Autor Thema: Stochastik?! Hilfe!  (Gelesen 10150 mal)

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Offline orcus

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Stochastik?! Hilfe!
« am: 3.04.2003 | 15:17 »
Hallo da draussen am Bildschirm  :)

Wer kann mir die Formel für folgende Berechnung nennen:

Ich werfe x sechsseitige Würfel. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass y davon genau die Zahl z zeigen?

Stochastik ist halt doch schon ein bisserl her... *pfiffel*

Danke schonmal für das Hirnschmalz  ;D


Grüße,
Orcus

Offline Asdrubael

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #1 am: 3.04.2003 | 15:20 »
Ich hoffe, du gehst davon aus, dass die Würfel alle die gleiche Seitenanzahl haben ::)
Seitenanzahl ist dann mal w.

und jetzt muss ich noch ne Weile grübeln... ist bei mir auch schon ein ganzes Stück her
Und ein Paladin ist nun mal ein Krieger und kein Therapeut.

Misantropie ist halt in der Gruppe lustiger  ;D

Offline orcus

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #2 am: 3.04.2003 | 15:24 »
@Asdrubael: Na klaro. Sechs Seiten eben  :D

Zitat
Ich werfe x sechsseitige Würfel.


Offline Asdrubael

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #3 am: 3.04.2003 | 15:27 »
Für einen Würfel ist die Wahrscheinlichkeit logischerweise:
                                      1/w

Bei x Würfeln: (y*1/x)*1/w, dass genau so viele Würfel genau die Zahl zeigen.  Das gilt natürlich nur unter der Voraussetzung, dass y<=x

Habs jetzt allerdings noch nicht an beispielen nachgerechnet
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Offline orcus

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #4 am: 3.04.2003 | 15:55 »
Das kann nicht ganz stimmen.

Beispiel:

Anzahl Würfel = 10 (x=10)
Anzahl Treffer = 1 (y=1)

Wenn man das in die Formel einsetzt:

(1*1/10)*1/6 = 0,01666..

Bei 5 Treffern:

(5*1/10)*1/6 = 0,08333..

Beides deutlich niediger als die Wahrscheinlichkeit für einen Würfel, nämlich: 0,16666..

Also steigt die Wahrscheinlichkeit mit zunehmender geforderter Trefferzahl und eingesetzten Würfeln? Dann wär die Formel wohl falsch. Irre ich?

Ich bin auf jeden Fall verwirrt  :P


Offline Selganor [n/a]

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #5 am: 3.04.2003 | 15:55 »
Stimmt nicht ganz...
Denn er will ja GENAU y Wuerfel, also duerfen y Wuerfel die Zahl z zeigen und x-y Wuerfel duerfen z nicht zeigen.

Das ganze gibt dann wilder Permutationen (oder Kombinationen?) die ich aus dem Kopf nicht mehr hergeleitet kriege....

Vielleicht fuehlt sich ByC ja berufen...
Abraham Maslow said in 1966: "It is tempting, if the only tool you have is a hammer, to treat everything as if it were a nail."

Offline Asdrubael

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #6 am: 3.04.2003 | 16:27 »
hm... er will nicht unbedingt genau y Würfel oder?
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Offline orcus

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #7 am: 3.04.2003 | 16:38 »
Doch-doch.

Nochmal anders, als praktisches Beispiel:

Ich würfle mit 5 W6. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass genau 3 Würfel die Zahl 1 zeigen?

Offline Asdrubael

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #8 am: 3.04.2003 | 16:45 »
Nimm ein Beispiel, würfel 2000 mal und zähl! ;D
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Offline orcus

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #9 am: 3.04.2003 | 17:26 »
@Asdrubael: Ne prima Idee  ;D

Ach kommt Leute, es wird doch einer dabei sein, der das gerade in der Schule hat, Mathematik studiert oder sonst was damit zu tun hat.

*büdde*


Offline Boba Fett

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #10 am: 4.04.2003 | 07:52 »
@orcus:
Der Unterschied ist, ob "Mindestens" y Würfel die gewünschte Zahl würfeln dürfen, oder
"GENAU" y Würfel. Asdrubaels Formel gilt für "GENAU" y Würfel.
Kopfgeldjäger? Diesen Abschaum brauchen wir hier nicht!

Offline Selganor [n/a]

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #11 am: 4.04.2003 | 08:01 »
Sicher ?

Machen wir doch mal den Test:
3 Wuerfel 2 sollen eine bestimmte Zahl wuerfeln.

Laut Formel Asdrubael waere das (2*1/3)*1/6 also 2/18=1/9

Es gibt 3 Moeglichkeiten wie dies passieren kann (OXX,XOX,XXO)
Die Chance auf jede dieser Moeglichkeiten ist:
1/6 * 1/6 * 5/6 (der dritte Wuerfel darf ja nicht die Zahl zeigen sonst waeren es ja drei Erfolge), also 5/216
Das mal 3 kommen wir auf 5/72 also 0,069444444 das ist etwas eniger als die 1/9, oder ?
Abraham Maslow said in 1966: "It is tempting, if the only tool you have is a hammer, to treat everything as if it were a nail."

Offline Boba Fett

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #12 am: 4.04.2003 | 08:41 »
Bei deinem Beispiel gibt es 3 Möglichkeiten bei 6^3 (216) verschiedenen Möglichkeiten...
Macht also eine Wahrscheinlichkeit von 3/216...
So, und das jetzt bitte in eine Formel...
Kopfgeldjäger? Diesen Abschaum brauchen wir hier nicht!

Offline Selganor [n/a]

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #13 am: 4.04.2003 | 08:52 »
Es muesste so in der Art aussehen:

x=Anzahl der Wuerfel
y=Anzahl der Erfolge (Wuerfel die die Zahl z zeigen)
w=Anzahl der Wuerfelseiten

(1/w)**y * ((w-1)/w)**(x-y) * MOEGLICHKEITEN

Fuer diese MOEGLICHKEITEN gibt es eine schoene mathematische Methode, die ich von ueber 10 Jahren im Mathe-LK mal gelernt (und inzwischen wieder vergessen) habe.

Du brauchst den ((w-1)/w), da du ja GENAU y Treffer haben willst, also die anderen (x-y) Wuerfel NICHT die Zahl z anzeigen duerfen.
Abraham Maslow said in 1966: "It is tempting, if the only tool you have is a hammer, to treat everything as if it were a nail."

Offline orcus

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #14 am: 4.04.2003 | 10:42 »
Ui - erstmal vielen Dank für die Mühe  ::)

Wenn es nicht "genau", sondern "mindestens" y Erfolge sind, bräuchte man das ((w-1)/w) einfach nur durch (1/w) ersetzen, oder?

Das mit den "Möglichkeiten" sollte sich doch ergoogeln lassen...

Ich such mal...

Samael

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #15 am: 4.04.2003 | 10:54 »
Ich kann da auch helfen:

Also:

Mit welcher Wahrscheinlichkeit P(n) fallen von N unabhängigen Ja/nein entscheidungen, deren jede mit der Wahrscheinlichkeit p positiv verläuft (zBsp 1/6 bei einem W6), insgesamt n positiv aus?

Die Antwort darauf ist die Binominalverteilung:

P(n) = p^n * (1-p)^(N-n) * [N!/n!(N-n)!]

 
Für die obige Fage lauten die Variablen:

x=N (Anzahl der Würfelvorgänge)
p=1/6 (eine bestimmte Zahl auf dem W6)
y=n (Anzahl der gewünschten Zahl)

« Letzte Änderung: 4.04.2003 | 10:57 von Samael »

Offline Selganor [n/a]

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #16 am: 4.04.2003 | 10:57 »
Wenn es nicht "genau", sondern "mindestens" y Erfolge sind, bräuchte man das ((w-1)/w) einfach nur durch (1/w) ersetzen, oder?
Nein, du kannst das ((w-1)/w) durch 1 ersetzen. Es ist ja egal was die anderen Wuerfel zeigen, also ist jedes Ergebnis dieser Wuerfel "richtig".
Abraham Maslow said in 1966: "It is tempting, if the only tool you have is a hammer, to treat everything as if it were a nail."

Offline orcus

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #17 am: 4.04.2003 | 11:39 »
Langsam steig ich durch  ;D

Kann mir Mathe-Idiot jetzt noch jemand erklären, was das "!" bedeutet.
Ich weiß schon, dass man es gemeinhin "Ausrufezeichen" nennt  ;)

Und was ist wenn (N-n) = 0 ergibt? Dann ist doch die ganze Formel gleich Null.

Offline Selganor [n/a]

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #18 am: 4.04.2003 | 11:49 »
! ist die Fakultaet, also 3! ist 3*2*1=6 4! ist 4*3*2*1=24 und 0! = 1 also keine Gefahr, dass die Formel=0 wird.
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Offline orcus

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #19 am: 4.04.2003 | 12:46 »
*vordiestrinklatsch*

Dankeschön!

Jetzt sollte ich eigentlich zurechtkommen  :)

Aber ich weiß ja wen ich notfalls fragen kann... *pfiffel*


Dankbare Grüße,
Orcus

Gast

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #20 am: 4.04.2003 | 13:40 »
Kann mir Mathe-Idiot jetzt noch jemand erklären, was das "!" bedeutet.
Ich weiß schon, dass man es gemeinhin "Ausrufezeichen" nennt  ;)

Erinnert mich an eine Komilitonin von mir:
Als der Professor ein Auszufezeichen auf ein Gleichheitszeichen setzte, um zu verdeutlichen, dass diese Gleichsetzung extrem wichtig sei fragte sie ihn "Was bewirkt denn ein Fakultätszeichen auf einem Gleichzeichen?" ;D

Offline Smendrik

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #21 am: 4.04.2003 | 13:49 »
Steht für "Faktorielle", habs erst in Mathe durchgenommen, mit aber nicht gemerkt wofür man's genau braucht...  ::)

Ich glaube mit der Rechenoperation lassen sich die Anzal der Möglichkeiten von Kombinationen ausrechnen. Hängt irgendwie mit der Wahrscheinlichkeitsrechnung zusammen...
Was nützt alle Magie der Welt, wenn man damit nicht mal ein Einhorn retten kann?

Sleep is like the unicorn - it is rumored to exist, but I doubt I will see any

Samael

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #22 am: 4.04.2003 | 16:07 »
Also ich benutze ein Ausrufungszeichen über dem Gleichheitszeichen immer wenn ich fordere das zwei Terme gleich sein sollen um mit dieser Forderung eine Variable auszurechnen.

Offline orcus

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #23 am: 4.04.2003 | 20:51 »
Das hier hab ich vorhin in Excel verbrochen, aber irgendwas ist falsch.
In meiner kleinen Tabelle errechnet die Formel Wahrscheinlichkeiten von über "1" wenn die Anzahl der Würfel über 6 steigt - und das kann ja nicht sein. :-\


N ist die Anzahl der Würfel.
n ist die Anzahl der Treffer.
Die Formel ist jetzt für "mindestens" und nicht "genau y Treffer".

=((1/6)^n)*1^(N-n)*(FAKULTÄT(N)/(FAKULTÄT(n)*FAKULTÄT(N-n)))

Das war die Vorlage von Samael:
Zitat
P(n) = p^n * (1-p)^(N-n) * [N!/n!(N-n)!]


Warum bring ich dat nich auf die Reihe  ???

Samael

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #24 am: 6.04.2003 | 10:07 »
Zumindest stimmt deine Formel nicht gan mit meiner Vorlage überein - es ist (1-p)^(N-n), nicht 1^(N-n), was ja unabhängig von N und n immer 1 wäre.....

Offline orcus

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #25 am: 6.04.2003 | 13:32 »
Das (1-p)^(N-n) habe ich deshalb durch 1^(N-n) ersetzt, weil sich die Formel ja jetzt auf "mindestens y Treffer" bezieht.
Und so hatte Selganor das ja erklärt:
Zitat
Nein, du kannst das ((w-1)/w) durch 1 ersetzen. Es ist ja egal was die anderen Wuerfel zeigen, also ist jedes Ergebnis dieser Wuerfel "richtig".

Meiner Ansicht nach ist bei dem [N!/n!(N-n)!] etwas falsch. Rechnet man nämlich nur diesen Teil aus. Kommt dabei "N" raus!

In meiner Tabelle schaut die umgesetzte Formel bei geforderter Trefferanzahl "1" dann so aus:

0,166666667   1 Würfel
0,333333333   2 Würfel
0,5                     3 Würfel
0,666666667   4 Würfel
0,833333333   5 Würfel
1                     6 Würfel
1,166666667   7 Würfel
1,333333333   8 Würfel
1,5                     9 Würfel
1,666666667   10 Würfel
1,833333333   11 Würfel
2                     12 Würfel

 :-\

Übrigens: Das ganze Rumgerechne brauch ich natürlich um diese Würfelmethode beurteilen zu können.
Ich bin nämlich am überlegen, ob sich damit ein brauchbares Rollenspielsystem aufbauen lässt, oder ob die Wahrscheinlichkeitsstreuung dafür ungeeignet ist.

Offline ByC

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #26 am: 7.04.2003 | 10:41 »
Hallo,

ich weiss zwar nicht, ob das Problem noch aktuell ist, aber der Weg über die Binomialverteilung ist auf jeden Fall der richtige.

Die Binomialverteilung besagt, dass die Wahrscheinlichkeit dafür, dass bei n unabhängigen Versuchen ein Ereignis, dem beim Einzelversuch die Wahrscheinlichkeit p zukommt, genau k-mal auftritt sich wie folgt berechnet:
(n!/(k!*(n-k)!)) *p^k*(1-p)^(n-k)

Dabei gilt für Dein Problem P=1/6, n=Anzahl der Würfel, k=Anzahl der Treffer.

Damit hast Du dann die Wahrscheinlichkeit dafür, dass Du genau k Treffer erhälst. Die Wahrscheinlichkeit dafür, dass Du mindestens k Treffer erhälst, berechnet sich ganz einfach aus der Summe ( >:( Wieso gibt es hier eigentlich keinen Formeleditor?) der Wahrscheinlichkeiten für k, k+1, k+2, ..., n Treffer.
"Der Horizont der meisten Menschen ist ein Kreis mit dem Radius 0. Und das nennen sie ihren Standpunkt." (A. Einstein)

Offline Selganor [n/a]

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #27 am: 7.04.2003 | 10:58 »
Mal ganz dezent gefragt, muesste man wenn man auf das (1-p)^(n-k) verzichtet (das sagt ja, dass die anderen (n-k) NICHT p sind) nicht schon das gefragte (naemlich mindestens n) haben ?
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Samael

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #28 am: 7.04.2003 | 11:13 »
@ByC
Ähm. Fast EXAKT denselben Post habe ich auch schon in diesen Thread gechrieben.....
Inklusive Formel.

@Selganor:
Könnte sein. bin aber nicht sicher und zerbreche mir jetzt nicht den Kopf darüber... :P

@Orcus:
Die Formel ist zu 100% korrekt wie ich (und später ByC) sie gepostet haben.

Offline orcus

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #29 am: 7.04.2003 | 11:23 »
@Samael:

Ich sehe aber einen Unterschied in den Formeln:

ByC: (n!/(k!*(n-k)!))

bei Dir: (n!/k!*(n-k)!)

Da fehlt ne Klammer. Oder ist die zuviel  ???

Ich probier die Formel mal aus, danke ByC!


Samael

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #30 am: 7.04.2003 | 11:27 »
Oh.
Ja, das muss komplett unter den Bruchstirich. Ich dachte das wäre klar, weil ich kein * dazwischen gemacht habe. In deiner Excel Formel ist es ja auch richtig.

Offline ByC

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #31 am: 7.04.2003 | 11:49 »
Mal ganz dezent gefragt, muesste man wenn man auf das (1-p)^(n-k) verzichtet (das sagt ja, dass die anderen (n-k) NICHT p sind) nicht schon das gefragte (naemlich mindestens n) haben ?

Nein, das geht nicht. Man kann mit der Binomialverteilung nur die Wahrscheinlichkeit für genau k Treffer berechnen.

Ein einfaches Gegenbeispiel zeigt schon, dass Dein Ansatz nicht funktioniert:
Zweimaliges Werfen einer Münze mit Kopf und Zahl. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass mindestens einmal Kopf erscheint? Es gilt n=2, p=1/2, k=1

"Zu Fuß" berechnet ergeben sich insgesamt vier Möglichkeiten, die alle die gleiche Wahrscheinlichkeit haben: Z,Z ; Z,K ; K,Z ; KK Daraus ist leicht ersichtlich, dass 3 von 4 Fällen mindestens einmal Kopf ergeben, die Wahrscheinlichkeit liegt also bei 0,75.

Mit den Summen der Binomialverteilung errechnet ergibt sich das gleiche Ergebnis
P(k=1) = (2!/(1!*(2-1)!))*(1/2)^1*(1/2)^(2-1)
     = 2 * 1/2 * 1/2
     = 1/2

P(k=2) = (2!/(2!*(2-2)!))*(1/2)^2*(1/2)^(2-2)
     = 1 * 1/4 * 1
     = 1/4

P(k>=1) = P(k=1) + P(k=2) = 1/2 + 1/4 = 3/4 = 0,75

Nach Deiner Methode ergäbe sich aber:

P(k>=1) = (2!/(1!*(2-1)!))*(1/2)^1
     = 2 * 1/2
     = 1

"Der Horizont der meisten Menschen ist ein Kreis mit dem Radius 0. Und das nennen sie ihren Standpunkt." (A. Einstein)

Keppla

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #32 am: 7.04.2003 | 11:51 »
Also ich benutze ein Ausrufungszeichen über dem Gleichheitszeichen immer wenn ich fordere das zwei Terme gleich sein sollen um mit dieser Forderung eine Variable auszurechnen.

das kann missverständnisse mit informatikern produzieren: für c-progger ist ein ! VOR einem = das zeichen für ungleich

Gast

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #33 am: 7.04.2003 | 11:58 »
Ich weiß gar nicht, was ihr euch mit Binomialkoeffizienten so viel Stress macht. Das kann sogar mein Taschenrechner.

Offline orcus

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #34 am: 7.04.2003 | 12:09 »
Ich habs eben mal auprobiert, und die Tabelle sieht jetzt sehr brauchbar aus  ;)

Vielen Dank nochmals an euch alle!

 :D

Offline Asdrubael

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #35 am: 7.04.2003 | 12:44 »
Nur mal so ne dumme Frage am Rande:

Wozu braucht man so eine Tabelle?
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Offline orcus

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #36 am: 7.04.2003 | 13:16 »
Natürlich um ein "neues" Würfelsystem (wirklich neu ist das auch nicht) fürs Rollenspiel zu beurteilen.
Durch die Unterschiede in den Trefferwahrscheinlichkeiten zwischen Anzahl Würfel und Anzahl Treffer kann ich erkennen, ob dieses System überhaupt zum Spielen geeignet ist, und wie ich einen bestimmten Wert (z.B. 6 Würfel in Klettern) beurteilen soll.
Auch über welche Größe man die Schwierigkeit (z.B. glitschiger Untergrund beim Klettern) steuern kann.
In diesem Fall sind das die Anzahl der Würfel.

Vielleicht später dazu mehr, wenn es was wird  ;D

Samael

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #37 am: 7.04.2003 | 13:35 »


das kann missverständnisse mit informatikern produzieren: für c-progger ist ein ! VOR einem = das zeichen für ungleich

Ach, Informatiker sind mir egal....
 ;D

Gast

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #38 am: 8.04.2003 | 08:20 »


das kann missverständnisse mit informatikern produzieren: für c-progger ist ein ! VOR einem = das zeichen für ungleich

Ach, Informatiker sind mir egal....
 ;D
Das hab' ich gehört, elender Physiker! ;D ;)

Offline Selganor [n/a]

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Re:Stochastik?! Hilfe!
« Antwort #39 am: 8.04.2003 | 08:25 »
Das koennt ihr ja im Mai in Wupertal austragen ;D
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