Institut für Mathematik

Vorlesungen/Details

FS 20

Übungen

Mo 12.15 - 13.45
R-Kurs Stochastik für die Naturwissenschaften
Tutor: Nathan Brack
Mo 16.15 - 18.00
Fragestunde Stochastik für die Naturwissenschaften
Tutor: Liora Rueff
Di 12.15 - 13.45
Fragestunde Stochastik für die Naturwissenschaften
Tutor: Marius Furter
Mi 12.15 - 13.45
Übungen Stochastik für die Naturwissenschaften Gr. Mi
Tutor: Arianna Francesca Piana
Do 12.15 - 13.45
Übungen Stochastik für die Naturwissenschaften Gr. Do
Tutor: Nadja Straumann
Fr 12.15 - 13.45
Übungen Stochastik für die Naturwissenschaften Gr. Fr
Tutor: Abigail Sutton

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Archive

Prüfung 25.6.: Teilnehmerliste mit Raumzuteilung hier.
(Raum ist rechts (!) von Ihrer Matrikel- und Prüfungsnummer)

Prüfungseinsichten finden statt am 7., 8. und 9. Juli und die Anmeldemöglichkeiten zur Prüfungseinsicht werden noch folgen.

In OLAT hat es neu eine Sektion, in der kapitelweise alte Prüfungsaufgaben gelöst werden.

Abgabelink Übungen

Übersichtsplan Übungsbetrieb

Die Vorlesung sowie die MO- (R-Leistungskurs) und MI-Übungsstunden (12:15-13:45 Uhr) werden aufgezeichnet und sind über OLAT zugänglich. Sie benötigen für den Zugang Ihr AAI-Login. Es kann aus technischen Gründen Ausfälle geben; die Studierenden können sich in keiner Form auf allfällige Ausfälle berufen, falls sie Anforderungen zum Übungsbetrieb oder zur Prüfung nicht erfüllen können.

Die diversen Zugänge zu den Online-Angeboten:

Allgemeine Informationen und Frequently Asked Questions

Formaljuristisch:

  • Diese Vorlesung ist eine obligatorische Fortsetzung der Vorlesung "Analysis für die Naturwissenschaften" (MAT 182) aus dem Herbstsemester. Vorsicht: Viel von MAT 182 ist Ihnen aus dem Gymnasium bekannt gewesen, das dürfte in MAT 183 kaum der Fall sein. Sie müssen hier also viel mehr arbeiten, zum Beispiel auch den Storrer parallel dazu lesen!
  • Vorkenntnisse: Differential- und Integralrechnung, wie in der Analysis für die Naturwissenschaften (MAT 182) behandelt.
  • Es werden die wichtigsten Begriffe und Konzepte aus der Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik eingeführt und ihre Anwendungen illustriert. Die Ziele der Vorlesung sind:
    1. Grundlagen für weiterführende Vorlesungen werden bereitgestellt
    2. Einfache statistische Probleme können von den StudentInnen selbständig gelöst werden
    3. Die korrekte Lösung von schwierigeren statistischen Problemen kann von den StudentInnen nachvollzogen und auf eigene Probleme mit gleicher Struktur angewandt werden
    4. Die StudentInnen haben mit dem Statistik-Paket R gearbeitet
    5. Die StudentInnen erkennen die Grenzen der Statistik bei Entscheidungsproblemen
  • Bitte beachten Sie die Modulinformationen.

Verantwortliche Personen:

Feedback erwünscht:

Sie können den Dozenten oder die Übungsleitungen [2021: speziell wegen Corona (in der Pause oder vor und nach der Vorlesung ansprechen)] oder ein Email schreiben, wenn Sie Feedback geben wollen. Falls Sie dies anonym machen wollen, benutzen Sie doch eine passende Seite dieses Dokuments und legen es in die Kartonschachtel im Vorlesungssaal des Dozenten.

Literatur: Ich arbeite in der Vorlesung mit meinem eigenen Skript (siehe weiter unten). Bemerkungen zur Begleitliteratur zum Vorlesungsskript:

  • mindestens erste beiden unten zum Kauf empfohlen
  • dieses zweite Buch von Storrer wurde für eine 2-stündige Einführung geschrieben. Wir haben aber eine 4-stündige Vorlesung und weit ambitiösere Ziele. Damit wir dorthin gelangen, müssen wir im Skript mit einem hohen Abstraktionsgrad arbeiten - der Storrer ist diesbezüglich viel anschaulicher. Die Abstraktion ist jedoch notwendig, damit wir dann auch in hohem Tempo vorwärtskommen.
  • Der Versuch, nur den Stahel zu lesen, sollte nicht gewagt werden: Storrer erklärt die Grundlagen der Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik viel besser:

Die empfohlenen Bücher sind dann:

  1. für die ersten Wochen (bis und mit Kapitel 9): Einführung in die mathematische Behandlung der Naturwissenschaften II von H.H. Storrer, Birkhäuser, 1995, Korrekturen. Eine alte Version hiervon kann von eingeschriebenen StudentInnen der ETH kostenlos heruntergeladen werden via den Springerlink (Login (oben rechts) -> Institutional login -> Login via Shibboleth -> ETH Zürich. Die PDF sind mit einem digitalen Wasserzeichen versehen. Es ist nicht zu empfehlen, sie weiterzugeben.)

    Buch Storrer II (das hat eine 8 auf dem Umschlag): Erhältlich für 31 CHF in den Filialen:

    • ETH Store AG Polyterrasse, Offen Mo-Fr 9-18 Uhr
    • ETH Store AG Hönggerberg, Offen Mo-Fr 8-18 Uhr, Sa 11-16 Uhr
    • Online bestellen: www.eth-store.ch

  2. für die restlichen Wochen (ab Kapitel 10 und für die spätere Praxis): Statistische Datenanalyse von W.A. Stahel, Vieweg
  3. Zur Belebung: Statistik in Cartoons L. Gonick und W. Smith
  4. In English: We recommend Statistics for Engineers and Scientists by William Navidi. However, the exam will be based on the official lecture notes and on Einführung in die mathematische Behandlung der Naturwissenschaften II by H.H. Storrer, Birkhäuser, 1995.

Militär- und Zivildienste:

  • 2 Wochen Dienst: Blatt der zweiten Woche des FDT wird zu 60 % gutgeschrieben; das Blatt der ersten Woche können Sie noch lösen und abgeben
  • 2.5-3.5 Wochen Dienst: zwei Blätter der beiden letzten Wochen des FDT werden zu 60 % gutgeschrieben
  • Marschbefehl gescannt an Abigail Sutton.
  • Versuchen Sie, in Zukunft beim AC-Dienst, Wache, Küche oder Putzdienst unterzukommen. Dort haben Sie so viel frei einteilbare Zeit (zumindest ab dem zweiten FDT), dass Sie problemlos auch im Militär weiterstudieren können.
  • Versuchen Sie auch, für die Vorlesung Urlaub zu erhalten. Das lockert den FDT auf. Ich schreibe hierzu gerne eine Empfehlung (bitte Marschbefehl und Matrikelnummer schicken).
Ich komme von einer anderen Uni/Fakultät und habe schon eine ähnliche Vlsg gehabt: Falls Sie von einer anderen Uni oder Fakultät kommen und dort bereits eine Ihrer Meinung nach vergleichbare Vlsg besucht haben, können Sie einen Antrag beim Studiendekanat MNF stellen, dass Sie MAT 183 nicht mehr besuchen müssen. Dieser Antrag kann entweder direkt vom Studiendekanat MNF entschieden werden, oder das Studiendekanat MNF nimmt mit dem Modulverantwortlichen Prof. Furrer Rücksprache (dieser dann ev mit mir). Sie müssen damit insbesondere nicht selber zu mir kommen!

Arztzeugnisse müssen Sie bei folgenden Personen vorzeigen: Wegen des Übungstestats bei Abigail Sutton. Wegen der gesamten Vlsg oder Prüfung beim Dekanat.

Im Regelfall besuchen Sie die ordentliche Prüfung und nicht die Repetitionsprüfung - so haben alle die gleichen Voraussetzungen. Ausnahmen sind Krankheit oder andere wichtige Gründe. Die Daten finden Sie hier.

Wenn Sie das Testat für die Übungen nicht erreicht haben, können Sie die Prüfung nicht ablegen und das Modul gilt als Ganzes als Nichtbestanden (Sie haben damit einen Versuch weniger!). Besuchen Sie in einem Jahr Vlsg, Ue und Prüfung.

Repetenten: Studierende, welche die Modulprüfung nicht bestanden haben, haben folgende 2 Möglichkeiten:

  1. Repetitionsprüfung: Für die Repetitionsprüfung müssen Sie sich anmelden. Das Studiendekanat MNF sendet Ihnen nach der Notensitzung ein Anmeldeformular. Die Repetitionsprüfungen sind für beide Module MAT 182/183 jeweils erst im Herbst, genaue Daten hier.
  2. Ganzes Modul repetieren: Zur regulären Prüfung MAT 182 im Januar bzw. MAT 183 im Juni sind nur Studierende zugelassen, die wieder eingeschrieben sind, d.h. solche, die das ganze Modul repetieren, inkl. Übungen mit Testat.
Antworten zum Repetieren (und Prüfungen allgemein) finden Sie hier. Der Gebrauch des Jokers ist mit dem Studiendekanat abzuklären, wenden Sie sich bitte an beat.peter@mnf.uzh.ch.

Kleiner Tipp für die Vorlesung, da Sie sinnvollerweise ihr altes Skript wieder benutzen: überkleben Sie die Lösungen der in der Vorlesung behandelten Übungen mit einem Blatt (nur an einem Rand kleben, sodass Sie die alte Lösung auch anschauen können).

Skript

  • Bitte vor der Vorlesung ausdrucken
  • Da wir die Lücken gemeinsam ausfüllen, kleine Empfehlung: genau eine Seite pro Blatt ausdrucken
  • Die paar Zusatzblätter unten sind im Skript nicht vorhanden
  • wegen Sonderzeichen:
    1. pdf auf Desktop saven
    2. mit Acrobat Reader öffnen
    3. Drucken

Skript für Übungsstunden

0. Intro
1. Kombinatorik
2. Beschreibende Statistik
3. Wahrscheinlichkeit P
4. Zufallsgrösse X
5. Erwartungswert E und Varianz V
6. Die wichtigsten Verteilungen
7. LLN und CLT
8. Schätzen von Parametern und Konfidenzintervalle
9. Testen von Hypothesen
10. ANOVA/Regression
11. Planung von Experimenten, Miscellanea

"Allgemeinverständliche" Artikel des Dozenten im "Schweizer Monat" (viele Bezüge zu Stoff aus MAT 182 und 183)


Weiterführende Dokumente und Seiten (im Skript nicht vorhanden, bitte auch ausdrucken):

  • Wie man ein Mädchen oder einen Knaben zeugt, NZZaS, 26.2.2006
  • Bedingte Wahrscheinlichkeiten - Big Data - personalisierte Medizin (zu Kapitel 3)
  • Wahrscheinlichkeitsbaum KKW (zu Kapitel 3)
  • Tabelle Binomialverteilung (zu Kapitel 4)
  • WF-Binomialverteilung (zu Kapitel 4)
  • Seite 71, ausgefüllt von Kapitel 4
  • Verteilungsfunktion der F-Verteilung (95%) (zu Kapitel 6)
  • CLT1 (zu Kapitel 4 und 7)
  • CLT2 (zu Kapitel 4 und 7)
  • Summe uniform & CLT (zu Kapitel 7)
  • Video zu CLT (zu Kapitel 7)
  • Geschichte der Statistik (zu Kapitel 9)
  • Boxplot ANOVA (zu Kapitel 10)
  • Tschernoby-Rohdaten: Distanz vs Radioaktivität (zu Kapitel 10)
  • Pairsplot Tschernobyl (zu Kapitel 10)
  • variance-reduction Plots (zu Kapitel 10)
  • Cartoon Variance Reduction (zu Kapitel 10)
  • Guidelines (zu Kapitel 11)
  • Incongruence between test statistics and P values in medical papers (zu Kapitel 11)
  • Why Most Published Research Findings Are False (zu Kapitel 11)
  • Bradford-Hill-Kriterien für Kausalität in der Medizin (useful) (zu Kapitel 11)
  • Sir Karl Raimund Popper (fundamental) (zu Kapitel 11)
  • The Data Scientist Venn Diagram (zu Kapitel 11)
  • Tipps Prüfung

    Ausgefüllte Intro
    Ausgefülltes Kapitel 1
    Ausgefülltes Kapitel 2

    Übungsbetrieb

    Zuerst ein paar allgemeine Erklärungen, auch zu den Begriffen weiter unten:

    • Es gibt sogenannte Übungsstunden, in denen Sie auf die neue Serie vorbereitet werden und häufige Fehler der vergangenen Serie thematisiert werden. Kleine Details:
      • Nach Besprechnung der Übungen findet im gleichen Raum (2021: Online) mit der gleichen Assistenz die freiwillige Fragestunde statt (ev nach kleiner Pause). Dies kurz nach 1300 bis 1400. Hier können Sie einfach in Anwesenheit einer Assistenz in einem Raum an den Übungen arbeiten. Wenn Sie Probleme haben, können Sie die Assistenz in Anspruch nehmen. Kein eigentlicher Unterricht!
      • Die Übungsleiter sind in der Regel nicht diejenigen Personen, welche Ihre Übung korrigieren.
      • Es besteht keine Kontrolle, ob Sie anwesend sind und in welcher Übungsstunde. Sie können im Prinzip irgendeine dieser Übungen buchen; wir sind aus statistischem Interesse aber froh, wenn Sie möglichst die Zeit buchen, wo Sie dann auch zu gehen gedenken.
      • Die Übungsstunden beginnen in der zweiten Woche.
      • Sie haben die Wahl zwischen 2-3 Typen von Übungsstunde (selbstarbeit/interaktiv/eventuell "eigenes Konzept eines Assis"), und zwar
        • Selbstarbeit: Aktiver Unterricht mit selber arbeiten lassen (Einführung+häufige Fehler letztes Blatt, dann A1 selber, A1 vorgelöst, A2 selber, A2 vorgelöst).
        • Interaktiv: A1 und A2 sehr sauber, langsam, gut erklärt und geführt und mit Fragen ans Publikum vorgelöst.
        • In beiden Hauptkonzepten ist es sehr sinnvoll, wenn Sie vor der Übungsstunde im "Skript für Übungsstunden" am vorgesehenen Platz versuchen, die beiden Aufgaben schon zu lösen.
        • De facto wird es wohl Mischungen der beiden Hauptkonzepte geben.
        • Dann kann ein Assi auch ein eigenes, drittes Konzept anbieten - ohne das "Skript für Übungsstunden".
    • Die Übungen werden von verschiedenen Personen korrigiert. Es ist normal, dass Sie diese Person physisch nicht zu Gesicht bekommen.
    • Die gelösten Übungen geben Sie bis Mittwoch bis 10.15 Uhr vor der Vorlesung ab und erhalten die korrigierte Lösung retour. Die Abgabe und Rückgabe erfolgt elektronisch über diesen Link. Verspätete Abgabe der Blätter ist nicht möglich.
    • Sie benötigen total 60 % der Punkte von den Standard-Übungen. FS 2021 sind das 122 Punkte in 12 Übungsserien (Serien 1-12) von maximal 204 möglichen (204*0.6=122). Für die Berechnung Ihrer Punkte zählen auch die Honours-Übungen (nur zu Ihren Gunsten).
    • Vorgehen bei Beschwerden über ungleiche Punktzahl bei gleicher Lösung: Schreiben Sie bitte innert 24 Stunden (also jeweils bis Donnerstag 10:15) an Abigail Sutton (info-mat183@math.uzh.ch) eine Email, beinhaltend beide gescannten Übungen, inklusive klare Angabe der involvierten StudentIn. Abweichungen von weniger als 2.5 Punkten pro Serie werden nicht untersucht. Es gibt nachträglich nicht weniger Punkte; nur zusätzliche Punkte bei der strenger bewerteten Übung.
    • Dann gibt es am Montag von 16.15-18.00 Uhr und am Dienstag Mittag noch eine zusätzliche, freiwillige Fragestunde neben den Mittagsfragestunden nach den Übungsstunden.

    Statistik-Paket R:

    • Zu MAT 183 gehört auch eine minmale Ausbildung in R.
    • Obligatorisch (erste 2 Wochen und einzelne Übungen danach):
      • In der ersten Woche: selbständige Installation von R und R-Studio. Hilfestellungen:
        • R ist auf Mac, PC und Unix kostenlos installierbar: Zuerst R installieren und dann R-Studio; hier:
        • Auf vielen Institutsrechnern ist R installiert. Wenn Sie an der Uni mit dem I-Pad/Tablet arbeiten, können Sie R via Webbrowser benutzten:
        • Geben Sie allfällige Fehlermeldungen in Google ein.
        • Schauen Sie in Slack, ob die Frage schon gestellt wurde und sonst stellen Sie diese.
        • Sonst Fragen zu R: Nathan Brack, brackn@student.ethz.ch
        • Es wird danach erwartet, dass alle Studierenden für die erste Übungsstunde R und R-Studio installiert auf ihrem Labtop dabei haben.
      • In der zweiten Woche lernen alle die Handhabung von R. Die Mittagsstunden der zweiten Woche von MO, MI, DO und FR (Englisch) sind identisch und beinhalten eine Einführung in R, welche auf den ersten Seiten des Skripts des Leistungskurses R basiert. Ab der dritten Woche ist der Leistungskurs R dann anders.
      • Danach kommen einfache Aufgaben in den regulären Übungen vor mit Hilfen, damit man diese auch ohne den freiwilligen Leistungskurs lösen kann.
    • Freiwilliger Leistungskurs R:
      • Der Leistungskurs R ist freiwillig - es geht also auch ohne. Der Leistungskurs in R richtet sich an Studierende, die sich zusätzlich zur Vorlesung im Umgang mit der weit verbreiteten Statistiksoftware R vertiefen möchten. Der Kurs ist eine Einführung für R-Neulinge: es werden keine Programmier- oder R-Kenntnisse vorausgesetzt.
      • Es wird davon ausgegangen, dass die Teilnehmenden des Leistungskurses den normalen Stoff an einer anderen Mittagsstunde oder selbständig erarbeiten. Der Leistungskurs ist also insbesondere kein Ersatz der normalen Übungsstunde.
      • Im Kurs werden wir Hands-on Programmieren. In der ersten Stunde gibt es jeweils eine Einführung in ein Thema (u.a. werden bestimmte Commands erlernt) und in der zweiten Stunde üben Sie das Gelernte gleich selbst anhand von Beispielen und kleineren Aufgaben. Wir bitten Sie, jeweils ihren eigenen Laptop in die Stunde mitzubringen.
    • Schulungsunterlagen für R: Die PN (personal number) ist zweistellig und entspricht den letzten beiden Ziffern Ihrer Legi. Sie brauchen manchmal die PN, damit sie personalisierte Aufgaben haben und nicht einfach den Ausdruck von anderen kopieren und abgeben können.



    Prüfung

  • Hilfsmittel: Open Book (beliebig viele schriftliche Unterlagen erlaubt; gute F, t, chiquadrat und N-Tabellen), Legi dabeihaben, keine Kommunikationsmittel (keine Smartphones, Laptops, Tablets, Smartwatches etc.!). Taschenrechner, die nicht kommuniziern können, sind erlaubt. Wir geben für den Taschenrechner keine Empfehlung ab und können nicht beurteilen, welche Modelle kommunizieren können. Es gibt zu viele. Das liegt in Ihrer Verantwortung. Bitte schreiben Sie uns dazu keine Emails!
  • Prüfungsstoff:
    • ganzer Storrer
    • ganzes Skript bis und mit Kapitel 10; Ausnahme: Teil 10.2.1.5 nicht (Probleme und Diagnostic Checking)
    • alle Übungen, inkl Blatt 13.
  • Bitte schauen Sie alte Prüfungen im Archiv an, um zu sehen, inwiefern R-Aufgaben an der Prüfung kommen.
  • Taschenrechner:
    • Die Beherrschung von programmierbaren Taschenrechnern oder der Statistikpakete von Taschenrechnern ist nicht nötig. Wir werden bei jeder Aufgabe eine Auswahl von Ausdrücken angeben (mehr als nötig), mit welchen die Aufgabe mit wenigen einfachen Rechnungen (mal, durch, minus, plus, etc) gelöst werden kann. Dazu reicht ein einfacher Taschenrechner.
    • Berechnung von Integralen: In den abzugebenden Übungen und der Prüfung kommen nur einfache Integrale vor (Potenzen; e hoch etwas einfaches). Der Einsatz von TR ist nur zur Kontrolle erlaubt - das heisst, wir wollen die Zwischenschritte sehen.
    • Angabe von Wahrscheinlichkeiten aus Taschenrechnern und Tabellen in Übungen und Prüfung:
      • auf 3 aussagekräftige Ziffern reicht: 3.94, 0.0241
      • wenn Sie in einer Tabelle im Buch den Wert gefunden haben, machen Sie ein "T" über das Gleichheitszeichen; wenn vom Taschenrechner ein "TR".
      • wenn der Wert in der Tabelle nicht genau vorkommt: es reicht, wenn Sie irgendeinen Wert im richtigen Intervall der Tabelle nehmen.
      • wenn Sie den Taschenrechner einsetzen, um eine W'keit abzufragen, geben Sie zuerst die Formel dazu an.
  • 2 Fragestunden über bisherigen Kanal vom Freitag abend mit Luchsinger am Samstag morgen 1100-1200 und Dienstag abend 1800-1900.
  • Alte Prüfungen finden Sie im Archiv; total zehn alte Prüfungen (zwei pro Jahr).
  • Prüfungsresultate (bestanden / nicht bestanden) werden bis 6. Juli kommuniziert - Einsichten danach vom 7. Juli bis 9. Juli (genauere Infos folgen).

    Varia

    Weiterführende Vorlesungen (in den kommenden Semestern)

    Für Ihre Forschung, kostenlose Beratungen für MitarbeiterInnen:

    Ein paar Tips von mir zur Vorlesung und zum Studium generell:

    • nicht einfach von allem eine Ahnung haben: solche Leute sind nicht zu gebrauchen
    • Nicht auswendig lernen, sondern verstehen
    • Der Tendenz nach werden die Aufgaben zu einem Gebiet immer leicht schwieriger, entlang folgender Kaskade: 1. Aufgaben in der Vorlesung, 2. Aufgaben im Übungsskript, 3. Übungsaufgaben, welche abzugeben sind, 4. Prüfungsaufgaben. Damit der Lerneffekt am Besten ist, sollten Sie deshalb im Zeitablauf genau so den Stoff lernen, keine Etappe auslassen und das Buch parallel dazu lesen!
    • Wie sollte man Übungen lösen:
      1. Übungsstunde besuchen
      2. zuerst immer selber probieren
      3. falls nicht geht: Tipp von Mitstudi benutzen
      4. falls immer noch nicht geht: Lösung von Mitstudi anschauen, 1 Stunde warten, versuchen, aus dem Kopf heraus wieder zu lösen
      5. falls immer noch nicht geht: Fragestunde besuchen

    Prüfung

    Modul: 25.06.2021 13:00-15:00, Raum: Mehrere Räume - Campus Irchel, Typ: schriftlich
    Repetition: 10.09.2021 10:00-12:00, Raum: Y04G30 Plätze: 122, Typ: schriftlich

    Modul: MAT183 Stochastik für die Naturwissenschaften