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Die Navier-Stokes-Gleichungen
Die Navier-Stokes-Gleichungen beschreiben Strömungen mit Wirbeln und Turbulenzen (etwa im Windkanal, oder in einem Fluss). Immer wenn's turbulent wird, versagen die üblichen Hilfsmittel der Differenzialrechnung, die man etwa auf dem Gymnasium lernt. Das Millenniumsproblem fragt nach einer Lösungstheorie zu genau diesen Gleichungen. Die ist wichtig, weil Navier-Stokes-Gleichungen zwar täglich gelöst werden (das ergibt zum Beispiel den Wetterbericht, oder Rechnungen für den virtuellen Windkanal, um Autos windschnittig und Flugzeuge flugstabil zu kriegen), aber ohne gute Theorie darf man den Großcomputern nicht trauen.
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Definition Dichtefunktion Hat eine Zufallsgröße X \text X den Erwartungswert μ \mu, Varianz σ 2 \sigma^2 und die Wahrscheinlichkeitsdichte f ( x) = 1 σ 2 π e − 1 2 ( x − μ σ) 2 \displaystyle f(x)=\frac1{\sigma\sqrt{2\pi}}e^{-\frac12(\frac{x-\mu}\sigma)^2}, so heißt sie normalverteilt mit den Parametern σ \sigma und μ \mu, kurz auch N ( μ, σ 2) \mathcal{N(\mu, \sigma^2)} -verteilt. Man schreibt X ∼ N ( μ, σ 2) \text{X}∼\mathcal{ N(\mu, \sigma^2)}. Für μ = 0 \mu=0 und σ = 1 \sigma=1 heißt die Zufallsgröße standardnormalverteilt. Im Graphen rechts ist die Funktion der Standardnormalverteilung abgebildet. Er heißt allgemein Gaußsche Glockenfunktion. Verteilungsfunktion Die Verteilungsfunktion einer Normalverteilung ist gegeben durch Substituiere z = t − μ σ z=\frac{t-\mu}{\sigma}.. Normalverteilung - lernen mit Serlo!. Φ \Phi ist die Verteilungsfunktion der Standardnormalverteilung. Die Werte der Standardnormalverteilung lassen sich im Tafelwerk der Stochastik nachlesen. Eigenschaften hat Erwartungswert μ \mu. hat Standardabweichung σ \sigma.
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Diese Regel ist eine Vereinfachung und soll vor allem dem Aufbau eines intuitiven Verständnisses dienen. Sie steht auch in KE2 S. 98 und nennt sich dort 1, 2, 3-σ-Regel. Aber für die Klausur-Vorbereitung bitte IMMER in der Tabelle im Glossar nachschauen!! 🙂
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Eine stetige Zufallsgröße $X$ mit dem Erwartungswert $\mu$ und der Standardabweichung $\sigma$ heißt normalverteilt mit den den Parametern $\mu$ und $ \sigma$ (kurz $N (\mu; \sigma)$ -verteilt), wenn sie die folgende Dichte funktion besitzt: $\Large \bf f_N(t)=\frac{1}{\sigma \sqrt{2 \pi}} \cdot e^{ -\frac{1}{2} \cdot \left( \frac{t-\mu}{\sigma}\right)^2}$ 2 Graphen von Dichten von Normalverteilungen Die Dichten von Normalverteilung en haben ein Maximum an der Stelle $\mu$, die Graphen sind symmetrisch zur Geraden $x=\mu$ und haben für $x \rightarrow \pm \infty$ die x-Achse als Asymptote. Mit zunehmender Standardabweichung $\sigma$ werden ihre Graphen flacher und breiter, umso kleiner $\sigma$ wird umso höher und schmaler werden die Graphen. Standard-Normalverteilung Ist $X \sim N (0; 1)$-verteilt, so nennt man $X$ standardnormalverteilt die Dichte der Standard-Normalverteilung wird mit einem $ \large \bf \varphi $ bezeichnet und sieht so aus: $\Large \bf \varphi (t)=\frac{1}{\sqrt{2 \pi}} \cdot e^{ -\frac{t^2}{2}} $ Dichte der Standard-Normalverteilung Gaußsche Glockenkurve Die Form des Graphen von $\varphi (t) $ hat ihr den Namen Gaußsche Glockenkurve eingebracht.
Inverse Verteilungsfunktion Häufig geht es in Aufgaben darum, zu einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit, ein passendes Intervall zu bestimmen. Dazu benötigt man die inverse Verteilungsfunktion $ F^{- \, 1}_{N(\mu \, ; \sigma)}$ bzw. $ \Phi^{- \, 1}$. Rechnen mit der Normalverteilung, Anschaulich, Stochastik, Gauß-Verteilung, Mathe by Daniel Jung - YouTube. Bestimmen Sie ein Gewicht m, so dass oberhalb davon maximal 1% der Gewichte der Golfbälle liegen. $P ( X > m) \leq 0, 01 \Leftrightarrow P ( X \leq m) \geq 0, 99 \Leftrightarrow \Phi (\frac{m-50}{2}) \geq 0, 99$ $\Phi (\frac{m-50}{2}) \geq 0, 99 \Leftrightarrow \frac{m-50}{2} \geq \Phi^{- \, 1}(0, 99) \Leftrightarrow m \geq2 \cdot \Phi^{- \, 1}(0, 99) + 50$ $m \geq \bf 54, 66$ Schneller geht es, wenn man $ F^{- \, 1}_{N(50 \, ; 2)}$ verwendet. Probieren Sie das mal aus.