Luisengymnasium

Vierfeldertafel — mit Anteilen argumentieren

Lernziele

Nach diesem Kapitel kannst du:

  • Eine Vierfeldertafel aus gegebenen Daten vervollständigen.
  • Die formale Notation (ABA \cap B, A\overline{A}) korrekt verwenden.
  • Anteile mit wechselnden Grundwerten berechnen und den Grundwert der Fragestellung zuordnen.
  • Aus einem Sachtext eine Vierfeldertafel erstellen.
  • Erklären, warum zwei ähnlich klingende Fragen zu unterschiedlichen Ergebnissen führen.
Leitfrage

Warum gibt dieselbe Tabelle unterschiedliche Antworten — je nachdem, wie du fragst?

Lernweg

Arbeite dieses Kapitel in vier Schritten:

  1. Das Kim-Sascha-Paradoxon: Du entdeckst, warum zwei scheinbar widersprüchliche Aussagen beide stimmen können.
  2. Vierfeldertafel aufbauen: Du lernst die formale Struktur und übst den Grundwert-Wechsel (baut auf Phase 1 auf, weil du das Paradoxon als Motivation brauchst).
  3. Üben: Du berechnest Anteile mit verschiedenen Grundwerten und erstellst eigene VFTs.
  4. Transfer: Du wendest die VFT auf Zeitungstexte an.

Schritt 1 von 5

Voraussetzungen — Check-in

Retrieval GatePflicht

1. Wie viel Prozent sind 18 von 25?

2. Wie viel Prozent sind 18 von 60?

3. Nenne eine Manipulationsmethode bei Grafiken. (Kapitel 1)


Das Kim-Sascha-Paradoxon

Kim und Sascha haben eine Umfrage in der Oberstufe gemacht und 100 Jugendliche befragt.

Kim sagt: „Die meisten Sportler sind mit ihrem Gewicht zufrieden."

Sascha sagt: „Das stimmt nicht! Von denen, die mit ihrem Gewicht zufrieden sind, sind die meisten keine Sportler."

Widerspruch?

Zeige durch ein Zahlenbeispiel, dass sich die Aussagen von Kim und Sascha nicht widersprechen müssen.

Erkenntnis

Kim und Sascha sprechen über dieselben Daten, aber mit unterschiedlichem Bezug. Das ist kein Widerspruch — es kommt darauf an, welche Gruppe man als Grundwert wählt. Die Vierfeldertafel macht diese verschiedenen Perspektiven sichtbar.

Worked Example: Vierfeldertafel aufbauen

Retrieval Gate

Retrieval GatePflicht

1. Was war das Ergebnis beim Kim-Sascha-Paradoxon? Warum hatten beide recht?

2. Berechne: 120130\frac{120}{130} als Dezimalzahl (auf 1 Nachkommastelle).

3. Berechne: 120200\frac{120}{200} als Prozent.


Einführungsbeispiel: Grippe-Impfung

Das Gesundheitsamt hat festgehalten, ob Bewohner eines Hauses geimpft wurden und ob sie an Grippe erkrankten:

erkranktnicht erkranktSumme
geimpft10120130
nicht geimpft502070
Summe60140200

Self-Explanation

Nachdenken

Im Worked Example wurden 120200=60%\frac{120}{200} = 60\% und 12013092,3%\frac{120}{130} \approx 92{,}3\% berechnet. Beide nutzen die Zahl 120 als Zähler. Erkläre, warum die Ergebnisse trotzdem unterschiedlich sind.


Formale Notation

Wenn II für „geimpft" steht, bezeichnen wir „nicht geimpft" mit I\overline{I} (gelesen: „II quer").

Das gleichzeitige Eintreten von „geimpft" und „nicht erkrankt" schreiben wir als:

IKI \cap \overline{K}

Gelesen: „II geschnitten KK quer". Das \cap-Zeichen bedeutet „und".

Diagnose: Notation zuordnen

Welcher Ausdruck beschreibt „geimpft und nicht erkrankt"?

  • (A) IKI \cup \overline{K}
  • (B) IKI \cap K
  • (C) IKI \cap \overline{K}
  • (D) IK\overline{I} \cap \overline{K}

Interaktion: Grundwert-Wechsel erleben

Interaktion I2.1: Interaktive Vierfeldertafel

Tippe auf verschiedene Fragen und beobachte, wie sich die farbliche Markierung der Vierfeldertafel ändert.

Interaktive Vierfeldertafel

Entdecke, dass verschiedene Fragen verschiedene Grundwerte erfordern.

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Grundwert erkunden

1. Tippe auf Frage A: „Wie viel Prozent aller Bewohner sind geimpft?" Welche Zellen färben sich ein?

2. Tippe auf Frage B: „Wie viel Prozent der Geimpften sind nicht erkrankt?" Was hat sich geändert? Welche Zahl steht jetzt im Nenner?

3. Tippe auf Frage C: „Wie viel Prozent der Nicht-Erkrankten sind geimpft?" Vergleiche mit Frage B.

4. Formuliere eine Regel: Woran erkennst du in einer Fragestellung, welche Zahl der Grundwert ist?


Merksatz: Grundwert in der Vierfeldertafel

Die Frage bestimmt den Grundwert:

  • „Von den Geimpften..." → Grundwert = Zeilensumme
  • „Von den Erkrankten..." → Grundwert = Spaltensumme
  • „Von allen Bewohnern..." → Grundwert = Gesamtzahl

Diagnose: Der typische Fehler

Diagnose: Finde den Fehler

Kim berechnet:60%60\% der Geimpften sind nicht erkrankt, denn 120200=60%\frac{120}{200} = 60\%."

(a) Prüfe Kims Lösung. Ist sie richtig?

(b) Falls falsch: Erkläre, warum man auf diesen Fehler kommt.

(c) Schreibe die richtige Lösung auf.


Fading: Completion

Spam-Filter vervollständigen

Marco hat einen Spamfilter an 1000 E-Mails getestet:

Spamkein SpamSumme
Alarm?114?
kein Alarm5??
Summe15?1000

(a) Vervollständige die Vierfeldertafel.

(b) Berechne den Anteil der Spam-E-Mails, bei denen der Filter Alarm schlug. Grundwert = ___

(c) Berechne den Anteil der Alarm-E-Mails, die tatsächlich Spam waren. Grundwert = ___

Fading: Independent

Bus-Fahrgäste

onlinenicht onlineSumme
männlich351550
nicht männlich283260
Summe6347110

Berechne, wie viel Prozent

(1) der Fahrgäste männlich sind, (2) der Fahrgäste online und männlich sind, (3) der männlichen Fahrgäste online sind, (4) der Online-Fahrgäste männlich sind, (5) der Offline-Fahrgäste nicht männlich sind.

(6) Erläutere, warum man bei (2) und (3) unterschiedliche Grundwerte braucht, obwohl die Aufgaben ähnlich klingen.

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Üben

Mixed Retrieval Gate

Retrieval GatePflicht

1. Vervollständige: AB=25A \cap B = 25, Summe Zeile AA = 41. Was ist ABA \cap \overline{B}?

2. Beschreibe in Worten: MB\overline{M} \cap B, wenn MM = Mädchen und BB = Brille.

3. (Kapitel 1) Eine Grafik zeigt Werte zwischen 953 und 967, die y-Achse beginnt bei 950. Was ist das Problem?

4. (Vorwissen) Berechne 38\frac{3}{8} als Dezimalzahl.


Brillenträger

Brillekeine BrilleSumme
kein Mädchen103040
Mädchen253560
Summe3565100

(a) Beschreibe die Bedeutung der Zahlen 10, 25, 35 und 65.

(b) Ordne zu: „Der Anteil der Brillenträger unter den Mädchen ist ..." und „Der Anteil der Mädchen unter den Brillenträgern ist ..." — Grundwerte: 100, 35, 60. Prozentsätze: 42%42\%, 71%71\%, 25%25\%.

Symbole wählen und VFT erstellen

(a) Bei einer Versuchsreihe nehmen 47 Personen teil, davon sind 32 gegen Masern geimpft. 20 wurden positiv getestet, davon sind 14 nicht geimpft.

(b) Eine Arztpraxis hat 800 Patienten, davon 480 weiblich. 560 sind älter als 60. Weiblich und über 60: 400.

Wähle jeweils geeignete Symbole und erstelle eine vollständige Vierfeldertafel.

Fahrradkontrolle

LL (Licht OK)L\overline{L}Summe
BB (Bremse OK)11226138
B\overline{B}481462
Summe16040200

(a) Beschreibe die Bedeutung der Anteile 2640\frac{26}{40} und 26138\frac{26}{138} in Worten.

(b) Beschreibe die Ereignisse, die 14- bzw. 112-mal auftraten, und gib die formale Schreibweise an.


Aufgabe: Vierfeldertafeln vervollständigen

Vervollständige die beiden Vierfeldertafeln.

Tafel 1:

BBB\overline{B}Summe
AA25?41
A\overline{A}?23?
Summe?3973

Tafel 2:

BBB\overline{B}Summe
AA??207
A\overline{A}105??
Summe180?446

Interleaving

Früheres Thema: Grafik bewerten

Eine Grafik zeigt den Umsatz eines Unternehmens als Kreise mit Durchmessern 2cm2\,\text{cm} und 4cm4\,\text{cm} für die Werte 100100 und 200200 Mio. €.

Prüfe: Sind die Daten proportional zu den Durchmessern oder zu den Kreisflächen? Ist die Darstellung sachgerecht?

Früheres Thema: Relative Häufigkeit

In einer Klasse mit 25 Schülern spielen 8 Fußball, 10 Basketball und 7 keinen Sport.

Berechne die relativen Häufigkeiten als Bruch und Prozent.


KI-Tutor: Vierfeldertafel üben

Du kannst den folgenden Prompt in eine KI kopieren, um zusätzliche Übung zu bekommen.


Abgabe-Aufgaben

Abgabe 1 (AFB I): VFT vervollständigen

BBB\overline{B}Summe
AA??207
A\overline{A}105??
Summe180?446

Vervollständige die Vierfeldertafel und berechne: Wie viel Prozent der Personen mit Merkmal AA haben auch Merkmal BB?

Textabgabe

Abgabe 2 (AFB II): Text → VFT

In einer Schulklasse mit 32 Kindern haben 12 schwarze Haare und 9 tragen eine Brille. 5 Kinder tragen eine Brille und haben schwarze Haare.

(a) Erstelle eine vollständige Vierfeldertafel.

(b) Berechne den Anteil der Brillenträger unter den Schwarzhaarigen.

Textabgabe

Abgabe 3 (AFB III): Grundwert erklären

Gegeben ist die Brillenträger-VFT aus der Übung (35 Brillenträger, 60 Mädchen, 25 Mädchen mit Brille, 100 Personen).

Erläutere den Unterschied: „Der Anteil der Brillenträger unter den Mädchen" vs. „Der Anteil der Mädchen unter den Brillenträgern." Berechne beide Anteile und erkläre, warum die Ergebnisse verschieden sind.

Textabgabe

Selbstdiagnose

Selbstdiagnose
Wie sicher bist du, dass du ein ähnliches Problem allein lösen könntest?

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Transfer und Reflexion

MC-Test

MC-Test: Vierfeldertafel

Frage 1 (AFB I): In einer VFT ist AB=30A \cap B = 30, AB=20A \cap \overline{B} = 20, AB=90\overline{A} \cap B = 90, AB=60\overline{A} \cap \overline{B} = 60. Wie groß ist die Summe der Zeile AA?

  • (A) 120
  • (B) 50
  • (C) 150
  • (D) 200

Frage 2 (AFB I): Was beschreibt MB\overline{M} \cap B, wenn MM = Mädchen und BB = Brillenträger?

  • (A) Mädchen mit Brille
  • (B) Mädchen ohne Brille
  • (C) Jungen mit Brille
  • (D) Jungen ohne Brille

Frage 3 (AFB II): Aus der Grippe-VFT: „Wie viel Prozent der Geimpften sind nicht erkrankt?" Der korrekte Grundwert ist:

  • (A) 200 (alle Bewohner)
  • (B) 140 (alle Nicht-Erkrankten)
  • (C) 130 (alle Geimpften)
  • (D) 120 (geimpft und nicht erkrankt)

Frage 4 (AFB II): Aus derselben VFT: 12013092,3%\frac{120}{130} \approx 92{,}3\% und 12014085,7%\frac{120}{140} \approx 85{,}7\%. Beide haben den Zähler 120. Warum sind die Ergebnisse verschieden?

  • (A) Rundungsfehler
  • (B) Verschiedene Grundwerte (130 = Geimpfte vs. 140 = Nicht-Erkrankte)
  • (C) Die Daten sind widersprüchlich
  • (D) Man muss immer durch 200 teilen

Frage 5 (AFB II): Erstelle aus folgendem Text eine VFT: „22 Schülerinnen, 12 laufen 100m unter 13s, davon 10 im Hochsprung Note 2. Von den anderen 3 im Hochsprung Note 2."

Wie viele Schülerinnen haben Hochsprung-Note 2?

  • (A) 10
  • (B) 13
  • (C) 3
  • (D) 22

Frage 6 (AFB II): In einer VFT mit den Werten MO¨=35M \cap Ö = 35, Summe MM = 50, Summe O¨Ö = 63, Gesamt = 110. Berechne: „Wie viel Prozent der Online-Fahrgäste sind männlich?"

  • (A) 3511031,8%\frac{35}{110} \approx 31{,}8\%
  • (B) 3550=70%\frac{35}{50} = 70\%
  • (C) 356355,6%\frac{35}{63} \approx 55{,}6\%
  • (D) 6311057,3%\frac{63}{110} \approx 57{,}3\%

Frage 7 (AFB II): Welche zwei Anteile berechnet man, wenn man „Anteil AA unter BB" und „Anteil BB unter AA" vergleicht?

  • (A) Beide nutzen denselben Grundwert
  • (B) Der erste nutzt GW = Summe BB, der zweite GW = Summe AA
  • (C) Beide nutzen die Gesamtzahl
  • (D) Es gibt keinen Unterschied

Frage 8 (AFB III): Warum sind „Anteil der Sportler unter den Zufriedenen" und „Anteil der Zufriedenen unter den Sportlern" nicht dasselbe?

  • (A) Weil die Zähler verschieden sind
  • (B) Weil die Grundwerte verschieden sind: einmal Zufriedene, einmal Sportler
  • (C) Weil einer der Anteile immer 100% ist
  • (D) Das sind verschiedene Bezeichnungen für denselben Wert

Transferaufgabe

Transfer: Zeitungstext → VFT

Im letzten Jahr lebten in einem Bundesland rund 200.000 Paare ohne Trauschein gemeinsam in einem Haushalt. Dies sind fast 13% aller Paare. In etwa 27% dieser Haushalte lebten auch Kinder. Bei den verheirateten Paaren waren das gut 47%.

(a) Stelle die Angaben in einer Vierfeldertafel dar.

(b) Wie viele Ehepaare leben ohne Kinder?

(c) Wie viel Prozent aller Paare haben Kinder?


Vernetzung

Ausblick auf Kapitel 3

Bisher haben wir Anteile in der Vierfeldertafel berechnet — also „Wie viel Prozent von Gruppe X gehören zu Y?"

Im nächsten Kapitel deuten wir diese Anteile als Wahrscheinlichkeiten und geben ihnen einen formalen Namen: bedingte Wahrscheinlichkeit. Dazu nutzen wir eine spannende Aufgabe, die weltweit für Diskussionen gesorgt hat — das Ziegenproblem.

Rückblick auf Kapitel 1

Die Vierfeldertafel hilft auch bei der Beurteilung von Grafiken aus Kapitel 1: Wenn Stichprobenumfang und relative Häufigkeiten aus verschiedenen Gruppen verglichen werden, ist der Grundwert entscheidend. Die Wandertag-Aufgabe (Dani: n=3n = 3, Tim: n=4n = 4) zeigt: Ohne ausreichenden Stichprobenumfang sind Prozentangaben irreführend — unabhängig davon, wie sauber die Tabelle aussieht.


Reflexion

Rückblick

Dieselbe Tabelle, unterschiedliche Antworten. Nenne eine Situation aus dem Alltag, in der es darauf ankommt, welche Gruppe du als Bezugsgröße wählst. Zum Beispiel: „90% der zufriedenen Kunden empfehlen das Produkt weiter" — wer ist hier der Grundwert?