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Forumthread: Zufallszahl mit Gauss-Normalverteilung

Zufallszahl mit Gauss-Normalverteilung
Armin
Hallo,
ich ermittle mit folgender Formel Zufallszahlen, welche nach Gauss einer Normalverteilung entsprechen. Damit lässt sich die Glockenkurve nach Gauss darstellen.
=NORMINV(ZUFALLSZAHL();0;2)
Ich müsste nun aber Zufallszahlen erstellen, die genau zwischen -5 und +5 liegen. Wenn ich aus der zwei z.B. 1,75 mache (=NORMINV(ZUFALLSZAHL();0;1,75), dann ergeben liege ich schon ziemlich nach an der +/-5. Aber in Einzelfällen (Neuberechnung) werden diese Werte immer wieder überschritten.
Welche Zahl ist hier zu erfassen um genau die +/-5 Grenze einzuhalten? Wie lässt sich diese Zahl für die Funktion Norminv() berechnen?
Viele Dank
Schöne Grüße
Armin
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AW: Zufallszahl mit Gauss-Normalverteilung
06.10.2009 17:56:02
JogyB
Hi.
Das einzige Möglichkeit die ich sehe wäre, den Wertebereich von ZUFALLSZAHL() so zu beschränken, dass als Ergebnis nur Werte zwischen +5 und -5 herauskommen können.
Das kannst Du so machen:
B2: Dort steht die Standardabweichung
C2: =NORMVERT(5;0;$B$2;1)
D2: =NORMVERT(-5;0;$B$2;1)
Die Formel für die Zufallszahlen wäre dann:
=NORMINV(ZUFALLSZAHL()*($C$2-$D$2)+$D$2;0;$B$2)
Davor solltest Du Dir aber erst einmal überlegen, wie Deine Normalverteilung eigentlich aussehen soll. Du kannst mit so etwas immer nur einen Ausschnitt der Normalverteilung wiedergeben, da diese keinen minimalen oder maximalen Wert besitzt.
Gruss, Jogy
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Dafür steht dann ZUFALLSBEREICH(-5;5) --orT
06.10.2009 19:11:08
Luc:-?
Gruß Luc :-?
AW: Dafür steht dann ZUFALLSBEREICH(-5;5) --orT
09.10.2009 09:03:45
JogyB
Hi Luc,
dazu müssen aber die Analysefunktionen aktiviert sein und die vermeide ich wenn möglich. Vor allem, weil es da mit den Sprachversionen schnell mal Probleme gibt - ist auf Privatrechnern nicht so wichtig, bei international operierenden Firmen dagegen schon. Bei der Multilingual-Version von Office sind die Analysefunktionen auch dann englisch, wenn die GUI (und damit alle anderen Formeln) auf deutsch ist.
Gruss, Jogy
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Nachtrag...
09.10.2009 09:10:14
JogyB
Außerdem: Wieso -5 bis 5? Den Bereich braucht man hier nicht als Zufallszahl, da diese ganz sicher nicht normal, sondern (hoffentlich) gleichverteilt ist.
Gruss, Jogy
AW: Zufallszahl mit Gauss-Normalverteilung
07.10.2009 22:43:44
bst
Abend Jogy,
warum funktioniert das denn bzw. funktioniert das denn überhaupt immer?
Ich hätte nun einfach mal angenommen dass es immer ein paar Werte gibt die außerhalb von -5 und +5 liegen, mit einer (sehr) geringen Wahrscheinlichkeit halt?
cu, Bernd
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AW: Zufallszahl mit Gauss-Normalverteilung
09.10.2009 09:08:33
JogyB
Hi Bernd,
sorry für die späte Antwort, war zwei Tage unterwegs:
Ich wende hier einen kleinen Trick an: Mit den beiden NORMVERT-Funktionen berechne ich die Wahrscheinlichkeit für x <= -5 und x <= 5. Diese gebe ich dann als Unter- bzw. Obergrenze für die Zufallszahl vor. Damit können dann bei der Umkehrung nur noch Werte zwischen -5 und +5 herauskommen.
Der Nachteil ist natürlich, dass ich die Gausskurve damit an den Rändern beschneide, es also eigentlich keine Normalverteilung mehr bzw. nur ein Teil dieser ist. Durch die Nebenbedingung geht es aber nicht anders
Gruss, Jogy
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AW: Zufallszahl mit Gauss-Normalverteilung
09.10.2009 13:43:37
bst
Hallo Jogy,
danke.
lg, Bernd
OT@Bernd: Hattest du meinen 2.Nachtrag...
09.10.2009 09:32:09
Luc:-?
...noch mitbekommen, Bernd?
Gruß Luc :-?
OT@Luc, Du meinst
09.10.2009 22:22:03
bst
Abend Luc,
... das mit:
..davon aus, dass das jeder versteht, Bernd,
aber jemand der sich mit dieser Problematik befasst schon... ;-)
Ja, habe ich. Bin aber noch nicht dazu gekommen das genauer zu überdenken.
Ein schönes Wochenende,
Bernd
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Danke, dito, mir hat's das nur...
09.10.2009 23:08:57
Luc:-?
...gerade gründlich verhagelt, Bernd,
dank der Neue-Energie-Firmen-Personalpolitik, die nun alles andere als neu, dafür im schwärzesten Bananengelb daherkommt...
Gruß Luc :-?
;

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Infobox / Tutorial

Zufallszahlen mit Gauss-Normalverteilung in Excel generieren


Schritt-für-Schritt-Anleitung

Um normalverteilte Zufallszahlen in Excel zu generieren, kannst du die Funktion NORMINV in Kombination mit ZUFALLSZAHL() verwenden. Hier ist eine Schritt-für-Schritt-Anleitung:

  1. Standardabweichung festlegen: Bestimme die Standardabweichung, die du verwenden möchtest. Zum Beispiel, setze sie in Zelle B2.
  2. Grenzwerte berechnen: Berechne die Grenzwerte für die Normalverteilung:
    • In Zelle C2: =NORMVERT(5;0;$B$2;1)
    • In Zelle D2: =NORMVERT(-5;0;$B$2;1)
  3. Zufallszahl generieren: Verwende die folgende Formel, um normalverteilte Zufallszahlen zwischen -5 und +5 zu erzeugen:
    =NORMINV(ZUFALLSZAHL()*($C$2-$D$2)+$D$2;0;$B$2)

Diese Formel sorgt dafür, dass die generierten Werte innerhalb des gewünschten Bereichs liegen und dennoch eine Gauss'sche Verteilung aufweisen.


Häufige Fehler und Lösungen

  • Problem: Zufallszahlen liegen außerhalb des festgelegten Bereichs.

    • Lösung: Überprüfe die Standardabweichung in Zelle B2. Stelle sicher, dass diese korrekt eingestellt ist und nicht zu groß gewählt wurde.
  • Problem: Fehlermeldung bei der Verwendung von NORMINV.

    • Lösung: Stelle sicher, dass die Analysefunktionen in Excel aktiviert sind. Gehe zu "Datei" > "Optionen" > "Add-Ins" und aktiviere die Analyse-Funktionen.

Alternative Methoden

Wenn du keine Einschränkung auf den Bereich von -5 bis +5 benötigst, kannst du einfach die Funktion ZUFALLSZAHL() verwenden, um eine gleichverteilte Zufallszahl zu generieren. Für eine normalverteilte Zufallszahl ohne Begrenzung kannst du Folgendes verwenden:

=NORMINV(ZUFALLSZAHL(); Mittelwert; Standardabweichung)

Setze den Mittelwert und die Standardabweichung nach deinen Anforderungen.


Praktische Beispiele

  1. Zufallszahlen zwischen -3 und 3:

    • Setze in B2 die Standardabweichung auf 1.
    • Verwende die Formel:
      =NORMINV(ZUFALLSZAHL()*6-3;0;B2)
  2. Erstellen einer Gauss-Kurve:

    • Erstelle eine Tabelle mit Werten und benutze die Funktion NORMVERTEILUNG zur Darstellung der Verteilung.
    • Beispiel-Formel für die y-Werte:
      =NORMVERTEILUNG(x; Mittelwert; Standardabweichung; FALSCH)

Tipps für Profis

  • Visualisierung: Verwende Diagramme, um deine normalverteilten Zufallszahlen grafisch darzustellen. Die Gaußsche Kurve ist eine hervorragende Möglichkeit, die Verteilung zu veranschaulichen.
  • Bedingte Zufallszahlen: Um einen Zufallsgenerator mit Bedingung zu erstellen, kannst du weitere Funktionen wie WENN in Kombination mit ZUFALLSZAHL() verwenden.

FAQ: Häufige Fragen

1. Kann ich auch negative Werte in der Normalverteilung erhalten? Ja, bei einer Normalverteilung ist es theoretisch möglich, negative Werte zu erhalten. Mit der oben beschriebenen Methode kannst du jedoch sicherstellen, dass die Werte innerhalb eines definierten Bereichs liegen.

2. Welche Excel-Version benötige ich für diese Funktionen? Die beschriebenen Funktionen sind in den meisten modernen Excel-Versionen verfügbar, einschließlich Excel 2010, 2013, 2016, 2019 und Office 365. Achte darauf, dass die Analysefunktionen aktiviert sind.

3. Was kann ich tun, wenn ich eine gleichverteilte Zufallszahl benötige? Verwende einfach die Funktion ZUFALLSZAHL() oder ZUFALLSBEREICH(), um gleichverteilte Zufallszahlen zu generieren.

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