 50]) = P(Y \in [\mu - 1\sigma, \mu]) Das ist die Hälfte der 1σ1\sigma-Regel. P(Y[μ1σ,μ])=120,683=0,3415P(Y \in [\mu - 1\sigma, \mu]) = \frac{1}{2} \cdot 0{,}683 = 0{,}3415

    Teil 2: P(Y[50;65])=P(Y[μ,μ+3σ])P(Y \in [50; 65]) = P(Y \in [\mu, \mu + 3\sigma]) Das ist die Hälfte der 3σ3\sigma-Regel. P(Y[μ,μ+3σ])=120,997=0,4985P(Y \in [\mu, \mu + 3\sigma]) = \frac{1}{2} \cdot 0{,}997 = 0{,}4985

    Jetzt addieren wir die beiden Wahrscheinlichkeiten: P(Y[45;65])=0,3415+0,4985=0,84P(Y \in [45; 65]) = 0{,}3415 + 0{,}4985 = 0{,}84

Ergebnis:

Die Wahrscheinlichkeit beträgt 84 %.

Beispiel 4

Aufgabe

Eine Maschine füllt Tüten mit Mehl, die im Mittel 1000 g wiegen. Die Verteilung ist N1000;4N_{1000; 4}. Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass eine Tüte zwischen 1004 g und 1008 g wiegt.

Fortschritt
4 / 4
  1. Schritt 1
    Erwartungswert $\mu$ und Standardabweichung $\sigma$ identifizieren
    • Erwartungswert μ=1000\mu = 1000
    • Standardabweichung σ=4\sigma = 4
  2. Schritt 2
    Intervallgrenzen in $\sigma$-Einheiten umrechnen
    • Untere Grenze: 1004=1000+4=1000+14=μ+1σ1004 = 1000 + 4 = 1000 + 1 \cdot 4 = \mu + 1\sigma
    • Obere Grenze: 1008=1000+8=1000+24=μ+2σ1008 = 1000 + 8 = 1000 + 2 \cdot 4 = \mu + 2\sigma

    Das Intervall ist also [μ+1σ,μ+2σ][\mu + 1\sigma, \mu + 2\sigma].

  3. Schritt 3
    Intervalltyp bestimmen

    Das Intervall ist asymmetrisch und liegt komplett auf einer Seite von μ\mu.

  4. Schritt 4 · Ergebnis
    Wahrscheinlichkeit berechnen

    Wir berechnen die Wahrscheinlichkeit durch Subtraktion: P([μ,μ+2σ])P([μ,μ+1σ])P([\mu, \mu+2\sigma]) - P([\mu, \mu+1\sigma]).

    Wahrscheinlichkeit bis μ+2σ\mu+2\sigma: P(Y[μ,μ+2σ])=12P([μ2σ,μ+2σ])=120,954=0,477P(Y \in [\mu, \mu + 2\sigma]) = \frac{1}{2} \cdot P([\mu-2\sigma, \mu+2\sigma]) = \frac{1}{2} \cdot 0{,}954 = 0{,}477

    Wahrscheinlichkeit bis μ+1σ\mu+1\sigma: P(Y[μ,μ+1σ])=12P([μ1σ,μ+1σ])=120,683=0,3415P(Y \in [\mu, \mu + 1\sigma]) = \frac{1}{2} \cdot P([\mu-1\sigma, \mu+1\sigma]) = \frac{1}{2} \cdot 0{,}683 = 0{,}3415

    Jetzt subtrahieren wir: P(Y[1004;1008])=0,4770,3415=0,1355P(Y \in [1004; 1008]) = 0{,}477 - 0{,}3415 = 0{,}1355

Ergebnis:

Die Wahrscheinlichkeit beträgt ca. 13,55 %.

Beispiel 5

Aufgabe

Die Lebensdauer von Glühbirnen sei normalverteilt mit N800;40N_{800; 40} Stunden. Berechne die Wahrscheinlichkeit, dass eine Birne weniger als 720 Stunden brennt.

Fortschritt
4 / 4
  1. Schritt 1
    Erwartungswert $\mu$ und Standardabweichung $\sigma$ identifizieren
    • Erwartungswert μ=800\mu = 800
    • Standardabweichung σ=40\sigma = 40
  2. Schritt 2
    Intervallgrenzen in $\sigma$-Einheiten umrechnen

    Wir suchen P(X<720)P(X < 720). Die Grenze ist 720720. 720=80080=800240=μ2σ720 = 800 - 80 = 800 - 2 \cdot 40 = \mu - 2\sigma

  3. Schritt 3
    Intervalltyp bestimmen

    Wir suchen die Wahrscheinlichkeit für den Bereich links von μ2σ\mu - 2\sigma. Dies ist ein „Randbereich" der Verteilung.

  4. Schritt 4 · Ergebnis
    Wahrscheinlichkeit berechnen

    Wir wissen, dass P(X[μ2σ,μ+2σ])0,954P(X \in [\mu - 2\sigma, \mu + 2\sigma]) \approx 0{,}954. Die gesamte Wahrscheinlichkeit unter der Kurve ist 1 (oder 100 %). Die Wahrscheinlichkeit außerhalb des 2σ2\sigma-Bereichs ist also 10,954=0,0461 - 0{,}954 = 0{,}046.

    Da die Kurve symmetrisch ist, verteilt sich diese restliche Wahrscheinlichkeit gleichmäßig auf die beiden Ränder (links von μ2σ\mu - 2\sigma und rechts von μ+2σ\mu + 2\sigma).

    P(X<μ2σ)=10,9542=0,0462=0,023P(X < \mu - 2\sigma) = \frac{1 - 0{,}954}{2} = \frac{0{,}046}{2} = 0{,}023

Ergebnis:

Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Birne weniger als 720 Stunden brennt, beträgt 2,3 %.

Aufgabentyp 2: Symmetrisches Intervall für eine Wahrscheinlichkeit finden

Manchmal ist die Frage umgekehrt: Du kennst die Wahrscheinlichkeit und sollst das dazu passende symmetrische Intervall finden. Das ist noch einfacher, da du die Sigma-Regeln nur „rückwärts" anwenden musst.

Die Aufgabe gibt dir eine Wahrscheinlichkeit, die (fast immer) einer der drei Regeln entspricht:

  • Wenn die Wahrscheinlichkeit ca. 68,3 % (oder 0,683) ist, suchst du das 1σ1\sigma-Intervall: [μ1σ,μ+1σ][\mu - 1\sigma, \mu + 1\sigma].
  • Wenn die Wahrscheinlichkeit ca. 95,4 % (oder 0,954) ist, suchst du das 2σ2\sigma-Intervall: [μ2σ,μ+2σ][\mu - 2\sigma, \mu + 2\sigma].
  • Wenn die Wahrscheinlichkeit ca. 99,7 % (oder 0,997) ist, suchst du das 3σ3\sigma-Intervall: [μ3σ,μ+3σ][\mu - 3\sigma, \mu + 3\sigma].

Du musst also nur die Wahrscheinlichkeit der richtigen Regel zuordnen und dann die Werte für μ\mu und σ\sigma in die Formel einsetzen.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

  1. Identifiziere den Erwartungswert μ\mu und die Standardabweichung σ\sigma aus der Angabe Nμ;σN_{\mu; \sigma}.
  2. Ordne die gegebene Wahrscheinlichkeit der passenden Sigma-Regel zu: 68,3 % → 1σ1\sigma, 95,4 % → 2σ2\sigma, 99,7 % → 3σ3\sigma.
  3. Stelle die Formel für das Intervall auf, das du in Schritt 2 gefunden hast (z. B. [μ2σ,μ+2σ][\mu - 2\sigma, \mu + 2\sigma]).
  4. Setze die konkreten Zahlen für μ\mu und σ\sigma ein und berechne die untere und obere Grenze des Intervalls.

Durchgerechnete Beispiele

Beispiel 1

Aufgabe

Eine Zufallsgröße X ist normalverteilt mit N200;15N_{200; 15}. Bestimme das symmetrische Intervall I, in dem die Werte von X mit einer Wahrscheinlichkeit von 95,4 % liegen.

Fortschritt
4 / 4
  1. Schritt 1
    Erwartungswert $\mu$ und Standardabweichung $\sigma$ identifizieren
    • Erwartungswert μ=200\mu = 200
    • Standardabweichung σ=15\sigma = 15
  2. Schritt 2
    Wahrscheinlichkeit der passenden Sigma-Regel zuordnen

    Die gegebene Wahrscheinlichkeit ist 95,4 %. Das entspricht der 2σ2\sigma-Regel.

  3. Schritt 3
    Formel für das Intervall aufstellen

    Die Formel für das 2σ2\sigma-Intervall lautet: I=[μ2σ,μ+2σ]I = [\mu - 2\sigma, \mu + 2\sigma].

  4. Schritt 4 · Ergebnis
    Werte einsetzen und Intervallgrenzen berechnen
    • Untere Grenze: μ2σ=200215=20030=170\mu - 2\sigma = 200 - 2 \cdot 15 = 200 - 30 = 170
    • Obere Grenze: μ+2σ=200+215=200+30=230\mu + 2\sigma = 200 + 2 \cdot 15 = 200 + 30 = 230
Ergebnis:

Das gesuchte Intervall ist I=[170;230]I = [170; 230].

Beispiel 2

Aufgabe

Das Gewicht von Äpfeln einer Sorte ist normalverteilt mit μ=150 g\mu = 150\text{ g} und σ=12 g\sigma = 12\text{ g}. In welchem symmetrischen Bereich liegt das Gewicht von ca. 68,3 % aller Äpfel?

Fortschritt
4 / 4
  1. Schritt 1
    Erwartungswert $\mu$ und Standardabweichung $\sigma$ identifizieren
    • Erwartungswert μ=150\mu = 150
    • Standardabweichung σ=12\sigma = 12
  2. Schritt 2
    Wahrscheinlichkeit der passenden Sigma-Regel zuordnen

    Die gegebene Wahrscheinlichkeit ist 68,3 %. Das entspricht der 1σ1\sigma-Regel.

  3. Schritt 3
    Formel für das Intervall aufstellen

    Die Formel für das 1σ1\sigma-Intervall lautet: I=[μ1σ,μ+1σ]I = [\mu - 1\sigma, \mu + 1\sigma].

  4. Schritt 4 · Ergebnis
    Werte einsetzen und Intervallgrenzen berechnen
    • Untere Grenze: μ1σ=150112=15012=138\mu - 1\sigma = 150 - 1 \cdot 12 = 150 - 12 = 138
    • Obere Grenze: μ+1σ=150+112=150+12=162\mu + 1\sigma = 150 + 1 \cdot 12 = 150 + 12 = 162
Ergebnis:

Das Gewicht von ca. 68,3 % der Äpfel liegt im Intervall I=[138;162]I = [138; 162] Gramm.

Beispiel 3

Aufgabe

Eine Zufallsgröße Y ist normalverteilt mit N70;2N_{70; 2}. Bestimme das symmetrische Intervall I, in dem die Werte von Y mit einer Wahrscheinlichkeit von 99,7 % liegen.

Fortschritt
4 / 4
  1. Schritt 1
    Erwartungswert $\mu$ und Standardabweichung $\sigma$ identifizieren
    • Erwartungswert μ=70\mu = 70
    • Standardabweichung σ=2\sigma = 2
  2. Schritt 2
    Wahrscheinlichkeit der passenden Sigma-Regel zuordnen

    Die gegebene Wahrscheinlichkeit ist 99,7 %. Das entspricht der 3σ3\sigma-Regel.

  3. Schritt 3
    Formel für das Intervall aufstellen

    Die Formel für das 3σ3\sigma-Intervall lautet: I=[μ3σ,μ+3σ]I = [\mu - 3\sigma, \mu + 3\sigma].

  4. Schritt 4 · Ergebnis
    Werte einsetzen und Intervallgrenzen berechnen
    • Untere Grenze: μ3σ=7032=706=64\mu - 3\sigma = 70 - 3 \cdot 2 = 70 - 6 = 64
    • Obere Grenze: μ+3σ=70+32=70+6=76\mu + 3\sigma = 70 + 3 \cdot 2 = 70 + 6 = 76
Ergebnis:

Das gesuchte Intervall ist I=[64;76]I = [64; 76].

Beispiel 4

Aufgabe

Die tägliche Pendelzeit eines Mitarbeiters ist normalverteilt mit einem Erwartungswert von 45 Minuten und einer Standardabweichung von 5 Minuten. Bestimme den Zeitbereich, in dem seine Pendelzeit an 95,4 % der Tage liegt.

Fortschritt
4 / 4
  1. Schritt 1
    Erwartungswert $\mu$ und Standardabweichung $\sigma$ identifizieren
    • Erwartungswert μ=45\mu = 45
    • Standardabweichung σ=5\sigma = 5
  2. Schritt 2
    Wahrscheinlichkeit der passenden Sigma-Regel zuordnen

    Die gegebene Wahrscheinlichkeit ist 95,4 %. Das entspricht der 2σ2\sigma-Regel.

  3. Schritt 3
    Formel für das Intervall aufstellen

    Die Formel lautet: I=[μ2σ,μ+2σ]I = [\mu - 2\sigma, \mu + 2\sigma].

  4. Schritt 4 · Ergebnis
    Werte einsetzen und Intervallgrenzen berechnen
    • Untere Grenze: μ2σ=4525=4510=35\mu - 2\sigma = 45 - 2 \cdot 5 = 45 - 10 = 35
    • Obere Grenze: μ+2σ=45+25=45+10=55\mu + 2\sigma = 45 + 2 \cdot 5 = 45 + 10 = 55
Ergebnis:

An 95,4 % der Tage liegt seine Pendelzeit zwischen 35 und 55 Minuten.

Beispiel 5

Aufgabe

Bei einem standardisierten Test sind die Ergebnisse normalverteilt mit N500;100N_{500; 100}. Die besten 2,3 % der Teilnehmer erhalten eine Auszeichnung. Welche Punktzahl muss man mindestens erreichen? (Tipp: Überlege, wo die besten 2,3 % in der Glockenkurve liegen.)

Fortschritt
4 / 4
  1. Schritt 1
    Erwartungswert $\mu$ und Standardabweichung $\sigma$ identifizieren
    • Erwartungswert μ=500\mu = 500
    • Standardabweichung σ=100\sigma = 100
  2. Schritt 2
    Wahrscheinlichkeit der passenden Sigma-Regel zuordnen

    Die „besten 2,3 %" sind die Werte am obersten, rechten Rand der Verteilung. Wir kennen, dass außerhalb des 2σ2\sigma-Bereichs insgesamt 100%95,4%=4,6%100\% - 95{,}4\% = 4{,}6\% liegen. Wegen der Symmetrie liegen die obersten 2,3 % rechts von der Grenze μ+2σ\mu + 2\sigma.

  3. Schritt 3
    Formel für die Grenze aufstellen

    Wir suchen also nicht ein Intervall, sondern nur die untere Grenze dieses oberen Bereichs. Die Formel für diese Grenze ist μ+2σ\mu + 2\sigma.

  4. Schritt 4 · Ergebnis
    Werte einsetzen und Grenze berechnen
    • Grenze: μ+2σ=500+2100=500+200=700\mu + 2\sigma = 500 + 2 \cdot 100 = 500 + 200 = 700
Ergebnis:

Man muss mindestens 700 Punkte erreichen, um eine Auszeichnung zu erhalten.

Wichtige Erkenntnisse

  • Die Sigma-Regeln sind schnelle Näherungen für normalverteilte Daten.
  • 1σ1\sigma-Regel: ca. 68,3 % der Werte liegen im Intervall [μσ,μ+σ][\mu - \sigma, \mu + \sigma].
  • 2σ2\sigma-Regel: ca. 95,4 % der Werte liegen im Intervall [μ2σ,μ+2σ][\mu - 2\sigma, \mu + 2\sigma].
  • 3σ3\sigma-Regel: ca. 99,7 % der Werte liegen im Intervall [μ3σ,μ+3σ][\mu - 3\sigma, \mu + 3\sigma].
  • Nutze die Symmetrie der Glockenkurve, um Wahrscheinlichkeiten für asymmetrische Intervalle zu berechnen, indem du die Standard-Wahrscheinlichkeiten halbierst und dann addierst oder subtrahierst.

Häufige Fragen

Was sind die Sigma-Regeln der Normalverteilung?

Die Sigma-Regeln sind Faustregeln für normalverteilte Daten. Sie besagen: Ungefähr 68,3 % aller Werte liegen im Intervall [μ − σ, μ + σ], ungefähr 95,4 % im Intervall [μ − 2σ, μ + 2σ] und ungefähr 99,7 % im Intervall [μ − 3σ, μ + 3σ]. Sie ermöglichen es dir, ohne Taschenrechner oder Tabellen schnell Wahrscheinlichkeiten für normalverteilte Größen abzuschätzen.

Wie berechnest du die Wahrscheinlichkeit für ein asymmetrisches Intervall mit den Sigma-Regeln?

Bei einem asymmetrischen Intervall teilst du das Intervall am Erwartungswert μ in zwei Hälften auf. Für jede Hälfte halbierst du den Prozentwert der passenden Sigma-Regel. Dann addierst du die beiden Teilwahrscheinlichkeiten. Liegt das Intervall komplett auf einer Seite von μ, subtrahierst du stattdessen die kleinere von der größeren Hälfte.

Wie findest du ein symmetrisches Intervall, wenn die Wahrscheinlichkeit gegeben ist?

Du musst die Sigma-Regeln nur rückwärts anwenden: Ist die gegebene Wahrscheinlichkeit ca. 68,3 %, gilt das -Intervall [μ − σ, μ + σ]. Bei ca. 95,4 % gilt das -Intervall und bei ca. 99,7 % das -Intervall. Setze dann die konkreten Werte für μ und σ ein und berechne die Grenzen.

Was ist der Unterschied zwischen der 1σ-, 2σ- und 3σ-Regel?

Alle drei Regeln beschreiben, wie viel Prozent der Werte um den Erwartungswert μ liegen – je nach Breite des Intervalls: Die 1σ-Regel erfasst ca. 68,3 %, die 2σ-Regel ca. 95,4 % und die 3σ-Regel ca. 99,7 % aller Werte. Ein breiteres Intervall schließt mehr Werte ein – dafür sinkt die Aussagekraft über den typischen Wertebereich.

Warum addiert oder subtrahiert man Wahrscheinlichkeiten bei der Normalverteilung?

Die Glockenkurve ist symmetrisch um den Erwartungswert μ. Das erlaubt es, Wahrscheinlichkeiten für Teilbereiche durch Halbieren der Sigma-Regelwerte zu bestimmen. Für zusammengesetzte Intervalle addierst du die Wahrscheinlichkeiten der Teile; für Intervalle, die nur einen Teilbereich abdecken, subtrahierst du die kleinere von der größeren Wahrscheinlichkeit.

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