Kansen bij de normale verdeling

Bereken kansen en percentielen voor normaal verdeelde gegevens in echte eenheden: standaardiseren, de z-tabel aflezen en terugrekenen naar grenswaarden.

Gevorderd30 minLes

Definitie

Kansen bij de normale verdeling beantwoorden vragen als "Welk deel van de flessen bevat minder dan 494 mL?" wanneer een grootheid XX een normale verdeling volgt met gemiddelde μ\mu en standaarddeviatie (standaardafwijking) σ\sigma, gemeten in echte eenheden (cm, punten, uren, mL).
De kans is de oppervlakte onder de klokkromme boven de waarden waarnaar je vraagt. Elke normale kromme wordt met één stap de kromme van de standaardnormale verdeling, dus je hebt altijd maar één tabel nodig.

De methode in vier stappen

  1. 1.Schets en arceer het gebied: links van aa, rechts van aa of tussen aa en bb.
  2. 2.Standaardiseer: reken elke waarde om naar een z-score
z=x−μσz = \frac{x - \mu}{\sigma}
  1. 3.Lees de z-tabel af: die geeft de oppervlakte links van zz, dus P(Z<z)P(Z < z) (zie de les over de standaardnormale verdeling).
  2. 4.Pas aan op het gebied:
  • Links: P(X<a)=P(Z<za)P(X < a) = P(Z < z_a)
  • Rechts: P(X>a)=1−P(Z<za)P(X > a) = 1 - P(Z < z_a)
  • Ertussen: P(a<X<b)=P(Z<zb)−P(Z<za)P(a < X < b) = P(Z < z_b) - P(Z < z_a)

Terugrekenen: percentielen en grenswaarden

Soms is de oppervlakte gegeven en ontbreekt de waarde ("Welke score hoort bij de beste 10%?"). Zoek in de tabel de zz met de passende oppervlakte links en reken terug naar echte eenheden:
x=μ+zσx = \mu + z\sigma
Een kans van 0,93320{,}9332 betekent ook 93,32% van de populatie, dus elk antwoord kun je lezen als een deel van mensen, flessen of accu's.

Probeer het meteen

Toetsscores zijn normaal verdeeld met μ=60\mu = 60 en σ=10\sigma = 10. Welke uitdrukking geeft de z-score van een score van 75?

Uitgewerkte voorbeelden

De lengte van vrouwen in een land is normaal verdeeld met μ=165\mu = 165 cm en σ=6\sigma = 6 cm. Welk deel van de vrouwen is korter dan 174 cm?
1

Schets en arceer

Arceer de oppervlakte links van 174 cm, dat ligt rechts van het gemiddelde 165 cm → Het antwoord moet groter zijn dan 0,5
2

Standaardiseer

z=174−1656=96z = \frac{174 - 165}{6} = \frac{9}{6} → z=1,5z = 1{,}5
3

Lees de z-tabel af

Rij 1,5, kolom 0,00 → P(Z<1,5)=0,9332P(Z < 1{,}5) = 0{,}9332
4

Interpreteer

Een oppervlakte links hoeft niet aangepast te worden → P(X<174)=0,9332P(X < 174) = 0{,}9332

Veelgemaakte fouten

Bij een vraag "groter dan" de tabelwaarde direct gebruiken, bijvoorbeeld P(X>14)=0,8944P(X > 14) = 0{,}8944

Waarom het fout is: De z-tabel geeft altijd de oppervlakte LINKS van zz. De rechterstaart is al de rest.

Correct: Trek af van 1: P(X>14)=1−0,8944=0,1056P(X > 14) = 1 - 0{,}8944 = 0{,}1056. Een snelle schets laat zien dat de rechterstaart klein is, dus 0,8944 kan niet kloppen.

Eerst de z-scores van elkaar aftrekken: P(−1<Z<2)=P(Z<2−(−1))=P(Z<3)P(-1 < Z < 2) = P(Z < 2 - (-1)) = P(Z < 3)

Waarom het fout is: Zo werken oppervlakten onder een kromme niet. Je hebt de oppervlakte tot elke grens nodig en daarna het verschil van die oppervlakten.

Correct: Lees beide oppervlakten links af en trek ze van elkaar af: 0,9772−0,1587=0,81850{,}9772 - 0{,}1587 = 0{,}8185.

In de verkeerde volgorde standaardiseren of door het verkeerde getal delen: z=μ−xσz = \frac{\mu - x}{\sigma} of z=x−μσ2z = \frac{x - \mu}{\sigma^2}

Waarom het fout is: Als je de aftrekking omdraait, verandert het teken en kom je aan de verkeerde kant van het gemiddelde uit. Delen door de variantie geeft een verkeerde afstand.

Correct: Altijd z=x−μσz = \frac{x - \mu}{\sigma}: waarden boven het gemiddelde krijgen een positieve zz, waarden eronder een negatieve zz.

Bij terugrekenen het percentage als z-score gebruiken (z = 0,90) of de verkeerde staart nemen (z = -1,28 voor de beste 10%)

Waarom het fout is: Het percentage is een OPPERVLAKTE, die je binnen in de tabel zoekt. De z-score lees je af aan de randen van rijen en kolommen.

Correct: De beste 10% betekent 0,90 links, dat geeft z≈1,28z \approx 1{,}28 (positief, boven het gemiddelde). De laagste 10% geeft z≈−1,28z \approx -1{,}28.

Interactieve visualisatie

Lengte van vrouwen: μ = 165 cm, σ = 6 cm. Sleep de grens of wissel het gebied

174 · z = 1,5xz147-3153-2159-11650171117721833Lengte (cm)

μ = 165 cm, σ = 6 cm · Sleep een handvat of typ x of z.

z = (x − μ)/σ = (174 − 165)/6 = 1,5

P(X ≤ 174) = P(Z ≤ 1,5) ≈ 0,9332 = 93,32%

Ongeveer 93,32% van alle waarden valt in het gekleurde gebied.

Examenscores: μ = 70, σ = 8. Oppervlakte tussen 62 en 86

62 · z = -186 · z = 2xz46-354-262-1700781862943Examenscore (punten)

μ = 70 punten, σ = 8 punten · Sleep een handvat of typ x of z.

z = (x − μ)/σ = (62 − 70)/8 = -1

z = (x − μ)/σ = (86 − 70)/8 = 2

P(62 ≤ X ≤ 86) = P(-1 ≤ Z ≤ 2) ≈ 0,8186 = 81,86%

Ongeveer 81,86% van alle waarden valt in het gekleurde gebied.

Grenswaarde: welke score markeert de beste 10%?

70 · z = 0xz46-354-262-1700781862943Examenscore (punten)

μ = 70 punten, σ = 8 punten · Sleep een handvat of typ x of z.

Verschuif het handvat tot de gekleurde oppervlakte 0,1000 (10%) is.

P(Z ≥ 0) ≈ 0,5000

x = μ + zσ = 70 + 0 · 8 ≈ 70 punten

Interactieve sandbox

Expressiecalculator

Probeer deze:

Geschiedenis

Nog geen berekeningen

Oefenproblemen

18 opgaven
Opgave 1 van 18
Makkelijk
Toetsscores zijn normaal verdeeld met μ=60\mu = 60 en σ=10\sigma = 10. Welke uitdrukking geeft de z-score van een score van 75?

Waarom het belangrijk is

Kansen bij de normale verdeling maken van een gemiddelde en een standaarddeviatie concrete beslissingen:
  • Productie: welk deel van de flessen is te weinig gevuld, en hoe stel je de machine in zodat dat bijna nooit gebeurt
  • Gezondheid: artsen vergelijken de lengte of het gewicht van een kind met groeicurven, en dat zijn percentielen van een normale verdeling
  • Onderwijs: examencommissies bepalen de score voor de beste 10% of hoeveel leerlingen slagen
  • Producten: een bedrijf kan "90% van de accu's gaat minstens 18 uur mee" pas beloven na deze berekening
  • Sport en wetenschap: of een resultaat ongewoon is, hangt af van hoeveel oppervlakte erachter ligt
Dezelfde vier stappen beantwoorden al deze vragen, in welke eenheden dan ook.

Toepassingen in de echte wereld

Kwaliteitscontrole: te weinig gevulde blikjes

Frisdrankfabrieken controleren welk deel van de blikjes onder de hoeveelheid op het etiket zit, en stellen de vulmachines bij.

Voorbeeld:

Een lijn vult blikjes met μ=330\mu = 330 mL en σ=2\sigma = 2 mL. Elk blikje onder 327 mL wordt gemarkeerd als te weinig gevuld.

1Probeer het zelf

Blikjes worden gevuld met μ=330\mu = 330 mL en σ=2\sigma = 2 mL, normaal verdeeld. De tabel geeft P(Z<−1,5)=0,0668P(Z < -1{,}5) = 0{,}0668.

Welk deel van de blikjes bevat minder dan 327 mL? Geef een decimaal getal.

Stap 1: Schrijf de wiskundige uitdrukking

Standaardiseer 327 mL en lees dan de oppervlakte links af:

Groeicurven op het consultatiebureau

Artsen vergelijken baby's met groeicurven. Elke lijn in de grafiek is een percentiel van een normale verdeling.

Voorbeeld:

In een onderzoek is het gewicht van baby's van 6 maanden ongeveer normaal verdeeld met μ=8\mu = 8 kg en σ=0,5\sigma = 0{,}5 kg. Een baby onder het 10e percentiel krijgt een extra controle.

2Probeer het zelf

Gewicht op 6 maanden: μ=8\mu = 8 kg, σ=0,5\sigma = 0{,}5 kg. De tabel laat zien dat links van z≈−1,28z \approx -1{,}28 ongeveer 10% van de oppervlakte ligt.

Onder welk gewicht (in kg) hoort een baby bij de lichtste 10%?

Stap 1: Schrijf de wiskundige uitdrukking

Gebruik x=μ+zσx = \mu + z\sigma:

Een stadsmarathon plannen

Organisatoren schatten hoeveel lopers op bepaalde momenten op het parcours zijn, om drinkposten en vrijwilligers te plannen.

Voorbeeld:

De finishtijden zijn ongeveer normaal verdeeld met μ=240\mu = 240 minuten en σ=30\sigma = 30 minuten. De organisatie wil weten welk deel van de lopers tussen 225 en 285 minuten finisht.

3Probeer het zelf

Finishtijden: μ=240\mu = 240 min, σ=30\sigma = 30 min. Tabelwaarden: P(Z<1,5)=0,9332P(Z < 1{,}5) = 0{,}9332 en P(Z<−0,5)=0,3085P(Z < -0{,}5) = 0{,}3085.

Welk deel van de lopers finisht tussen 225 en 285 minuten?

Stap 1: Schrijf de wiskundige uitdrukking

Trek de twee oppervlakten links van elkaar af:

Belangrijke punten

  • 1Voor een kans bij de normale verdeling schets je het gebied, standaardiseer je met z=x−μσz = \frac{x - \mu}{\sigma}, lees je de z-tabel af en pas je aan
  • 2De z-tabel geeft de oppervlakte LINKS: P(X<a)=P(Z<za)P(X < a) = P(Z < z_a)
  • 3Rechterstaart: P(X>a)=1−P(Z<za)P(X > a) = 1 - P(Z < z_a)
  • 4Tussen twee waarden: P(a<X<b)=P(Z<zb)−P(Z<za)P(a < X < b) = P(Z < z_b) - P(Z < z_a)
  • 5Terugrekenen: zoek zz bij de gegeven oppervlakte binnen in de tabel, dan x=μ+zσx = \mu + z\sigma (beste 10% betekent z≈1,28z \approx 1{,}28)
  • 6Een kans is ook een deel van de populatie: 0,06680{,}0668 van 2000 flessen is ongeveer 134 flessen

Veelgestelde vragen

Nee. Bij een continue grootheid heeft één losse waarde kans 0, dus << en ≤\le geven dezelfde oppervlakte. Bij de binomiale verdeling is dat anders, daar maakt het wel uit.
Nee. Bij een continue grootheid heeft één losse waarde kans 0, dus << en ≤\le geven dezelfde oppervlakte. Bij de binomiale verdeling is dat anders, daar maakt het wel uit.
Rond voor de tabel af op twee decimalen, of neem een waarde tussen de twee buren in de tabel. Bij z=1,645z = 1{,}645 liggen 0,9495 en 0,9505 even dichtbij, dus 0,95 is een goed antwoord.
Tabellen stoppen meestal bij ongeveer 3,49. Daarbuiten is de oppervlakte links praktisch 1 (bij een grote positieve z) of praktisch 0 (bij een grote negatieve z). Zulke waarden zijn uiterst zeldzaam.
Het 90e percentiel is de waarde waaronder 90% van de populatie ligt. "Eronder" is de linkerkant van de kromme, en precies dat meet de z-tabel.

Woordenlijst

Standaardiseren
Een waarde xx omrekenen naar een z-score met z=x−μσz = \frac{x - \mu}{\sigma}, zodat je de tabel van de standaardnormale verdeling kunt gebruiken
z-tabel
Tabel van de standaardnormale verdeling: bij elke zz geeft ze de oppervlakte links, P(Z<z)P(Z < z)
Linkerstaart / rechterstaart
De oppervlakte onder de normale kromme onder een waarde (links) of boven een waarde (rechts)
Complementregel
P(X>a)=1−P(X<a)P(X > a) = 1 - P(X < a), omdat de totale oppervlakte onder de kromme 1 is
Percentiel
De waarde waaronder een bepaald percentage van de populatie ligt, bijvoorbeeld het 90e percentiel
Grenswaarde
De waarde x=μ+zσx = \mu + z\sigma die een gegeven oppervlakte afsplitst, bijvoorbeeld de beste 10%

Formulekaart

Standaardiseren

z=x−μσz = \frac{x - \mu}{\sigma}

Van echte eenheden naar een z-score

Oppervlakte links

P(X<a)=P(Z<za)P(X < a) = P(Z < z_a)

Direct uit de z-tabel

Oppervlakte rechts

P(X>a)=1−P(Z<za)P(X > a) = 1 - P(Z < z_a)

Complement van de tabelwaarde

Oppervlakte ertussen

P(a<X<b)=P(Z<zb)−P(Z<za)P(a < X < b) = P(Z < z_b) - P(Z < z_a)

Verschil van twee oppervlakten links

Grenswaarde

x=μ+zσx = \mu + z\sigma

Van een z-score terug naar echte eenheden (percentielen)

Uitdaging van vandaagEén opgave, drie pogingen

Meer over dit onderwerp