Spring 17

Stochastik für die Naturwissenschaften

Speaker: Christoph Luchsinger


Schriftliche Modulprüfung 22. Juni 2018, 14:00-16:00 Uhr


  • Organisation der Prüfung:
    • Die Prüfung findet in mehreren Hörsälen statt. Sie erhalten für die Prüfung eine Prüfungsnummer und einen persönlichen Sitzplatz zugeteilt. Am Prüfungstag wird die Prüfung in einem adressierten Kuvert an Ihrem Sitzplatz für Sie bereit liegen.
    • Mit Hilfe Ihrer Matrikelnummer finden Sie in der folgenden Liste Ihre Prüfungsnummer und den Ihnen zugeteilten Prüfungssaal. Im entsprechenden Sitzplan des Ihnen zugeteilten Hörsaals finden Sie dann mit Ihrer Prüfungsnummer Ihren persönlichen Sitzplatz für die Prüfung.
    Liste mit Prüfungsnummern und Hörsaalzuteilung

    Sitzplan Hörsaal Y15G20

    Sitzplan Hörsaal Y04G30

    Sitzplan Hörsaal Y15G40

    Sitzplan Hörsaal Y24G45

    Sitzplan Hörsaal Y24G55

    Sitzplan Hörsaal Y15G60

  • Bitte finden Sie sich 5 Minuten vor Prüfungsbeginn vor dem Ihnen zugeteilten Prüfungssaal ein. Bitte nehmen Sie unbedingt Ihre Legi mit!
  • Hilfsmittel: Open Book (beliebig viele schriftliche Unterlagen erlaubt; gute F, t, chiquadrat und N-Tabellen), Legi dabeihaben, Taschenrechner, keine Kommunikationsmittel (keine Smartphones, Laptops, Tablets, Smartwatches etc.!)
  • Prüfungsstoff:
    • ganzer Storrer
    • ganzes Skript
    • alle Übungen (inkl Blatt 13).
  • Bitte schauen Sie alte Prüfungen im Archiv an, um zu sehen, inwiefern R-Aufgaben an der Prüfung kommen.
  • Ab FS 18 ist die Beherrschung von programmierbaren Taschenrechnern oder der Statistikpakete von Taschenrechnern nicht mehr 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.
  • Fragestunde zur Prüfung (mit dem Dozenten Dr. Christoph Luchsinger): Dienstag 19. Juni 2018, 10.00-12.00 Uhr im Seminarraum Y27H25
  • Alte Prüfungen finden Sie im Archiv; total zehn alte Prüfungen (zwei pro Jahr).

    Lectures

    Mi 10-12, HS 15-G-60 mit ÜT in HS 15-G-20
    Fr 10-12, HS 15-G-60 mit ÜT in HS 15-G-20

    Exercises

    Mo 12.10 - 12.55
    Y15G60
    Übungen Stochastik für die Naturwissenschaften Gr. Mo
    Mo 16.15 - 18.00
    Y27H35/36
    Fragestunde Stochastik für die Naturwissenschaften
    Tu 12.10 - 12.55
    Y15G40
    Übungen Stochastik für die Naturwissenschaften Gr. Di
    Tu 16.15 - 18.00
    Y27H35/36
    Fragestunde Stochastik für die Naturwissenschaften
    We 12.15 - 13.00
    Y15G60
    Übungen Stochastik für die Naturwissenschaften Gr. Mi 1
    We 13.00 - 13.45
    Y15G60
    Übungen Stochastik für die Naturwissenschaften Gr. Mi 2
    We 16.15 - 18.00
    Y27H35/36
    Fragestunde Stochastik für die Naturwissenschaften
    Th 12.10 - 12.55
    Y15G60
    Übungen Stochastik für die Naturwissenschaften Gr. Do
    Th 16.15 - 18.00
    Y23G04
    Fragestunde Stochastik für die Naturwissenschaften
    Fr 12.10 - 12.55
    Y15G60
    Übungen Stochastik für die Naturwissenschaften Gr. Fr
    Fr 16.15 - 18.00
    Y27H35/36
    Fragestunde Stochastik für die Naturwissenschaften

    Downloads


    Downloads

    Archive

    Die Vorlesung wird aufgezeichnet und ist über diesen Link (oder via OLAT) erreichbar. 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. Es gibt - im Gegensatz zum Herbstsemester (MAT 182) - keinen Life-Stream.

    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 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: 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: Erhältlich für 35 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: 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 (an Korrekturassi schicken)
    • 2.5-3.5 Wochen Dienst: zwei Blätter der beiden letzten Wochen des FDT werden zu 60 % gutgeschrieben
    • Marschbefehl gescannt an Korrekturassistent mit cc an xxx
    • 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 beim Korrekturassistenten und cc an xxx. 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: Die Repetitionsprüfungen sind für beide Module MAT 182/183 jeweils erst im Herbst, genaue Daten hier.
    2. Ganzes Modul repetieren: An die reguläre Prüfung MAT 182 im Januar bzw MAT 183 im Juni können nur Studierende gehen, die wieder eingeschrieben sind, d.h. solche, die das ganze Modul nochmals repetieren, inkl. Übungen mit Testat.
    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

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

  • Wie man ein Mädchen oder einen Knaben zeugt, NZZaS, 26.2.2006
  • Logik und Mengenlehre in der Politik (zu Kapitel 3)
  • Bedingte Wahrscheinlichkeiten - Big Data - personalisierte Medizin (zu Kapitel 3)
  • Wahrscheinlichkeitsbaum KKW (zu Kapitel 3)
  • Tabelle Binomialverteilung (zu Kapitel 4)
  • WF-Binomialverteilung (zu Kapitel 4)
  • Verteilungsfunktion der F-Verteilung (95%) (zu Kapitel 6)
  • Online-Demos zu Verteilungen - ein Muss (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

    Übungsbetrieb

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

    • Es gibt sogenannte Übungsstunden, in denen die neue Serie vorbesprochen wird und häufige Fehler der vergangenen Serie thematisiert werden. Kleine Details:
      • Die dortigen 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.
    • Dazu gibt es dann noch Ihre Übungs(korrektur)gruppe. Diesem zuständigen Korrekturassistenten sind sie fest zugeteilt und diese Person korrigiert Ihre Übungen. Sie erhalten am Anfang des Semesters eine Email von dieser Person. Ansonsten ist es normal, dass Sie diese Person physisch nicht zu Gesicht bekommen.
    • Die gelösten Übungen geben Sie am Mittwoch bis 10.15 Uhr vor der Vorlesung ab und erhalten die korrigierte Lösung retour. Ort der Abgabe/Rückgabe ist vor HS 20/40/60 die Treppe runter. Werden Übungen nicht innert 2 Wochen abgeholt, werden sie vernichtet. Studierende, welche für die Rückgabe nicht vor Ort sein können, organisieren sich bitte selber eine Vertretung hierfür. Es ist nicht zulässig, die korrigierten Übungen bei der leitenden Assistenz im Büro zu holen.
    • Verspätete Abgabe der Blätter bis Mittwoch 11:15 Uhr ist möglich: im Briefkasten "MAT 183" neben dem Büro Y27J11, in der untersten Reihe! Bitte nicht die Übungen in irgendein "Stochastik"-Fach ablegen - das können wir nicht zulassen!
    • Sie benötigen total 60 % der Punkte von den Standard-Übungen (FS 2018 sind das 123 Punkte in 12 Übungsserien). 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 dominik.inauen@math.uzh.ch eine Email, beinhaltend beide gescannten Übungen, inklusive klare Angabe von Übungskorrekturgruppe und Namen der involvierten StudentIn. Abweichungen von weniger als 2.5 Punkten werden nicht untersucht. Es gibt nachträglich nicht weniger Punkte; nur zusätzliche Punkte bei der strenger bewerteten Übung.
    • Dann gibt es von MO-FR, 16.15-18.00 Uhr eine freiwillige Fragestunde im Raum Y13L11/13.

    Übungsstunden: Übungszeiten und -räume: (ab 26. Februar, also zweite Vorlesungswoche; Abgabe Blatt 1 in dritten Woche; in der letzten Woche finden die Übungen statt, das Blatt 13 wird aber nicht abgegeben)

    • Montag 12.10-12.55, Raum Y15G60
      Jorge Canales Kaiser (spricht auch Englisch, Spanisch und Französisch)
    • Dienstag 12.10-12.55, Raum Y15G40 (Ausnahmeort!)
      Tatjana Tiessen (spricht auch Russisch)
    • Mittwoch 12.10-12.55, Raum Y15G60
      Anna Graff (spricht auch Englisch, Französisch und Portugiesisch)
    • Mittwoch 13.00-13.45, Raum Y15G60
      Merlin Incerti Medici (Englische Gruppe)
    • Donnerstag 12.10-12.55, Raum Y15G60
      Michael Hediger
    • Freitag 12.10-12.55, Raum Y15G60
      Pascal Christinat

    Freiwillige Fragestunde ab Donnerstag, 22. Februar, bis Mittwoch, 30. Mai: 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!
    Montag bis Freitag jeweils 16.15-18.00 Uhr im Raum Y27-H-35/36, ausser donnerstags im Y23-G-04:

    • Mo: Raum Y27-H-35/36
      Kai Sandbrink (spricht auch Englisch)
    • Di: Raum Y27-H-35/36
      Jonas Bächinger (spricht auch Englisch)
    • Mi: Raum Y27-H-35/36
      David Inauen
    • Do: Raum Y23-G-04 (Ausnahmeort!)
      Dimitria Brempou (spricht auch Englisch und Griechisch)
    • Fr: Raum Y27-H-35/36
      David Inauen

    Statistik-Paket R:

    In den Übungen sind auch einfache Aufgaben mit Hilfe der Statistik-Software R zu lösen. R ist auf Mac, PC und Unix kostenlos installierbar, hier. Auf vielen Institutsrechnern ist R auch installiert. Schulungstexte:

    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.

    Wie hat die Abgabe der R-Übungen zu geschehen? Sie finden nachfolgend alle Informationen in "Abgabe der R-Übungen", sowie 4 Musterdokumente für die dort beschriebene Ideallösung.

    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
    • Prüfungsfragen sind wie Übungsaufgaben. Also Übungen aktiv besuchen
    • Wie sollte man Übungen lösen:
      1. zuerst immer selber probieren
      2. falls nicht geht: Tipp von Mitstudi benutzen
      3. falls immer noch nicht geht: Lösung von Mitstudi anschauen, 1 Stunde warten, versuchen, aus dem Kopf heraus wieder zu lösen
      4. falls immer noch nicht geht: Lösung von Mitstudi abschreiben (und verstehen - also sollte man insbesondere keine Fehler abschreiben!)

    Exam

    Module: 22.06.2018 14:00-16:00, Room: Mehrere Räume, Type: written exam
    Y15G20, Y04G30, Y15G40, Y24G45, Y24G55, Y15G60
    Repetition: 07.09.2018 10:00-12:00, Room: Y24G45, Type: written exam

    Module: MAT183 Stochastik für die Naturwissenschaften