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| author | Roger Frank <rfrank@pglaf.org> | 2025-10-14 20:05:31 -0700 |
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(Heinrich Emil) Timerding % +% % +% Release Date: June 6, 2011 [EBook #36310] % +% Most recently updated: June 11, 2021 % +% % +% Language: German % +% % +% Character set encoding: UTF-8 % +% % +% *** START OF THIS PROJECT GUTENBERG EBOOK DIE ANALYSE DES ZUFALLS *** % +% % +% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % + +\def\ebook{36310} +%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% +%% %% +%% Packages and substitutions: %% +%% %% +%% book: Required. %% +%% inputenc: Standard DP encoding. Required. %% +%% fontenc: Enables German hyphenation. Required. %% +%% babel: German language Hyphenation. Required. %% +%% %% +%% amsmath: AMS mathematics enhancements. Required. %% +%% amssymb: Additional mathematical symbols. Required. %% +%% mathrsfs: Math script font. Required. %% +%% %% +%% ifthen: Logical conditionals. Required. %% +%% alltt: Fixed-width font environment. 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Anweisungen dazu finden Sie am Anfang des + LaTeX-Quelltextes. +} +%% Re-set if ForPrinting=true +\ifthenelse{\boolean{ForPrinting}}{% + \renewcommand{\Margins}{hmarginratio=2:3} % Asymmetric margins + \renewcommand{\HLinkColor}{black} % Hyperlink color + \renewcommand{\PDFPageLayout}{TwoPageRight} + \renewcommand{\TransNote}{Transcriber's Note} + \renewcommand{\TransNoteText}{% + \TransNoteCommon + + Diese PDF-Datei wurde für den Druck optimiert, kann bei Bedarf + aber leicht für den Bildschirm angepasst werden. 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\Section{VORWORT.} +} + +\newcounter{ChapNo} +\newcommand{\Chapter}[2]{% + \cleardoublepage + \phantomsection + \refstepcounter{ChapNo} + \label{chapter:\theChapNo} + \pdfbookmark[0]{#1: #2.}{chapter:\theChapNo} + \addtocontents{toc}{\protect\ToCLine[#1]{#2}{chapter:\theChapNo}} + \SetRunningHeads[#1]{#2} + \Section[#1.]{#2.} +} + +%%%% Begin document %%%% +\begin{document} + +\pagestyle{empty} +\pagenumbering{Alph} +\BookMark{-1}{Anfang} +%%%% PG BOILERPLATE %%%% +\BookMark{0}{PG Titelblatt} +\begin{center} +\begin{minipage}{\textwidth} +\small +\begin{PGtext} +The Project Gutenberg EBook of Die Analyse des Zufalls, by +H. E. (Heinrich Emil) Timerding + +This eBook is for the use of anyone anywhere at no cost and with +almost no restrictions whatsoever. You may copy it, give it away or +re-use it under the terms of the Project Gutenberg License included +with this eBook or online at www.gutenberg.net + + +Title: Die Analyse des Zufalls + +Author: H. E. (Heinrich Emil) Timerding + +Release Date: June 6, 2011 [EBook #36310] +Most recently updated: June 11, 2021 + +Language: German + +Character set encoding: UTF-8 + +*** START OF THIS PROJECT GUTENBERG EBOOK DIE ANALYSE DES ZUFALLS *** +\end{PGtext} +\end{minipage} +\end{center} +\clearpage +%%%% Credits %%%% +\begin{center} +\begin{minipage}{\textwidth} +\begin{PGtext} +Produced by Andrew D. Hwang, R. Stephan, Joshua Hutchinson, +and the Online Distributed Proofreading Team at +http://www.pgdp.net. (This ebook was produced using images +provided by the Cornell University Library Historical +Mathematics Monographs collection.) +\end{PGtext} +\end{minipage} +\end{center} +\vfill +\begin{minipage}{0.85\textwidth} +\small +\BookMark{0}{Anmerkungen zur Transkription} +\subsection*{\centering\normalfont\scshape% +\normalsize\MakeLowercase{\TransNote}}% +\raggedright +\TransNoteText +\end{minipage} +%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% FRONT MATTER %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% +\DPPageSep{001}{} +%[Blank Page] +\DPPageSep{002}{} +%[Blank Page] +\DPPageSep{003}{} +%[** Library stamp] +\iffalse +Cornell University Library + +BOUGHT WITH THE INCOME OF THE +SAGE ENDOWMENT FUND +THE GIFT OF +Henry W. Sage +1891 +MATHEMATICS +\fi +\DPPageSep{004}{} +%[Blank Page] +\DPPageSep{005}{i} +\frontmatter +\pagenumbering{Roman} +%[Blank Page] +\DPPageSep{006}{ii} +%title page +\begin{center} +%[** TN: Hard-coded inter-word space to coax alignment of second argument] +\TitleBox{DIE\quad WISSENSCHAFT} + {SAMMLUNG VON EINZELDARSTELLUNGEN AUS DEN GEBIETEN + DER NATURWISSENSCHAFT UND DER TECHNIK}{BAND 56} +\vfill + +\textbf{\Large H. E. TIMERDING} +\medskip + +\tb +\bigskip + +\textbf{\LARGE DIE ANALYSE DES ZUFALLS} +\vfill + +\footnotesize +MIT 10 ABBILDUNGEN +\vfill +%[** publisher's device] +\includegraphics[width=3cm]{./images/006.png} +\vfill + +\textbf{\large BRAUNSCHWEIG} +\medskip + +DRUCK UND VERLAG VON FRIEDR. VIEWEG \&~SOHN +\medskip + +\normalsize +1915 +\end{center} +\clearpage +\DPPageSep{007}{iii} +%[** TN: Omit second title page] +\iffalse +DIE ANALYSE DES ZUFALLS + +VON + +H. E. TIMERDING + +MIT 10 ABBILDUNGEN + +BRAUNSCHWEIG + +DRUCK UND VERLAG VON FRIEDR. VIEWEG \& SOHN + +1915 +\fi +\DPPageSep{008}{iv} +%copyright page +\null\vfill +\begin{center} +\hrule +\footnotesize +\bigskip +Alle Rechte, \\ +namentlich das Recht der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. +\tb + +Copyright, 1915, by \so{Friedr}.\ \so{Vieweg} \&~\so{Sohn}, \\ +Braunschweig, Germany. +\bigskip + +\hrule +\end{center} +\vfill +\DPPageSep{009}{v} + + +\Vorwort + +Das Problem des Zufalls ist an sich ein metaphysisches +Problem. Es ist es wenigstens, wenn wir Metaphysik als die +Theorie des Geschehens auffassen. Die Behandlung des Zufalls +scheint daher auch nur nach den alten metaphysischen +Methoden möglich, nämlich so, daß für das Geschehen in +der Welt eine innerliche Erklärung gesucht wird. Je nachdem, +wie diese Erklärung ausfällt, wird die Existenz des Zufalls +bejaht oder verneint werden. Auf diese Weise soll aber das +Problem des Zufalls hier nicht behandelt werden. Vielmehr +soll gerade die naturwissenschaftliche Methode auf dieses +Problem angewendet werden. Diese Methode hat im Gegensatz +zu der Metaphysik der alten Schulphilosophie das Bezeichnende, +daß sie über den Bereich der Erfahrung nicht hinausgeht. +Sie besteht zunächst darin, daß die Erscheinungen, die sich +unserer Erfahrung darbieten, sorgfältig beobachtet und geordnet +werden, indem wir verwandte Erscheinungen zusammenfassen, +das Gemeinsame an ihnen herausheben und, +wenn wir eine ständige Wiederkehr einer gewissen Gemeinsamkeit +beobachten, diese als eine Gesetzmäßigkeit in den +Erscheinungen aufzeichnen. Nach dieser Methode haben wir +versucht auch hier vorzugehen. Es handelt sich dann nur +darum, die Erscheinungen herauszugreifen, die wir als zufällige +bezeichnen, und das Gemeinsame an ihnen zu suchen. +Dieses Gemeinsame würde innerhalb der Grenzen der Beobachtung +das Wesen des Zufalls ausmachen. + +Die naturwissenschaftliche Methode geht aber doch noch +weiter, indem sie sich ein bestimmtes Bild von den Vorgängen +zu machen sucht, die als von gleicher Art zusammengefaßt +werden. Dieses wird erreicht, indem man einen besonders +\DPPageSep{010}{vi} +einfachen oder übersichtlichen Vorgang unter den +zu einer Gruppe zusammengefaßten herausgreift oder indem +man zu den wirklich beobachteten noch einen erdichteten +Vorgang, ein schematisches Bild, das alle gemeinsamen Züge +der wirklich beobachteten Vorgänge zeigt, hinzufügt. Auf +der Herstellung solcher schematischer Bilder beruht wesentlich +die Anwendung der Mathematik auf Naturvorgänge. +Diese Anwendung der Mathematik bildet auch für uns den +Hauptzielpunkt. Deswegen sind wir auch hier auf die Herstellung +schematischer Bilder für die als zufällig bezeichneten +Vorgänge angewiesen. Auf ihnen baut sich die sogenannte +Wahrscheinlichkeitsrechnung auf, so wie sie sich +im Laufe der drei letzten Jahrhunderte entwickelt hat. Bei +dieser Entwickelung sind allerdings lange Zeit auch ontologische +Gesichtspunkte maßgebend gewesen, wenngleich +dies selten unumwunden eingeräumt wurde. Erst die um +die Mitte des vorigen Jahrhunderts (man kann sagen, mit +J.~F.~\so{Fries}' Versuch einer Kritik der Prinzipien der Wahrscheinlichkeitsrechnung, +\index{Fries@Fries, J. F.}% +Braunschweig~1842) einsetzende +Kritik hat nach und nach die ontologischen Bestandteile +als solche erkannt und nach Möglichkeit ausgeschieden. + +Die Begriffe sind aber auch heute noch nicht so geklärt, +daß sie keiner weiteren Erörterung mehr bedürfen. Deswegen +schien es in der vorliegenden Darstellung geboten, +mit der größten Vorsicht vorzugehen und den begrifflichen +Erörterungen einen breiteren Raum zu gewähren. So sind, +rein äußerlich genommen, die mathematischen Entwickelungen +nur auf einen kleinen Teil des Buches beschränkt, +und hierin liegt vielleicht ein gewisser Vorzug, da auf diese +Weise auch der Leser, der in der Mathematik weniger zu +Hause ist, auf seine Rechnung kommen kann, wenn er nur +die wenigen Kapitel, welche die eigentlichen analytischen +Entwickelungen enthalten, überschlägt. Was das Buch an +\DPPageSep{011}{vii} +begrifflicher Klärung zu geben sucht, wird er auch so im +vollen Umfange finden. Über ein gewisses Maß hinaus ließen +sich leider die mathematischen Ableitungen nicht vereinfachen. +Ich habe sie auf das Notwendigste beschränkt und +mich bemüht, nur die gewöhnlichsten Elemente der höheren +Analysis als bekannt vorauszusetzen, und wenn jemand sich +die Mühe machen sollte, das, was er an analytischen Entwickelungen +hier findet, durch die Literatur hindurch zu verfolgen, +so wird er feststellen können, daß durch diese kurze +Zusammenfassung immerhin eine ziemliche Vereinfachung +erreicht ist. Es ist kaum möglich, ohne eigene ergänzende +Arbeit sich durch die unsäglich verwickelten und umfangreichen +Ableitungen hindurch zu winden, die an keiner +Stelle vereinigt sind und deren Resultate meist benutzt +werden, ohne auf die Ableitung selbst noch einmal einzugehen. +Dadurch geht aber die wirkliche Übersicht über den mathematischen +Gehalt dieser Theorie verloren, und eine solche +Übersicht auf möglichst knappem Raum zu geben, schien +nicht ohne Verdienst zu sein. + +Es ist vielleicht gut, noch einmal zu wiederholen, daß +es sich hier nicht um eine Darstellung des Inhaltes der +Wahrscheinlichkeitsrechnung und auch nicht der Disziplin, +die wir seit \so{Fechners} grundlegendem Werke als Kollektivmaßlehre +bezeichnen, handelt, sondern daß wirklich nur die +Klärung eines bestimmten Begriffes die Aufgabe sein soll. +Hierbei schien es nötig, den rein kritischen Standpunkt +möglichst zu wahren, selbst wenn auf diese Weise die schließlich +gewonnenen Resultate in ihrer philosophischen Bedeutung +hinter den Erwartungen manches Lesers zurückbleiben. +Andererseits darf man doch behaupten, daß sich kaum +irgendwo eine Gelegenheit findet, in das Wesen der Dinge +durch exakte Methoden so tief einzudringen wie hier. Es +fragt sich nur, mit welcher Stufe der Erkenntnis man sich +\DPPageSep{012}{viii} +zufrieden geben will. Je kritischer ein Mensch gestimmt +ist, um so bescheidener und zurückhaltender wird er sein, +wenn er sich das Eindringen in die Ordnung der Natur zur +Aufgabe macht. + +Bei den Grenzen, die dem Umfang der vorliegenden +Schrift gesteckt waren, ließ es sich nicht vermeiden, daß +manches nur skizzenhaft geblieben ist. Vielleicht liegt hierin +aber kein zu großer Fehler, da das Anregen zum eigenen +Nachdenken doch die Hauptaufgabe bleiben muß und die +sehr breit gehaltene Darstellung der meisten Untersuchungen +über die Grundlagen der Wahrscheinlichkeitsrechnung die +leitenden Gesichtspunkte manchmal mehr verhüllt als klar +hervortreten läßt. Die Literaturangaben, die ich mache, +sollen in keiner Weise Vollständigkeit beanspruchen, sie sollen +nur den Anschluß an die neueren literarischen Erscheinungen +auf dem behandelten Gebiete zu erreichen suchen. + +Das Buch lag in der Handschrift vollendet vor, als der +Krieg ausbrach. Was wir seither mit tiefer Erschütterung +erfahren haben, hat uns eindringlicher als je "`des Zufalls +grausende Wunder"' vor Augen geführt, waltet er doch auch +in der todbringenden Wirkung der Geschosse. Die Theorie +des Zufalls, die wir hier entwickeln, hat in der Tat auf das +Schießwesen eine fruchtbare Anwendung gefunden. Ich +will nur auf die beiden Werke: \so{Sabudski-Eberhard}, +\index{Sabudski-Eberhard}% +Die Wahrscheinlichkeitsrechnung, ihre Anwendung auf das +Schießen und auf die Theorie des Einschießens, Stuttgart~1906, +und \so{Kozak}, Theorie des Schießwesens auf Grundlage der +\index{Kozak}% +Wahrscheinlichkeitsrechnung und Fehlertheorie, Wien~1908, +verweisen. + +\Signature{\so{Braunschweig}, im Februar 1915.}{H.~E. Timerding.} +\DPPageSep{013}{ix} + +\tableofcontents +\iffalse +Seite + +Erstes Kapitel: Der Begriff des Zufalls ............ 1 + +Zweites Kapitel: Die statistische Methode ........... 13 + +Drittes Kapitel: Stationäre Zahlenreihen ........... 21 + +Viertes Kapitel: Das "`Gesetz der großen Zahlen"' ....... 35 + +Fünftes Kapitel: Die Theorie der Glücksspiele ......... 50 + +Sechstes Kapitel: Die mathematische Analyse stationärer Reihen . 69 + +Siebentes Kapitel: Das Urnenschema .............. 91 + +Achtes Kapitel: Näherungsformeln .............. 105 + +Neuntes Kapitel: Die statistische Theorie des Zufalls ...... 134 + +Zehntes Kapitel: Die genetische Theorie des Zufalls ...... 154 + +Namenverzeichnis ..................... 168 +\fi +\DPPageSep{014}{x} +%[Blank Page] +\DPPageSep{015}{1} +\mainmatter +\BookMark{-1}{Hauptteil} + + +\Chapter{Erstes Kapitel}{Der Begriff des Zufalls} + +Was wir als Analyse des Zufalls bezeichnen, bedeutet nicht +den Versuch, in das innere Wesen der Zufallsereignisse an sich +einzudringen, es bedeutet vielmehr den Nachweis, daß auch +sie, wenn wir sie in ihrer Gesamtheit fassen, einer bestimmten +methodischen Behandlung fähig sind, und daß auch in diesen zunächst +jeder Gesetzmäßigkeit zu spotten scheinenden Ereignissen +eine gewisse Regelmäßigkeit erkennbar ist, wenn wir nicht das +einzelne Ereignis für sich, sondern den Einfluß aller gleich gearteten +Ereignisse auf das Weltgeschehen ins Auge fassen. Daß +das Wort Zufall den direkten Gegensatz zu Gesetzmäßigkeit bedeutet, +ist wohl die allgemeine Ansicht. Wir finden sie \zB~in +\so{John Stuart Mill}s Logik (Buch~III, Kap.~17) klar ausgesprochen, +\index{Mill@Mill, John Stuart|f}% +wo es heißt: "`Von Zufall wird gewöhnlich im direkten Gegensatz +zu Gesetz gesprochen. Was, so sagt man, keinem Gesetz zugeschrieben +werden kann, wird als zufällig angesehen. Es ist indessen +gewiß, daß alles, was geschieht, das Resultat eines Gesetzes +ist, \dh~die Wirkung von Ursachen, und aus einer Kenntnis des +Vorhandenseins dieser Ursachen heraus und ihren Gesetzen gemäß +vorausgesagt hätte werden können. Wenn wir eine bestimmte +Karte ziehen, ist dies eine Folge von ihrer Lage in dem Haufen. +Ihre Lage in dem Haufen war eine Folge von der Art, wie die +Karten gemischt wurden oder der Reihenfolge, in der sie bei dem +letzten Spiel ausgespielt wurden, und dies wieder Folgen früherer +Ursachen. In jedem Stadium wäre es, wenn wir eine genaue +Kenntnis der vorhandenen Ursachen besessen hätten, möglich gewesen, +die Wirkung vorauszusagen. + +"`Ein zufällig eintretendes Ereignis läßt sich besser als ein +Zusammentreffen beschreiben, aus dem wir keine Regelmäßigkeit +schließen können, also als das Eintreten einer Erscheinung unter +\DPPageSep{016}{2} +bestimmten Umständen, ohne daß wir Grund haben zu schließen, +dieselbe Erscheinung würde unter diesen Umständen immer wieder +eintreten. Wenn wir näher zusehen, bedeutet dies aber, daß die +Aufzählung der Umstände nicht vollständig war. Was auch das +Ereignis sei, wenn alle Umstände sich wiederholen, würde sich +auch das Ereignis wiederholen, ja selbst dann, wenn nur die Umstände +sich wiederholen, auf welche das Ereignis immer folgt. Mit +den meisten der Umstände ist das Ereignis aber nicht beständig +verknüpft, ihre Verbindung mit ihm heißt dann zufällig. Zufällig +verknüpfte Ereignisse sind einzeln die Wirkungen von Ursachen +und deshalb von Gesetzen, aber von verschiedenen Ursachen und +solchen, die unter sich durch kein Gesetz verknüpft sind. + +"`Es ist deshalb unrichtig zu sagen, daß ein Ereignis durch +Zufall herbeigeführt wird, aber wir können sagen, daß zwei oder +mehr Ereignisse durch Zufall verknüpft sind, daß sie nur durch +Zufall zusammen bestehen oder aufeinander folgen, \dh~daß sie +in keiner Weise ursächlich verknüpft sind, daß sie weder Ursache +und Wirkung noch Wirkungen derselben Ursache noch Wirkungen +unter sich gesetzmäßig verknüpfter Ursachen sind."' + +Der Begriff erscheint hiermit zugleich in eine Form gebracht, +in der er sich mit der durchgängigen Gesetzmäßigkeit alles Naturgeschehens, +welche die moderne Wissenschaft annimmt, in Einklang +bringen läßt. Die Auffassung, die \so{John Stuart Mill} hier +befürwortet, findet sich schon früher bei \so{Schopenhauer} ausgesprochen, +\index{Schopenhauer}% +der in seinem Hauptwerk Die Welt als Wille und +Vorstellung (3.~Aufl.\ 1859, Bd.~1, S.~550) sagt: "`Das kontradiktorische +Gegenteil, \dh~die Verneinung der Notwendigkeit ist +die Zufälligkeit. Der Inhalt dieses Begriffes ist daher negativ, +nämlich weiter nichts als dieses: Mangel der durch den Satz vom +Grunde ausgedrückten Verbindung. Folglich ist auch das Zufällige +immer nur relativ: nämlich in bezug auf etwas, das nicht +sein Grund ist, ist es ein solches. Jedes Objekt, von welcher Art +es auch sei, \zB~jede Begebenheit in der wirklichen Welt, ist +allemal notwendig und zufällig zugleich: notwendig in der Beziehung +auf das eine, das ihre Ursache ist; zufällig in Beziehung +auf alles übrige. Denn ihre Berührung in Zeit und Raum mit +allem übrigen ist ein bloßes Zusammentreffen, ohne notwendige +Verbindung, daher auch die Wörter Zufall, \textgreek{sumbebhk'os}, contingens. +So wenig daher, wie ein absolut Notwendiges, ist ein absolut +\DPPageSep{017}{3} +Zufälliges denkbar. Denn dieses letztere wäre eben ein +Objekt, welches zu keinem anderen im Verhältnis der Folge zum +Grunde stände. Die Unvorstellbarkeit eines solchen ist aber +gerade der negativ ausgedrückte Inhalt des Satzes vom Grunde, +welcher also erst umgestoßen werden müßte, um ein absolut Zufälliges +zu denken: dieses selbst hätte aber alsdann auch alle Bedeutung +verloren, da der Begriff des Zufälligen solche nur in Beziehung +auf jenen Satz hat, und bedeutet, daß zwei Objekte nicht +im Verhältnis von Grund und Folge zueinander stehen. In der +Natur, sofern sie anschauliche Vorstellung ist, ist alles, was geschieht, +notwendig, denn es geht aus seiner Ursache hervor. Betrachten +wir aber dieses Einzelne in Beziehung auf das Übrige, +welches nicht seine Ursache ist, so erkennen wir es als zufällig; +dies ist aber schon eine abstrakte Reflexion."' + +Diese "`abstrakte Reflexion"', die einerseits den Begriff des +Zufälligen auf alle Ereignisse ausdehnt, ihn aber anderseits rein +\so{relativ} wendet, indem immer nur ein Ereignis in bezug auf ein +anderes oder das räumliche oder zeitliche Zusammentreffen zweier +Ereignisse als zufällig bezeichnet werden kann, unterliegt aber +doch einigen Bedenken. Zunächst nämlich bedeutet der durchgängige +Zusammenhang alles Geschehens nicht, daß zu jedem Ereignis +ein anderes gefunden werden kann, das von jenem die +"`Ursache"' ist, während mit allen anderen Ereignissen kein solcher +Zusammenhang besteht, sondern die ursächliche Verknüpfung durchzieht +den Bereich aller Vorgänge in der Welt. Eine Abänderung +des Geschehens an irgend einer Stelle würde sich in ihren Folgen +über die ganze Welt ausbreiten. Es ist dies das Prinzip, das +\so{Kant} als Prinzip der Wechselwirkung in aller Schärfe formuliert +\index{Kant}% +hat. Nach diesem Prinzip würde ein Zufall im strengen Sinne +des Wortes auch dann unmöglich sein, wenn man den Begriff in +der angegebenen Weise nur relativ fassen will. Er läßt sich nur +so rechtfertigen, daß man durch das Zufallsurteil bloß das Fehlen +einer \so{engeren} kausalen Verknüpfung aussprechen will, ähnlich +wie man bei zwei Menschen sagt, sie seien nicht verwandt, auch +wenn sich, indem man weit genug in der Ahnenreihe zurückgeht, +eine genealogische Beziehung zwischen ihnen finden läßt. + +Man könnte ferner den Einwand erheben, daß der Begriff +des Zufalls auf diese Weise viel enger gefaßt wird, wie es dem allgemeinen +Gebrauch des Wortes entspricht. Denn dieses soll hier +\DPPageSep{018}{4} +nur auf das Zusammentreffen zweier Ereignisse angewandt werden, +es wird aber ohne Zweifel auch von einem einzelnen Ereignis gebraucht. +Man kann sogar ohne weiteres die erste Bedeutung +unter der zweiten als besonderen Fall begreifen, indem man dann +eben das Zusammentreffen zweier bestimmter Geschehnisse als +das Zufallsereignis ansieht. Ein jedes Ereignis ist ja im Grunde +aus verschiedenen Momenten zusammengesetzt, die sich nur nicht +immer bequem trennen lassen, so daß es keine künstliche und +willkürliche Ausdeutung ist, wenn man auch \zB~den Witterungsumschlag +bei Mondwechsel als ein Ereignis ansieht. + +Auf diese allgemeinere Fassung des Begriffes "`Ereignis"' als +eines beliebigen Ausschnittes aus dem Weltgeschehen läßt sich +allerdings die \so{Schopenhauer}sche Auffassung sofort übertragen. +Sie bedeutet, daß das Ereignis als zufällig bezeichnet wird, wenn in +ihm mehrere voneinander unabhängige Kausalreihen zusammenstoßen. +Ganz in diesem Sinne sagt auch \zB~\so{Cournot} (Exposition +\index{Cournot}% +de la théorie des chances et des probabilités, Paris 1843): "`L'idée +du hasard est celle du concours de causes indépendantes pour la +production d'un évènement déterminé."' + +Die Frage bleibt aber: Wie sollen wir die zwei voneinander +unabhängigen Kausalreihen auffassen? Müssen wir nicht sagen, +wir nennen die Kausalreihen nur darum voneinander unabhängig, +weil wir ihren Zusammenhang in dem vorliegenden besonderen +Falle nicht erkennen können? Dann entspringt das Zufallsurteil +nur einer Unvollkommenheit unserer Erkenntnis, und in dieser +\so{subjektiven} Form sind die Zufallsurteile auch häufig aufgefaßt +worden. + +Schon an der Schwelle der neueren Philosophie hat \so{Spinoza} +\index{Spinoza}% +aus dem allgemeinen Gesetz der Kausalität die Folgerung gezogen +(Ethik~I, Prop.~29): "`In der Natur gibt es nichts Zufälliges."' In +dem Scholion zu Prop.~33 sagt er weiter: "`Zufällig wird ein Ding +nur wegen unserer mangelhaften Erkenntnis genannt."' Danach +definiert er den Zufall: "`Ein Ding, von dem wir nicht wissen, ob +sein Wesen einen Widerspruch in sich schließt oder von dem wir +gewiß wissen, daß es keinen Widerspruch in sich schließt, ohne +aber über seine Existenz etwas Sicheres behaupten zu können, +weil die Ordnung der Ursachen uns verborgen ist, ein solches Ding +kann uns weder als notwendig noch als unmöglich erscheinen und +darum nennen wir es entweder zufällig oder möglich"' (möglich +\DPPageSep{019}{5} +offenbar, wenn seine Wirklichkeit unbekannt ist, zufällig, wenn +sein Vorhandensein feststeht). In ähnlichem Sinne sagt \so{Hume} +\index{Hume}% +(Philosophical Essays concerning human understanding): "`Obwohl +es nicht so etwas wie den Zufall in der Welt gibt, so hat doch +unsere Unbekanntschaft mit der wirklichen Ursache denselben +Einfluß auf die Erkenntnis und erzeugt eine solche Art von Glauben +oder Meinung, als ob es einen Zufall gäbe."' + +Ob man so den Zufallsbegriff rein subjektiv faßt, indem man +ihn auf eine Unvollkommenheit unserer Erkenntnis zurückführt, +oder ob man ihm eine relative Bedeutung auch im objektiven Sinne +läßt, indem man nicht unsere mangelnde Einsicht in das Zustandekommen +des Ereignisses, sondern bei dem wirklichen Zustandekommen +eine gewisse Besonderheit, eine gewisse Unabhängigkeit +der verschiedenen Ursachen betont, immer hat der +Zufall als Gegenteil der Notwendigkeit an sich keine absolute +Bedeutung, solange man an dem Kausalitätsprinzip festhält, daß +jedes Geschehen in der Welt durch seine Ursachen mit Notwendigkeit +bestimmt ist. + +Wenn wir aber den landläufigen Gebrauch des Wortes Zufall +ansehen, so ist noch immer nicht der eigentliche Kernpunkt +berührt. Was den Begriff des Zufalls nahelegt, ist nicht das +Fehlen einer Ursache, sondern das Mißverhältnis zwischen der +Ursache und der Wirkung, wenn wir sie nach ihrer Bedeutung +für uns selbst beurteilen. Wenn ein Spieler sein Hab und Gut auf +einen Wurf setzt, so wird es wenig für ihn ausmachen, daß der +Würfel nach bestimmten mechanischen Gesetzen seine Bewegung +ausführt, und daß so auch seine Endlage bestimmt ist. Die Einzelheiten +bei dem Vorgang des Würfelns sind so geringfügig und unkontrollierbar, +das Resultat aber ist so bestimmend für das Wohl +und Wehe des Spielers, daß die naturgesetzliche Notwendigkeit +beim Rollen des Würfels ganz außer Betracht bleibt. Das, was +wir im Leben Zufall nennen, bedeutet, wenn wir an dem naturwissenschaftlichen +Standpunkt festhalten, eine den menschlichen +Verhältnissen gegenüber empfundene krasse Ungleichwertigkeit +der Ursache und der Wirkung. + +Gerade solche Ereignisse, wo ein ursächlicher Zusammenhang +durch die nach den Grundsätzen der exakten Wissenschaft geleitete +Erfahrung wohl angenommen werden kann, aber die Wirkung +eine unverhältnismäßig große ist, wie bei einer Feuersbrunst, +\DPPageSep{020}{6} +die ein vom Winde verwehter Funke hervorruft, geben jedoch +einen neuen Anlaß, den Zufall zu leugnen. Diese Leugnung beruht +auf einer Beseitigung der Erklärung alles Weltgeschehens +nach den Grundsätzen der kausalen Notwendigkeit und einer an +die Stelle dieser Erklärung tretenden Zwecksetzung in allen Vorkommnissen +des menschlichen und außermenschlichen Lebens, mit +anderen Worten, auf der Vertauschung des ätiologischen mit dem +teleologischen Standpunkt. Wenn wir dort von einer \so{Wirkung} +sprechen, reden wir hier von einer \so{Schickung}. Die Ereignisse des +Würfelspieles sind typisch zufällig, was das natürliche Zustandekommen +betrifft. Nach Möglichkeit sind alle Ursachen entfernt, +die auf das Eintreten eines bestimmten Wurfes hinwirken. Und +doch, wenn jemand an einem Tage durch fortgesetzte unglückliche +Würfe erhebliche Verluste erleidet, sagt er nicht: das war Zufall, +sondern: ich habe heute kein Glück. An Roulettetischen beobachten +die Spieler die Spielerfolge, bis sie selbst mitspielen. Sie +glauben dann zu finden, daß an einem Tage eine bestimmte Zahl +begünstigt sei und setzen auf diese. Eine solche Begünstigung +kann, wenn sie vorhanden ist, offenbar nicht auf denselben Grundsätzen +beruhen, auf denen wir die Naturwissenschaft aufbauen. +Es handelt sich nicht um einen physikalischen Einfluß (influxus +physicus), sondern eine metaphysische Wirkung (influxus metaphysicus). +Diese Auffassung wird uns in allen Fällen besonders +nahegelegt, wo es sich um Ereignisse handelt, die auf das Leben +der Menschen eine einschneidende Wirkung ausüben, und wo damit +das Mißverhältnis um so empfindlicher wird zwischen der Bedeutung +der Wirkung und der scheinbar sinnlosen Verkettung von +Umständen, welche diese Wirkung herbeigeführt haben. Wir +ersetzen dann die fehlende Ursache durch einen Grund, der sich +unserer Erkenntnis entzieht, den wir nur annehmen und als +Schicksal bezeichnen. Diesen Gedanken hat \zB~\so{Goethe}, dem +\index{Goethe}% +sonst die metaphysische Spekulation wenig lag, mit großer Liebe +gepflegt. Er sah das Walten des Schicksals auch da, wo es +scheinbar als Zufall auftritt. Was die Menschen so nennen, ist +eben Gott, der hier unmittelbar mit seiner Allmacht eintritt und +das Geringfügigste verherrlicht (vgl.\ \so{Siebeck}, Goethe als Denker, +\index{Siebeck}% +2.~Aufl.\ 1905, S.~143). + +Dagegen äußerte schon \so{Spinoza} über diejenigen, welche alles +\index{Spinoza|f}% +Geschehen auf den Willen Gottes zurückführen (Ethik~I, Anhang): +\DPPageSep{021}{7} +"`Es darf nicht unerwähnt bleiben, daß Anhänger dieser Lehre, welche +im Angeben der \so{Zwecke} der Dinge ihren Scharfsinn zeigen wollen, +eine neue Art der Beweisführung aufgebracht haben, um diese ihre +Lehre glaublich zu machen. Sie führen diese nämlich nicht auf +die Unmöglichkeit, sondern auf die Unwissenheit zurück; was zeigt, +daß ihnen kein anderes Beweismittel für diese Lehre zu Gebote +stand. Wenn \zB~ein Stein von einem Dache auf den Kopf eines +Menschen fällt und ihn tötet, so beweisen sie, der erwähnten +Methode gemäß, daß der Stein gefallen sei, um den Menschen zu +töten, folgendermaßen: Wäre der Stein nicht zu eben diesem +Zwecke nach dem Willen Gottes heruntergefallen, wie mochten da +so viele Umstände (denn oft treffen viele zusammen) durch Zufall +zusammentreffen? Antwortet man, es sei so gekommen, weil der +Wind wehte, und weil der Mensch gerade dort vorbeiging, so +wenden sie dagegen ein: Weshalb hat der Wind gerade damals +geweht? Warum ist der Mensch gerade damals dort vorbeigegangen? +Erwidert man darauf: Der Wind fing damals zu wehen +an, weil das Meer tags zuvor, bei noch ruhigem Wetter, in Bewegung +kam, und der Mensch ging damals dort vorbei, weil er +von einem Freunde eingeladen war, so wenden sie --- da das +Fragen keine Grenzen hat --- abermals ein: Warum aber kam das +Meer in Bewegung? Warum war der Mensch damals eingeladen? +Und so werden sie nicht aufhören, fort und fort nach den Ursachen +der Ursachen zu fragen, bis man zum Willen Gottes seine +Zuflucht nimmt, \dh~zum Asyl der Unwissenheit."' + +Der Kern des angewendeten Beweisganges wäre sonach der: +Wir können in dem Geschehen keinen nach menschlichen Begriffen +vernünftigen Sinn erkennen, wenn wir nicht annehmen, daß eine +bestimmte, allerdings uns verborgene Absichtlichkeit und Zweckmäßigkeit +in den Begebenheiten liegt, die unser Leben entscheidend +beeinflussen. Unter dem Einfluß der Naturwissenschaften sind +wir geneigt, einer solchen Auffassung wenigstens in ihrer Anwendung +auf die Vorgänge in der Natur jede Berechtigung abzusprechen, +vielmehr suchen wir diese Vorgänge nach anderen +Grundsätzen zu erfassen, die sich auf der Vorstellung eines naturnotwendigen +Geschehens, \dh~bestimmter stets wiederkehrender +Zusammenhänge aufbauen. \so{Kant} nennt einmal (Metaphysische +\index{Kant}% +Anfangsgründe der Naturwissenschaft, S.~99) den blinden Zufall +und das blinde Schicksal in der metaphysischen Weltwissenschaft +\DPPageSep{022}{8} +"`einen Schlagbaum für die herrschende Vernunft, damit entweder +Erdichtung ihre Stelle einnehme oder sie auf dem Polster dunkler +Qualitäten zur Ruhe gebettet werde"'. + +Aber wo es sich wie hier und in jeder logischen Untersuchung +um die Ideenbildung an sich handelt, kann auch die für die ganze +Lebensauffassung bedeutsame Idee der Schicksalsbestimmung nicht +außer acht gelassen werden. Diese Idee verdankt ihren Ursprung +wesentlich dem Gefühl der Machtlosigkeit alles menschlichen Strebens +fremden Einwirkungen gegenüber, die im Gegensatz zu den planvollen +menschlichen Handlungen als sinnlos und unbegreiflich erscheinen. +Alles Ringen und Streben wird durch einen tückischen +Eingriff äußerer Umstände zunichte gemacht. In diesem Sinne +ist es völlig gleichgültig, ob der äußere Eingriff einem naturgesetzlichen +Geschehen oder einer regellosen Willkür entspringt. +Wenn wir in den Folgen des Zusammenstoßes zweier Eisenbahnzüge +die gesetzmäßige Wirkung der als lebendige Kraft bezeichneten +physikalischen Größe erkennen, so ist das ein geringer Trost für +die Verunglückten und ihre Angehörigen. In den gesetzmäßigen +Wirkungen der Natur spielt die Rücksichtnahme auf das menschliche +Wohl und Wehe keine Rolle. Der Mensch ist hineingestellt +in ein Spiel von Kräften, die sich mit dem Sinn seines Lebens von +vornherein nicht berühren. + +Gerade weil die äußeren Einwirkungen auf das Leben des +Menschen so plötzlich und unerwartet kommen können, weil es so +schwer ist, in ihnen einen Sinn und einen Plan zu entdecken, +werden sie vom naiven Verstande als der Ausfluß einer der +menschlichen Zweckbestimmungen gegenüberstehenden, aber im +Vergleich zu ihr übermächtigen Entscheidung angesehen. Der landläufige +Begriff des Zufalls wird durch den Kausalbegriff im naturwissenschaftlichen +Sinne überhaupt nicht getroffen. Er bezieht sich +nur auf die Leugnung der Zweckbestimmung, entweder die unmittelbar +durch die menschliche Tätigkeit bedingte oder die in das +außermenschliche Geschehen nach Analogie der menschlichen Tätigkeit +hineingelegte. Zufall oder Schicksal, das ist meistens die Frage, +nicht Zufall oder Naturgesetz. So sind auch die Überlegungen, +die von rein menschlicher Seite her an die Glücksspiele angeknüpft +werden, nicht auf physische, sondern auf metaphysische Zusammenhänge +zu beziehen. Die Frage lautet nicht, ob die physikalischen +Vorgänge beim Glücksspiel, etwa beim Rollen der Roulettekugel, +\DPPageSep{023}{9} +auf einer physikalischen Gesetzmäßigkeit beruhen oder nicht, +sondern um was es sich handelt, ist, in den Resultaten des Spieles +eine bestimmte Schickung zu sehen, teils das Walten einer ausgleichenden +Gerechtigkeit, teils ein Bevorzugen bestimmter Glückskinder. +Vom naturwissenschaftlichen Standpunkt aus sind solche +Zusammenhänge, die außerhalb des physischen Geschehens liegen, +nicht zu verstehen. Damit sollen sie nicht von vornherein geleugnet +sein, sie müssen nur außer acht gelassen werden, wenn +man mit den Methoden der Naturwissenschaft operieren will. + +In welchem Sinne nun auch das Wort Zufall verstanden wird, +ob wir es auf das physische Geschehen und sein Erfassen mit den +Methoden der modernen Naturwissenschaft, oder ob wir es auf die +aus der Beurteilung des Geschehens nach der Analogie der menschlichen +Handlungen entspringende metaphysische Auffassung beziehen +wollen, immer ist die Bedeutung die Leugnung eines bestimmten +Zusammenhanges. \so{Zufällig ist ein Ereignis, wenn +es nicht aus anderen Ereignissen oder bestimmten, als +gegeben angesehenen Prämissen nach festen Regeln oder +nach bestimmten Vernunftgründen gefolgert werden +kann.} Die physische und die metaphysische Seite vereinigen sich +in der Leugnung des Zufalls, die metaphysische, indem sie sagt: +alles entspringt einer festen Zweckbestimmung, die physische, +indem sie den Satz aufstellt: alle Ereignisse folgen aus anderen +nach gesetzmäßigen Zusammenhängen mit unbedingter Notwendigkeit. +Was aber Zufall und Notwendigkeit im physikalischen Sinne +betrifft, so ist zunächst zu sagen, daß in dieser Allgemeinheit +ausgesprochen der Satz "`Es gibt keinen Zufall"' wieder über die +Grenzen der Erfahrung hinausgeht, vielmehr eine Hypothese bedeutet. +Diese Hypothese hat keinen heuristischen Wert, sondern +dient nur zur Abklärung des Weltbildes. + +Wenn nun auch in solchem dogmatischen Sinne der Zufall +geleugnet wird, sei es von einem ätiologischen oder einem teleologischen +Standpunkte aus, so bedeutet dies noch nichts gegen die +Verwendung des Wortes in einem einfachen pragmatischen Sinne. +Wenn wir sagen: "`Es ist ein Zufall, wenn sich bei wechselndem +Mond das Wetter ändert"', so verbinden wir damit einen bestimmten +Sinn, der weder der Zweckbestimmung in der Schöpfung noch der +durchgängigen Kausalität alles Geschehens widerspricht. Wir +meinen nämlich damit nur, daß unter den Momenten, die wir als +\DPPageSep{024}{10} +bestimmend für die Wetterlage ansehen müssen, der Mondwechsel +keine Stelle findet. Was in dem einzelnen Falle als bestimmend +für ein Ereignis oder, wenn man will, als dessen Ursache auftritt, +bedeutet doch immer eine bestimmte Gruppe von Erscheinungen, +und wir brauchen nicht den ganzen Weltenraum und die ganze +Ewigkeit zu durchforschen, um diese Ursachen für ein Ereignis +anzugeben. Im Gegenteil beruht jede naturwissenschaftliche Erkenntnis +darauf, daß wir bestimmte wenige Ereignisse als maßgebend +für das Eintreten eines anderen Ereignisses herausheben. +So finden wir als Ursachen für die Ausdehnung der Luft die +Steigerung der Temperatur oder die Verringerung des Druckes +und können einen bestimmten gesetzmäßigen Zusammenhang angeben, +der diese drei Größen verknüpft, so daß, wenn zwei davon +bekannt sind, die dritte sofort gefunden werden kann. + +Eine solche Bestimmung des Erfolges aus gewissen, durch +Beobachtung zu ermittelnden Momenten ist aber \zB~nicht möglich, +wenn wir angeben sollen, auf welchem Felde der Scheibe beim +Roulettespiel die Kugel liegen bleiben wird. Darum haben wir +ein Recht, dieses Ereignis des Roulettespieles als ein zufälliges zu +bezeichnen, weil wir den schließlichen Erfolg nicht aus einer bestimmten +Gruppe von beobachtbaren Erscheinungen ableiten, \dh~als +eine regelmäßig eintretende Folge dieser Gruppe von Erscheinungen +erkennen können. Aus den beobachtbaren Ereignissen, die +in diesem Falle die Bedingungen des Spieles bilden (wohin neben +der sorgfältigen Anfertigung des zum Spiel dienenden Apparates +auch die genaue horizontale Aufstellung der Roulettescheibe und +ein genügender Impuls der Roulettekugel gehört) folgt nur, daß +die Kugel auf einem der Felder liegen bleiben muß, aber nicht, +auf welchem Felde. Demnach würde es, um ein Ereignis als zufällig +bezeichnen zu dürfen, genügen, wenn \so{alle erfahrungsmäßig +feststehenden Umstände, die bei einem Ereignis in +Betracht kommen, dieses Ereignis noch nicht bestimmen, +vielmehr es, wenn alle diese Umstände erfüllt sind, eintreten, +aber auch ausbleiben kann}. + +So kommen wir auf einen engen Zusammenhang des Zufallsbegriffes +mit dem Begriffe der Möglichkeit. Denn als Möglichkeit +ist es anzusehen, wenn weder das Eintreten noch das Ausbleiben +eines Ereignisses als gewiß erscheint. Ein bloß mögliches Ereignis +kann eintreten, kann aber auch ausbleiben. +\DPPageSep{025}{11} + +Wir müssen aber nach allem, was wir bis jetzt entwickelt +haben, sagen, ein Ereignis könne ebensogut eintreten wie ausbleiben, +wenn aus allen \so{beobachtbaren} Umständen, die bei diesem +Ereignisse in Betracht kommen, noch nicht geschlossen werden +kann, daß das Ereignis eintreten wird. Auf diese Weise vermeiden +wir sowohl jede metaphysische Färbung als auch eine rein subjektive +Fassung des Möglichkeitsbegriffes. Allerdings müssen wir +betonen, daß der Begriff der empirischen Bestimmbarkeit ein unsicherer +und schwankender ist. Was heute noch nicht bestimmbar +ist, kann es morgen werden. Umstände brauchen nicht unmittelbar +beobachtbar zu sein, damit wir ihnen einen bestimmten Charakter, +nämlich den gleichen Charakter, den wir an unmittelbar beobachtbaren +Umständen festgestellt haben, zuschreiben. Die Analogiebildung +spielt eine wesentliche Rolle in der naturwissenschaftlichen +Erkenntnis und ist nicht zu entbehren. Die Vorgänge im lebenden +Körper sind zum größten Teil unbestimmbar, aber wir zweifeln +nicht, daß sie von derselben Art sind wie andere Vorgänge, die +wir kennen. Unbestimmbar zu sein, bedeutet an sich keinen besonderen +und einheitlichen Charakter. Es tritt immer der Gedanke +hinzu, ob wir uns ein Bild machen können von Vorgängen, die, +wenn wir sie beobachten könnten, das Ereignis als aus ihnen +ableitbar erscheinen ließen. Beim Roulettespiel sind solche Vorgänge +nicht vorhanden, was geschieht, ist unmittelbar zu beobachten. +Die Kugel liegt offen auf der Scheibe und wird dadurch +in Bewegung gesetzt, daß die Scheibe selbst durch einen ihrer +Achse mitgeteilten Impuls in rasche Drehung versetzt wird. Wir +könnten allerdings aus der Stärke des Impulses, wenn sie uns genau +bekannt wäre, die Bewegung der Kugel und ihre Endlage nach +den Grundsätzen der Mechanik ableiten, aber die Entscheidung, +auf welchem Felde die Kugel liegen bleiben wird, hängt von solchen +geringen Differenzen des Impulses und von Fall zu Fall wechselnden +kleinen besonderen Vorgängen bei der Bewegung der Kugel +auf der rotierenden Scheibe ab, daß sie sich jeder Bestimmung +entzieht. Daher haben wir hier wirklich den Typus des zufälligen +Ereignisses vor uns. + +Wir können nun andere Vorgänge bilden, die den beim +Roulettespiel vorliegenden gleichartig sind, dahin gehören die +Ziehungen der Lose bei den Lotterien oder die Ziehungen einer +Kugel aus einer Urne, die Kugeln von verschiedener Farbe gemischt +\DPPageSep{026}{12} +enthält, das Würfeln mit einem oder mehreren Würfeln und +dergleichen mehr. Solche Vorgänge sind es, auf denen wir die Glücksspiele +aufbauen. Wo diese Vorgänge nicht willkürlich zum Zweck +des Glücksspiels herbeigeführt werden, aber doch eine dem Glücksspiel +ähnliche Abmachung getroffen wird, spricht man bekanntlich +nicht von einem Spiel, sondern von einer Wette. Es liegt in der +Natur der Sache, daß eine Wette auch da vorliegen kann, wo +die hauptsächlichste Bedingung eines Glücksspieles, die vorherige +Unbestimmbarkeit des Erfolges, nicht erfüllt ist. In vielen Fällen +ist sie es aber, \zB~wenn bei einer Seefahrt auf die letzte Ziffer +in der Anzahl der an einem bestimmten Tage zurückgelegten Seemeilen +gewettet wird. Diese letzte Ziffer hängt in der Tat von +unbestimmbaren Einflüssen ab. + +Fassen wir das allgemeine Ergebnis, zu dem wir vorläufig +gelangt sind, kurz zusammen, so ist es dieses, daß sich, auch wenn +wir von einer durchgängigen Kausalität alles Geschehens ausgehen, +gewisse Ereignisse herausheben, die wir als zufällige bezeichnen +dürfen. Ein wesentliches Merkmal dieser Ereignisse ist, daß wir +vorher nicht entscheiden können, ob sie eintreten werden oder +nicht, daß sie also vor ihrem Eintreten nur als möglich, aber auf +keine Weise als notwendig erscheinen. Es sind solche Ereignisse, +bei denen die uns mögliche ursächliche Bestimmung, selbst wenn +wir sie über die unmittelbare Erfahrung hinaus durch Analogiebildung +ergänzen, als nicht ausreichend befunden wird. +\EndChap +\DPPageSep{027}{13} + + +\Chapter{Zweites Kapitel}{Die statistische Methode} + +Erscheint als das Bezeichnende der zufälligen Ereignisse zunächst +die Unmöglichkeit einer vollständigen kausalen Erklärung +und damit einer Voraussage ihres Eintretens, wenn alle beobachtbaren +Bedingungen des Ereignisses bekannt sind, so wird man +sagen, dann hat das Zufällige überhaupt den Charakter der Unerkennbarkeit. +Es lohnt nicht, weiter darüber zu reden. Und +doch erweisen sich die Zufallsereignisse als eine Quelle sehr weitgehender +Betrachtungen, selbst dann, wenn wir außerstande sind, +den Zusammenhang des Geschehens in ihnen vollständig zu durchschauen. + +Diese Betrachtungen gehen davon aus, daß wir in den Zufallsereignissen +eine gewisse innere Gleichartigkeit zu erkennen +suchen. Das gibt uns die Möglichkeit, sie uns durch Analogiebildung +näher zu rücken. Wir greifen gewisse typische Ereignisse +unter ihnen heraus, bei denen die Gesamtheit der beobachtbaren +Bedingungen willkürlich geschaffen werden. Diese Ereignisse +sind die \so{Glücksspiele}. Wir schaffen uns so aus den Glücksspielen +ein Mittel, um die Besonderheit der Zufallsereignisse +allgemein zu beurteilen. Wir vergleichen die Zufallsereignisse mit +Glücksspielen, indem wir das Wort Vergleich aber nicht im poetischen +Sinne, sondern im Sinne der Zusammenstellung zahlmäßiger +Resultate verstehen. + +Von vornherein erscheinen zwei Wege gangbar, um der +Eigenart des Zufälligen näher zu kommen. Entweder man sucht +sich einen Mechanismus des Geschehens zu denken, der im Resultat +mit den beobachteten Zufallsereignissen übereinstimmt, und überträgt +das innere Wesen dieses Mechanismus auf alle Zufallsereignisse. +Das wollen wir eine \so{genetische} Erklärung des Zufalls +nennen. Oder aber man stellt nur die Ereignisse zusammen, die +bei der statistischen Zählung gleiche Resultate liefern, ohne weiter +\DPPageSep{028}{14} +auf ihr Zustandekommen einzugehen. Man hält nur das im statistischen +Ergebnis Gleichartige nebeneinander und sieht mit +diesem Nebeneinanderhalten die Aufgabe als erledigt an. Dies +Verfahren wollen wir als die \so{statistische} Methode bezeichnen. + +Auf den ersten Weg deutet W.~\so{Wundt} in seiner Logik +\index{Wundt, Wilh.|f}% +(1.~Bd., 5.~Abschn., 1.~Kap.,~3c) hin, der zunächst die Bedeutung +des Zufalls als einer Durchbrechung der Notwendigkeit des Geschehens +hervorhebt. + +Er betont, daß es doch eine Auffassung gibt, die eine wissenschaftliche +Theorie des Zufälligen ermöglicht. Kurz gesagt ist +diese Auffassung die, daß wohl auch das Zufällige auf einer durchgängigen +Kausalität beruht, daß aber bei einem zufälligen Ereignis +die Ursachen wenigstens teilweise einen solchen besonderen +Charakter haben, daß sie sich unserer Beobachtung entziehen. +Von der wirklichen kausalen Entstehung des zufälligen Ereignisses +sind daher bestimmte Aussagen zu machen, und wir können +von einem objektiven Charakter der zufälligen Ereignisse sprechen, +ohne daß wir darum den Gedanken einer durchgängigen Kausalität +aufgeben. + +Auf diese Weise scheint die Schwierigkeit völlig gehoben. +Wir finden eine Betrachtung, die den Grundsätzen der naturwissenschaftlichen +Forschung nicht widerspricht und die uns doch +die Möglichkeit gibt, den Begriff des Zufälligen auch in einer objektiven +Bedeutung zu erhalten. Damit scheint diese genetische +Betrachtung des Zufalls, die auf das wirkliche Zustandekommen +der als zufällig erscheinenden Ereignisse eingeht, ihre Bedeutung +und ihre Berechtigung zu erweisen. Es erhebt sich nur die Frage: +Wie können wir denn über solche Ursachen urteilen, die sich +unserer Beobachtung völlig entziehen? Nach \so{Wundts} Darstellung +handelt es sich dabei um eine Hypothese. Nehmen wir das +Vorhandensein solcher Ursachen an, so können wir nach den +Grundsätzen der Logik und der allgemeinen Erfahrung die wirklich +beobachteten Verhältnisse erschließen. Dies geht allerdings +nicht ohne eine ziemlich umständliche mathematische Entwickelung, +und \so{Wundts} Darstellung scheint nur eine Zusammenfassung +der Grundgedanken dieser von \so{Bessel} herrührenden Ableitung, +\index{Bessel@Bessel|f}% +die uns später noch beschäftigen wird, zu bedeuten. + +Die \so{Bessel}sche Ableitung bezieht sich aber auf ganz besondere +Erscheinungen, nämlich die Abweichungen der bei der +\DPPageSep{029}{15} +Bestimmung einer physikalischen Größe gefundenen Zahlenwerte +voneinander. Der Begriff des Ereignisses scheint hier überhaupt +nicht zu passen, es handelt sich sozusagen nur um eine Begleiterscheinung +der wirklichen Ereignisse, nämlich der Beobachtungen. +Daher rührt es wohl auch, wenn \so{Wundt} äußert, der Zufall könne +niemals als selbständiges Phänomen, sondern immer nur als individuelle +Abänderung einer gesetzmäßig bestimmten Erscheinung +vorkommen. Diese Bedeutung würde den Geltungsbereich des +Zufälligen nun erheblich einschränken, denn es wäre ein solches +Zufallsereignis wie die Tötung eines Vorübergehenden durch einen +herabfallenden Ziegel oder die Tötung eines Soldaten durch den +Hufschlag eines Pferdes schwer in dieses Schema zu bringen. + +Indes ist die \so{Bessel}sche Hypothese nicht auf die Erklärung +der Beobachtungsfehler bei physikalischen Messungen beschränkt, +sie läßt sich dem Grundgedanken nach in viel weiterem Umfange +anwenden. Die Hypothese ist im wesentlichen die, daß ein typisch +zufälliges Ereignis auf sehr vielen Einzelumständen beruhe, die +selbst von vornherein unbestimmt sind, daß das schließliche Endergebnis +nur die Frucht einer großen Anzahl vorausgehender Erscheinungen +sei, die alle voneinander unabhängig sind. Die Natur +des Zufallsereignisses wird dadurch aber immer noch viel enger +umgrenzt als früher, wo nur zwei voneinander unabhängige +Kausalreihen bestehen mußten, während jetzt sehr viele voneinander +unabhängige Umstände in dem Ereignis zusammenwirken +sollen. + +Wir würden daher so den Bereich des Zufälligen von vornherein +enger bestimmen, als es gerechtfertigt erscheint. Wie gelangen +wir nun aber zu einer anderen, allgemeineren Methode, in +die Natur der zufälligen Ereignisse einzudringen? Zu dem Zwecke +müssen wir, wenn wir sagen, ein Zufallsereignis sei durch die feststellbaren +Ursachen nicht völlig bestimmt, uns fragen, was überhaupt +innerhalb der Grenzen der Erfahrung bedeutet, wenn wir +von Umständen sprechen, die in dem Verhältnis von Ursache und +Wirkung einen Erfolg bestimmen. Damit kann nur gemeint sein, +daß, wo wir diese Umstände zusammen beobachten, stets auch der +Erfolg zu beobachten ist. Nur an die tatsächliche Verbindung in +allen beobachteten Fällen ist gedacht. Wenn also, wie beim Zufallsereignis, +durch die feststellbaren Ursachen das Ereignis nicht +völlig bestimmt ist, so bedeutet das, daß in den Fällen, wo diese +\DPPageSep{030}{16} +Ursachen zusammen beobachtet sind, das Ereignis bisweilen eingetreten, +bisweilen aber auch ausgeblieben ist. + +Wir können, um noch klarer zu sein, diese Feststellung in +zwei zerlegen. Die eine bedeutet, daß unter den in Betracht +kommenden Umständen, welche die Gesamtheit der beobachtbaren +Ursachen des Zufallsereignisses darstellen, dieses Ereignis wirklich +wenigstens einmal eingetreten ist. Die zweite Feststellung bedeutet, +daß das Ereignis unter den in Betracht kommenden Umständen +auch wenigstens einmal ausgeblieben ist. Quidquid existit contingenter, +aliquando non existit, ist ein alter Schulsatz. Das Feststellen +einer solchen einfachen Tatsache würde allerdings an sich +noch keine Statistik sein, die Statistik erscheint erst da, wo man +\so{zählt}, wie oft ein Ereignis eingetreten ist. Man wird nun sagen, +die Häufigkeit ist für die Tatsache der Möglichkeit, um die es sich +hier allein handelt, gänzlich bedeutungslos. Was einmal geschehen, +ist schon möglich. Wie oft es wieder geschieht, ist gleichgültig, +außer wenn es in allen in Betracht kommenden Fällen zu beobachten +ist. Dann würde sich die Möglichkeit in die Gewißheit +verwandeln. + +Aber der Gedanke, daß in allen Fällen es gerade von Wert +ist, zu erfahren, wie oft verhältnismäßig unter den gegebenen +Umständen ein bestimmtes Ereignis eingetreten ist, bietet sich +von selbst dar.\ \so{Sigwart} formuliert diesen Gedanken in seiner +\index{Sigwart}% +Logik (Bd.~II, Tl.~III, S.~406) mit den Worten: "`In der statistischen +Zählung sind zwar die etwaigen individuellen Differenzen, +durch die jedes Ding einzig in seinen bestimmten Eigenschaften +sich von allen anderen unterscheidet, untergegangen, aber das +Einzelne hat doch noch insofern sein Recht gefunden, als es nicht +bloß als gleichgültiger Repräsentant eines allgemeinen Begriffes, +sondern in seiner numerischen Unterschiedenheit von allen anderen +beachtet ist."' Der hierdurch gemachte Fortschritt ist +durchaus dem zu vergleichen, den in der Naturwissenschaft der +Übergang von der bloßen Feststellung eines Zustandes zu seiner +zahlmäßigen Bestimmung bedeutet. Wenn ein Ereignis in $90$ +von $100$ Fällen eingetreten ist, so werten wir die Möglichkeit +anders, als wenn wir es unter $100$ Fällen nur einmal beobachtet +haben. + +Die Statistik, zu der wir so gelangen, betrifft statistische +Verhältniszahlen, \dh~es wird aufgezeichnet, wie oft unter bestimmten +\DPPageSep{031}{17} +Umständen, also in einer bestimmten Gruppe von Erscheinungen, +ein Ereignis eingetreten ist, wobei es sich zunächst +nur um die relative Häufigkeit, nicht aber um die absolute Anzahl +des Vorkommens handelt. Nun erhebt sich aber sofort die Frage, +die den Kernpunkt alles folgenden bildet: Nehmen wir an, wir +haben die relative Häufigkeit nicht bloß aus einer Serie von Beobachtungen +festgestellt, sondern wir haben mehrere Reihen von +Beobachtungen benutzt und aus jeder die relative Häufigkeit bestimmt. +Dann fragt es sich, ob wir ganz verschiedene Werte +der relativen Häufigkeit bei den einzelnen Bestimmungen zu erwarten +haben oder ob sich zwar nicht genau, aber doch angenähert +derselbe Wert bei den verschiedenen Bestimmungen ergeben +wird. In dem einen Falle erweisen sich die festgestellten +Werte der relativen Häufigkeit als gänzlich unbrauchbar zur +Charakterisierung des beobachteten Ereignisses im allgemeinen, +in dem anderen Falle dagegen können wir dem regelmäßig wiederkehrenden +Werte der relativen Häufigkeit eine bestimmte Bedeutung +für das Ereignis an sich zusprechen. Wir können es als +eine Eigentümlichkeit des Ereignisses ansehen, daß es mit dieser +relativen Häufigkeit auftritt, während sonst die relative Häufigkeit +nur eine Bedeutung innerhalb der räumlichen und zeitlichen +Begrenzung, der die beobachteten Fälle entsprechen, besitzt. Wenn +wir also etwa in regelmäßigen Zeitabschnitten die vorgekommenen +relativen Häufigkeiten notieren, so fragt es sich: nähern sich die +aufgezeichneten Verhältniszahlen alle einem bestimmten Werte +oder läßt sich in ihnen eine systematische Veränderung beobachten? +Es ist \zB~bekannt, daß die relative Häufigkeit der +Selbstmorde zunimmt, dagegen scheint es zweifelhaft, ob eine +ähnliche systematische Veränderung in dem Verhältnis der Anzahlen +von männlichen und weiblichen Selbstmördern zu beobachten ist. + +Hierin liegt eine erste Scheidung der statistischen Verhältniszahlen +begründet. Je nachdem, ob wir in ihnen eine systematische +Veränderung beobachten oder nicht, werden wir von zufälligen +oder durch bestimmte Ursachen hervorgerufenen Schwankungen +sprechen. \so{Der Zufall würde so in der Statistik unmittelbar +zutage treten.} + +Der große Vorzug, der in einer solchen statistischen Bestimmung +des Zufalls liegt, besteht darin, daß wir nicht mehr gezwungen +sind, auf die Einzelheiten beim Zustandekommen des +\DPPageSep{032}{18} +Ereignisses einzugehen, die in den meisten Fällen unserer Erkenntnis +verschlossen sind und nur aus mehr oder minder unbestimmten +Vermutungen heraus beurteilt werden, sondern vielmehr +uns an bestimmte Tatsachen halten können. + +Nun ist aber klar, daß solche Schwankungen, die wir als zufällige +bezeichnen, nicht bloß bei statistischen Verhältniszahlen +auftreten können, sondern überhaupt, wo eine statistische Aufzeichnung +vorliegt. Wenn wir nämlich eine solche Reihe von +statistischen Zahlen uns vor Augen halten oder am besten sie in +einer Kurve oder Staffel graphisch darstellen, so beobachten wir +bald, daß neben systematischen Veränderungen auch ein regelloses +Hin- und Herschwanken auftritt. Ein solches Schwanken +werden wir wieder als zufällig bezeichnen. Allerdings ist es eine +besondere, vielleicht nicht immer lösbare Aufgabe, die zufälligen +Schwankungen richtig herauszuschälen. Unter der Voraussetzung, +daß dies gelingt, zeigt sich nun aber, daß das unbestimmte und +meistens auf bloßen Vermutungen beruhende Trennen der Ursachen +in systematische und zufällige ersetzt wird durch ein quantitativ +auf Grund gemessener oder gezählter Zahlenwerte ausführbares +Scheiden der systematischen und der zufälligen Veränderungen. +Wir können also der Methode der exakten Naturwissenschaft treu +bleiben, nur auf Grund bestimmter Messungen und bestimmter, +nach festen Regeln an diese Messungen geknüpfter Berechnungen +vorzugehen. + +So werden wir darauf geführt, die Analyse statistischer +Tabellen nach bestimmten besonderen Gesichtspunkten als unsere +Aufgabe anzusehen. Hierbei erweist sich nicht einmal der Ursprung +der Tabelle aus einer statistischen Zählung als entscheidend, +vielmehr würden auch Tabellen, die auf Messungen einer +und derselben physikalischen Größe beruhen, möge diese Größe +nun veränderlich sein oder nicht, einer ganz analogen Analyse +zugänglich sein. + +Bevor wir an diese Untersuchung gehen, scheint die Frage +gerechtfertigt, welche Resultate wir von ihr erwarten dürfen. Dadurch, +daß wir, statt auf das innerliche Zustandekommen der Zufallsereignisse +einzugehen, nur ihre äußerliche Verteilung ins Auge +fassen, geben wir, scheint es, die Hoffnung auf ein Eindringen +in das innere Wesen des Zufälligen auf. Über dieses Wesen +können wir ja keine Auskunft erhalten, wenn wir nichts anderes +\DPPageSep{033}{19} +aufzeichnen, als wie oft innerhalb einer gewissen Gruppe einzelner +Fälle das in Rede stehende Ereignis eingetreten und ausgeblieben +ist. + +Der Ausweg ist eben der, daß wir in der Verteilung, die uns +die statistische Erhebung offenbart, doch in gewissem Sinne ein +Merkmal der Zufallsereignisse erkennen können. Es ergeben +sich gewisse Verteilungen, die typisch für die zufälligen Ereignisse +sind. Darin liegt, daß wir aus der übereinstimmenden Verteilung +auch auf eine innere Verwandtschaft der beobachteten Ereignisse +schließen. Ist dieser Schluß aber berechtigt? Das bleibt +unentschieden und muß unentschieden bleiben, weil wir in den +Mechanismus des Geschehens nicht eindringen können. Aber auch +in der bloßen Analogiebildung liegt eine gewisse Erklärung. Wir +machen uns eine Erscheinung schon begreiflich, wenn wir eine +andere Erscheinung finden, die sich in derselben Weise äußerlich +offenbart wie die erste. Alles Erklären ist im Grunde ein Vergleichen. +Der Vergleich kann im vorliegenden Falle einerseits so +geführt werden, daß wir nur die Erscheinungen zusammenfassen, +die eine gleiche oder verwandte Verteilung zeigen; andererseits +können wir aber auch gewisse typische Erscheinungen herausgreifen, +deren innerer Organismus uns leidlich klar erscheint und +nach ihnen die Erscheinungen mit verwandter Verteilung beurteilen. +Solche typische Erscheinungen sind die Glücksspiele. +Wir würden danach als zufällige Ereignisse solche zu bezeichnen +haben, bei deren statistischer Verfolgung sich dieselbe Verteilung +der Ergebnisse wie bei den reinen Zufallsspielen herausstellt. Für +die Glücksspiele kann man aber als zweckmäßig ein bestimmtes +Schema wählen, und dieses wird fast immer durch die Ziehungen +aus einer Urne, in der Kugeln von verschiedener Farbe gemischt +enthalten sind, gebildet. Die Beurteilung der Zufallsereignisse +nach diesem Urnenschema würde so das letzte Stadium der Untersuchung +sein. Welchen Wert man ihr beimessen will, bleibt in +gewisser Weise dem freien Belieben überlassen. Jedenfalls scheint +es kein anderes Verfahren zu geben, um in einwandfreier Weise +dem Charakter des Zufälligen nachzuspüren. Die Betrachtungen, +zu denen dieser Gedankengang führt, hat man für solid genug +zu halten, um darauf die Erforschung sowohl der Vorgänge in +den kleinsten Teilen der Materie als auch der Verteilung der +Himmelskörper im Weltenraum zu gründen. +\DPPageSep{034}{20} + +Eines aber wird geltend gemacht werden und verdient sogleich +hervorgehoben zu werden. Indem man zur statistischen +Zählung übergeht, verschwindet das einzelne Ereignis und die +Betrachtung bezieht sich nur auf die statistische Gesamtheit. Die +gewählte Behandlungsweise setzt so voraus, daß es nicht das +einzelne Ereignis ist, worauf wir unser Interesse lenken, daß wir +vielmehr erst in der Gesamtheit der zusammengefaßten Ereignisse +den Gegenstand unserer Überlegung sehen. So ist in dem +angeführten physikalischen Beispiel nicht die Bewegung des einzelnen +Moleküls der Zielpunkt der Untersuchung, sondern wie +sich aus einer bestimmten Verteilung der Bewegungen aller einzelnen +Moleküle die beobachtbaren Eigenschaften und Zustände +des ganzen Körpers ergeben. In dem anderen Beispiele, das der +Astronomie angehört, handelt es sich nicht um die Lage des +einzelnen Fixsterns, sondern um die Verteilung aller Fixsterne +im Weltenraum. Ebenso ist bei den Untersuchungen über die +Erscheinungen in der menschlichen Gesellschaft, die auf zahlenmäßiger +Grundlage möglich sind, nicht das einzelne Individuum +der Gegenstand der Betrachtung, sondern eben die Gesamtmasse +der Bevölkerung. Das Wohl und Wehe des einzelnen verschwindet +und nur das Los der Allgemeinheit ist es, was in der Untersuchung +zutage tritt. Man kann es vermissen, daß so die Aufklärung +des einzelnen Zufallsereignisses an sich, die nur durch ein Eingehen +auf seine individuelle Besonderheit möglich ist, durch die +statistische Methode nicht gegeben wird. Man wird aber erkennen, +daß doch das wahre, kardinale Problem berührt wird. Denn dieses +Problem ist das, wie sich auf der Unbestimmbarkeit und anscheinenden +Regellosigkeit des einzelnen Falles eine Gesetzmäßigkeit +aufbaut und feste in Zahlen ausdrückbare Zusammenhänge +in der Gesamtheit ergeben. Gerade dies ist es ja auch, was selbst +nach aller möglichen Aufklärung unser tiefes Erstaunen hervorruft. +\EndChap +\DPPageSep{035}{21} + + +\Chapter{Drittes Kapitel}{Stationäre Zahlenreihen} + +Wir wollen nun allgemein ausgehen von der Zusammenstellung +einer Reihe von Zahlenwerten, die man als eine \so{Tabelle} +bezeichnet. An einer Tabelle ist zu unterscheiden der Kopf, der +\so{Eingang} und der \so{Eintrag}. In dem \so{Kopf} der Tabelle wird +angegeben, was die in der Tabelle eingetragenen Zahlen allgemein +bedeuten. Der \so{Eingang} dagegen setzt die Bedeutung der einzelnen +Zahlen in der Tabelle fest. Damit also eine Reihe von +Zahlen sich in einer Tabelle anordnen läßt, ist es notwendig, daß +sie eine gemeinsame Bedeutung haben und die einzelne Zahl der +Reihe nur noch durch eine besondere Bestimmung festgelegt wird. +Diese besondere im Eingang der Tabelle stehende Bestimmung +kann verschiedener Art sein. Sie kann die in der Tabelle eingetragenen +Zahlen örtlich umgrenzen, wie wenn \zB~in einer +Statistik über Preußen bestimmte Zahlen für die einzelnen Provinzen +angegeben werden. Sie kann auch \zB, wenn es sich +um zahlmäßige Bestimmungen von Eigentümlichkeiten einzelner +Individuen handelt, die Namen dieser Individuen enthalten, oder +diese Namen durch laufende Nummern ergänzen oder ersetzen. +Eine solche Tabelle kann man allgemein als eine \so{Liste} bezeichnen. +Der Eingang kann aber auch selbst eine zahlmäßige Bestimmung +bedeuten. Sehr häufig bezeichnet er eine Zeit, entweder Zeitabschnitte, +\zB~Jahre, Monate oder Tage, oder bestimmte Zeitpunkte. + +Der Eingang der Tabelle kann ferner eine reine Zahl sein. +Dann haben wir eine rein mathematische Tabelle vor uns, die +bestimmten Zahlenwerten wieder bestimmte Zahlenwerte zuordnet. +Sie legt das fest, was man im mathematischen Sinne als +eine \so{Funktion} bezeichnet. In ihr können unter anderem die +Resultate bestimmter Rechenoperationen zusammengestellt sein. +Dahin gehören \zB~die Logarithmentafeln. Wir wollen solche +Tabellen als \so{analytische} bezeichnen. Den analytischen Tabellen +stehen die \so{empirischen} gegenüber, die nicht bloß auf mathematischen +\DPPageSep{036}{22} +Rechnungen beruhen, sondern in denen ein bestimmtes +Erfahrungsmaterial niedergelegt ist, unter Umständen im Verein +mit Rechnungen, die an die empirisch ermittelten Zahlenwerte angeknüpft +werden. Wir haben bei diesen empirischen Tabellen +wieder zu unterscheiden, ob ihnen bestimmte \so{Messungen} oder +bloße \so{Zählungen} zugrunde liegen. Im ersten Falle können wir +von einer \so{Messungsreihe} sprechen, im zweiten Falle haben +wir eine \so{Zählungsreihe} oder eine eigentliche statistische Tabelle +vor uns. Um gleich ein Beispiel für beide Arten anzuführen, +können wir als Messungsreihe die Bestimmung der Körpergröße +eines Menschen in den verschiedenen Lebensaltern nehmen, als +Beispiel für eine Zählungsreihe eine sogenannte Sterbetafel, die +angibt, wieviel Menschen aus einer bestimmten Gruppe von Geborenen +in den verschiedenen Lebensaltern sterben. Der Eingang +der Tabelle ist in beiden Fällen dieselbe Zahl, nämlich das Lebensalter. +Der Eintrag ist in dem einen Falle eine Länge, also eine +gemessene Zahl, im anderen Falle eine durch Abzählung gewonnene +Zahl, nämlich eine Anzahl von Personen. + +Die \so{Körpergrößen} beziehen sich auf Personen männlichen +Geschlechtes. Sie entsprechen nicht der Entwickelung eines bestimmten +Menschen, sondern sind Durchschnittszahlen, geben also +die Entwickelung eines "`Durchschnittsmenschen"' an. Der Gesamtgröße +ist die Beinlänge hinzugefügt und in einer dritten Spalte +gleich das Verhältnis der Gesamtgröße zur Beinlänge angegeben. +Man erkennt, daß dieses Verhältnis während des Wachstums des +Menschen abnimmt und sich einem bestimmten Endwert nähert, +den es aber schon vor der Vollendung des Wachstums erreicht. +\begin{center} +\begin{longtable}{c||c|c|c} +\multicolumn{4}{c}{% + \so{Körpergröße männlicher Personen}\footnotemark.}\\ +\hline\hline +\ColHeadbb{Jahre}{Alter\\ Jahre} & +\ColHeadb{Gesamtgröße}{Gesamtgröße \\ $m$} & +\ColHeadb{Beinlänge}{Beinlänge \\ $m$} & +\ColHead{\;Gesamtgröße\;}{$\dfrac{\text{Gesamtgröße}}{\text{Beinlänge}}$} \\ +\hline +\hline +\endfirsthead +\hline\hline +\ColHeadbb{Jahre}{Alter\\ Jahre} & +\ColHeadb{Gesamtgröße}{Gesamtgröße \\ $m$} & +\ColHeadb{Beinlänge}{Beinlänge \\ $m$} & +\ColHead{\;Gesamtgröße\;}{$\dfrac{\text{Gesamtgröße}}{\text{Beinlänge}}$} \\ +\hline +\hline +\endhead +%[** TN: 3rd column values retained, calculated 1st ÷ 2nd values indicated] +\Z0 & 0,500 & 0,160 & 3,13 \\ +\Z1 & 0,698 & 0,241 & 2,90 \\ +\Z2 & 0,791 & 0,288 & 2,75 \\ +\Z3 & 0,864 & 0,328 & 2,64 \\ %[** 2,63] +\Z4 & 0,927 & 0,367 & 2,53 \\ +\Z5 & 0,987 & 0,404 & 2,44 \\ +\Z6 & 1,046 & 0,441 & 2,37 \\ +\DPPageSep{037}{23} +%[** TN: Table head continues] +\Z7 & 1,104 & 0,478 & 2,31 \\ +\Z8 & 1,162 & 0,514 & 2,26 \\ +\Z9 & 1,218 & 0,550 & 2,21 \\ +10 & 1,273 & 0,584 & 2,18 \\ +11 & 1,325 & 0,616 & 2,15 \\ +12 & 1,375 & 0,646 & 2,13 \\ +13 & 1,423 & 0,674 & 2,11 \\ +14 & 1,469 & 0,701 & 2,10 \\ +15 & 1,513 & 0,723 & 2,09 \\ +16 & 1,554 & 0,745 & 2,09 \\ +17 & 1,594 & 0,766 & 2,09 \\ %[** 2,08] +18 & 1,630 & 0,782 & 2,09 \\ %[** 2,08] +19 & 1,655 & 0,794 & 2,09 \\ %[** 2,08] +20 & 1,669 & 0,802 & 2,09 \\ %[** 2,08] +25 & 1,682 & 0,806 & 2,09 \\ +30 & 1,686 & 0,806 & 2,09 \\ +40 & 1,686 & 0,805 & 2,09 +\end{longtable} +\end{center} +\footnotetext{Vgl.\ \so{Quételet},\index{Quételet} Anthropométrie, Bruxelles 1871.} +\begin{figure}[hbt!] + \centering + \caption{Fig.~1.} + \Input{037} +\end{figure} + +Wir fügen dieser Tabelle sofort die graphische Darstellung +hinzu, die den Entwickelungsgang noch anschaulicher macht. +\DPPageSep{038}{24} + +Die \so{Sterbetafel}, die wir als Beispiel für eine Zählungsreihe +anführen, gibt nicht etwa an, wie eine bestimmte Gruppe von +gleichzeitig Geborenen mit den Jahren sich gelichtet hat, sondern +sie enthält die Absterbeordnung, wie sie sich aus den Sterbefällen +einer bestimmten Epoche, wenn man diese nach dem Alter der +Gestorbenen gruppiert, ergibt. Das folgende ist in abgekürzter +Form die deutsche Sterbetafel für das Jahrzehnt 1901 bis~1910\footnote + {Siehe Statistisches Jahrbuch für das Deutsche Reich~1913.}. +Die Anzahl der Geborenen ist gleich $100\,000$ gesetzt, neben den +Überlebenden stehen die während des folgenden Jahres Gestorbenen, +und daneben ist noch das Verhältnis der voranstehenden Zahlen +der beiden ersten Spalten, die sogenannte Sterbenswahrscheinlichkeit +für ein Jahr angegeben. Wir beschränken uns wieder auf +Personen männlichen Geschlechts. +\begin{center} +\begin{longtable}{r<{\quad}||*{2}{r<{\quad}|}r<{\qquad}} +\hline +\hline +\ColHeadbb{Jahre}{Alter\\Jahre} & +\ColHeadb{Überlebende}{Überlebende} & +\ColHeadb{eines Jahres}{Gestorbene\\während\\eines Jahres} & +\ColHead{Sterbenswahrschein-}{Sterbenswahrschein-\\lichkeit\\für ein Jahr}\\ +\hline +\hline +\endhead +%[** TN: 3rd column values retained, calculated 2nd ÷ 1st values indicated] + 0 & 100\,000 & 20\,234 & 0,20\,234 \\ + 1 & 79\,766 & 3\,181 & 0,03\,963 \\ %[**0,03 988] + 2 & 76\,585 & 1\,143 & 0,01\,492 \\ + 3 & 75\,442 & 715 & 0,00\,947 \\ %[**0,00 948] + 4 & 74\,727 & 516 & 0,00\,691 \\ + 5 & 74\,211 & 391 & 0,00\,528 \\ %[**0,00 527] + 10 & 72\,827 & 177 & 0,00\,244 \\ %[**0,00 243] + 15 & 72\,007 & 199 & 0,00\,277 \\ %[**0,00 276] + 20 & 70\,647 & 356 & 0,00\,504 \\ + 25 & 68\,881 & 353 & 0,00\,513 \\ + 30 & 67\,092 & 373 & 0,00\,556 \\ + 35 & 65\,104 & 454 & 0,00\,697 \\ + 40 & 62\,598 & 577 & 0,00\,922 \\ + 45 & 59\,405 & 739 & 0,01\,244 \\ + 50 & 55\,340 & 937 & 0,01\,693 \\ + 55 & 50\,186 & 1\,183 & 0,02\,357 \\ + 60 & 43\,807 & 1\,428 & 0,03\,260 \\ + 65 & 36\,079 & 1\,698 & 0,04\,706 \\ + 70 & 27\,136 & 1\,882 & 0,06\,936 \\ %[**0,06 935] + 75 & 17\,586 & 1\,871 & 0,10\,640 \\ %[**0,10 639] + 80 & 8\,987 & 1\,419 & 0,15\,787 \\ %[**0,15 789] + 85 & 3\,212 & 744 & 0,23\,160 \\ %[**0,23 163] + 90 & 683 & 219 & 0,32\,002 \\ %[**0,32 064] + 95 & 74 & 30 & 0,41\,399 \\ %[**0,40 541] +100 & 4 & 2 & 0,49\,668 \\ %[**0,5] +\end{longtable} +\end{center} +\DPPageSep{039}{25} + +Man sieht, wie die Zahlenreihen in den verschiedenen Spalten +sich verhalten. Die Zahlen in der ersten Spalte nehmen natürlicherweise +beständig ab. Die Zahlen in der zweiten Spalte +nehmen zuerst ab, bis sie für das Alter von 12~Jahren ein Minimum +erreichen, dann nehmen sie zu, wenig ab, wieder zu und erreichen +für ein Alter von ungefähr 73~Jahren, das \so{Normalalter}, ein +Maximum, um dann bis zum Schluß abzunehmen (vgl.\ \Fig{2}). +\begin{figure}[hbt!] + \centering + \caption{Fig.~2. Anzahlen der in den verschiedenen Lebensaltern + Gestorbenen auf $100\,000$ Geborene.} + \Input{039} +\end{figure} +Die Zahlen der dritten Spalte nehmen zuerst ebenfalls ab und erreichen +ein Minimum mit den Zahlen der zweiten Spalte, dann +aber nehmen sie beständig und zwar zum Schluß sehr stark zu. + +Je nach der \so{Art} des \so{Einganges} lassen sich die Tabellen in +zwei Arten scheiden. Bedeutet nämlich der Eingang eine Zahl +oder eine Zeit, so ergibt sich hiernach eine natürliche Ordnung, +nach der die Zahlen in der Tabelle entsprechend dem Eingang zu +nehmen sind. Dagegen kann es auch vorkommen, wie es bei einer +Liste oder bei einem Register häufig der Fall ist, daß die Reihenfolge, +in der man die Bezeichnungen des Einganges und damit +die Zahlen der Tabelle nimmt, völlig willkürlich bleibt. Wir +werden also immer unterscheiden können, ob eine Tabelle sich +ohne Verletzung einer natürlichen Ordnung umordnen läßt oder +\DPPageSep{040}{26} +nicht. Diese Unterscheidung fällt allerdings nicht ganz damit +zusammen, ob der Eingang nach einem natürlichen Prinzip geordnet +ist oder nicht. Dies zeigt ein Beispiel sofort. Im Falle +eines Geburtenregisters ist eine natürliche Ordnung nach dem +Zeitpunkt der Geburt vorhanden, aber wenn es sich um irgend +eine zahlmäßige Bestimmung handelt, die an die Geborenen +angeknüpft wird, \zB~die Lebensdauer, so kann man doch eine +Umordnung, etwa nach der Lebensdauer, vornehmen. Also ist +die Verletzung einer natürlichen Ordnung nicht notwendig dann +vorhanden, wenn der Eingang nach bestimmten Gesichtspunkten +geordnet ist. Dagegen wäre eine Umordnung \zB~bei einer +Logarithmentafel undenkbar. Dies liegt daran, daß zwischen dem +Eingang und dem Eintrag ein bestimmter gesetzmäßiger Zusammenhang +besteht: der Eintrag ist eine Funktion des Einganges, +und die Tabelle hat den Zweck, diese Funktion darzustellen. Beim +Geburtenregister ist aber nicht unmittelbar die Lebensdauer als +eine Funktion des Geburtsdatums anzusehen, die Tabelle stellt +also nicht eine bestimmte Funktion, sei es eine analytische oder +eine empirische, dar, und in diesem Fall ist die Umordnung +gestattet. + +Wenn nun die Tabelle umgeordnet wird, so gelangt man +durch diese Umordnung immer dazu, einen funktionalen Zusammenhang +zu finden. Man geht zu dem Zweck von einer gewissen +natürlichen Umordnung der Tabelle aus. Diese \so{natürliche} +Umordnung ist die, bei der die Zahlenwerte der Tabelle +ihrer \so{Größe} nach aufeinander folgen. Man kann dann das ganze +Intervall, das die Zahlen erfüllen, in eine Anzahl gleiche Teile +teilen und angeben, wieviel Zahlen der Tabelle in jeden dieser +Teile fallen. Man unterwirft also sozusagen die Zahlenwerte der +Urreihe selbst einer Statistik, und das Resultat dieser Statistik +hat immer den Charakter einer funktionalen Abhängigkeit. Zu +jeder Größe der vorkommenden Zahlenwerte gehört ja eine bestimmte +Häufigkeit des Vorkommens. Die so abgeleitete Zahlenreihe +soll eine \so{Verteilungsreihe} heißen. Wir können auch +von einer \so{Verteilungsfunktion} sprechen, doch denkt man bei +dem Wort Funktion gewöhnlich an die gegenseitige Abhängigkeit +zweier kontinuierlich veränderlichen Zahlen, die ja nicht aus der +Tabelle selbst unmittelbar hervorgehen, sondern von der diese +nur den angenäherten Ausdruck bilden kann. +\DPPageSep{041}{27} + +Es ist nun nicht eine allgemeine Erörterung der durch +Tabellen gegebenen Zahlenfolgen unsere Aufgabe, vielmehr handelt +es sich für uns darum, die Schwankungen herauszufinden, die wir +bei den in der Tabelle eingetragenen Zahlenwerten als zufällige +bezeichnen sollen. + +Zu dem Zweck greifen wir eine besondere Art von Zahlenreihen +heraus, nämlich solche Reihen, bei denen wir keine systematische +Zu- oder Abnahme der eingetragenen Zahlenwerte beobachten +können, deren Werte vielmehr fortwährend zwischen +bestimmten Grenzen eingeschlossen bleiben. Solche Reihen von +Zahlen wollen wir als \so{stationäre} Zahlenreihen bezeichnen. Die +nächste Aufgabe wäre also die, genau anzugeben, wann eine Reihe +als stationär zu gelten hat. Hierfür läßt sich aber nicht eine +scharfe, allgemein gültige Definition geben, vielmehr kann man +nur Regeln anführen, die einen gewissen Anhalt für die Beurteilung +stationärer Reihen gewähren. Solche Regeln finden wir, indem +\DPtypo{wie}{wir} die Differenzen der in die Tabelle eingetragenen Zahlenwerte +bilden. Wir können dabei auf doppelte Weise vorgehen. Entweder +bilden wir die Differenzen von je zwei aufeinander folgenden +Tabellenwerten, oder wir bilden die Differenz eines Tabellenwertes +von allen anderen. Im ersten Falle erkennen wir, daß eine Reihe +stationär ist, daran, daß die Vorzeichen der Differenzen regellos +schwanken. Dies allein würde aber nicht ausreichen, denn wir +können uns eine Reihe denken, bei der positive und negative Differenzen +abwechseln und bei der doch ein beständiges Anwachsen der +eingetragenen Werte stattfindet, indem die positiven Differenzen +der Größe nach die negativen andauernd überwiegen. Deshalb +muß eine auf dem zweiten Fall der Differenzenbildung aufgebaute +Regel ergänzend hinzutreten. Diese zweite Regel sagt aus, daß +die Differenzen eines festen Wertes von allen anderen, der Reihe +nach genommenen Werten keine systematische Zu- oder Abnahme +erfahren dürfen, daß sie vielmehr selbst den Typus der regellosen +Schwankungen zeigen müssen. Allerdings muß es möglich sein, +daß diese Differenzen alle dasselbe Vorzeichen haben. Dies tritt +ein, wenn wir für den festen Wert den größten oder kleinsten +Wert der Reihe nehmen. Wollen wir positive \so{und} negative Differenzen +haben, so müssen wir einen Mittelwert zwischen diesen +beiden Extremwerten nehmen, im besonderen den Wert der Reihe, +unter dem höchstens ein Wert der Reihe mehr oder weniger liegt +\DPPageSep{042}{28} +als über ihm. Dann müssen die Vorzeichen der Differenzen +regellos wechseln, es dürfen nicht \zB~die positiven sich in einer +Gegend häufen, insbesondere indem sie nach einer bestimmten +Seite hin zunehmen. Diese einfachen Regeln reichen zu einer +vorläufigen Beurteilung, ob eine vorliegende Reihe als stationär +zu gelten hat, aus. Es wird aber gut sein, wenn wir zunächst +ein paar Beispiele für stationäre Reihen anführen. + +Ein erstes wichtiges Beispiel solcher Reihen wird gegeben durch +eine Reihe von \so{Messungen derselben physikalischen Größe}. +Wenn die Messungen leidlich genau sind, weichen die erhaltenen +Werte verhältnismäßig wenig voneinander ab, um so weniger, +je genauer die Messungen waren. Bei physikalischen Größen +glauben wir an einen wahren Wert, dem die durch Messung gefundenen +Werte mehr oder weniger nahe kommen. Die Abweichung +von diesem wahren Wert bezeichnen wir dann als den +\so{Fehler} der Messung. Die Betrachtungsweise, der wir hier folgen, +geht jedoch auf die Bedeutung der Existenz des wahren Wertes, +die immer jenseits des Bereiches der eigentlichen Messungen liegt, +nicht weiter ein, vielmehr ist das einzig Gegebene für uns die +Messungsreihe selbst. Der als Resultat der einzelnen Messungen +niedergelegte Zahlenwert ist der zusammenfassende Ausdruck +eines bestimmten Vorganges, den wir eben als Messung bezeichnen +und bei dem gewöhnlich drei Momente: der der Messung zugrunde +liegende physikalische Tatbestand, die messende Person und das +Meßinstrument, zusammenwirken. Den physikalischen Tatbestand +setzen wir als unabhängig von der messenden oder beobachtenden +Person voraus. Nur unter dieser Voraussetzung ist es möglich, +von einem bestimmten, unabhängig von der Messung bestehenden +Zahlenwert, dem wahren Wert, zu sprechen und die Abweichung +von diesem wahren Wert, den begangenen Fehler, teils der Person +des Messenden, teils dem Meßinstrument zuzuschreiben. So tritt +auch in die sogenannte Fehlertheorie der Glaube an die von der +Wahrnehmung unabhängige Wirklichkeit einer uns umgebenden +Welt entscheidend hinein, und da dieser Glaube, weil er aus den +Sinneswahrnehmungen selbst nicht abgeleitet werden kann, notwendigerweise +metaphysischen Charakter hat, steht auch die so +aufgefaßte Fehlertheorie auf metaphysischem Boden, sie ist nur +transzendent zu begründen, unsere Betrachtungen dagegen sind +wesentlich immanenter Natur, sie bleiben ganz innerhalb der +\DPPageSep{043}{29} +Grenzen der Wahrnehmung, das einzig Gegebene sind für uns die +Beobachtungsresultate selbst, und es handelt sich nur um eine +bestimmte Analysierung dieser Resultate. + +Hierdurch ist bedingt, daß wir die als Resultate verschiedener +Messungen derselben physikalischen Größe sich ergebenden Zahlen +nicht anders werten wie irgend eine andere stationäre Zahlenreihe, +bei der es ganz sicher ist, daß die einzelnen Zahlenwerte +sich nicht auf eine und dieselbe physikalische Größe beziehen. Als +ein erstes Beispiel für eine solche Zahlenreihe wollen wir die \so{mit +Roggen bebaute Bodenfläche in Mecklenburg-Schwerin} +während der einzelnen Jahre nehmen: +\begin{center} +\begin{tabular}{c||cTc||cTc||c} +\hline +\hline +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHeadB{Erntefläche}{Erntefläche\\qkm} & +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHeadB{Erntefläche}{Erntefläche\\qkm} & +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHead{Erntefläche}{Erntefläche\\qkm} \\ +\hline +\hline +1880 & 1646 & 1889 & 1673 & 1898 & 1582 \\ +1881 & 1647 & 1890 & 1673 & 1899 & 1568 \\ +1882 & 1646 & 1891 & 1673 & 1900 & 1620 \\ +1883 & 1673 & 1892 & 1625 & 1901 & 1661 \\ +1884 & 1673 & 1893 & 1703 & 1902 & 1728 \\ +1885 & 1673 & 1894 & 1701 & 1903 & 1612 \\ +1886 & 1673 & 1895 & 1539 & 1904 & 1652 \\ +1887 & 1673 & 1896 & 1618 & 1905 & 1678 \\ +1888 & 1673 & 1897 & 1616 & 1906 & 1675 \\ +\end{tabular} +\end{center} + +Die Tabelle zeigt deutlich, daß wir es hier mit einer stationären +Zahlenreihe zu tun haben, denn die aufgezeichneten Zahlenwerte +bleiben zwischen den Grenzen 1539 und~1728, und es ist +kein merkliches Fortschreiten in der Reihe zu beobachten, vielmehr +gehören der größte und der kleinste Wert zwei mitten in +der Reihe, und zwar ziemlich dicht beieinander liegenden Jahren +(1893 und~1902) an. Es sind aber an diese Zahlenfolge noch +einige kritische Bemerkungen zu knüpfen. Die absolute Unveränderlichkeit +während der Jahre 1883 bis~1891 macht ganz den +Eindruck, als ob sie nicht auf wirklicher Beobachtung beruhte, +sondern dadurch entstanden wäre, daß einfach die Zahlen des +vorigen Jahres wieder hingesetzt wurden. Bei der Frage nach +der Entstehungsweise der Tabelle tritt hier also als wahrscheinlich +ein Grund auf, der von ganz anderer Art ist als die Ursache, +die eine wirkliche Veränderung oder Unveränderlichkeit in den +\DPPageSep{044}{30} +durch die Tabelle gegebenen realen Größen bedeutet. Er bedeutet +einen objektiven Fehler bei der Aufstellung der Tabelle. Derartige +Fehler sind bei statistischen Erhebungen notwendigerweise +mit in Rechnung zu ziehen, sie bilden den größten Übelstand der +Statistik, weil die Versuchung sehr groß ist, mühevollen Erhebungen +durch das Erdichten einer Zahl zu entgehen. + +Zu den Zahlenreihen, die auf Grund bestimmter Messungen +oder Zählungen entstehen und an sich stationär sind, können +Zahlenreihen treten, die aus unmittelbar beobachteten Zahlenwerten +erst durch bestimmte Rechenoperationen abgeleitet sind. +Insbesondere fragt es sich, ob sich nicht unter Umständen eine +stationäre Reihe durch Verbindung mehrerer Beobachtungsreihen +ableiten läßt. Wir erläutern dies am besten gleich durch ein der +Physik entnommenes Beispiel. Man denke sich eine U-förmig +gebogene Röhre, deren unterer, gekrümmter Teil mit Quecksilber +gefüllt ist, während der eine, geschlossene Schenkel Luft enthält. +Der andere Schenkel der Röhre ist offen. Wenn hierin Quecksilber +zugegossen wird, wird die Luft im geschlossenen Schenkel komprimiert. +Das Volumen ist aus dem Stande des Quecksilbers sofort +zu bestimmen. Wir messen ferner den Unterschied zwischen der +Höhe des Quecksilbers in dem offenen und in dem geschlossenen +Schenkel und bestimmen daraus den Druck, den die Luft in dem +geschlossenen Schenkel auf das Quecksilber ausübt. Die so bestimmten +Werte von Volumen und Druck zeichnen wir in einer +Tabelle auf und fügen in einer dritten Spalte sogleich das Produkt +zusammengehöriger Werte von Volumen und Druck hinzu. +Aus einer Reihe von Beobachtungen ist so die folgende Tabelle +abgeleitet: +\begin{center} +\begin{tabular}{c|c|c} +\hline +\hline +\ColHeadb{Volumen}{Volumen\\ccm} & +\ColHeadb{cm Hg}{Druck\\cm Hg} & +\ColHead{Produkt}{Produkt} \\ +\hline\hline + 20,2 & \Z75,8 & 1531 \\ + 19,0 & \Z81,4 & 1547 \\ + 17,2 & \Z89,0 & 1531 \\ + 15,2 & 100,0 & 1520 \\ + 13,8 & 110,0 & 1518 \\ + 12,4 & 124,3 & 1541 \\ + 11,0 & 139,1 & 1530 \\ +\Z9,8 & 156,5 & 1535 \\ +\end{tabular} +\end{center} +\DPPageSep{045}{31} + +Wir sehen hieraus, daß die Werte von Volumen und Druck +keine stationäre Reihe bilden, wohl aber die durch Multiplikation +zusammengehöriger Zahlen abgeleiteten Werte in der dritten +Spalte. Man sieht nun die durch eine solche Ableitung gefundene +stationäre Reihe als den Ausdruck einer in Wirklichkeit unveränderlichen +physikalischen Größe an. Man setzt daher für die +einzelnen gefundenen Werte eine Konstante~$C$ und findet dann +im vorliegenden Falle, indem man allgemein das Volumen mit~$v$, +den Druck mit~$p$ bezeichnet, als die durch die vorstehende Tabelle +ausgedrückte Beziehung: +\[ +p · v = C. +\] + +Die Ableitung einer stationären Reihe aus bestimmten gemessenen +Zahlenwerten bedeutet also hier die Ermittelung eines +funktionalen Zusammenhanges zwischen bestimmten physikalischen +Größen oder, wenn man will, ein Naturgesetz, in diesem Falle das +sogenannte \so{Boyle}sche oder \so{Mariotte}sche Gesetz, das die Abhängigkeit +\index{Boylesches (Mariottesches) Gesetz}% +von Druck und Volumen bei gleichbleibender Temperatur +ausdrückt. Die Ermittelung einer stationären Reihe ist +geradezu die Aufgabe bei der Aufdeckung irgend eines physikalischen +Zusammenhanges. + +Die Ermittelung eines derartigen einfachen Zusammenhanges +ist meistens nur bei den elementaren Naturerscheinungen möglich. +Es sei gestattet, ein sehr merkwürdiges Beispiel anzuführen, wo sie +auch bei sehr viel höher stehenden Prozessen gelingt. Es ist ein +Beispiel aus der Biologie, das sich auf ein primitives Lebewesen +(Triloculina rotunda), einen mehrkammerigen Kammerling, bezieht. +Hieran hat \so{Iterson} Messungen vorgenommen, durch die er die +\index{Iterson}% +Breite der einzelnen Kammern bestimmte, und dabei gefunden +(vgl.\ \so{Rhumbler}, Die Foraminiferen, Kiel 1911, S.~176): +\index{Rhumbler}% +\[ +\begin{array}{c|c|c} +\hline +\hline +\ColHeadb{Kammer}{Kammer} & +\ColHeadb{Kammer-}{Kammer-\\breite} & +\ColHead{jeder Breite zur}{Verhältnis\\jeder Breite zur\\vorhergehenden} \\ +\hline +\hline +\Z2 & \Z34 & \Dash \\ +\Z3 & \Z45 & 1,32 \\ +\Z4 & \Z61 & 1,36 \\ +\Z5 & \Z84 & 1,38 \\ +\Z6 & 114 & 1,36 \\ +\Z7 & 142 & 1,25 \\ +\Z8 & 182 & 1,28 \\ +\Z9 & 246 & 1,35 \\ + 10 & 319 & 1,30 \\ +\end{array} +\] +\DPPageSep{046}{32} + +Die dritte Spalte bildet wieder eine stationäre Zahlenreihe. +Es ergibt sich also auch hier ein einfacher funktionaler Zusammenhang, +wenn wir die stationäre Reihe als den Ausdruck +einer Konstanten $c$ ansehen. Nennen wir die Breiten der einzelnen +Kammern $y_i$, so finden wir: +\[ +\frac{y_{i+1}}{y_{i}} = c, +\] +\dh~die Kammerbreiten bilden eine geometrische Progression, +das sogenannte Gesetz des organischen Wachstums findet sich hier +sehr angenähert verwirklicht. + +Die auf die Vorgänge in der menschlichen Gesellschaft bezüglichen +Zahlenreihen zeigen meist keine so einfache Regelmäßigkeit +wie die in der Naturwissenschaft aus bestimmten +Messungen und Zählungen entspringenden Zahlenwerte. So oft +\begin{figure}[hbt!] + \centering + \caption{Fig.~3.} + \Input{046} +\end{figure} +\DPPageSep{047}{33} +man den Versuch gemacht hat, auch sie durch eine Formel darzustellen, +so selten ist es wirklich gelungen, und selbst dann ist +schwer zu sagen, ob die gefundene Formel wirklich einem inneren +Zusammenhange entspricht oder der darzustellenden Reihe rein +äußerlich angepaßt ist. Doch ist bisweilen die Regelmäßigkeit +in den statistischen Zahlenfolgen weit größer, als man gewöhnlich +denkt. Als ein sehr merkwürdiges Beispiel hierfür wollen wir +\index{Pearson}% +nach \so{Pearson} eine Statistik über die \so{Ehescheidungen in den +Vereinigten Staaten}, in der die Häufigkeit der Scheidungen nach +der Dauer der Ehe aufgezeichnet ist, anführen. Man verfährt am +einfachsten so, daß man die Zahlen graphisch aufträgt und dann +durch Probieren eine möglichst einfache Kurve zu finden sucht, +welche dem aufgezeichneten Werte möglichst entspricht. Man +findet in dem vorliegenden Falle eine Kurve von sehr einfachem +Verlauf, die zuerst jäh aufsteigt, etwa bei dem Abszissenwert +$3\frac{1}{2}$~Jahre ein Maximum erreicht und dann allmählich abfällt +(\Fig{3}). Man hüte sich nur, den Ordinaten der Kurve eine unmittelbare +Bedeutung zu geben. Sie ist allein eine Illustration des +Verlaufes der aufgezeichneten Zahlenreihe. + +Von Wichtigkeit ist auch, den Verlauf einzelner Verhältniszahlen +näher zu untersuchen, gerade um der Meinung entgegenzutreten, +als ob auch alle \DPtypo{statistische}{statistischen} Verhältniszahlen stationäre +Zahlenreihen lieferten und keine systematischen Veränderungen +zeigten. + +Wir wollen als Beispiel die \so{Anzahlen der Lebendgeborenen +in Promille der Einwohnerschaft} während der +einzelnen Jahre im Gebiete des Deutschen Reiches nehmen. +\begin{table} +\centering +\begin{longtable}{@{\,}c||cTc||cTc||c@{\,}} +\hline +\hline +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHeadB{\thsmall Lebendgeborene}{\thsmall Lebendgeborene\\Prom.} & +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHeadB{\thsmall Lebendgeborene}{\thsmall Lebendgeborene\\Prom.} & +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHead{\thsmall Lebendgeborene}{\thsmall Lebendgeborene\\Prom.} \\ +\hline +\hline +\endhead +1862 & 36,0 & 1871 & 34,5 & 1880 & 37,6 \\ +1863 & 38,3 & 1872 & 39,5 & 1881 & 37,0 \\ +1864 & 38,5 & 1873 & 39,7 & 1882 & 37,2 \\ +1865 & 38,2 & 1874 & 40,1 & 1883 & 36,6 \\ +1866 & 38,3 & 1875 & 40,6 & 1884 & 37,2 \\ +1867 & 36,9 & 1876 & 40,9 & 1885 & 37,0 \\ +1868 & 36,9 & 1877 & 40,0 & 1886 & 37,1 \\ +1869 & 37,9 & 1878 & 38,9 & 1887 & 36,9 \\ +1870 & 38,4 & 1879 & 38,9 & 1888 & 36,6 \\ +\DPPageSep{048}{34} +1889 & 36,4 & 1897 & 36,1 & 1905 & 33,0 \\ +1890 & 35,7 & 1898 & 36,1 & 1906 & 33,1 \\ +1891 & 37,0 & 1899 & 35,9 & 1907 & 32,3 \\ +1892 & 35,7 & 1900 & 35,6 & 1908 & 32,1 \\ +1893 & 36,8 & 1901 & 35,7 & 1909 & 31,0 \\ +1894 & 35,9 & 1902 & 35,1 & 1910 & 29,8 \\ +1895 & 36,1 & 1903 & 33,8 & 1911 & 28,6 \\ +1896 & 36,3 & 1904 & 34,0 & & \\ +\end{longtable} +\end{table} + +Die Zahlenreihe zeigt nach den Einsenkungen in den Kriegsjahren +ein deutlich erkennbares Maximum im Jahre~1876, \dh~auf +dem Gipfel des wirtschaftlichen Aufschwunges nach dem +deutsch-französischen Kriege. Dann folgt eine Abnahme, nach +\begin{figure}[hbt!] + \centering + \caption{Fig.~4.} + \Input{048} +\end{figure} +der sich von etwa 1881 bis~1901 eine anscheinend stationäre +Reihe ergibt, bis etwa von dem Beginn des neuen Jahrhunderts +an sich eine entschiedene Abnahme bemerkbar macht, die von der +Öffentlichkeit auch empfunden und mit Sorge betrachtet wird. +\EndChap +\DPPageSep{049}{35} + + +\Chapter{Viertes Kapitel}{Das "`Gesetz der großen Zahlen"'} + +Von besonderer Bedeutung sind die stationären Reihen, bei +denen die eingetragenen Zahlwerte statistische Verhältniszahlen +sind. Sie bilden sozusagen den Gegenpol der Messungsreihen, +die sich aus wiederholten Messungen derselben physikalischen +Größe ergeben. Während bei diesen die erste Frage die ist, wie +überhaupt eine Abweichung zwischen den gefundenen Zahlwerten +zustande kommt, ist bei den statistischen Verhältniszahlen die +Frage vielmehr die, wie ihre angenäherte Unveränderlichkeit zu +erklären ist, da man ja zunächst für diese Unveränderlichkeit +keinen Grund einsieht, weil die Ereignisse, auf die sich die Verhältniszahlen +beziehen, gewöhnlich voneinander unabhängig sind +und man daher nicht erkennen kann, wie sich aus den Ergebnissen +für die Ereignisse während eines bestimmten Zeitabschnittes +oder allgemein innerhalb irgend eines Zählungsbereiches nach den +Grundsätzen der kausalen Verknüpfung ein Schluß auf die analogen +Ergebnisse während eines neuen Zeitabschnittes oder innerhalb +eines anderen Zählungsbereiches ziehen lassen soll. Derart +würde man dazu geführt werden, die Existenz näherungsweise +konstanter statistischer Verhältniszahlen als eine in einzelnen +Fällen durch die Erfahrung erwiesene, aber nicht zu begründende +Tatsache hinzunehmen. Wenn man für diese Tatsache die gewöhnlich +übliche Bezeichnung "`Gesetz der großen Zahlen"' beibehalten +wird, so muß man sich dabei klar sein, daß es sich nicht +im eigentlichen Sinne um ein Gesetz, \dh~eine unverbrüchliche +Regelmäßigkeit handelt, sondern nur um eine Tatsache, die bisweilen +beobachtet wird. Das "`Gesetz"' bedeutet nur ein Prinzip +der Auswahl, indem man insbesondere solche Verhältniszahlen +herausgreift, die sich als näherungsweise konstant erweisen, ohne +sagen zu können, warum sie es sind, und ohne überhaupt sagen +\DPPageSep{050}{36} +zu können, daß allen so herausgegriffenen Ereignissen eine bestimmte +innere Gleichartigkeit zuzuschreiben sei. + +Es ergeben sich aber auch hierbei von vornherein gewisse +Schwierigkeiten, die nicht zu unterschätzen sind. Zunächst ist zu +beachten, daß die Unveränderlichkeit nie eine absolute, sondern +immer nur eine angenäherte ist. Es ist daher nicht allgemein +zu entscheiden, wann überhaupt statistische Verhältniszahlen als +konstant angesehen werden sollen, sondern es bleibt immer der +Willkür überlassen, festzulegen, innerhalb welcher Grenzen die +Schwankungen dieser Zahlen sich halten müssen, damit man sie +noch als konstant ansehen kann. Je nachdem, wie man über diese +Frage entscheidet, wird der Bereich der konstanten statistischen +Verhältniszahlen weiter oder enger gezogen. + +Nun ist es aber nicht allein die Größe der Schwankungen, es ist +auch ihre Form, die in Betracht kommt. Wenn die Veränderungen +in einer Reihe von Verhältniszahlen zwar gering sind, aber sich +deutlich ergibt, daß diese Zahlen fortwährend ab- oder zunehmen, +so wird man ungern diese Zahlen als konstant betrachten, vielmehr +springt eine bestimmte Änderungstendenz so deutlich in die +Augen, daß man sie nicht ignorieren kann und deshalb von einer +"`systematischen Änderung"' sprechen muß. Anders ist es, wenn +wenigstens für den ersten Anblick regellos Zu- und Abnahme miteinander +wechseln. Dann erkennt man keine bestimmte Änderungstendenz +und man ist vielmehr geneigt, von einer gewissen +Konstanz in den Verhältniszahlen zu sprechen. + +Es ist allerdings zu bemerken, daß solche bloß regellose +Schwankungen verhältnismäßig selten sind und daß die Aufgabe +der Statistik im allgemeinen eher darin besteht, die systematischen +Änderungen in den Zahlenreihen zu finden, als die Fälle herauszugreifen, +in denen solche Änderungen fehlen. Zweifellos aber kann +man, auch wo offenbar systematische Änderungen vorhanden sind, +falls sie in gewissen engen Grenzen bleiben, immer noch die Frage +aufwerfen, wie es denn kommt, daß man nur so geringe Änderungen +findet, während man von vornherein doch auf viel größere +Schwankungen gefaßt sein müßte. Wenn sich jedes Jahr eine +ziemlich gleichbleibende Zahl von Gestellungspflichtigen durch +Selbstverstümmelung dem Militärdienst zu entziehen sucht, so ist +dies eine Tatsache, auf die man von vornherein nicht gefaßt sein +kann. Man könnte sich doch ebensogut denken, daß es in einem +\DPPageSep{051}{37} +Jahr viermal oder zehnmal so viel wie in einem anderen sind, denn +es besteht ja gar kein ursächlicher Zusammenhang zwischen den +Ergebnissen der einzelnen Jahre. Was im einen Jahre geschehen +ist, läßt sich nicht im geringsten übertragen auf das, was im +nächsten Jahre geschehen wird. Es kommen ganz neue Personen +in Betracht, die mit den im Vorjahre Beobachteten in keinerlei +Beziehung stehen. Jeder einzelne handelt für sich, unabhängig +und meist ohne Kenntnis von den übrigen. Alle Versuche zur +Erklärung der geringen Veränderlichkeit statistischer Verhältniszahlen, +die bisher gemacht sind, scheinen mir denn auch nicht +das erstrebte Ziel zu erreichen. Meistens werden folgende Gesichtspunkte +hervorgehoben: Wenn \zB~jedes Jahr ungefähr derselbe +Bruchteil der Menschen durch Selbstmord aus dem Leben scheidet, so +liege dieses daran, daß unter den lebenden Individuen ein gewisser +Prozentsatz in bestimmter Weise krankhaft veranlagt ist, und +durch eine Reihe von Umständen, die fast immer in der gleichen +Weise vorhanden sind, vermöge ihrer krankhaften Veranlagung +zum Selbstmord getrieben wird. Diese Erklärung klingt an sich +durchaus annehmbar. Man muß schon etwas näher zusehen, um +zu erkennen, daß sie in Wirklichkeit gar keine Erklärung im Sinne +einer Zurückführung auf leichter zu durchschauende Tatsachen ist. +Wir können nämlich zunächst fragen: Wie kommt es denn, daß ein +bestimmter Prozentsatz der lebenden Individuen eine krankhafte +Neigung zum Selbstmord besitzt? Selbst wenn diese Neigung in +allen Fällen von den Eltern auf die Kinder überginge und nur +auf diese Weise zustande käme, so daß immer die Kinder der zum +Selbstmord veranlagten Personen und nur diese die gleiche Neigung +besitzen, selbst dann bliebe noch zu erklären, wie es kommt, daß +von einer Gruppe Menschen, die einen bestimmten Prozentsatz der +Bevölkerung ausmacht, auch die Nachkommen immer wieder angenähert +denselben Prozentsatz der Bevölkerung ausmachen, was ja +durchaus nicht selbstverständlich ist, da die Anzahl der Kinder +von einem Ehepaar zum anderen erheblich wechselt, auch die +so veranlagten Personen nicht immer zur Heirat gelangen, und +schließlich bleibt auch zweifelhaft, wenn nur eines der Eltern die +Anlage besitzt, ob dann das Kind sie wieder erbt, denn wenn das +immer der Fall wäre, müßte ja die Anzahl der so disponierten +Personen rapid zunehmen. Eine eigentliche Erklärung ist so +schon bei dieser Annahme nicht gegeben, und noch viel weniger, +\DPPageSep{052}{38} +wenn die Veranlagung zum Selbstmord auch durch andere uns unbekannte +Umstände bei der Zeugung oder im Verlauf der Entwickelung +zustande kommen kann. Endlich läßt sich nicht einmal +behaupten, daß in allen Fällen der Selbstmord auf einer bestimmten +Veranlagung beruhe, durch eine Reihe besonderer Umstände, insbesondere +den wirtschaftlichen oder moralischen Zusammenbruch, +kann möglicherweise auch ein normal veranlagter Mensch zum +Selbstmord getrieben werden. Namentlich ist ja bekannt, daß +Liebespaare, ohne daß beide Teile zum Selbstmord prädisponiert +sein müssen, durch die erotische Stimmung zum Selbstmord gebracht +werden. Alles das sind Umstände, die sich von vornherein +nicht abwägen lassen. Man kann in allen Fällen nur dieselbe +Behauptung wiederholen, es befinde sich in der menschlichen Gesellschaft +von den unter den verschiedenen Einwirkungen stehenden +Individuen immer angenähert ein bestimmter Prozentsatz. Dadurch +wird aber die eigentliche Tatsache der Unveränderlichkeit +nicht erklärt, sondern nur fortgesetzt behauptet. Gewiß können +wir behaupten, es befinde sich in der Gesellschaft immer angenähert +derselbe Prozentsatz von unglücklichen Liebenden oder bankerotten +Existenzen, aber wie dieses wiederum zu erklären sei, dafür fehlt +uns ebensosehr jede Handhabe wie für die ursprüngliche Frage. +Das anfängliche Problem wiederholt sich immer aufs neue. + +Auch die Berufung auf eine durchgehende Gesetzmäßigkeit, +die in der menschlichen Gesellschaft ebenso wie in der Natur +walten müsse, erklärt gar nichts, ebensowenig wie der Vergleich +mit den die Ordnung im Staat herstellenden Gesetzen\footnote + {\mbox{Vgl.\ \so{Ad}.\ \so{Wagner}}, Die Gesetzmäßigkeit in den scheinbar willkürlichen +\index{Wagner, Ad.}% + menschlichen Handlungen. Hamburg 1864.}. +Allerdings +ist es nicht ganz so, wie \so{Windelband} (Die Lehren vom +\index{Windelband}% +Zufall, Inauguraldiss., Göttingen 1871, S.~47) sagt, daß ein naturwissenschaftliches +Gesetz nur da vorliege, wo sich \so{genau} dasselbe +numerische Verhältnis herausstellt. Denn alle Beobachtung zeigt +wegen der unvermeidlichen Beobachtungsfehler und wegen der +stets wirksamen störenden Nebenerscheinungen nie die genaue, +sondern immer nur die angenäherte Erfüllung des Gesetzes. Wir +können aber überhaupt nicht von einer naturgesetzlichen Erklärung +reden, wo nur in einem bestimmten Bruchteil der in Betracht +kommenden Fälle ein bestimmter Erfolg eintritt. Das Wesen der +\DPPageSep{053}{39} +Naturerklärung ist nämlich, daß wir mit einer Erscheinung immer +eine andere Erscheinung verknüpft finden. Wenn wir daher die +Erklärungsweise der Naturwissenschaft beibehalten wollen, so +müssen wir die wirklich beobachteten Tatsachen derart ergänzen, +daß wir in allen Fällen, wo bestimmte Voraussetzungen erfüllt +sind, auch einen bestimmten Erfolg erhalten. Wir fügen daher +zu den konstanten Bedingungen, die in allen Fällen gleichmäßig +erfüllt sind, variable Bedingungen hinzu, die den Erfolg im einzelnen +Falle entscheiden. Nehmen wir \zB~die Kindersterblichkeit +während der ersten Lebensmonate. Wir können dann sagen, daß +der Tod der Kinder aus ihrer geringen Lebensfähigkeit folgt. Wir +teilen also den Kindern bei ihrer Geburt eine verschiedene Lebenskraft +zu, nach der sich ihre Lebensdauer bestimmt. Es gehen aber +die Kinder nicht ein, wie ein Lichtstummel verlöscht, wenn er abgebrannt +ist, sondern es tritt immer, wenn sie sterben, eine äußere +Ursache hinzu, die auch ausbleiben kann. Ob und wann das geschieht, +dafür fehlt uns jede Kontrolle. Wir sind also auch hier darauf +angewiesen, bloß zu sagen: unter den Kindern mit schwacher +Lebenskraft werden mehr sterben, als unter den kräftigen Kindern. +Selbst das aber kann zweifelhaft erscheinen, denn es könnte doch +auch einmal glücken, daß die schwächlichen Kinder besser davonkommen +wie die kräftigen. Wie es aber zustande kommt, daß +einzelne Kinder lebensfähig sind, die anderen nicht, darüber +können wir nie etwas Bestimmtes sagen. Gewiß können wir eine +Reihe von Umständen angeben, die auf die Lebenskraft des Kindes +Einfluß haben: der Ernährungszustand der Mutter während der +Schwangerschaft, die physische Beschaffenheit der Eltern usw., +aber nie finden wir Umstände, unter denen in keinem Falle oder +in jedem Falle das Kind lebenskräftig ist. Ebenso übt natürlich +auch die Säuglingspflege ihren Einfluß auf die Sterblichkeit der +Kinder aus, aber wir können wiederum nicht sagen, daß ein +schlecht gepflegtes Kind, wenn es von Geburt an schwach war, +immer, und ein gut gepflegtes Kind, wenn es der Anlage nach +kräftig ist, nie stirbt. Die durchgängige Verbindung zweier Tatsachen, +die das Wesen der Erklärung in der Naturwissenschaft +ausmacht, findet also nicht statt, wenn wir bloß allgemein von +der Lebensfähigkeit oder Lebensmöglichkeit sprechen und nicht +auf alle besonderen Umstände eingehen, die im einzelnen Falle +den Tod des Kindes herbeigeführt haben. Nicht anders ist es mit +\DPPageSep{054}{40} +dem Geschlechtsverhältnis der Geborenen, das zu den konstantesten +Verhältniszahlen der Statistik gehört. Alle beobachtbaren Umstände +reichen nicht aus, um das Geschlecht des geborenen Kindes +mit Bestimmtheit angeben zu können. Allerdings knüpft sich +gerade an diesen Fall eine allgemeine Erklärung an, welche die +Geschlechtsbestimmung auf elementarere Vorgänge zurückführt. +Man nimmt nämlich an (vgl.\ \so{Lexis}, Abhandlungen zur Theorie der +\index{Lexis|f}% +Bevölkerungs- und Moralstatistik, Jena~1903, S.~94), daß schon die +Keimzellen, seien es allein die weiblichen oder auch die männlichen, +geschlechtlich bestimmt seien und das in ihnen angelegte Geschlechtsverhältnis +auch in dem Geschlechtsverhältnis der Geburten +zutage tritt. Der Fall, der hier vorläge, wenn diese Erklärung +richtig sein sollte, läßt sich durch folgendes Bild veranschaulichen. +Ich habe in einer Tonne Bohnen und Erbsen gemischt und gut +durcheinandergerührt; ich greife nun mit einem kleineren Gefäß +eine gewisse Menge aus der Mischung heraus, dann behaupte ich, +daß die Mischung in der herausgegriffenen Probe dieselbe sei wie in +dem ganzen Gefäß. Diese Tatsache wird auch allgemein als richtig +anerkannt. Wo im Handel Mischungen (etwa von zwei Kaffeesorten) +hergestellt werden, verläßt man sich darauf, daß das Verhältnis der +gemischten Substanzen in jedem Teil dasselbe sei wie im ganzen. +Wenn wir an der Richtigkeit der Tatsache aber auch nicht zweifeln, +so fehlt uns doch eine kausale Erklärung dafür. Wir können die +Tatsache auffassen als ein Axiom, was heißt, daß wir sie nur als +richtig annehmen, aber auf ihre Erklärung verzichten. Doch bedeutet +der Verzicht auf eine kausale Erklärung immer noch nicht den +Verzicht auf eine erkenntnistheoretische Erklärung. Auch die +Geometrie nimmt ja eine Reihe von Axiomen als unbewiesene +Tatsachen an, aber die Erkenntnistheorie setzt gerade bei diesen +Axiomen ein und sucht ihr Zustandekommen und ihre Bedeutung +zu erklären. + +So geht es auch hier. Wir fühlen das Bedürfnis, eine Erklärung +dafür zu suchen, wie diese Tatsache, die wir kausal nicht als hinreichend +erklärt ansehen können, in Wirklichkeit zustande kommt. +Im Grunde ist es nun folgende Anschauung, die häufig Platz +greift. Da die natürliche Erklärung aus regelmäßigen Verknüpfungen +bestimmter Erscheinungen versagt, greift man zu einer +übernatürlichen Deutung. Man denkt sich eine Art ausgleichender +Gerechtigkeit, die das Gleichmaß herstellt. Wie, das können wir +\DPPageSep{055}{41} +freilich nicht sagen. Wir müßten uns denn kleine Dämonen denken, +die darauf wirken, den Ausgleich herzustellen, die \zB~bei der Befruchtung +die männlichen und weiblichen Keimzellen in dem gehörigen +Verhältnis zur Geltung bringen, die also untereinander im +Verkehr stehen und gegenseitig ihre Tätigkeit regulieren, die auch +für die richtige Verteilung der Krankheitskeime sorgen und dadurch +die gehörige Anzahl Kinder sterben lassen, usw. Wem diese +Erklärung reichlich phantastisch scheint, der möge sich klar machen, +daß es schwer einzusehen ist, wie man ohne die Annahme solcher +übernatürlicher Regulative eine Erklärung erzielen kann. Man +muß eben bedenken, daß der eine Fall mit dem anderen äußerlich +in gar keiner Beziehung steht. Jede solche Beziehung, wie sie \zB~bei +der Kindersterblichkeit durch eine Epidemie gegeben ist, würde +im Gegenteil den Ausgleich verhindern, durch sie würde sich ja +die normale \DPtypo{Sterlichkeit}{Sterblichkeit} erhöhen. Wir dürfen also keine kausale +Beziehung zwischen den einzelnen Fällen annehmen. Wie sollen +wir sie dann miteinander in Verbindung bringen? Welchen Grund +haben wir, anzunehmen, daß wenn ein Ereignis, \zB~ein Verbrechen +wie Diebstahl oder Notzucht, während eines Jahres in +Deutschland eine gewisse Anzahl Male eingetreten ist, daß es dann +im nächsten Jahre zwar nicht genau, aber doch ungefähr ebensooft +eintreten wird. Gewiß können wir rechnen, daß wir in Deutschland +eine gewisse Anzahl zu dem Verbrechen disponierte Personen +haben, aber da diese Personen doch das Verbrechen nicht jedes +Jahr ausführen, so ist gar nicht abzusehen, warum nicht ein Jahr +zufällig frei bleiben soll. Wenn Hinz das Verbrechen nicht ausführt, +so ist das gar kein Grund für Kunz, seinerseits das Verbrechen +zu begehen. Und doch widerstreitet die Annahme einer +großen Unregelmäßigkeit in solchen statistischen Verhältniszahlen +durchaus unserem Empfinden. "`Wenn in einem Lande"', sagt \so{Lexis} +(\aaO, S.~98), "`in einem Jahre $1000$ Unterschlagungen stattgefunden +haben, so ist nicht zu erwarten, daß dieses Verbrechen +im anderen Jahre gar nicht und wieder in anderen Jahren in +$10\,000$ Fällen vorkommen werde"'. "`In einer großen Bevölkerung +sind fortwährend"', fügt er zur Erklärung hinzu, "`alle Abstufungen +zwischen Arm und Reich vorhanden, ebenso alle Arten von Geschäftsbeziehungen +und Amts- und Dienststellungen, die zu einem +solchen Verbrechen Veranlassung geben können, ferner werden +immer wieder viele Personen von wirtschaftlichen Schwierigkeiten, +\DPPageSep{056}{42} +Verlegenheiten und Notständen betroffen, auch sind Leichtsinn, +Gewissenlosigkeit, Verschwendungssucht und andere üble Eigenschaften +stets in mannigfaltigen Graden verbreitet, und so treffen +denn auch immer wieder die Bedingungen, die zu dem genannten +und anderen Verbrechen und Vergehen gegen das Eigentum führen, +in einer Anzahl von Fällen zusammen."' Das ist alles gewiß richtig, +aber unter allen diesen Umständen ist kein einziger, der mit Notwendigkeit +zu dem Verbrechen führt, und wir können deshalb auch +durchaus nicht einsehen, warum mit Notwendigkeit oder nur mit +einer gewissen Sicherheit anzunehmen ist, daß die Schwankungen +in der relativen Häufigkeit des Verbrechens unter einer bestimmten +Grenze bleibt. Man kann vielleicht sagen: vom sozialwissenschaftlichen +Standpunkt ist alles klar, nur vom erkenntnistheoretischen +Standpunkt liegt ein Problem vor. Es ist aber kein Zweifel, daß +dieses Problem, auch wenn wir dafür keine bestimmte Antwort, +sondern nur eine feste Fragestellung finden, von der größten Bedeutung +ist. Denn auf der Tatsache, um deren Erklärung es sich +hier handelt, beruht ja überhaupt die Möglichkeit eines wirtschaftlichen +und staatlichen Lebens. Sonst würde alles durcheinander +geraten. In einem Jahre würde der Stand der Unschuld herrschen, +im Jahre darauf wäre keiner seines Lebens und seines Eigentums +sicher. Die Bevölkerung würde sich nicht gleichmäßig verteilen, +in einem Jahre würden fast gar keine, im anderen zu viel Kinder +geboren werden, einmal würde es an Arbeitskräften fehlen, dann +wären sie wieder im Überfluß da und nähmen sich das Brot weg. +Da aber nicht bloß die vom menschlichen Willen abhängigen +Vorgänge, sondern auch die Ereignisse der Natur auf einem +statistischen Ausgleich beruhen, so würde die Verwirrung sich +immer weiter häufen. Während jetzt, von einzelnen Mißernten +abgesehen, Jahr für Jahr genügend Nahrung für alle emporwächst, +würden dann die fetten und mageren Jahre regellos wechseln, einmal +würde die Nahrung verderben und das andere Mal würden +die Menschen Hungers sterben. So würde alle Ordnung und +Sicherheit verloren gehen, alle menschliche Fürsorge würde unmöglich +gemacht, der Mensch könnte nur stumpfsinnig in den +Tag hineinleben und damit müßte alle Kultur erlöschen. Wir sehen +daher, wie alles von diesem Ausgleich abhängt, für den wir im +strengen Sinne des Wortes, nämlich im Sinne eines unverbrüchlichen +ursächlichen Zusammenhanges, doch keine Erklärung geben können. +\DPPageSep{057}{43} + +Die Annahme eines solchen Ausgleichs erweist sich schon in +den elementarsten Naturerscheinungen als notwendig. Auf ihm +beruht \zB~der sogenannte zweite Hauptsatz der Wärmetheorie, +der aussagt, daß Wärme nicht von selbst vom kälteren zum +wärmeren Körper übergeht. Gerade für diesen Fall hat schon +\so{Maxwell} darauf hingewiesen, daß die logische Notwendigkeit des +\index{Maxwell}% +Ausgleichs nicht einzusehen sei. Dieser zweite Hauptsatz ist nicht +ein Naturgesetz wie andere, er hat nur die Bedeutung einer Annahme, +der wir uns nicht entziehen können; diese Annahme ist +im Grunde dieselbe, die auch die Grundlage aller wirtschaftlichen +Regelmäßigkeit bildet. + +Die Annahme scheint so natürlich, so unausweichlich, daß man +naturgemäß trachtet, sie auch als selbstverständlich zu erweisen. +Dieser an sich durchaus begreifliche Trieb hat sich auch bei den +Annahmen gezeigt, welche die Geometrie machen muß, ohne sie +weiter beweisen zu können. So hat es lange gedauert, ehe man +das bekannte Parallelenaxiom (wonach es in einer Ebene durch +einen Punkt außerhalb einer Geraden nur eine Gerade gibt, welche +die erste Gerade nicht schneidet) als das erkannte, was es ist, als +eine unbeweisbare Annahme. Vorher glaubte man immer, nach +einer Erklärung oder einem Beweise für eine Tatsache suchen zu +müssen, die vom Standpunkte des reinen Denkens so merkwürdig +scheint und auf die unsere Anschauung uns doch gleichsam von +selbst hinführt. + +Ähnlich liegt der Fall auch hier. Die Annahme einer durchgängigen +Regelmäßigkeit in den Massenerscheinungen wurzelt so +tief in uns, daß wir sie uns unmittelbar begreiflich zu machen, +sie uns zu erklären suchen. Zu einer solchen Erklärung haben +viel die besonderen Massenerscheinungen beigetragen, die wir aus +den Glücksspielen ableiten. Diese Massenerscheinungen sind zum +großen Teil nicht wirklich beobachtete Erscheinungen, sondern +bloße Gedankenexperimente. Man denkt sich \zB, es werde ein +Würfel sehr oft geworfen, tausende von Malen, ohne es wirklich +auszuführen, und urteilt dann ohne weiteres, es werde jede der +sechs Seitenflächen des Würfels hierbei annähernd gleich oft oben +zu liegen kommen. Lassen wir es einmal dahingestellt, inwieweit +ein solches Gedankenexperiment möglich ist, inwieweit der Schluß +berechtigt ist: "`Es läßt sich absolut nicht einsehen, warum eine +Seitenfläche öfter als die andere oben zu liegen kommt, und deshalb +\DPPageSep{058}{44} +kommen sie alle gleich oft oben zu liegen"'. Nehmen wir die +Tatsache ohne weiteres als richtig an, so würde aus ihr allerdings +mit Sicherheit folgen, daß, wenn wir jetzt drei Seiten der Würfel +weiß und die anderen drei rot anstreichen, in der \so{Hälfte} der +vorkommenden Fälle eine weiße Seite oben zu liegen kommt. + +\so{Windelband}, der (\aaO) mit Recht entschieden davor warnt, +\index{Windelband}% +die gleichbleibenden Verhältniszahlen der Statistik als eine Gesetzmäßigkeit +auf den einzelnen Fall zu übertragen, und ebenso energisch +zurückweist, daß ein mechanischer Ausgleich zwischen den +einzelnen Fällen zustande kommt, da das Resultat eines Falles +auf das Resultat der anderen Fälle keinen Einfluß ausübt, gibt +doch den konstanten Bedingungen der Ereignisse eine Bedeutung, +die über die Grenzen des Erfahrungsmäßigen hinausgeht, wenn +er sagt: "`Je öfter man die konstanten Bedingungen in Wirksamkeit +treten läßt, desto mehr gibt man allen in denselben enthaltenen +Möglichkeiten Gelegenheit, sich zu realisieren, und es liegt im Begriffe +der gleich möglichen Fälle, daß bei einer genügend großen +Anzahl von Fällen jeder Möglichkeit eine gleiche Menge von Gelegenheiten +zu ihrer Realisierung geboten wird. Wenn nun +mehrere Möglichkeiten, weil sie das gemeinsame Merkmal der +günstigen Fälle haben, als eine Möglichkeit angesehen werden, +so werden die dieser Möglichkeit gebotenen Gelegenheiten der +Realisierung eine Summe darstellen, in welcher die jeder einzelnen +Möglichkeit gebotene Anzahl von Gelegenheiten so oft enthalten +ist, als jene angenommene Möglichkeit einzelne Möglichkeiten unter +sich begriff. Wenn man, um das obige erste Beispiel wieder anzuwenden, +fortwährend mit dem Würfel spielt, so werden, da die +Möglichkeit weiß zu werfen drei Möglichkeiten unter sich begreift, +dieser Möglichkeit dreimal soviel Gelegenheit zu ihrer Realisierung +geboten, als jeder einzelnen anderen Möglichkeit. So wird bei gesteigerter +Menge von Fällen allmählich das numerische Verhältnis +der Wiederholungen, in denen die einzelnen Fälle auftreten, demjenigen +der Möglichkeiten mehr und mehr gleichkommen, und es +werden sich in der Summe von Fällen die konstanten Bedingungsverhältnisse +mehr und mehr als die Verhältniszahlen der Wiederholungen +geltend machen."' + +In dieser Erklärung steckt unverhüllt der alte Begriff der +Möglichkeit als eines potentiellen Seins, dem die Gelegenheit geboten +werden kann, sich in die Wirklichkeit zu übertragen, das +\DPPageSep{059}{45} +aber auch nicht in die Erscheinung treten kann. Das einzelne +Ereignis ist eine solche Gelegenheit zur Verwirklichung. Daß +diese Gelegenheit in einem bestimmten Bruchteil der vorkommenden +Fälle ergriffen und in den übrigen verschmäht wird, liegt +wohl in dem Charakter der Möglichkeit. Die Möglichkeit begreift +sozusagen einen gewissen Prozentsatz Wirklichkeit in sich, auf +den sie ihrer Besonderheit gemäß eingestellt ist und dem sie zustrebt, +wie ein Mensch die sich ihm bietenden Gelegenheiten zu +essen, zu schlafen oder zu reden in einem bestimmten Maße benutzt. + +Statt der \so{Möglichkeiten}, die sich in einem gewissen Bruchteil +der Fälle verwirklichen, kann man auch \so{Ursachen} setzen, die +nur in demselben Bruchteil der Fälle wirksam werden, ohne daß +irgend ein Grund anzugeben ist, warum sie einmal wirken und +einmal nicht, oder man kann auch an Ursachen denken, die verschieden +wirken, ohne daß diese Verschiedenheit irgend welche +Regelmäßigkeit zeigt. Dieses ist die Auffassung, welche die Ursachen +in zwei Arten, konstante und zufällige, zerlegt und danach +das "`Gesetz der großen Zahlen"' begründet. So hat es \so{Poisson} +\index{Poisson}% +eingeführt (Note sur la loi des grands nombres, Comptes Rendus +de l'Académie des Sciences, Bd.~2, Paris~1836). Nach ihm besteht +es darin, daß, "`wenn man sehr große Anzahlen von Erscheinungen +derselben Art beobachtet, welche von konstanten und von unregelmäßig +veränderlichen Ursachen abhängen, die aber nicht \DPtypo{progessiv}{progressiv} +veränderlich sind, sondern bald in dem einem und bald in dem +anderen Sinne wirken, man zwischen diesen Zahlen Verhältnisse +findet, welche fast unveränderlich sind. Diese Verhältnisse haben +bei jeder besonderen Art von Erscheinungen einen speziellen Wert, +welchem sie sich immer mehr nähern, je größer die Anzahl der +beobachteten Erscheinungen wird, und welchen sie in aller Strenge +erreichen würden, wenn die Reihe der Beobachtungen ins Unendliche +fortgesetzt werden könnte"' (Recherches sur la probabilité des +jugements, Paris~1837, deutsch von~\so{Schnuse} unter dem Titel +\index{Schnuse (Übersetzer)}% +Lehrbuch der Wahrscheinlichkeitsrechnung, Braunschweig~1841). + +Diese Formulierung wird uns noch klarer verständlich, wenn +wir die entsprechende Stelle in \so{Laplace}s Philosophischem Versuch +\index{Laplace|f}% +über die Wahrscheinlichkeiten (Paris~1814, als Einleitung +zu seinem großen Werke Théorie analytique des probabilités) +nachschlagen. Es heißt dort: "`Inmitten der veränderlichen und +unbekannten Ursachen, die wir unter der Bezeichnung Zufall zusammenfassen +\DPPageSep{060}{46} +und die den Gang der Ereignisse ungewiß und unregelmäßig +machen, sehen wir in dem Maße, wie sie an Zahl zunehmen, +eine auffallende Regelmäßigkeit auftauchen, die einen +planmäßigen Eindruck macht und die man oft als einen Beweis +für die göttliche Vorsehung angesehen hat. Aber wenn man +genauer zusieht, erkennt man bald, daß diese Regelmäßigkeit nur +die Entfaltung der Möglichkeiten für die verschiedenen Einzelereignisse +bedeutet, die um so öfter eintreten müssen, je wahrscheinlicher +sie sind. Denken wir uns \zB, daß man aus einer +Urne, die schwarze und weiße Kugeln gemischt enthält, sehr oft +hintereinander eine Kugel zieht und sie jedesmal wieder zurücklegt. +Das Verhältnis der gezogenen schwarzen und weißen Kugeln +wird dann meist erst sehr unregelmäßig sein, aber die veränderlichen +Ursachen, denen diese Unregelmäßigkeit entspringt, bringen +abwechselnd günstige und ungünstige Wirkungen auf den regelmäßigen +Gang der Ereignisse hervor und lassen, indem sie sich +bei einer großen Anzahl von Ziehungen zerstören, mehr und mehr +das Verhältnis der in der Urne enthaltenen schwarzen und weißen +Kugeln hervortreten."' + +Diese Auffassung von \so{Laplace} ist in der philosophischen +Literatur häufig aufgenommen worden. So sagt \zB~ganz in +diesem Sinne W.~\so{Wundt} in seiner Logik: "`Die Annahme des +\index{Wundt, Wilh.}% +Zufalls schließt stets eine bestimmte objektive Bedingung ein. +Diese Bedingung besteht darin, daß die zufälligen Abänderungen +eines Ereignisses in einer unendlich großen Anzahl von Fällen sich +aufheben müssen. Jede konstante, nicht sich ausgleichende Abweichung +von diesem Werte gilt nicht mehr als ein Werk des Zufalls, +sondern als die Wirkung bestimmter Ursachen, deren Ermittelung +ein Problem der wissenschaftlichen Forschung ist. Im +strengsten Sinne gilt nur derjenige Teil einer individuellen Schwankung +als Zufall, welcher sich der Elimination fügt. Die zufälligen +Abweichungen sind jeder kausalen Untersuchung entzogen. Denn +da wir Ursachen nur aus ihren Wirkungen erschließen und an +ihnen messen können, so sind diejenigen Ursachen, deren Wirkungen +sich permament ausgleichen, unerforschbar; glücklicherweise +bedürfen sie eben auch wegen dieser Ausgleichung keiner +Untersuchung."' + +Was gegen die zuletzt angeführten Erklärungsversuche eingewendet +werden muß, ist wiederum, daß, wenn wir von Ursachen +\DPPageSep{061}{47} +sprechen, die im Einzelfalle den Erfolg bestimmen, und behaupten, +im Wesen dieser Ursachen liege ein gegenseitiger Ausgleich durch +eine geheimnisvolle Beziehung zwischen ihnen, wir sozusagen diese +Ursachen beleben. Wir deuten sie nach Analogie lebender Wesen, +die zueinander in Beziehung treten können, die ihr Wirken gegenseitig +regulieren und mit Absicht durch ihr Zusammenwirken einen +bestimmten Zustand herbeiführen. So unwissenschaftlich eine +solche Auffassung auch scheinen mag, so verbreitet ist sie selbst +unter den schärfsten Denkern und so stark hat sie sich im Sprachgebrauch +festgeheftet. So behauptet auch \zB~\so{Sigwart} in seiner +\index{Sigwart}% +Logik: "`In den Fällen des Würfelns \zB~wissen wir, sei es +aus der Beschaffenheit der Ursachen, welche die einzelnen Fälle +verwirklichen, sei es aus der Erfahrung, daß in einer größeren +Anzahl von Fällen die einzelnen Würfe annähernd gleich häufig +auftreten, daß die realen Ursachen, welche die bestimmten Würfe +\so{herbeiführen}, in der Weise abwechseln, daß sie keinen Wurf +vor den anderen \so{bevorzugen}."' Ähnlich sagt \so{Friedrich Albert +Lange} in seinen Logischen Studien: "`Es ist a priori und nach +\index{Lange@Lange, Friedr.\ Albert}% +Analyse aller Erfahrung anzunehmen, daß die unbekannten und +in der Rechnung fehlenden Umstände dem Ergebnis \so{ebenso +leicht günstig als ungünstig sein können}."' Wie dies +a priori anzunehmen sein soll, ist mir unverständlich. In völliger +Allgemeinheit ist der Satz ja nicht einmal richtig. Es würden +durch ihn besondere Ereignisse herausgegriffen werden, bei denen +wir in einem bestimmten eng umgrenzten Sinne von Zufall sprechen +können. Wir würden eben definitionsmäßig von Zufall dann +reden, wenn bei verschiedenen Ermittelungen der relativen Häufigkeit +eine Abweichung nach der einen Seite ebensooft eintritt, wie +eine gleich große Abweichung nach der anderen Seite. Gemeint +sind aber wohl nicht die wirklich resultierenden Abweichungen, +sondern die elementaren Abweichungen, die jeder einzelnen der +wirkenden Ursachen zuzuschreiben sind. Daß die unbekannten +Umstände dem Ergebnis ebenso leicht günstig als ungünstig sein +können, ließe sich dann so auffassen, daß die elementaren Abweichungen, +die jeder einzelne dieser Umstände in der relativen +Häufigkeit hervorrufen würde, sich symmetrisch um einen Mittelwert +gruppieren. Wir werden später sehen, wie diese Annahme +rechnerisch zur Geltung kommt. Sie bedeutet in der Tat, daß die +entstehenden Schwankungen im Gesamtergebnis durchaus den +\DPPageSep{062}{48} +Charakter des Zufälligen haben. Sehen wir uns die Sache aber +etwas näher an! Nehmen wir \zB~den Fall einer Knaben- oder +Mädchengeburt, so dürfen wir nicht etwa die Umstände, +die das Geschlecht des Kindes bestimmen, als gleich günstig +einer Knaben- wie einer Mädchengeburt ansehen, denn das Verhältnis +der Knaben- und Mädchengeburten ist nicht das der +Gleichheit. Es würden als solche Umstände vielmehr nur die +Ursachen in Frage kommen, die ein Abweichen von einem gewissen +normalen Wert des Verhältnisses von Knaben- und Mädchengeburten +bedingen. So gelangen wir jedoch nicht zu einer Erklärung +des Tatbestandes, denn die realen Umstände, die in Frage +kommen können, wirken eben nicht auf das Abweichen von einem +normalen Verhältniswert im \DPtypo{statististischen}{statistischen} Gesamtergebnis, sondern +auf das einzelne Ereignis, die Geburt eines Knaben oder +eines Mädchens, hin. Sie gleichen sich bestimmt nicht aus in +dem Sinne, daß sie der Geburt eines Knaben ebenso günstig sind, +wie der Geburt eines Mädchens, vielmehr sind sie der Geburt +eines Knaben günstiger. + +Durch das Hineinziehen des Zufallsbegriffes wird in das +"`Gesetz der großen Zahlen"' noch ein neues Moment hineingetragen. +Kann die annähernde Konstanz einer relativen Häufigkeit an sich +das Symptom für das Wirken des Zufalls sein? Zu dieser Frage ist +folgendes zu bemerken. Die völlige Ausgleichung tritt, wie gesagt +wird, bei einer unendlich großen Anzahl von Fällen ein. Sehen +wir einmal davon ab, wieweit eine solche Behauptung begründet +ist, die sich nicht auf ein bestimmtes Tatsachenmaterial bezieht, +sondern auf ein über den Beobachtungen stehendes Ideal (die unendliche +Häufung der Fälle), so bleibt immer noch zu erwägen, +was eintritt, wenn die Anzahl der Fälle nicht unendlich groß +ist. Dabei stellt es sich aber heraus, daß gerade nicht die Konstanz +der relativen Häufigkeit, sondern vielmehr ihre Schwankungen +das Bezeichnende sind. Aus der Art dieser Schwankungen +bestimmen wir erst den Charakter des Zufälligen. Wir finden +konstante Verhältniszahlen, die ganz sicher nicht auf dem Wirken +eines Zufalls, sondern viel eher auf einer festen Unveränderlichkeit +der zugrundeliegenden Bedingungen beruhen. Das Spiel des Zufalls +gibt sich erst da kund, wo Schwankungen auftreten und das schließlich +herauskommende Verhältnis sicher nicht durch innerlich regulierende +Prinzipien, die es in bestimmten Grenzen halten, bestimmt +\DPPageSep{063}{49} +ist. Wenn wir eine Münze in die Luft werfen, so ist nicht in einer +für uns erkennbaren Weise von vornherein begründet, daß bei einer +großen Anzahl von Würfen beide Seiten der Münze gleich oft nach +oben zu liegen kommen. + +Das Werfen einer Münze ist ein besonders einfaches Beispiel +eines Glücksspieles. Es scheint nun zweckmäßig, wenn es sich um +die allgemeine Erforschung der Eigenart der Ereignisse handelt, +bei denen die verschiedenen möglichen Ergebnisse sich in annähernd +gleichbleibendem Häufigkeitsverhältnis darbieten, falls +man die Anzahl der beobachteten Fälle groß genug wählt, dann +der Betrachtung als typische Ereignisse die Glücksspiele im allgemeinen +Sinne zugrunde zu legen, wozu man auch Lotterieziehungen +und ähnliches zu rechnen hat, weil bei den Glücksspielen +von vornherein die Art ihres Zustandekommens durchsichtig und +klar erscheint. Mit dieser Betrachtung der Glücksspiele haben +wir uns jetzt also etwas näher zu befassen. +\EndChap +\DPPageSep{064}{50} + + +\Chapter{Fünftes Kapitel}{Die Theorie der Glücksspiele} + +Die Glücksspiele bedeuten Ereignisse, bei denen der Erfolg +auf keine Weise vorher zu bestimmen ist. Wenn ich mit einem +Würfel würfele, so kann ich vorher nicht wissen, welche Augenzahl +fällt. Ich kann auch aus den bei einer Reihe von Würfen +gefallenen Augenzahlen keinen Schluß darauf ziehen, welche Augenzahl +beim nächsten Wurf fällt. Alle einzelnen Würfe sind voneinander +unabhängig, keiner übt einen Einfluß auf den anderen +aus. Trotzdem soll sich ergeben, daß, wenn ich mit einem Würfel +eine große Anzahl Male würfele, die Anzahlen Male, die die verschiedenen +Augenzahlen gefallen sind, in einem bestimmten Verhältnis +zueinander stehen. Dieses Verhältnis ändert sich nur +unbedeutend, wenn ich den Versuch wiederhole, indem ich noch +einmal ebensooft mit demselben Würfel würfele. Wir haben +auf diese Weise ein typisches Beispiel konstruiert, in dem die angenäherte +Unveränderlichkeit bestimmter Verhältniszahlen erfüllt +ist. Dieses Beispiel gibt uns ein Mittel an die Hand, näher in +die Bedeutung der Unveränderlichkeit statistischer Verhältniszahlen +einzudringen. Für die Erkenntnis des inneren Grundes +dieser Unveränderlichkeit gewinnen wir allerdings zunächst nichts, +denn was daran rätselhaft ist, bleibt ebenso rätselhaft auch an +diesem besonderen Falle des wiederholten Würfelns. Die einzelnen +Würfe sind völlig unabhängig voneinander, so nehme ich +wenigstens an, und trotzdem sollen sie sich bei einer großen Anzahl +von Würfen in bestimmter Häufigkeit ergeben. Wie ist das +zu erklären? Wie kann ich zu der Überzeugung gelangen, daß +ich bei $600\,000$ Würfen ungefähr je $100\,000$\,mal die einzelnen +Augenzahlen werfe? Warum kann ich nicht ebensogut doppelt +so oft sechs Augen wie ein Auge werfen? Die einzelnen Würfe +können sich nicht untereinander regulieren, denn sie sind ja unabhängig +\DPPageSep{065}{51} +voneinander. Wenn ich schon hundertmal sechs Augen +geworfen habe, so hindert das nicht, daß ich auch noch das +nächste Mal sechs Augen werfe, aber fördert es auch nicht. + +Die Unabhängigkeit der einzelnen Fälle bei solchen Zufallsereignissen +wie das Würfelspiel ist allerdings keineswegs unbestritten. +Schon \so{d'Alembert} hat ernste Zweifel über sie geäußert +\index{Alembert@d'Alembert|f}% +(Réflexions sur le calcul des probabilités, Opuscules math., vol.~2, +1761; Doutes et questions sur le calcul des probabilités, Mélanges +de litérature, d'histoire et de philosophie, vol.~5, 1770). Es ist +merkwürdig, daß dieser Mann, der einer der führenden Geister +der Aufklärung und ein ungemein scharfsinniger Kopf war, gerade +in solchem entscheidenden Punkte so völlig anderer Meinung +war, wie die meisten seiner Zeit- und Gesinnungsgenossen\DPtypo{}{.} Er +konnte sich nicht darein finden, daß, nachdem mit einem Würfel +mehreremal hintereinander sechs Augen geworfen sind, nun das +nächste Mal ebenso leicht sechs Augen sollen fallen können, als +ob das Spiel erst begänne. Er konnte sich anscheinend der Vorstellung +nicht verschließen, daß in dem natürlichen Geschehen +gewisse regulierende Prinzipien wirksam seien, die ein Übermaß +nach der einen oder anderen Seite hin verhüten. Die Schwierigkeit +liegt aber in der Vereinigung dieser Prinzipien mit den Grundsätzen, +auf denen wir sonst die Naturerklärung aufbauen. Wir +müssen, um ihre Möglichkeit einzusehen, entweder annehmen, daß +eine Macht wirksam ist, die über den Zwang des Kausalitätsprinzips +erhaben ist, oder daß dieses Kausalitätsprinzip doch nicht +allgemein gültig ist, daß es gewisse Ereignisse oder gewisse +Momente des Geschehens gibt, die ihm nicht unterliegen, mit anderen +Worten, daß es einen absoluten Zufall gibt, daß aber dieser +Zufall doch nicht blind ist, wie man zu sagen pflegt, sondern +daß er vielmehr in bestimmter Weise gelenkt oder geleitet wird. +Der Ausgleich, den wir bei Zufallsereignissen beobachten sollen, +beruht dann eben darauf, daß diese Ereignisse, die nicht dem +Kausalitätsgesetz unterliegen, auf eine bestimmte Verteilung der +Resultate hingelenkt werden, so daß sie wohl im einzelnen Falle +einen außergewöhnlichen Erfolg oder eine beklagenswerte Zerstörung +mit sich führen, in ihrer Gesamtheit aber den Lauf der +Welt nicht beeinflussen können. Eine derartige Theorie, nach +der das Kausalitätsgesetz zwar eine Lücke hat, aber diese Lücke +durch ein anderes regulierendes Prinzip ergänzt und so erst der +\DPPageSep{066}{52} +wirkliche Verlauf des Geschehens zustande kommt, kann sich +darauf berufen, daß das Kausalitätsprinzip doch auch nur eine +Hypothese und durch die Erfahrung keineswegs vollständig zu +begründen ist. + +Der Verwendung, die \so{d'Alembert} von einer solchen Theorie +macht, um die Tatsache des Ausgleichs zu erklären, sind in +gewissem Sinne verwandt die Versuche, in der zeitlichen Anordnung +zufälliger Ereignisse eine bestimmte Regelmäßigkeit zu +finden. Das Gemeinsame ist bei beiden Erklärungen, daß sie die +von der klassischen Wahrscheinlichkeitsrechnung angenommene +Unabhängigkeit der einzelnen Zufallsereignisse leugnet. Man kennt +die seltsame Annahme einer "`Duplizität der Fälle"', daß jedes +außergewöhnliche Ereignis ein anderes von der gleichen Art, das +an sich ebenso ungewöhnlich ist, nach sich zieht. Diese Theorie, +für die jeder bereit sein wird, Belege aus seiner eigenen Erfahrung +beizubringen, ist nicht bloß auf die Mitteilung im persönlichen +Verkehr beschränkt geblieben, durch die sonst meistens +derartige Theorien fortgepflanzt werden, sie ist in einer etwas +anderen Form, die hauptsächlich die allgemeine Tatsache einer +Vergesellschaftung der Zufallsereignisse hervorkehrte, der wissenschaftlichen +Welt vorgelegt worden in der Studie von K.~\so{Marbe} +\index{Marbe}% +(Naturphilosophische Untersuchungen zur Wahrscheinlichkeitslehre, +Leipzig 1899). Die Behauptungen dieses Buches blieben +natürlich nicht ohne Widerspruch. Zunächst wandten sich \so{Brömse} +\index{Bromse@Brömse}% +und \so{Grimsehl} in der Zeitschrift für Philosophie 1901 (Bd.~118) +\index{Grimsehl}% +gegen die \so{Marbe}sche Theorie und ihre angebliche Begründung, +\so{Marbe} erwiderte darauf in der Vierteljahrsschrift für wissenschaftliche +Philosophie 1902, und darauf suchte noch einmal L.~v.~\DPtypo{\so{Borkewitsch}}{\so{Bortkewitsch}} +\index{Bortkewitsch@Bortkewitsch (Bortkiewicz), Lad.\ v.}% +in dem Aufsatz über Wahrscheinlichkeitslehre und Erfahrung +(Zeitschr.\ f.~Philosophie 1903, Bd.~121) nachzuweisen, daß +das von \so{Marbe} angeführte Tatsachenmaterial ebensogut auf der +Grundlage der klassischen Wahrscheinlichkeitsrechnung seine Erklärung +fände. Nach dieser ist ja bei dem bekannten Spiel der +geworfenen Münze, wo es sich darum handelt, ob beim Herunterfallen +Kopf oder Schrift oben liegt, eine genau alternierende Folge +von Kopf oder Schrift ebenso unwahrscheinlich, wie daß andauernd +nur Kopf oder nur Schrift fällt. Es ist also auch hiernach zu erwarten, +daß derselbe Erfolg häufiger mehreremal hintereinander +eintritt, daß sich also eine gewisse "`Knäuelung"' zeigt. +\DPPageSep{067}{53} + +Außerdem muß hinzugefügt werden, daß es bei den hier in +Betracht kommenden Ereignissen oft schwer ist, zu sagen, inwiefern +nicht systematische Ursachen mitspielen. Es ist bekannt, +daß man beim Schießen nach einer Scheibe leicht mehrere Treffer +hintereinander bekommt, weil die unbewußten physiologischen +Vorgänge beim Zielen nahezu gleich ablaufen können, wenn +die Aufmerksamkeit auf einen bestimmten Punkt konzentriert +ist, ferner ist ebenso bekannt, daß jemand leichter einen Laden +betritt, wenn er vor sich einen anderen hineingehen sieht, als +wenn er selbst der erste ist. Alles das macht eine objektive +Wertung des Beobachtungsmaterials außerordentlich schwierig. +Jedenfalls ist es meines Erachtens verfrüht, an solche Beobachtungen +eine radikale Kritik der gesamten Wahrscheinlichkeitslehre +anzuknüpfen, wie es neuerdings O.~\so{Sterzinger} (Zur +\index{Sterzinger}% +Logik und Naturphilosophie der Wahrscheinlichkeitslehre, Leipzig +1911) getan hat. Es mag aber vielleicht gut sein, zu bemerken, +daß die uns hier vorliegende Aufgabe von dem Phänomen der +Knäuelung, ob es nun vorhanden ist oder nicht, unberührt bleibt. +Unsere Betrachtungen knüpfen nur an die Durchschnittswerte +an, die sich bei großen Anzahlen von Einzelfällen herausstellen, +nicht aber an die Gruppierung der Einzelergebnisse, die auf den +Durchschnittswert ohne Einfluß bleibt. Es fand auch \so{Sterzinger} +bei seinen Feststellungen an geworfenen Münzen für die Gesamtzahlen +der beiden möglichen Fälle die Verhältnisse $626:606$ und +$1203:1245$, was dem theoretischen Wert~$1:1$ so nahe kommt, +wie es nach der Theorie zu erwarten ist. Wir benutzen demnach +hier die Glücksspiele nur, um die sich bei ihnen ergebenden +statistischen Ergebnisse mit den bei anderen Ereignissen gewonnenen +zu vergleichen. Wenn wir auch nicht unmittelbar auf +eine innere Gleichartigkeit aus der äußeren Übereinstimmung der +statistischen Ergebnisse schließen dürfen, so gewinnen wir doch +ein Bild davon, wie solche Ergebnisse zustande kommen können. + +Diese Verwendung der Glücksspiele ist nicht sicher vor Einwendungen, +die dagegen von vornherein erhoben werden können. +Die Zufallsspiele, auch die Ziehungen aus einer Urne, erscheinen +so belanglos und geringwertig, daß sie mit den Vorgängen in der +Natur und in der menschlichen Gesellschaft nicht verglichen +werden \so{dürfen}. "`Welcher blasphemische Gedanke, den Begriff +des Zufallsspieles auf die Allmutter Natur anzuwenden!"' ruft +\DPPageSep{068}{54} +L.~\so{Goldschmidt} (Die Wahrscheinlichkeitsrechnung, Versuch einer +\index{Goldschmidt}% +Kritik, Hamburg 1897) aus. Das ist wohl mehr tief empfunden +als tief gedacht. Eine Blasphemie gibt es nicht, wenn wir bestimmten, +ernsthaften Forschungsgrundsätzen treu bleiben. + +Das Zufallsspiel ist uns ebensoviel wert wie die Vorgänge in +der belebten und unbelebten Natur, wenn es unsere Erkenntnis +in einem wesentlichen Punkte fördert. Im übrigen ist der Vergleich +der Glücksspiele mit den Ereignissen im menschlichen Leben +so uralt, daß er geradezu trivial geworden ist. Schon in dem +lateinischen Worte sors (Los) für Schicksal findet er seinen deutlichen +Ausdruck. Das Wort erklärt sich wohl daraus, daß das +Ziehen eines Loses als Orakel benutzt wurde und man das Ergebnis +eines Orakels unmittelbar zur Bezeichnung des wirklichen +Ausganges benutzte. In diesem Sinne aber bedeutet der Vergleich +mit dem Ziehen des Loses keineswegs die Annahme, daß die Ereignisse +des menschlichen Lebens auf einem bloßen Zufall beruhen, +im Gegenteil lag bei den Römern sicher die Vorstellung zugrunde, +daß dieselbe Macht, die die Wechselfälle des menschlichen Lebens +unausweichlich bestimmt, sich auch in der Ziehung des Loses +offenbart, daß ein innerlicher Zusammenhang zwischen dem Ergebnis +der symbolischen Handlung und dem konkreten Ausgang, +der vorausbestimmt werden sollte, bestehe. + +Damit fiel für diese Auffassung die Schwierigkeit weg, die +für uns am Anfang steht: wie weit sich das schematische Bild +der Glücksspiele auf die damit verglichenen Ereignisse übertragen +lasse. Auf den inneren Mechanismus des Geschehens werden wir +nur dann einen Schluß ziehen können, wenn wir uns überzeugt +haben, daß die verglichenen Vorgänge wirklich in ihren Einzelheiten +gleichartig sind. Das wäre \zB~bei dem Vergleich des +Geschlechtsverhältnisses mit den Ergebnissen der Ziehungen aus +einer Urne der Fall, wenn die Entscheidung über das Geschlecht +eines geborenen Kindes dadurch getroffen wird, daß von männlichen +und weiblichen Keimzellen durch den Vorgang der Befruchtung +ebenso blindlings eine herausgegriffen wird, wie bei der +Ziehung aus einer Urne, in der schwarze und weiße Kugeln gemischt +enthalten sind, blindlings eine Kugel herausgenommen wird. +Eine solche Vergleichung der beiden Vorgänge in ihrer ganzen +Besonderheit ist nun aber in den seltensten Fällen möglich. Deshalb +sind wir in der Tat auf den anderen Ausweg angewiesen, +\DPPageSep{069}{55} +nur den äußeren Erfolg zu vergleichen und aus seiner Gleichartigkeit +auch auf eine gewisse Gleichartigkeit des inneren Vorganges +zu schließen. Dieser Schluß bleibt allerdings ein kühner +und zweifelhafter, doch hat er immerhin eine gewisse Berechtigung. + +Worin besteht nun bei den Glücksspielen der äußere Erfolg? +Das erste, was sich hierbei heraushebt, ist der bei Glücksspielen +in der Tat beobachtete Ausgleich der Chancen bei häufiger Wiederholung +des Spieles. Dieser Ausgleich hat zur Folge, daß, wenn +die Einsätze nicht genau den Chancen der Spieler entsprechend +festgesetzt sind, sondern etwas mehr betragen, der den Gegenpart +haltenden Bank mit großer Sicherheit ein mit der Zahl der Spiele +steigender Gewinn zufällt. Darauf beruhen alle Spielbanken, und +man wird eine Kapitalanlage in der Bank von Monte Carlo trotz +der hohen Summen, die dort täglich auf dem Spiele stehen, für +ebenso sicher halten wie irgend ein Staatspapier oder eine Grundschuld. +An der Tatsache des Ausgleichs, mit anderen Worten, +an der Tatsache, daß nach einer sehr großen Anzahl von Spielen +Gewinn und Verlust ziemlich genau den Spielchancen entsprechen, +besteht also wohl kein Zweifel. Es fragt sich nur, ob sich für +diese Tatsache eine Erklärung finden läßt. + +Der erste und einfachste Versuch einer solchen Erklärung +trifft nun von vornherein nicht bloß die Glücksspiele, sondern +alle Ereignisse, die mit den Glücksspielen das Gemeinsame haben, +daß sie eines verschiedenen Erfolges fähig sind, und bei denen +man auf keinerlei Weise vorher bestimmen kann, welcher Art der +Erfolg sein wird. Als derartige Erklärungsversuche sind die im +vorigen Kapitel erörterten Begründungen für das "`Gesetz der +großen Zahlen"' zu verstehen. Dieses Gesetz bedeutet ja die annähernde +Konstanz von Verhältniszahlen, die bei statistischen Erhebungen +auftreten. Auch das Aufzeichnen der Ziehungsresultate +bei der Urne müssen wir als eine statistische Erhebung betrachten. + +Als bedenklich erschien uns aber die Erklärung, die \so{Laplace} +\index{Laplace}% +und \so{Poisson} und mit ihnen viele andere für die Konstanz +\index{Poisson}% +der Verhältniszahlen gegeben haben. Was sollen wir unter der +Entfaltung der Möglichkeiten verstehen, auf die sich \so{Laplace} +beruft? Wenn er meint, daß er durch seine Erklärung das äußere +Wirken der Vorsehung beseitigt hat, so hat er eine innere Wirkung +eingeführt, die nicht minder rätselhaft ist, nämlich die Entwickelung +bestimmter Anlagen durch die Wirklichkeit, wobei durch +\DPPageSep{070}{56} +innere regulierende Prinzipien dafür gesorgt ist, daß die vorhandenen +Anlagen beständig in der gleichen Weise heraustreten. +Es ist eine Theorie der objektiven Möglichkeit, die auf diese Weise +gegeben wird. + +Der Begriff der Möglichkeit bedeutet ja in der Tat eine solche +vorausbestehende Anlage künftiger Ereignisse, deren Eintreten +nicht gewiß ist, die wir aber in den bestehenden Umständen in +gewisser Weise vorgebildet finden. Unser ganzes Leben zwingt uns +dazu, mit solchen Möglichkeiten zu rechnen, fortwährend Umstände +ins Auge zu fassen, mit denen wir den Gedanken eines bestimmten +künftigen Geschehens verbinden müssen, ohne deshalb sicher zu +sein, daß das, was wir als möglich voraussehen, wirklich eintreten +wird. So gefaßt, erscheint die Möglichkeit nur in subjektiver Bedeutung. +Daraus eine objektive Möglichkeit abzuleiten, liegt nahe, +ist aber nicht ohne Bedenken. Nach der Auffassung der modernen +Naturwissenschaft liegt die ganze Zukunft in der Vergangenheit +und Gegenwart als notwendig begründet. Der Verlauf des Geschehens +wickelt sich nach dem Kausalgesetz so ab, daß, was in +jedem Augenblick geschieht, mit Notwendigkeit geschehen muß. +Bei \so{Aristoteles} (vgl.\ insbesondere De interpretatione, Cap.~X) ist +\index{Aristoteles}% +diese Auffassung nicht vorhanden. Nach ihm braucht von zwei +entgegengesetzten Behauptungen über Zukünftiges nicht notwendigerweise +die eine falsch und die andere richtig zu sein, die +Sache selbst ist noch unentschieden und beide Behauptungen +können als problematische, als Möglichkeitsurteile, auch in objektivem +Sinne gelten. \so{Ueberweg} sucht in seiner Logik den aristotelischen +\index{Ueberweg}% +Gedanken mit der modernen Auffassung in Übereinstimmung +zu bringen, indem er sagt, "`daß unter den Momenten, +von denen die Verwirklichung abhängt, nicht bloß subjektiv durch +unser Wissen und Nichtwissen, sondern auch objektiv durch die +Natur der Sache eine wesentliche Scheidung begründet ist. Die +Gesamtheit dieser Umstände zerlegt sich in den (inneren) Grund +und die (äußeren) Bedingungen. Wo nur eines davon gegeben ist, +besteht eine reale oder objektive Möglichkeit, wo beides zusammen, +eine reale oder objektive Notwendigkeit. In der Eichel liegt in +diesem Sinne die objektive oder reale Möglichkeit der Entstehung +eines Eichbaumes."' Diese Begriffsbildung verdankt wohl hauptsächlich +der Verlegenheit des Philosophen ihren Ursprung, der sich +von dem Einfluß des großen Begründers seiner Wissenschaft nicht +\DPPageSep{071}{57} +losmachen kann und doch dem Standpunkt der modernen Forschung +Rechnung tragen soll. Wenn wir den Komplex aller Ursachen teilen +und sagen: ein Teil der Ursachen begründet keine Notwendigkeit, +so bedeutet das doch keine reale oder objektive Möglichkeit, +auch wenn die Teilung der Ursachen sich noch so natürlich ergibt. +Auch \so{Trendelenburg} sagt in seinen Logischen Untersuchungen: +\index{Trendelenburg}% +"`Aus dem Samen kann ein Baum, aus dem Ei ein Tier werden. +Es ist kein leeres Spiel des Gedankens. Die Möglichkeit liegt +gleichsam sinnlich vor Augen."' In dieser Formulierung ist verhüllt, +ob der bestimmte Artikel (\so{der} Same, \so{das} Ei) kollektiv gemeint +ist oder sich auf einen bestimmten Gegenstand bezieht. In +dem ersten Falle heißt die Behauptung nur: aus einigen Samenkörnern +werden Bäume, aus einigen Eiern Tiere, und das bedeutet +nicht im eigentlichen Sinne ein Möglichkeitsurteil. Das Wort +"`möglich"' bedeutet dann nur, wie F.~A.~\so{Lange} mit Recht bemerkt, +\index{Lange@Lange, Friedr.\ Albert}% +eine sprachliche Ausdrucksweise. Sprechen wir dagegen von einem +bestimmten Samenkorn, das wir in die Erde gelegt haben, und +sagen: es ist möglich, daß aus \so{diesem} Samenkorn ein Baum emporwächst, +so wenden wir die gemachte allgemeine Erfahrung auf +einen Fall an, von dem wir nicht wissen, wie er ausgehen wird. +Das Urteil ist ein subjektives, weil wir sicherlich nicht sagen +können, es sei auch in der Wirklichkeit unentschieden, ob aus dem +Samen ein Baum wird oder nicht, aber es ist doch objektiv begründet, +weil wir zu diesem Urteil auf Grund bestimmter realer +Erfahrungen gelangen. + +Wir empfinden aber bei einem solchen Möglichkeitsurteil das +Bedürfnis, die Möglichkeit auch graduell zu werten. Schon \so{Laurentius +Valla} hebt hervor, daß jede Möglichkeit als eine nach bestimmten +\index{Valla, Laurentius}% +Graden abgestufte Wahrscheinlichkeit zu betrachten sei. Diese +Abstufung des Möglichkeitsurteiles ist auf zwei grundverschiedenen +Wegen zu erreichen. Der eine Weg ist der, daß wir wissen, wie +oft in einer größeren Anzahl von beobachteten Fällen der Erfolg, +den wir als möglich ins Auge fassen, unter den beobachteten Bedingungen +eingetreten ist. Dieses Verfahren ist die \so{statistische +Methode}. Wir werten unsere Erwartung nach dem Prozentsatz +der Fälle, in denen der Erfolg bereits unter den festgestellten Bedingungen +eingetreten ist. Wir können aber auch davon ausgehen, +wieviele von den Bedingungen, die wir als notwendig für das Eintreten +des Erfolges erkannt haben, sich wirklich feststellen lassen. +\DPPageSep{072}{58} +Je mehr von ihnen erfüllt sind, mit um so größerer Sicherheit +können wir auf den in Rede stehenden Erfolg rechnen. Dieses +Verfahren nennen wir die \so{genetische Methode}. Es ist aber +schwer zu sehen, wie wir hierbei zu einer zahlenmäßigen Festlegung +gelangen können, denn alle die günstigen Momente, die wir konstatieren, +sind doch in den seltensten Fällen unmittelbar quantitativ +zu werten, während bei der statistischen Methode die beobachtete +relative Häufigkeit unmittelbar einen Anhaltspunkt für die quantitative +Wertung des Möglichkeitsurteiles liefert. + +Deshalb erscheint auch bei den Glücksspielen zunächst der +aussichtsreichere Weg nicht die genetische, sondern die statistische +Methode. Es handelt sich dabei allerdings nicht darum, bestimmte +relative Häufigkeiten zu beobachten und dann zur Grundlage des +Spieles in künftigen Fällen zu machen, sondern man kann sich +mit der Tatsache begnügen, daß sich in gewissen Grenzen eine +bestimmte Häufigkeitszahl und damit auch eine bestimmte Wertung +der Erwartung ergibt. Trotzdem ist es gerade die genetische +Methode gewesen, die sich bei den Glücksspielen zunächst durchgesetzt +hat. Sie hat der an die Glücksspiele anknüpfenden Theorie +ihren eigentümlichen Charakter gegeben, hat aber dann später zu +weitläufigen Erörterungen geführt, die die mehr und mehr auftauchenden +methodischen Bedenken betrafen. Fast alle diese Erörterungen +konzentrierten sich auf die Frage, wann wir auf Grund +der genetischen Methode zwei verschiedene Möglichkeiten als gleich +anzusehen haben. Diese Fragestellung ist recht zu verstehen nur, +wenn wir die geschichtliche Entwickelung, welche die Theorie +genommen hat, ins Auge fassen. Diese Entwickelung ist Schritt +für Schritt mit innerer Notwendigkeit weiter gegangen, aber die +Schwierigkeiten haben sich bei ihr immer mehr gehäuft, bis die +neueste Zeit den Knoten durchhauen und sich von dem Ballast der +Überlieferung einigermaßen frei gemacht hat. Den Ausgangspunkt +bildete die Berechnung der Spielchancen beim Würfelspiel oder der +Spieleinsätze, die den Spielchancen proportional sein müssen. Hierfür +hatte sich schon \so{Cardano}~($\dagger$\,1576), der ein leidenschaftlicher +\index{Cardano}% +Spieler war, lebhaft interessiert und eine Schrift De ludo aleae +verfaßt. Zu einer mathematischen Disziplin erhob diese Betrachtungen +aber erst \so{Galilei} (Considerazioni sopra il giuoco dei dadi, +\index{Galilei@Galilei|f}% +Opere Vol.~3, Florenz 1718). Daß mit drei Würfeln viel häufiger +zehn Augen als drei Augen geworfen werden, war bekannt. Wie +\DPPageSep{073}{59} +sich diese Tatsache aber zu einer quantitativen Bestimmung verdichten +ließe, war völlig unbekannt. Da faßte \so{Galilei} die Aufgabe +so an, daß er die verschiedenen Fälle trennte, in denen eine +bestimmte Augenzahl zustande kommt. Als einzelner Fall hat das +Werfen einer bestimmten Augenzahl mit dem ersten, mit dem +zweiten und mit dem dritten Würfel zu gelten. Zählt man diese +Fälle ab, so ergeben sich im ganzen $216$. Davon ist nur in einem +Falle die Augenzahl drei, dagegen in $27$ Fällen die Augenzahl zehn. +So hat das Fortschreiten von einer qualitativen Aussage zu einer +quantitativen Bestimmung, das überhaupt das entscheidende Moment +an der Entwickelung aller exakten Wissenschaft bildet, auch den +Ursprung der Wahrscheinlichkeitsrechnung ausgemacht. Die Zählung +der verschiedenen Fälle beim Würfelspiel ist aber nur von +Bedeutung, wenn mit den einzelnen Fällen eine gleiche Wertung verknüpft +werden kann. Das natürliche Gefühl stimmt dieser Annahme +sofort zu. Eine exakte wissenschaftliche Begründung dafür zu +finden, ist hingegen recht schwer und hat später viel Kopfzerbrechen +verursacht. \so{Galilei} ging davon aus, daß man ohne weitere Begründung +die Chancen, mit einem Würfel die eine oder andere +Augenzahl zu werfen, als gleich ansehen und deshalb diese sechs +verschiedenen Möglichkeiten gleich werten kann. Es fragt sich +dann nur, ob daraus folgt, daß auch die Chancen, bei dreimaligem +Werfen mit einem Würfel hintereinander oder mit drei Würfeln +zugleich eine bestimmte Augenzahl zu werfen, bei jedem Wurf +oder für jeden Würfel einander gleich sind. Das ist nun offenbar +der Fall, denn man braucht ja nur anzunehmen, daß jeder der +Spieler hintereinander auf das Werfen einer bestimmten Augenzahl +mit jedem einzelnen Würfel setzt, also drei Spiele zugleich +macht. Nehmen wir an, der Gewinn, den er erhoffen kann, betrage +$216$ Dukaten, dann setze er beim ersten Wurf einen Dukaten. Gewinnt +er, so hat er sechs Dukaten. Diese sechs Dukaten setzt er +wieder beim zweiten Wurf. Gewinnt er, so hat er $36$ Dukaten. +Diese $36$ Dukaten setzt er beim dritten Wurf aufs neue, um +$216$ Dukaten zu gewinnen. Er hat also für $216$ einen Dukaten +einzusetzen, und das unabhängig von den Augenzahlen, auf die er +bei den einzelnen Würfen oder Würfeln setzt. Setzt er nun nicht +auf bestimmte Augenzahlen bei den einzelnen Würfen, sondern +auf eine bestimmte Gesamtaugenzahl, so bedeutet das, daß er +mehrere der soeben betrachteten Spiele zugleich macht, nämlich so +\DPPageSep{074}{60} +viel, auf wieviel Arten sich durch bestimmte Augenzahlen bei den +einzelnen Würfen die fragliche Gesamtaugenzahl erreichen läßt, +das wäre also $27$, wenn die Gesamtaugenzahl zehn beträgt. + +In dieser einfachen Betrachtung liegt der Kern der ganzen +Wahrscheinlichkeitsrechnung enthalten. Zugrunde gelegt wird +eine Annahme gleicher Spielchancen, die nicht weiter begründet +wird und auch nicht weiter begründet werden kann, sondern nur +nach bestimmten Überlegungen oder aus einem gewissen Gefühl +heraus plausibel scheint. Wenn diese Annahme einmal gemacht +ist, so werden daraus andere, im allgemeinen ungleiche Spielchancen +durch bestimmte Rechnungen auf Grund eines sicheren Verfahrens +abgeleitet. Es erwies sich hierbei als zweckmäßig, die Spielchancen +allgemein als Verhältnis von Einsatz und Gewinn, \dh~weil der +Einsatz immer kleiner als der Gewinn ist, als einen bestimmten +echten Bruch zu bestimmen. So geschieht es \zB~bei \so{Huygens}. +\index{Huygens}% +Dieser Bruch heißt die mathematische \so{Wahrscheinlichkeit}, und +nach ihr ist die ganze Rechnung genannt. + +Dieser Begriff der mathematischen Wahrscheinlichkeit hat +sich im Laufe der Zeit nun weiter entwickelt. Die ursprüngliche +Festlegung als Verhältnis von Einsatz und Gewinn bringt ihn +noch mit einem fremden Element in Beziehung, nämlich einem +Geldbetrag, der sich aus dem Bruch doch wieder forthebt. Von +diesem fremden Element war der Begriff zu befreien und es zeigte +sich dabei, daß man nur die Frage aufzuwerfen hatte, wie man +das Spiel auf Spielchancen, die alle untereinander gleich sind, +aufbauen kann. So viel solcher gleicher Spielchancen man nimmt, +der so vielte Teil des Gewinnes ist auf jede einzelne Chance zu +setzen, und vereinigt ein Spieler mehrere dieser Chancen auf seine +Person, so wird für ihn die Wahrscheinlichkeit des Gewinnens +das entsprechende Vielfache des Bruches, der einer einzigen Chance +entspricht. Sind nun die Spielchancen gleich groß, so spricht man +von gleich möglichen Fällen des Gewinnens. Die mathematische +Wahrscheinlichkeit wird damit ein Bruch, dessen Nenner die Anzahl +aller der gleich möglichen Fälle und dessen Zähler die Anzahl +der hierunter dem Spieler günstigen Fälle ist. Mit dieser +Festlegung ist die Möglichkeit gegeben, die Definition der Wahrscheinlichkeit +über die Glücksspiele hinaus auf solche Ereignisse +im allgemeinen zu übertragen, die sich nach Analogie der Glücksspiele +beurteilen lassen und die generell als Zufallsereignisse +\DPPageSep{075}{61} +bezeichnet werden. Es wird derart die Beurteilung aller solcher +Ereignisse an die Scheidung gleich möglicher Fälle geknüpft. In +diesem Sinne sagt \zB~\so{Laplace}: "`La théorie des hasards consiste +\index{Laplace}% +à réduire tous les évènements du même genre à un certain nombre +de cas également possibles, c'est-à -dire tels que nous soyons +également indécis sur leur existence."' Die letzten Worte geben +schon an, wie in der klassischen Wahrscheinlichkeitsrechnung +immer die gleich möglichen Fälle festgelegt werden. Zwei Fälle +sollen als gleich möglich angesehen werden, wenn sich kein Grund +findet, unter ihnen einen für wahrscheinlicher zu halten als den +anderen. J.~v.~\so{Kries} (Die Prinzipien der Wahrscheinlichkeitsrechnung, +\index{Kries@Kries, Joh.\ v.}% +Freiburg 1886) hat mit Recht darauf hingewiesen, +daß diese Bestimmung zwar eine notwendige, aber die so gegebene +Erklärung keineswegs eine genügende sei, denn sie läßt noch der +Willkür einen großen Spielraum. Die Aufstellung der gleich möglichen +Fälle müsse aber eine in eindeutiger Weise und ohne jede +Willkür sich ergebende sein. Er findet die Aufstellung gleichberechtigter +Annahme überall da möglich, wo unserem Wissen +gemäß ein meßbarer und in Teile zu zerlegender Spielraum des +Verhaltens möglich ist. Gleichen Teilen des Spielraumes entsprechen +auch gleiche Möglichkeiten. Ich kann nicht finden, daß +die Schwierigkeit dadurch gehoben ist. Es ist nur ein besonderes +Bild für die Vorgänge geschaffen, das wohl sehr anschaulich ist +(wir müssen etwa an die Felder auf der Scheibe der Roulette +denken), aber doch nichts erklärt. \so{Kries} hat eine Art Stoßspiel +ersonnen, das wohl in der Art, wie er es verwendet, die Annahme +gleicher Möglichkeiten als berechtigt erscheinen läßt, an dem sich +aber auch zeigen läßt, daß allein das Vorhandensein eines meßbaren +und bestimmt teilbaren Spielraumes nicht ausreicht. Stoße +ich eine Kugel in einer Rinne vorwärts, die in gleich breite, abwechselnd +rote und schwarze Felder geteilt ist, so scheint es in +der Tat gleich möglich, daß die Kugel auf einem roten oder einem +schwarzen Felde liegen bleibt, aber doch wieder nur aus dem +Grunde, weil wir nicht einsehen können, warum sie eher auf einem +schwarzen als auf einem roten Felde liegen bleiben solle, wenn +die Breite der Felder gegen den Weg, den die Kugel zurücklegt, +sehr groß ist. Ist das aber nicht der Fall, folgt vielmehr auf ein +sehr breites schwarzes Feld ein ebenso breites rotes, so können wir, +wenn die Kugel nur mit schwacher Kraft gestoßen wird, nicht +\DPPageSep{076}{62} +mehr annehmen, daß sie ebenso leicht auf dem ferneren roten wie +auf dem näheren schwarzen Felde liegen bleiben wird. + +Um diesen Schwierigkeiten zu entgehen, hat schon F.~A. \so{Lange} +\index{Lange@Lange, Friedr.\ Albert|f}% +in seinen Logischen Studien den Weg gewiesen, die Scheidung +der gleich möglichen Fälle nur als eine logische Disjunktion anzusehen. +Im logischen Sinne, \dh~als getreues Bekenntnis unseres +geistigen Zustandes, kann die Bestimmung der gleich möglichen +Fälle als solcher Fälle, von denen wir keinen eher als den anderen +annehmen können, auf jeden Fall bestehen bleiben. Es ist nur +meines Erachtens zu sehr betont worden, daß hierin wesentlich +das Bekenntnis eines Nichtwissens liegt. In einem neueren Werke +(S.~\so{Lourié}, Die Prinzipien der Wahrscheinlichkeitsrechnung, +\index{Lourié}% +Tübingen 1910) wird die Wahrscheinlichkeitsrechnung geradezu +als die Methodisierung des Nichtwissens behandelt. Wenn wir die +negative Redewendung gebrauchen, daß wir keinen Grund haben, +einen Fall für wahrscheinlicher zu halten als den anderen, so bedeutet +das doch eine bestimmte Summe positiver Kenntnisse von +der Natur des Vorganges, wie wir sie bei den Glücksspielen, den +Lotterieziehungen und anderen Ereignissen mehr haben. Die +Lotterieziehungen haben eine bestimmte Technik, die es verhindert, +die Ziehung eines Loses als wahrscheinlicher erscheinen zu lassen +wie die eines anderen. Die Einrichtung der Roulette, die Art des +Würfelns, die Vorsichtsmaßregeln beim Ziehenlassen einer Karte, +alles das sind bestimmte technische Momente, die gewissen Erfahrungen +und einer Einsicht in die innere Natur der Vorgänge +ihren Ursprung verdanken. Es lassen sich nur die einzelnen Bestandteile +dieser Erfahrungen und Erkenntnisse schwer in Worte +fassen, sie werden meist mehr gefühlsmäßig hingenommen. + +Die eigentliche Schwierigkeit ist in der Darstellung, die +F.~A.~\so{Lange} gegeben hat, in eigentümlicher Weise verhüllt. Im +Grunde nähert sich seine Auffassung stark der statistischen +Methode. Er benutzt eine Art graphischer Darstellung, indem er +den gesamten Umfang des Begriffes durch ein Rechteck und die +Disjunktion durch eine Teilung dieses Rechteckes in kongruente +Teile darstellt. Diese Einteilung soll so verstanden werden, "`daß +die verschiedene Ausdehnung der Felder die Bedeutung hat, daß +der Umfang der untergeordneten Begriffe im Verhältnis dieser +Ausdehnung verschieden ist oder, was dasselbe sagen will, daß die +Häufigkeit, mit welcher man einen Fall der einen Klasse erwarten +\DPPageSep{077}{63} +darf, sich zu derjenigen einer anderen Klasse verhält wie die Ausdehnung +der betreffenden Felder"'. Die Schwierigkeit ist in dem +Ausdruck "`erwarten darf"' versteckt. Was heißt dürfen? Aus +inneren Gründen oder nach den äußeren Ergebnissen? Zu vermuten +ist, daß beides zugleich gemeint sein soll, in dem Sinne, +daß die aus inneren Gründen erwartete relative Häufigkeit sich +auch wirklich einstellen wird, und daß andererseits die einmal +beobachtete relative Häufigkeit sich immer wiederfinden wird. Darin +liegt aber schon alles, was überhaupt erörtert werden soll. Es +scheint klar, daß hiernach nicht das disjunktive Urteil in seiner +Allgemeinheit, sondern nur in den besonderen Fällen, wo eine +quantitative Wertung der Disjunktionsglieder möglich ist, gemeint +sein soll. Dem widerspricht aber, daß \so{Lange} als Beispiel ein +Urteil wie "`Ein Mensch kann entweder Europäer oder Asiate oder +Afrikaner oder Amerikaner oder Australier sein"' anführt. Er will +hieran erklären, daß eine weitergehende Disjunktion die ursprüngliche +nicht aufhebt, sondern nur ergänzt, indem die durch die +erste Disjunktion geschaffenen Spielräume nur noch weiter eingeteilt +werden. Wie soll aber in einem solchen Falle der Umfang +der einzelnen Spielräume bemessen werden? Dieser Fall hat doch +mit der quantitativen Wertung der Wahrscheinlichkeitsrechnung +nicht das mindeste zu tun. Es müßte denn die Bemessung der +Möglichkeiten nach den Einwohnerzahlen der verschiedenen Erdteile +getroffen werden, aber es ist offenbar sinnlos, zu schließen, +wenn ich einen unbekannten Menschen treffe, sei die Wahrscheinlichkeit, +daß er aus Asien stamme, ungefähr~$\frac{1}{2}$, weil die Einwohnerzahl +Asiens ungefähr die Hälfte von der Einwohnerzahl +der Erde ausmache. Das meint \so{Lange} offenbar auch nicht, im +Gegenteil scheint in den Worten, die er bei dem Beispiel des +Würfels gebraucht, "`der Umfang komme durch eine Zeitfolge +zustande, welche als räumliche Ausdehnung angeschaut wird"', zu +liegen, daß er sich wesentlich auf das Gesetz der großen Zahlen +stützen will. Die Annahme, daß der Umfang für die sechs Seiten +des Würfels gleich sei, habe nur als eine vorläufige zu gelten, die +durch die spätere Beobachtung entsprechend zu korrigieren sei. + +Entschiedener als Lange hat \so{Stumpf} in den Sitzungsberichten +\index{Stumpf}% +der historischen Klasse der Münchener Akademie (1892, +S.~37~ff.)\ den subjektiven Charakter des Wahrscheinlichkeitsbegriffes +betont. Seine Auffassung findet sich in \so{Sigwart}s Logik +\index{Sigwart|f}% +\DPPageSep{078}{64} +(4.~Aufl.,\ II.~Bd., S.~317~ff.)\ wieder. Es werden hier die Glieder der +Disjunktion insofern gleichwertig genannt, "`als sie für unsere +Kenntnis gleiche Spezialisierungen eines Allgemeinen oder gleiche +Teile seines Gesamtumfanges darstellen"'. Damit ist im Grunde +doch wieder alles hereingenommen, was der Begründung der Wahrscheinlichkeit +auch in der klassischen Theorie zugrunde gelegt +wurde. Dem entspricht es durchaus, wenn \so{Sigwart} weiter sagt: +"`Das Recht, die Methoden der Wahrscheinlichkeitsrechnung anzuwenden, +ist nicht auf die Fälle beschränkt, in denen wir befugt +sind, Voraussetzungen über eine gleichmäßige Variabilität der +Ursachen zu machen und zu glauben, daß bei zahlreichen Wiederholungen +alle Disjunktionsglieder sich in gleichem Verhältnis verwirklichen +werden; es gilt überall, wo eine Disjunktion mit gleichwertigen +Gliedern feststeht und wir keinen Grund haben, das eine +eher als das andere anzunehmen."' Es ist zu bedauern, daß in +diesen Darstellungen die wirkliche Anwendung der Wahrscheinlichkeitsrechnung +nie berücksichtigt, sondern immer nur mit allgemein +begrifflichen Festsetzungen operiert wird. Dadurch tritt +nie klar hervor, wie weit denn die tatsächliche Anwendbarkeit der +entwickelten Begriffe geht. Die Wahrscheinlichkeit, daß ein vorliegender +chemisch einfacher Körper Eisen ist, gleich $1/n$ zu setzen, +wenn $n$ die Anzahl der Elemente ist, ist eine leere Spielerei. Das +Auftreten verschiedener Elemente kann nie als gleich wahrscheinlich +angesehen werden, schon weil es sehr verbreitete Elemente +und sehr seltene Elemente gibt. Die Schwierigkeit liegt eben darin, +daß fast immer wirklich ein Grund vorliegt, eher das eine als +das andere anzunehmen, und daß es dann gilt, die Verschiedenheit +der Erwartung richtig zu bewerten. Wenn wir wissen, daß eine +Knabengeburt eher als eine Mädchengeburt zu erwarten ist, so +sollen wir das Verhältnis dieser Erwartungen zahlmäßig bestimmen. +Durch die Zurückführung auf das Schema der gleichmöglichen Fälle +ist das nicht zu erreichen. Wie sollen wir es dann tun? Es gibt +nur einen Weg, und das ist die statistische Methode. Der Einwand +\so{Sigwart}s, daß wir die zu berechnende Wahrscheinlichkeit so +nicht genau finden, ist nicht stichhaltig. Ist es denn als eine +absolut genaue Bestimmung anzusehen, wenn wir beim Würfelspiel +die Wahrscheinlichkeiten für die einzelnen Augenzahlen gleich +$\frac{1}{6}$ setzen, weil wir keinen Grund einsehen, sie für verschieden +zu halten? Wir müssen die Unsicherheit unserer Annahme doch +\DPPageSep{079}{65} +irgendwie in Rechnung ziehen und müssen danach die angesetzten +Zahlen verschieden werten, auch wenn wir davon ausgehen, daß +die Wahrscheinlichkeit nur eine subjektive Bedeutung hat. Dies +läßt sich nur erreichen, indem wir sagen, wir müssen bei der Bestimmung +der Zahlen ihnen einen bestimmten Spielraum geben, +der unserer Unsicherheit entspricht. Ob wir beim Würfeln die +Wahrscheinlichkeit des einzelnen Wurfes gleich $\frac{1}{6}$ oder nur wenig +davon verschieden, vielleicht gleich $0,17$ ansetzen, wird bei der +Unsicherheit der Bestimmung ohne Bedeutung sein. + +Welche Bedeutung überhaupt die Feststellung der Wahrscheinlichkeit +als das Maß der subjektiven Erwartung haben soll, +scheint mir schwer einzusehen. Eine solche Bedeutung würde +vorhanden sein, wenn es in allen oder wenigstens in vielen Fällen +gelänge, das Maß der subjektiven Erwartung zahlenmäßig zu werten. +Das ist aber offenbar nicht der Fall. Furcht und Hoffnung kleidet +sich für uns nicht in die Form einer bestimmten zahlenmäßigen +Festsetzung, es bleiben die einzelnen Momente, die das Für und +Wider ausmachen, bestehen, ohne daß sie als ein Beitrag zu einem +zahlenmäßigen Endresultat formuliert werden können. Es sind nur +die Glücksspiele, wo eine solche zahlenmäßige Festsetzung erreicht +wird, und zwar eben dadurch, daß die Vorgänge des Spieles künstlich, +in bestimmter Weise geregelt werden. Aber auch hier ist +das Ursprüngliche nicht die Bildung der Erwartung bei dem einzelnen +Mitspielenden, sondern die Festlegung der Einsätze nach +bestimmten Prinzipien. Tatsächlich bestimmt der Spieler fast immer +seine Erwartung anders, als der Bankhalter den Einsatz regelt. +Auch hier treiben Furcht und Hoffnung ihr trügerisches Spiel. +Die Festlegung der Wahrscheinlichkeit als einer quantitativ gewerteten +subjektiven Erwartung kann daher jedenfalls eine praktische +Bedeutung nie haben. Wenn man also betont, daß die +Wahrscheinlichkeit als das Maß unserer Erwartung ihrem Wesen +nach subjektiver Natur ist, so ist es am besten, diesen Begriff +ganz aufzugeben, wo es sich um rein objektive Feststellungen +handelt, und ihn durch die Tatsache einer gleichbleibenden relativen +Häufigkeit zu ersetzen, wobei dieser Begriff allerdings als +eine Art Grenzwert erscheint, also durch die Wirklichkeit nur +angenähert, aber nie vollkommen erreicht wird, weil sich, wie man +annimmt, der exakte Wert erst bei einer unendlichen Häufung +der Fälle herausstellen würde. +\DPPageSep{080}{66} + +Diesen Weg ist in der Praxis \zB~die Lebensversicherungstechnik +gegangen. Die Prämien und Reserven erscheinen nicht als +auf bestimmten mathematischen Wahrscheinlichkeiten begründet, +sondern sie beruhen nur auf den in einer Sterbetafel zusammengefaßten +statistischen Beobachtungen und auf der Annahme, daß +diese "`rechnungsmäßige Sterblichkeit"' auch bei den neuen Versicherten +ihre Geltung behalten werden. Es wird also das Gesetz +der großen Zahlen in der einfachen Form als eine in der Wirklichkeit +anzunehmende Regelmäßigkeit vorausgesetzt. Allerdings +bleibt es die Aufgabe der praktischen Handhabung des Lebensversicherungsgeschäftes, +durch geeignete Auswahl des Versichertenmaterials +dafür zu sorgen, daß die rechnungsmäßige Sterblichkeit +nicht überschritten wird. + +Aus diesen Gründen wollen wir es vorziehen, die statistische +Methode so rein wie möglich zur Geltung zu bringen. Der Schluß +auf den einzelnen noch unentschiedenen Fall, durch den der Wahrscheinlichkeitsbegriff +hineinspielen müßte, interessiert uns nicht. +Was wir wollen, ist vielmehr, aus den statistischen Ergebnissen +die Erscheinungsformen herauszuschälen, die als die Offenbarung +des Zufälligen zu gelten haben, und dadurch über den Charakter +des Zufälligen einen gewissen Aufschluß zu erhalten\footnote + {Die rein empirische Auffassung des Wahrscheinlichkeitsbegriffes + als eine bestimmte relative Häufigkeit oder den Grenzwert einer solchen + hat sich in der neueren Zeit mehr und mehr durchgesetzt. Vgl.\ \zB\ + \so{Bruns}, Wahrscheinlichkeitsrechnung und Kollektivmaßlehre, Leipzig +\index{Bruns}% + 1906. Nur die Franzosen halten an der Begriffsbestimmung der klassischen + Wahrscheinlichkeitsrechnung mit Zähigkeit fest. Dies gilt auch für + die neuesten Veröffentlichungen, unter denen ich hier nur zwei nennen + will: E.~\so{Borel}, Le Hasard (Nouvelle collection scientifique, Paris, Alcan, +\index{Borel}% + 1914), eine gemeinverständliche Darstellung ohne Formeln, und E.~\so{Carvallo}, +\index{Carvallo}% + Le calcul des probabilités et ses applications (Paris, Gauthier-Villars, + 1912) mit elementaren mathematischen Entwickelungen.}. + +Die Wahrscheinlichkeitsrechnung hat den Weg von dem Wahrscheinlichkeitsbegriff +zu den statistischen Ergebnissen durch einen +Satz gefunden, der als das \so{Bernoullische Theorem} bezeichnet +%[** TN: Typo "Bernoullisches Theorem" in original] +\index{Bernoullische Theorem}% +wird. Um dieses Theorem zu erläutern, ist es zweckmäßig, von +einem bestimmten Schema des Glücksspieles auszugehen. Man +denkt sich in einer Urne schwarze und weiße Kugeln in einem +bestimmten Verhältnis gemischt. Das Spiel besteht nun darin, +daß immer eine Kugel aus der Urne gezogen, ihre Farbe festgestellt +\DPPageSep{081}{67} +und sie dann wieder zurückgelegt wird. Das Bernoullische +Theorem soll dann aussagen, daß, wenn die Ziehung häufig genug +wiederholt wird, die Anzahl der gezogenen weißen zu der Anzahl +der schwarzen Kugeln in annähernd demselben Verhältnis steht, wie +die Anzahl der in der Urne enthaltenen weißen zu der Anzahl der +in der Urne enthaltenen schwarzen Kugeln, \dh~daß das Ziehungsverhältnis +das Mischungsverhältnis annähernd wiedergibt, wenn +die Anzahl der Ziehungen groß genug ist. Daraus würde wirklich +folgen, daß bei einer neuen Serie von sehr viel Ziehungen aus +derselben Urne sich auch wieder annähernd dasselbe Ziehungsverhältnis +ergeben muß, \dh~es würde für die Ziehungen aus einer +Urne die annähernde Konstanz des Verhältnisses, die in dem Gesetze +der großen Zahlen ausgesprochen wird, sich theoretisch begründen +lassen. Aber bei näherem Zusehen ergeben sich doch +gewichtige Bedenken. Zunächst bedeutet die Annahme des Bestehens +einer bestimmten Wahrscheinlichkeit für das Ziehen einer +weißen Kugel nur eine wohl plausible, aber keineswegs evidente +Voraussetzung. Wenn die Annahme einer bestimmten Wahrscheinlichkeit +nur das Maß unserer Erwartung gibt und nur subjektive +Bedeutung hat, wie kann dann hieraus eine objektive empirisch +festzustellende Tatsache gefolgert werden? Wie ist dieser Widerspruch +zu erklären? Es zeigt sich, daß in Wirklichkeit gar nicht +diese Tatsache direkt gefolgert wird, sondern es ergibt sich nur +eine sehr große Wahrscheinlichkeit dafür, daß bei einer großen +Anzahl von Ziehungen das Ziehungsverhältnis annähernd mit dem +Mischungsverhältnis zusammenfällt. Der Schluß ist dann einfach +der, daß, wenn für einen Erfolg eine sehr große, \dh~der Einheit +nahezu gleiche Wahrscheinlichkeit besteht, dieser Erfolg als gewiß +und bei jedem wirklichen Versuch als tatsächlich anzusehen +ist. Dadurch wird aber die Kluft zwischen der subjektiven Wertung, +die in dem Ansatz der Wahrscheinlichkeit liegt, und der +Feststellung einer empirischen Tatsache nur verhüllt, aber nicht +überbrückt. Die theoretische Begründung, die erstrebt wurde, +wird nicht geliefert, es wird nur die Darstellung so gewendet, +daß wir über die Schwierigkeit des Überganges von den Bedingungen +des Ereignisses zu seinem wirklichen Ausgang ahnungslos +hinweggleiten. Es wird \zB~auf keine Weise logisch widerlegt, +daß man aus einer Urne, die nur eine einzige weiße Kugel +enthält, fortwährend diese weiße Kugel ziehen kann. Gerade +\DPPageSep{082}{68} +dafür, daß ein Ereignis, dessen mathematische Wahrscheinlichkeit +wir sehr nahe gleich $1$ gefunden haben, auch so gut wie immer +eintritt, brauchen wir eine empirische Bestätigung. Darin liegt +eine erneute Mahnung, nicht den Begriff der subjektiven Wahrscheinlichkeit, +sondern nur die Bedeutung einer wenigstens näherungsweise +gleichbleibenden relativen Häufigkeit der Betrachtung +zugrunde zu legen. + +Daß die Zählung des Vorkommens in einer großen Anzahl +von beobachteten Fällen die einzig sichere Art ist, zu beurteilen, +ob verschiedene Fälle wirklich gleich möglich sind, kann man an +dem Beispiel des Würfelns erkennen. Wenn wir von vornherein +annehmen, daß mit einem Würfel jeder Wurf gleich wahrscheinlich +ist, so ist das zunächst eine unbewiesene und unbestätigte +Annahme, für die wir noch, wenn es sich um eine exakte Bestimmung +handeln soll und nicht bloß um einen ungefähren Ansatz, +wie er bei Glücksspielen allein verlangt wird, eine Kontrolle +durch die Erfahrung finden müssen. Diese Kontrolle kann nur +darin bestehen, daß man mit dem Würfel eine große Anzahl von +Würfen ausführt und aufzeichnet, wie oft dabei die einzelnen +Augenzahlen fallen. Eine wie große Abweichung von der ursprünglichen +Annahme sich hierbei ergeben kann, zeigen die Versuche +von R.~\so{Wolf} (Versuche zur Vergleichung der Erfahrungswahrscheinlichkeit +\index{Wolf, R.}% +mit der mathematischen Wahrscheinlichkeit, +Mitteilungen der naturforschenden Gesellschaft in Bern 1849 bis +1851, 1853), der bei $20\,000$ Würfen statt des Wertes $0,167$ für +die relative Häufigkeit des Auftretens der einzelnen Augenzahlen +die folgenden Werte fand: +\[ +\begin{array}{*{6}{c<{\quad}}} +1 & 2 & 3 & 4 & 5 & 6 \\ +0,170 & 0,186 & 0,159 & 0,146 & 0,172 & 0,171 +\end{array} +\] +Danach betragen die bei dem ursprünglichen Ansatz gemachten +Fehler der Reihe nach rund +\[ +\begin{array}{*{6}{c<{\qquad}}} ++2 & +13 & -5 & -14 & +3 & +2\rlap{\text{ Proz.}} +\end{array} +\] + +Es bedeutet also der Ansatz der gleich möglichen Fälle immer +eine mehr oder minder unbestimmte Vermutung, die noch der Bestätigung +bedarf, und da diese Bestätigung durch das "`Gesetz der +großen Zahlen"' geliefert wird, wird dieses Gesetz durch die Wahrscheinlichkeitsrechnung +nicht begründet, sondern muß ihr vielmehr +als eine unabhängige Tatsache zugrunde gelegt werden. +\EndChap +\DPPageSep{083}{69} + + +\Chapter{Sechstes Kapitel}{Die mathematische Analyse +stationärer Reihen} + +Bis hierher haben wir uns allen mathematischen Rechnungen +ferngehalten und nur die begriffliche Klärung angestrebt. Jetzt +aber wollen wir gerade die Hilfsmittel der mathematischen Analyse +heranziehen, um zu quantitativen Bestimmungen zu gelangen, +die einen sicheren Anhaltspunkt für die Beurteilung des Charakters +der zufälligen Ereignisse liefern. Die quantitative Bestimmung +bedeutet immer mit Notwendigkeit eine Beschränkung in der Betrachtung +der qualitativen Besonderheit. Jedes Beispiel aus der +Physik kann das klarmachen. Der Vorgang des freien Falles +bietet der Beobachtung eine große Mannigfaltigkeit qualitativer +Bestimmungen. Es ist, rein menschlich betrachtet, etwas ganz +anderes, ob ein Hagelkorn vom Himmel auf die Erde, ein +Blumentopf aus dem Fenster auf die Straße herunterfällt, oder ob +ein Dachdecker vom Dach stürzt und sich das Genick bricht. +Die Physik aber vereinigt alle diese Vorgänge unter einem Gesichtspunkte, +und in der Nichtberücksichtigung ihrer besonderen +Bedeutung im menschlichen Leben liegt das, was man wohl als die +Unerbittlichkeit oder die Blindheit der Naturgesetze bezeichnet. Bei +der Analyse, die wir hier beginnen, treten diese Eigentümlichkeiten +noch stärker hervor, eben weil das Interesse an der qualitativen +Besonderheit in den meisten Fällen besonders groß ist, so daß es +uns widerstrebt, von dieser ganzen Besonderheit abzusehen und +rein äußerlich die statistischen Ergebnisse zu betrachten. Es +tritt hier noch augenfälliger zutage, wie verschiedenartig im +Grunde die gemeinsam behandelten Vorgänge sind, und es kann +sinnlos erscheinen, sie nach einer rein äußerlich hervortretenden +quantitativen Gemeinsamkeit zu vereinigen. Und doch ist hierin +die Bedingung für einen wirklichen Fortschritt enthalten. +\DPPageSep{084}{70} + +Wir sehen also bei der folgenden Untersuchung davon ab, wie +die Zahlenreihen, die wir vor uns haben, entstanden sind, und +welche besonderen Vorgänge in ihnen ihren Ausdruck finden. +Wir nehmen dabei an, daß die vorgelegte Zahlenreihe eine \so{stationäre} +sei. Wir können jede solche stationäre Reihe auf einen besonderen +Fall zurückführen, wo die Werte der Reihe teils positiv, +teils negativ sind, sich also um den Wert~$0$ gruppieren. Wir erreichen +dies, indem wir von den Werten der vorgelegten Reihe +einen und denselben bestimmten Wert, den Durchschnittswert der +Reihe, abziehen. Dann wird in der neuen stationären Reihe die +Summe aller positiven Werte ebenso groß wie die Summe aller negativen +Werte. Wir wollen gleich bemerken, daß wir auch aus anderen +als stationären Zahlenreihen eine solche, sich um den Wert~$0$ +gruppierende stationäre Reihe ableiten können, indem wir von den +Werten der Reihe nun nicht mehr einen und denselben Zahlenwert, +sondern die durch eine bestimmte Näherungsfunktion gegebenen +Werte abziehen, möge diese Näherungsfunktion nun +durch einen analytischen Ausdruck oder graphisch durch eine +Kurve gefunden werden. + +Die so abgeleiteten stationären Reihen, die sich um den Wert~$0$ +gruppieren, liefern nun aber sofort eine Verteilungsreihe. Das +zweite wird also die besondere Behandlung der \so{Verteilungsreihen} +sein. Für diese lassen sich zunächst allgemeine Begriffsbestimmungen +treffen, durch die man eine Handhabe zur Beurteilung +der vorliegenden Verteilungsreihe gewinnt. Es zeigt sich +aber bald, daß solche allgemeinen Begriffsbestimmungen allein nicht +ausreichen. Vielmehr erweist es sich als nötig, bestimmte Typen +von Verteilungsreihen herauszugreifen, und die Frage wird sein, +wie man zu solchen Typen gelangt. Hierzu verhilft die sogenannte +Wahrscheinlichkeitsrechnung, \dh~die Betrachtung bestimmter +typischer Vorgänge, die einer besonderen mathematischen +Analyse fähig sind. Alle diese Vorgänge lassen sich schließlich +zurückführen auf den einen Vorgang der Ziehung von einer oder +mehreren Kugeln aus einer Urne, in der Kugeln von verschiedener +Farbe gemischt enthalten sind. Mit den aus diesem Urnenschema +abgeleiteten typischen Verteilungsreihen werden dann die irgendwie +entstandenen Verteilungsreihen verglichen. + +Unter den Typen von Verteilungsreihen, zu denen das Urnenschema +führt, ragen gewisse hervor, die wir als typische Zufallsreihen +\DPPageSep{085}{71} +ansehen. Ereignisse, die bei der statistischen Zusammenstellung +der Resultate vieler Einzelfälle den Typus einer solchen +Zufallsreihe zeigen, sehen wir als zufällige an. Es ist zu wiederholen, +daß wir dadurch im Grunde keine Aussage über die qualitative +Eigentümlichkeit der betreffenden Ereignisse machen. Eigentlich +handelt es sich gar nicht um eine Eigenschaft des einzelnen Ereignisses, +sondern nur um eine Eigenschaft der statistischen Gesamtheit. +Aber es zeigt sich doch, daß diese Festlegung des Zufälligen +die sicherste und gewisseste ist, die wir finden können, +ohne die Grenzen des durch die Erfahrung Erreichbaren zu überschreiten. +Wir müssen noch allgemein bemerken, daß wir den +Typus einer vorgelegten Verteilungsreihe nur dadurch erkennen, +daß wir versuchen, die empirisch festgestellten Werte durch die +Werte der einer typischen Verteilungsreihe entsprechenden Funktion +zu approximieren. Die dabei sich notwendigerweise ergebenden +Abweichungen können wir aufs neue derart analysieren, daß wir +aus ihnen wieder eine Verteilungsreihe ableiten. So würde sich +an die ursprüngliche Analyse noch eine weitergehende anreihen. +Diese weitere Durchführung der Analyse ist aber meistens unerreichbar. +Die bei dem Vergleich der vorgelegten Reihe mit der +typischen Verteilungsfunktion herauskommenden Abweichungen +sind nämlich verhältnismäßig klein, und die Gruppen, die wir aus +ihnen bei der Bildung der neuen Verteilungsreihe ableiten können, +sind entweder sehr wenig zahlreich oder enthalten jede sehr wenig +Glieder. Beides aber macht eine genaue Analyse unmöglich und +wir werden auf eine solche fast immer verzichten müssen. + +Wir wollen nun an die Ausführung der Arbeit im einzelnen +gehen und zunächst die mathematischen Definitionen und Formeln +erörtern, die sich unmittelbar an eine vorgelegte stationäre Zahlenreihe +anknüpfen. Das erste wird sein, daß wir ein bestimmtes +\so{Maß für die Schwankungen} der Werte innerhalb der stationären +Reihe suchen. Wir bezeichnen die aufgezeichneten Werte +der Reihe mit +\[ +y_1,\ y_2,\ y_3,\ \dots,\ y_n; +\] +das Maß für die Schwankungen soll dann gegeben sein durch den +Ausdruck +\[ +\Tag{(1)} +M = \frac{2}{n(n-1)}\Sum_{i,k}(y_i - y_k)^2, +\] +\DPPageSep{086}{72} +in dem sich die Summe auf die $\dfrac{n(n-1)}{2}$ Wertepaare $i$,~$k$ bezieht, +die sich aus den Zahlen $1$~bis~$n$ bilden lassen. Der Ausdruck +faßt alle Unterschiede zusammen, die überhaupt in der Zahlenreihe +vorkommen; er ist ferner unabhängig davon, in welcher Reihenfolge +die aufgezeichneten Werte genommen werden, ebenso von den +Vorzeichen der vorkommenden Differenzen, und wächst mit deren +absoluten Werten. + +Aus dem Wert~$M$ läßt sich ein anderer noch anschaulicherer +Wert ableiten: es ist dies die \so{mittlere Abweichung}~$m$, die gegeben +wird durch die Gleichung +\[ +\Tag{(2)} +m = \sqrt{M}. +\] +Es ist nämlich $\dfrac{n(n-1)}{2}$ die Anzahl der Glieder in der Summe +$\Sum(y_i - y_k)^2$, und dividieren wir die Summe durch die Anzahl +ihrer Glieder, so erhalten wir den mittleren Wert des einzelnen +Gliedes. Da dieser Wert sich aber auf die Quadrate der Abweichungen +bezieht, müssen wir noch die Wurzel ausziehen und +finden so für die mittlere Abweichung +\[ +\Tag{(2a)} +m = \sqrt{\frac{2\Sum(y_i - y_k)^2}{n(n-1)}}, +\] +\dh~den obenstehenden Wert. + +Wir formen nun den Ausdruck~$M$ derart um, daß die doppelte +Summation, die er bedingt, durch eine einfache Summation +ersetzt wird. Dies gelingt, indem wir den \so{Durchschnittswert} +(das arithmetische Mittel) +\[ +\Tag{(3)} +y_0 = \frac{y_1 + y_2 + \dots + y_n}{n} +\] +einführen. Dann ergibt sich nämlich aus~\Eqref{(1)}: +\begin{align*} +(n-1)M + & = \Sum_i (y_i - y_0)^2 + \Sum_k (y_k - y_0)^2 \\ + & - \frac{2}{n} \Sum_i (y_i - y_0) \Sum_k (y_k - y_0) +\end{align*} +und, da $\Sum(y_i - y_0) = 0$ und ebenso $\Sum(y_k - y_0) = 0$, +\[ +\Tag{(4)} +\frac{n-1}{2}·M = \Sum_i (y_i - y_0)^2, +\] +\DPPageSep{087}{73} +und daraus +\[ +\sqrt{\frac{n-1}{n}}m = \sqrt{2}\mu, +\] +wenn wir noch $\mu = \sqrt{\dfrac{\Sum(y_i - y_0)^2}{n}}$ einführen. + +Diese Darstellung empfängt noch eine neue Beleuchtung, wenn +man statt eines Maßes für die Abweichung der aufgezeichneten +Werte voneinander ein Maß für die Abweichung von einem beliebig +gegebenen Werte~$y$ einführt. Als solches Maß kann der Ausdruck +\[ +\Tag{(5)} +M(y) = \frac{1}{n} \Sum_k(y_k - y)^2 +\] +gelten. Man findet hieraus die früher eingeführte Zahl~$M$, indem +man den Ausdruck bildet +\[ +\Tag{(6)} +M(y) = \frac{1}{n-1} \Sum_iM(y_i). +\] + +Es liegt nun nahe, nach dem Werte~$y$ zu fragen, für den +das Maß der Abweichung von der aufgezeichneten Wertereihe +möglichst klein wird. Dieser Wert bestimmt sich daraus, daß +man allgemein +\begin{align*} +M(y) &= \frac{1}{n} \Sum_k(y_k - y_0)^2 + (y - y_0)^2 \\ + &- 2(y - y_0) \frac{1}{n} \Sum_k(y_k - y_0) +\end{align*} +setzen kann. Nimmt man daher an, daß +\[ +\Sum(y_k - y_0) = 0 +\] +wird, also für~$y_0$ den Wert +\[ +y_0 = \frac{y_1 + y_2 + \dots + y_n}{n}, +\] +so wird +\[ +\Tag{(7)} +M(y) = M(y_0) + (y - y_0)^2, +\] +und daraus erkennt man, daß das Maß der Abweichung am kleinsten +wird für $y_0$ selbst, denn für jeden anderen Wert~$y$ kommt zu +$M(y_0)$ noch der positive Betrag $(y - y_0)^2$ hinzu. $M(y_0)$~stimmt +aber mit dem Werte von $\mu^2$ überein. +\DPPageSep{088}{74} + +Als die \so{mittlere Abweichung} der Zahlenreihe \so{von einem +beliebigen} Werte~$y$ wollen wir den Ausdruck bezeichnen +\[ +\Tag{(8)} +\mu(y) = \sqrt{M(y)} = \sqrt{\frac{\Sum(y_i - y)^2}{n}}. +\] +Bilden wir diesen Ausdruck für den Mittelwert~$y_0$, so erhalten wir +den früheren Ausdruck~$\mu$, den wir als die \so{mittlere Ausweichung} +oder Streuung der vorgelegten Reihe bezeichnen wollen. + +Wir können aus der Begriffsbestimmung des arithmetischen +Mittels auch eine Regel für die Beurteilung ableiten, ob eine vorgelegte +Reihe als stationär zu gelten hat. Wir müssen dann die +Werte gruppenweise zusammenfassen, etwa zunächst zu~$10$, und +für jede Gruppe den Mittelwert~$y_0$ bestimmen. Dann müssen +wir weiter die aufgezeichneten Werte zu größeren Gruppen, etwa +zu~$100$, zusammenfassen und wieder von jeder Gruppe den Mittelwert +bilden. Es gehört nun zu den Eigenschaften des arithmetischen +Mittels, daß sich derselbe Wert ergibt, ob man erst aus +Gruppen von gleich viel Werten das Mittel und dann von diesen +Mitteln wieder das Mittel bestimmt, oder ob man unmittelbar von +den gegebenen Werten selbst das Mittel nimmt. In der Tat wird +\zB, wenn die Reihe nur sechs Glieder hat, +\begin{align*} +y_0 &= \frac{1}{6}(y_1 + y_2 + y_3 + y_4 + y_5 + y_6) \\ + &= \frac{1}{3}\left( + \frac{y_1 + y_2}{2} + + \frac{y_3 + y_4}{2} + + \frac{y_5 + y_6}{2}\right). +\end{align*} +Wir finden also jetzt mehrere Reihen, die aus immer weniger +Werten bestehen und die sich alle um denselben Mittelwert gruppieren. +Es läßt sich nun zeigen, daß die mittlere Abweichung +der neuen Reihen vom Durchschnittswert immer kleiner ist als +für die ursprüngliche Reihe. + +Denken wir uns nämlich eine Reihe, die aus $n = \rho\nu$ Werten +besteht, in $\nu$~Gruppen von je $\rho$~Werten zerlegt und die Durchschnittswerte +\[ +Y_1,\ Y_2,\ Y_3,\ \dots,\ Y_\nu +\] +jeder Gruppe gebildet, so wird die mittlere Abweichung der Gesamtreihe +von dem Durchschnittswert gefunden, indem man die +mittleren Abweichungen der einzelnen Gruppen von diesem Mittelwert +bildet und daraus wieder das Mittel nimmt. Wenn wir nun +\DPPageSep{089}{75} +aber die mittlere Ausweichung der $i$ten~Gruppe mit $\mu_i$~bezeichnen, +so ergibt sich für das Quadrat ihrer mittleren Ausweichung von +dem Mittel~$y_0$ aller Werte +\[ +(Y_i - y_0)^2 + \mu_i^2 +\] +und daraus die einfache Formel +\[ +\mu^2 + = \frac{1}{\nu} \Sum (Y_i - y_0)^2 + \frac{1}{\nu} \Sum \mu_i^2 + = \mu_0^2 + \frac{1}{\nu} \Sum \mu_i^2, +\] +wenn wir $\mu_0^2 = \dfrac{1}{\nu} \Sum(Y_i - y_0)^2$ setzen. + +Diese Formel zeigt in der Tat, wie die mittlere Ausweichung +mit der Gruppenbildung abnimmt, denn die mittlere Ausweichung +für die Mittelwerte~$Y_i$ der Gruppen wird ja +\[ +\Tag{(9)} +\mu_0 = \sqrt{\mu^2 - \frac{1}{\nu} \Sum \mu_i^2} +\] +und ist sonach notwendigerweise kleiner als die ursprüngliche +mittlere Ausweichung~$\mu$. + +Wir haben hier die Bildung des arithmetischen Mittels auf +stationäre Zahlenreihen beschränkt. In Wirklichkeit findet sie +in viel weiterem Umfange statt. Es werden Durchschnittswerte +für die verschiedenartigsten Größenfolgen angegeben, um zu einem +zusammenfassenden Ausdruck der ganzen Zahlenfolge zu gelangen. +Vor allen Dingen werden die Durchschnittswerte ohne Rücksicht +darauf gegeben, wie stark die einzelnen Zahlen, von denen der +Durchschnitt genommen ist, voneinander abweichen. So handelt +es sich \zB, wenn das durchschnittliche Vermögen eines Deutschen +berechnet wird, um die verschiedensten Summen, von denen der +Durchschnitt genommen wird, ja auf die größere Anzahl der Personen +entfällt der Betrag~$0$, und von da an steigt der Wert bis +zu Hunderten von Millionen hinauf. Hat es unter solchen Umständen +nun einen Sinn, den Durchschnittswert zu bilden? Seine +Bedeutung ist zunächst nur die, daß er einen Quotienten darstellt, +nämlich den Quotienten der Summe aller Werte der Zahlenfolge +und der Anzahl dieser Werte. Was man aus diesem Wert herauslesen +will, bleibt noch der Willkür überlassen. + +Nach dem, was wir gefunden haben, hat es nun keinen Zweck, +den Mittelwert da zu bilden, wo eine deutlich erkennbare Entwickelung +in der Zahlenfolge zu finden ist. Zum Beispiel ist es +\DPPageSep{090}{76} +sinnlos, von der mittleren Bevölkerung des deutschen Reichsgebietes +während der letzten $100$~Jahre zu sprechen, weil in diesen +$100$~Jahren eine deutlich erkennbare Entwickelung, nämlich +eine stetige Zunahme der Bevölkerung, stattgefunden hat. Die +Verteilung der Vermögen unter den einzelnen Einwohnern ist dagegen +eine solche, daß, wenn wir die Einwohner nach einer gewissen +Reihenfolge ihrer Wohnstätten in eine Liste eintragen und +die dazugehörigen Vermögen daneben schreiben, in dieser Zahlenfolge +keine bestimmte Entwickelung erkennbar ist. Die Bildung +der Durchschnittswerte ist daher gestattet, wie weit auch die einzelnen +Werte voneinander abweichen. Die Reihe kann trotzdem +als eine stationäre gelten, weil die absolute Größe der Abweichungen +bei dieser Begriffsbestimmung gar keine Rolle spielt. Im vorliegenden +Falle wird allerdings die Gruppierung der Werte um +den Durchschnittswert eine stark unsymmetrische sein, weil der +Durchschnittswert (etwa $7000\,\mathscr{M}$) sehr viel näher an der unteren +als an der oberen Grenze liegt. + +Wir gehen nun zur Betrachtung der \so{Verteilungsreihen} +über. Die Verteilungsreihen waren, wie wir sahen, sozusagen +sekundäre Tabellen, die aus einer ursprünglichen Tabelle dadurch +abgeleitet wurden, daß man die Tabellenwerte der Größe nach +ordnete und angab, wieviel Tabellenwerte zwischen bestimmte +Grenzen fallen. Wir werden diese Bildung einer sekundären Reihe +insbesondere auf die stationären Reihen anzuwenden haben. Wir +wollen aber zunächst die Verteilungsreihen allgemeiner betrachten. + +Wir nehmen an, daß sich die vorkommenden Werte, welche +jetzt den Eingang der Tabelle, in der ursprünglichen Tabelle aber +die eingetragenen Werte bilden, über ein bestimmtes Intervall +erstrecken. Wenn dieses Intervall nach einer oder nach beiden +Seiten unbegrenzt ist, so nehmen wir an, daß die zugehörigen +Häufigkeitszahlen schließlich sehr klein werden. Das bedeutet, daß +in der ursprünglichen Tabelle nur verhältnismäßig wenig sehr große +Werte enthalten sein sollen. Wir können uns praktisch immer +ein endliches Intervall abgegrenzt denken (indem wir nötigenfalls +die darüber hinausfallenden Werte vernachlässigen), so daß die +ganze Verteilungsreihe auf dieses Intervall beschränkt bleibt. Es +handelt sich nun zunächst darum, eine Reihe von Begriffen zu +entwickeln, welche zur allgemeinen Beurteilung einer vorgelegten +Verteilungsreihe dienen können. +\DPPageSep{091}{77} + +Den ersten Begriff, den wir verwenden, entnehmen wir der Betrachtung +der stationären Reihen, wie wir sie vorhin angestellt +haben. Es ist dies der Begriff des \so{arithmetischen Mittels}. +Wir finden das arithmetische Mittel, indem wir jeden Wert des +Einganges mit dem zugehörigen Tabellenwert multiplizieren und +die Summe aller dieser Produkte durch die Summen aller Tabellenwerte +teilen. Da der Eingang der Verteilungstabelle Intervalle +bedeutet, so müssen wir die Mitte~$y_\rho$ jedes Intervalls nehmen und +mit der Anzahl~$z_\rho$ der in das Intervall fallenden Werte der ursprünglichen +Tabelle multiplizieren. Wir finden also für das +arithmetische Mittel jetzt den Ausdruck +\[ +\Tag{(10)} +y_0 = \frac{\Sum y_\rho z_\rho}{\Sum z_\rho}. +\] + +Bei der graphischen Darstellung der Tabelle bedeutet das +arithmetische Mittel die Abszisse, die zu dem Schwerpunkt der +aus steifem Papier ausgeschnitten gedachten, die Tabelle darstellenden +Staffelfigur gehört. + +Außer dem arithmetischen Mittel wollen wir auch die \so{mittlere +Ausweichung} bilden. Wir finden hierfür +\[ +\Tag{(11)} +\mu^2 = \frac{\Sum(y_\rho - y_0)^2 z_\rho}{\Sum z_\rho}, +\] +wofür wir mit Rücksicht auf die Bedeutung von $y_0$ auch schreiben +können +\[ +\Tag{(11a)} +\mu^2 = \frac{\Sum y_\rho^2 z_\rho}{\Sum z_\rho} - y_0^2. +\] + +Unter Umständen ziehen wir der Staffelfigur das Bild einer +stetigen Kurve vor. Dementsprechend haben wir dann in den +obenstehenden Ausdrücken die Summen durch Integrale zu ersetzen +und finden, indem $z$ als Funktion von~$y$ erscheint, +\[ +y_0 = \frac{\Int yz\, dy}{\Int z\, dy}, \qquad +\mu^2 = \frac{\Int(y - y_0)^2 z\, dy}{\Int z\, dy}, +\] +wobei die Integrale über die ganze Ausdehnung der Verteilungskurve +auszudehnen sind, was man gewöhnlich so ausdrücken kann, +daß man die Grenzen gleich $-\infty$~und~$+\infty$ setzt. + +Es gibt nun aber noch eine zweite Art der Mittelbildung, +die an sich noch einfacher ist. Man grenzt nämlich das Intervall +\DPPageSep{092}{78} +ab, für das die Summe aller darunterliegenden Häufigkeitszahlen +möglichst gleich der Summe aller darüberliegenden Häufigkeitszahlen +wird. Wir bezeichnen den so gefundenen Wert der Abszissen als +den \so{Zentralwert}~$y_z$ und die zugehörigen Ordinate als die zentrale +Ordinate. Bei der graphischen Darstellung der Tabelle durch +eine Staffelfigur bedeutet die zentrale Ordinate einen Schnitt, durch +den die ganze Fläche der Figur in zwei gleiche Teile zerlegt wird +und analog bei der Darstellung der Verteilung durch eine stetige +Kurve. + +Wir bestimmen schließlich noch das Intervall, bei dem die +Häufigkeitszahl ein Maximum bildet, \dh~größer wird als für die +nach beiden Seiten benachbarten Intervalle. Den so ermittelten +Wert~$y_a$ bezeichnen wir als \so{Normalwert}. Es liegt nun auf +der Hand, daß sich unter Umständen auch mehrere solche Intervalle +finden können. Wir müßten dann von mehreren Normalwerten +sprechen, was aber nicht als zweckmäßig erscheint. Vielmehr +tritt die eigentliche Bedeutung des Normalwertes erst dann +hervor, wenn nur ein Maximum vorhanden ist. + +Um ein besonderes Beispiel für die drei verschiedenen Mittelwerte +zu haben, wollen wir die Zahlenreihe nehmen, die in einer +Sterbetafel vorliegt. Der erste Mittelwert, das arithmetische Mittel +oder der Durchschnittswert, wird in diesem Falle die \so{durchschnittliche +Lebensdauer}. Sie ist für die im Auszuge auf +S.~24 mitgeteilte Sterbetafel +\[ +44,8 \text{ Jahre.} +\] +Der zweite Mittelwert, der Zentralwert, ist in diesem Falle die +\so{wahrscheinliche Lebensdauer}, \dh~das Alter, das gerade die +Hälfte der Geborenen erreicht. Sie beträgt +\[ +55,6 \text{ Jahre.} +\] +Der dritte Mittelwert, der Normalwert, ist in diesem Falle das +\so{normale Lebensalter}, \dh~das Lebensalter, in dem mehr +Menschen sterben als in den auf beiden Seiten benachbarten +Altersstufen, wo also die Sterbekurve ein Maximum hat. Dieses +Alter beträgt +\[ +73,2 \text{ Jahre.} +\] +Man erkennt deutlich die Verschiedenheit der drei Mittelwerte und +sieht, daß die wahrscheinliche Lebensdauer zwischen der durchschnittlichen +\DPPageSep{093}{79} +und der normalen Lebensdauer liegt. Die drei Zahlen +zusammen können als die zusammenfassende Charakteristik der +Absterbeordnung gelten. + +Wir wollen die auf diese Weise abgeleiteten Begriffe sofort +benutzen, um eine vorgelegte stationäre Reihe weiter zu analysieren. +Das arithmetische Mittel gibt dabei wieder den schon früher betrachteten +Durchschnittswert. Dagegen liefert uns der Zentralwert +etwas wirklich Neues. Um ihn zu finden, haben wir folgendermaßen +zu verfahren. Wir ordnen die aufgezeichneten Werte der +Größe nach, hierauf zählen wir, vom niedrigsten Wert anfangend, +wenn die Anzahl der aufgezeichneten Werte gerade ist, die Hälfte +der Werte ab und notieren den Wert, der in der Mitte zwischen +dem so erreichten Wert und dem nächstfolgenden liegt, oder +direkt den aufgezeichneten Wert, der von dem kleinsten und dem +größten Wert um gleichviel Glieder entfernt ist, wenn die Anzahl +der aufgezeichneten Werte ungerade ist. + +Wir können diese Methode weiter fortsetzen, indem wir auch +die abgezählten Hälften der aufgezeichneten Werte aufs neue halbieren, +und die Werte notieren, zu denen wir so gelangen; unter +ihnen oder über ihnen liegt je ein Viertel aller aufgezeichneten +Werte. Die Abweichung dieser Werte voneinander können wir auch +als Maß für die Streuung der stationären Reihe betrachten. Einzeln +können wir die Unterschiede der letzten beiden Werte vom Mittelwert +als Maß für die Abweichung der stationären Reihe von dem +Mittelwert nach unten und nach oben hin ansehen. Wir erhalten +so auch einen Maßstab dafür, in welcher Weise die stationäre +Reihe unsymmetrisch ist. Wenn nämlich \zB~der obere Wert +erheblich weniger von dem Zentralwert abweicht als der untere +Wert, so ist dieses ein Zeichen dafür, daß die Reihe nach unten +zu weiter ausgedehnt ist als nach oben zu, daß sie also nach unten +zu unsymmetrisch ist. + +Wir wollen nun eine Art der Verteilung herausgreifen, die +den Typus einer \so{einfachen unsymmetrischen Verteilung} +darstellt. Sie soll durch folgende Merkmale gekennzeichnet sein: +Es ist ein Normalwert vorhanden, von dem aus die Verteilungsfunktion +nach beiden Seiten beständig abnimmt, um schließlich in +Null überzugehen. Die Asymmetrie der Verteilung soll sich dadurch +zu erkennen geben, daß gleiche Werte der Verteilungsfunktion +\DPPageSep{094}{80} +sich für solche Werte des Arguments, der eine $y_1$ rechts, +der andere $y_2$ links vom Normalwert~$y_a$, ergeben, für die +\[ +|y_1 - y_a| < |y_a - y_2| +\] +ist, und es soll, wenn auch für $y_1'$,~$y_2'$ gleiche Werte der Verteilungsfunktion +eintreten, auch +\[ +|y_1' - y_1| < |y_2 - y_2'| +\] +werden. Man kann aus dieser Ungleichheit auch ableiten +\[ +\left|\frac{\Delta\phi(y_1)}{\Delta y_1}\right| > +\left|\frac{\Delta\phi(y_2)}{\Delta y_2}\right|, +\] +indem man $\Delta y_1 = y_1' - y_1$, $\Delta y_2 = y_2' - y_2$ setzt und beachtet, +daß dann der Voraussetzung gemäß $\Delta\phi(y_1) = \Delta\phi(y_2)$ wird. +Aus der letzten Ungleichheit folgt aber, indem wir zur Grenze +übergehen, +\[ +\left|\frac{d\phi(y_1)}{d y_1}\right| > +\left|\frac{d\phi(y_2)}{d y_2}\right|. +\] +Die Kurve, welche die Verteilungsfunktion darstellt, ist also auf +der kürzeren Seite vom Normalwert aus überall stärker gegen die +Abszissenachse geneigt als an den entsprechenden (gleich hohen) +Stellen auf der längeren Seite. + +Unter diesen Voraussetzungen können wir eine wichtige +Lagenbeziehung zwischen den drei Mittelwerten beweisen. Zunächst +ist leicht zu erkennen, daß, wenn die Verteilungskurve vom Normalwerte +\begin{figure}[hbt!] + \centering + \caption{Fig.~5.} + \Input[0.75\textwidth]{094} +\end{figure} +aus nach rechts hin steiler abfällt, auf der rechten Seite +auch die von der Verteilungskurve über der Abszissenachse abgegrenzte +Fläche kleiner als auf der linken Seite sein muß. Die +zentrale Ordinate, welche die ganze Fläche halbiert, liegt also +notwendigerweise auf der linken Seite. Es handelt sich nun +\DPPageSep{095}{81} +darum, die Lage des Durchschnittswertes zu ermitteln. Zu diesem +Zweck gehen wir von dem Zentralwert~$y_z$ aus. Die zu ihm +gehörige Ordinate halbiert die ganze von der Verteilungskurve +über der Abszissenachse abgegrenzte Fläche. Übertragen wir +also den Teil der Kurve links vom Zentralwert spiegelbildlich auf +die rechte Seite, so muß dort die neue Linie die ursprüngliche +Kurve derart durchsetzen, daß beim Übergang von dieser zu jener +die abzutragenden Stücke an Flächeninhalt gleich den hinzuzufügenden +Stücken sind. Die beiden Kurven können sich aber nur +an einer Stelle~$y_1$ durchsetzen. Für diese Stelle~$y_1$ wird der Wert +der Verteilungsfunktion $\phi(y_1)$ ebenso groß, wie der Wert $\phi(y_2)$ für +die Abszisse~$y_2$, für die $y_z - y_2 = y_1 - y_z$. Gäbe es einen zweiten +solchen Wert~$y'_1$, so daß auch $\phi(y'_1) = \phi(y'_2)$, wenn $y_z - y'_2 += y'_1 - y_z$, dann müßte $|y'_1 - y_1| = |y_2 - y'_2|$ werden, während +wir davon ausgegangen waren, daß immer $|y'_1 - y_1| < |y_2 - y'_2|$ +ist. Wir finden also nur einen Durchsetzungspunkt und damit +nur zwei Flächenstücke, die sich ausgleichen, deren Inhalte also +gleich sein müssen. Daraus können wir schließen, daß der +Schwerpunkt der Fläche links von der Zentralordinate weiter von +dieser entfernt ist als der Schwerpunkt der Fläche rechts von der +Zentralordinate, denn um die erstere Fläche in die letztere zu +verwandeln, müssen wir ein weiter entferntes Stück (in der Figur +senkrecht schraffiert) in eine der Zentralordinate näher benachbarte +Lage (in der Figur schräg schraffiert) bringen. + +Die Mitte zwischen den beiden Schwerpunktsordinaten liefert +nun aber die Schwerpunktsordinate der ganzen von der Verteilungskurve +abgegrenzten Fläche und die zu dieser Ordinate gehörende +Abszisse ist der Durchschnittswert~$y_0$. Dieser Durchschnittswert +muß also links (auf der flacheren Seite) von dem +Zentralwert~$y_z$ liegen, und wir finden: \so{Der Zentralwert liegt +unter den angegebenen Voraussetzungen immer zwischen +dem Durchschnittswert und dem Normalwert} (\so{Fechnersches +Lagengesetz}). +\index{Fechnersches Lagengesetz}% + +Wir haben übrigens gesehen, daß dieses Gesetz \zB~auch für +die Absterbeordnung, trotzdem hierbei nicht eine einfache Verteilung +vorliegt, erfüllt ist. + +Wenn eine Verteilungsreihe symmetrisch ist, so fällt der +Durchschnittswert mit dem Zentralwert und, wenn ein solcher +vorhanden, auch mit dem Normalwert zusammen. Es ist noch +\DPPageSep{096}{82} +wichtig, für die Fälle, wo die Verteilung asymmetrisch oder, wie +man sagen kann, \so{schief} ist, ein bestimmtes \so{Maß für die +Schiefe} zu besitzen. Zu einem solchen Maß gelangt man, indem +man den Abstand des Normalwertes vom Durchschnittswert einführt. +Nennt man diesen Abstand~$d$, so würde $d$ in gewissem +Sinne ein Maß für die Schiefe geben. Dieses Maß ist aber ein +lineares und nicht unmittelbar bei den verschiedenen Verteilungsreihen +zu vergleichen. Man kann deshalb ein absolutes Maß für +die Schiefe ableiten, indem man $d$ mit der mittleren Ausweichung~$\mu$ +vergleicht. Es wird dann $d/\mu$ ein absolutes Maß für +die Schiefe. + +Als Beispiel wollen wir die Verteilungsfunktion +\[ +z = z_0e^{-\tfrac{y}{d}}, \quad 0 < y < \infty +\] +(Beispiel einer einseitigen Dispersion) nehmen. Dann ergibt sich +für das arithmetische Mittel: +\[ +y_0 = \frac + {\Int_{0}^{\infty} z_0 e^{-\tfrac{y}{d}} y\, dy} + {\Int_{0}^{\infty} z_0 e^{-\tfrac{y}{d}}\, dy} + = d. +\] + +Als Normalwert hat in diesem Falle der Wert $y = 0$ zu +gelten, weil für ihn die Verteilungsfunktion den größten Wert +erreicht; $d$~ist also in der Tat der Abstand des Normalwertes +vom Durchschnittswert. Ferner findet man für die mittlere Abweichung~$\mu_0$ +vom Anfangswert~$y = 0$: +\[ +\mu_0^2 = \frac + {\Int_{0}^{\infty} z_0 e^{-\tfrac{y}{d}} y^2\, dy} + {\Int_{0}^{\infty} z_0 e^{-\tfrac{y}{d}}\, dy} + = 2d^2 +\] +und damit für die mittlere Abweichung vom arithmetischen Mittel, +\dh~die mittlere Ausweichung: +\[ +\mu^2 = \mu_0^2 - d^2 = d^2, +\] +so daß sich in diesem Falle ergibt: +\[ +\frac{d}{\mu} = 1. +\] +\DPPageSep{097}{83} + +Eine besondere Auffassung der stationären Reihen kommt +dann zur Geltung, wenn ihre Glieder die verschiedenen beobachteten +Werte einer physikalischen Größe bedeuten. Die Abweichungen +der verschiedenen Werte voneinander führt man bekanntlich +darauf zurück, daß bei den einzelnen Beobachtungen +Fehler gemacht worden sind. Man glaubt in allen diesen Fällen an +die Existenz eines wahren Wertes, dem die beobachteten Werte +mehr oder weniger nahe kommen. Was der wahre Wert unabhängig +von den gemachten Beobachtungen bedeutet, bleibt allerdings zu +beantworten. Die Gewißheit seiner Existenz schöpft man erstlich +aus der Überzeugung von der Unveränderlichkeit des Gegenstandes, +auf den sich die Beobachtungen beziehen, wenigstens während der +Dauer dieser Beobachtungen. Sodann liegt aber auch ein über die +bloße Erfahrung hinausgehendes Urteil zugrunde, das uns die +von unseren Beobachtungen, \dh~von unseren Wahrnehmungen +unabhängige Existenz der Naturobjekte behaupten läßt. Wir gelangen +hiermit jedoch auf das unwegsamste Gebiet der ganzen +Naturphilosophie. Die Frage, um die es sich handelt, läßt sich +mit kurzen Worten gar nicht abmachen, weil sie wesentlich davon +abhängt, was man unter Existenz versteht. Darin sind die Auffassungen +sehr verschieden. Wir können aber die Betrachtung so +führen, daß der metaphysische Einschlag möglichst vermieden wird. +Dies läßt sich auf folgende Weise erreichen. + +Das arithmetische Mittel der beobachteten Werte, für das die +Abweichung der Beobachtungsreihe am kleinsten wird, bedeutet +den Wert, der dem durch die Beobachtungen erhaltenen Resultate +so nahe kommt, wie nur möglich, und den man als den zusammenfassenden +Ausdruck der Beobachtungen ansehen kann. + +Wenn die Beobachtungen nun mehr und mehr gehäuft +werden, so nähert sich das arithmetische Mittel mehr und mehr, +wie man annimmt, einer bestimmten Grenze, und als diese Grenze +läßt sich der "`wahre Wert"' festlegen. Derart würde der wahre +Wert nicht als etwas, was unabhängig von den Beobachtungen +existiert, wohl aber als ein auf den wirklich gemachten Beobachtungen +aufgebauter Idealwert erscheinen, dem man näher und +näher kommen kann, je mehr man die Beobachtungen häuft, ohne +ihn je mit Sicherheit zu erreichen. Im mathematischen Sinne +würde er also, wenn die Beobachtungen als eine beliebig weit +fortsetzbare Reihe angesehen werden, den Grenzwert bedeuten, +\DPPageSep{098}{84} +dem sich das arithmetische Mittel aus den Gliedern dieser Reihe +bei unbegrenzt wachsender Gliederzahl nähert. + +Wir können daher in bekannter Symbolik den so gebildeten +Wert, wenn wieder $y_1,~y_2,~\ldots$ der Reihe nach die beobachteten +Werte sind, mit +\[ +y = \lim_{N = \infty} \frac{y_1 + y_2 + \dots + y_N}{N} +\] +bezeichnen. Wir können auch die beobachteten Werte immer zu +einer bestimmten Zahl, etwa~$r$, aufeinander folgender Werte zusammenfassen +und das arithmetische Mittel dieser Gruppen aufeinander +folgender Werte nehmen. So würde sich, wenn +\[ +u_{\rho}' = \Sum_i \frac{y_{\rho r + i}}{r} +\] +das arithmetische Mittel für die $\rho$te~Wertegruppe ist, unmittelbar +ergeben, daß auch +\[ +y = \lim_{\nu = \infty} \frac{y_0' + y_1' + \dots + y_{\nu}'}{\nu + 1} +\] +wird. Der wahre Wert ist auch der Grenzwert für das arithmetische +Mittel der neuen Zahlenreihe. Die durch die Mittelbildung +aus $r$ Beobachtungen erreichte engere Annäherung an den wahren +Wert gibt sich dadurch zu erkennen, daß die mittlere Ausweichung +der neuen Zahlenreihe kleiner ist als die der ursprünglichen. + +Wenn die Beobachtungen außerordentlich gehäuft werden, so +wird sich jeder der beobachteten Werte (der natürlich nur mit +beschränkter Genauigkeit bestimmt werden kann) eine größere +Anzahl Male wiederfinden. Wir werden aber, falls sich eine regelmäßige +Verteilung der beobachteten Werte ergibt, für den jenem +unmittelbar benachbarten Wert annähernd die gleiche Häufigkeit +finden müssen. Es ist also die Häufigkeit des Vorkommens eines +Wertes $\eta$ zwischen zwei Grenzen, wenn diese Grenzen sehr nahe +benachbart sind, dem Intervall~$d\eta$ zwischen ihnen proportional, +und wir können die relative Häufigkeit eines Wertes~$\eta$ in einem +solchen Intervall in der Form +\[ +\psi(\eta)\, d\eta +\] +ansetzen, wo $\psi(\eta)$ eine bestimmte Funktion von~$\eta$, die \so{Häufigkeitsfunktion}, +bezeichnet. +\DPPageSep{099}{85} + +Da der Wert~$\eta$ zwischen den Grenzen $-\infty$~und~$+\infty$ liegen +muß, wird die relative Häufigkeit hierfür +\[ +\Tag{(12)} +\Int_{-\infty}^{+\infty} \psi(\eta)\, d\eta = 1. +\] + +Nach unserer Voraussetzung ist der wahre Wert~$y$ gegeben +durch das arithmetische Mittel aller Werte~$\eta$, also durch das +Integral +\[ +\Tag{(13)} +y = \Int_{-\infty}^{+\infty} \eta\psi(\eta)\, d\eta. +\] + +Bilden wir nun die Differenzen +\[ +x = \eta - y, +\] +die wir als den \so{Fehler} der einzelnen Beobachtung bezeichnen, so +zeigt sich sofort, daß, wenn wir $\psi(\eta) = \psi(y + x) = \phi(x)$ +setzen, +\[ +\psi(\eta)\, d\eta = \phi(x)\, dx +\] +wird. Wir erhalten weiter +\[ +\Tag{(14)} +\Int_{-\infty}^{+\infty} \phi(x)\, dx = 1 +\quad\text{und}\quad +\Int_{-\infty}^{+\infty} x\phi(x)\, dx = 0. +\] +Ferner soll noch eine Größe $\mu$ durch die Gleichung +\[ +\Tag{(15)} +\mu^2 = \Int_{-\infty}^{+\infty} x^2 \phi(x)\, dx +\] +eingeführt werden. Diese Größe bedeutet, da ja $x = \eta - y$, die +mittlere Abweichung der Werte~$\eta$ von dem "`wahren Wert"' und +heißt der \so{mittlere} (quadratische) \so{Fehler}. Sie entspricht genau +der früher eingeführten mittleren Ausweichung. + +Wir wollen nun noch fragen, was der Durchschnittswert für +das \so{Produkt}~$x·x'$ der Fehler zweier Beobachtungen wird. Für +die relative Häufigkeit eines bestimmten Wertes dieses Produktes +$X = x·x'$, \dh~eines Wertes, der zwischen den Grenzen $X$~und +$X + dX$ liegt, erhält man sofort das Integral +\[ +\iint \phi(x)\phi(x')\, dx\, dx', +\] +wobei für $x$,~$x'$ alle Werte zu nehmen sind, für die der Wert von +$X = x·x'$ zwischen den Grenzen $X$~und~$X + dX$ liegt. +\DPPageSep{100}{86} + +Dies bedeutet, wenn wir $x$,~$x'$ als rechtwinklige Koordinaten +eines Punktes in der Ebene deuten, daß das Integrationsgebiet +ein unendlich schmaler, zwischen zwei gleichseitigen Hyperbeln +\[ +x' = \frac{X}{x},\qquad x' = \frac{X + dX}{x} +\] +liegender Streifen ist. Dieser Streifen läßt sich aber auf andere +Weise in Flächenelemente zerlegen. Wir teilen ihn durch unendlich +benachbarte Ordinaten. Zwei solche schneiden dann ein +unendlich kleines Parallelogramm aus dem Streifen aus, von dem +die in den Streifen fallenden parallelen Seiten die Länge $\dfrac{dX}{x}$ +und den Abstand~$d$x haben, +so daß der Inhalt dieses +Flächenelementes +\[ += \frac{dx}{x}\, dX +\] +wird\DPtypo{}{.} Damit verwandelt +sich das obenstehende Integral, +wenn wir darin +\[ +x' = \frac{X}{x} +\] +einsetzen, in +\[ +dX \int\phi(x) \phi\left(\frac{X}{x}\right) \frac{dx}{x}. +\] +%[** TN: Illustration inset in the original] +\begin{figure}[hbt!] + \centering + \caption{Fig.~6.} + \Input[0.6\textwidth]{100} +\end{figure} + +Setzen wir also die relative Häufigkeit der Fälle, wo $X$ +zwischen $X$~und~$X + dX$ liegt, +\[ += \Phi(X)\, dX, +\] +so folgt +\[ +\Phi(x) + = \Int_{-\infty}^{+\infty} \phi(x) \phi\left(\frac{X}{x}\right) \frac{dx}{x}. +\] + +Nun wird der Durchschnitt aller Werte~$X$ gegeben durch das +Integral +\[ +\Int_{-\infty}^{+\infty} X\Phi(X)\, dX, +\] +\DPPageSep{101}{87} +wir erhalten dafür also den Wert +\[ +\Int_{-\infty}^{+\infty} \Int_{-\infty}^{+\infty} + X \phi(x) \phi\left(\frac{X}{x}\right) \frac{dx}{x}\, dX +\] +oder, indem wir in diesem über die ganze Ebene zu erstreckenden +Doppelintegral wieder die ursprünglichen Flächenelemente einführen, +\[ +\Int_{-\infty}^{+\infty} \Int_{-\infty}^{+\infty} + x · x' \phi(x) · \phi(x')\, dx\, dx'. +\] +Es wird aber dieses Doppelintegral das Produkt zweier einfacher +Integrale: +\[ +\Int_{-\infty}^{+\infty} x \phi(x)\, dx · \Int_{-\infty}^{+\infty} x'\phi(x')\, dx', +\] +und diese beiden Integrale sind~$0$, also auch ihr Produkt. \so{Der +Durchschnittswert des Produktes~$x·x'$ ist demnach~$0$.} + +Wir wollen dies benutzen, um den Zusammenhang des +mittleren Fehlers~$\mu$ der direkten Beobachtungen~$y_i$ mit dem mittleren +Fehler~$\mu'$ der zu $r$ zusammengefaßten und zum Mittelwert~$y'_{\rho}$ +vereinigten Beobachtungen zu suchen. Wir müssen, um +$\mu'^2$~zu erhalten, den Durchschnittswert bilden von +\[ +\frac{1}{r^2} (x_1 + x_2 + x_3 + \dots + x_r)^2 +\] +oder +\[ +\frac{x_1^2}{r^2} + \frac{x_2^2}{r^2} + \dots + +\frac{x_r^2}{r^2} + \frac{2x_1 x_2}{r^2} + \dots. +\] +Die Durchschnittswerte der $n$ ersten Glieder sind aber alle +\[ +\Int_{-\infty}^{+\infty} x^2 \phi(x)\, dx = \frac{\mu^2}{r^2} +\] +und die Durchschnittswerte der Produkte verschwinden, so daß +wir schließlich erhalten +\[ +\mu'^2 = r·\frac{\mu^2}{r^2} +\] +oder +\[ +\Tag{(16)} +\mu' = \frac{\mu}{\sqrt{r}}. +\] +\DPPageSep{102}{88} +Der mittlere Fehler ist also umgekehrt proportional der Quadratwurzel +aus der Anzahl der Beobachtungen, von denen man das +arithmetische Mittel nimmt. + +Setzen wir nun aber +\[ +\lambda_i = y_i - y_0, +\] +wobei $y_0 = \dfrac{1}{r}(y_1 + y_2 + \dots + y_r)$, so ergibt sich (da ja +$x_i = y_i - y = y_i - y_0 + y_0 - y$, wenn die Summation über +die $r$ zusammengefaßten Beobachtungen erstreckt wird, +\[ +\Sum x_i^2 = \Sum \lambda_i^2 + r(y_0 - y)^2 +\] +und daraus +\[ +\Sum \lambda_i^2 = \Sum x_i^2 - r(y_0 - y)^2. +\] + +Nehmen wir nun den Durchschnittswert, so ergibt sich für +das erste Glied der rechten Seite der Wert~$r·\mu^2$, für das zweite +Glied $r·\dfrac{\mu^2}{r} = \mu^2$, also wird der Durchschnittswert von~$\Sum\lambda_i^2$ +\[ += (r - 1)\mu^2, +\] +und $\mu$ kann als der Durchschnittswert von +\[ +\sqrt{\frac{\Sum \lambda_i^2}{r - 1}} +\] +angesehen werden. Sofern diese Größe von einer Beobachtungsserie +zur anderen sich wenig ändert, kann sie selbst für den +Wert~$\mu$ genommen, also +\[ +\Tag{(17)} +\mu = \sqrt{\frac{\Sum \lambda_i^2}{r - 1}} +\] +gesetzt werden. + +Wir wollen nun auch noch den Durchschnittswert des Ausdruckes +\begin{gather*} +\Tag{(18)} +\frakM = \frac{1}{r - 1} \bigl[ + (y_1 - y_2)^2 + (y_2 - y_3)^2 + (y_3 - y_4)^2 + \dots \\ + + (y_{r-1} - y_r)^2\bigr] +\end{gather*} +suchen. Wir können diesen Ausdruck schreiben +\[ +\frakM = \frac{1}{r - 1} \bigl[ + (x_1 - x_2)^2 + (x_2 - x_3)^2 + \dots + (x_{r-1} - y_r)^2 +\bigr] +\] +\DPPageSep{103}{89} +oder +\begin{align*} +\frakM + &= \frac{1}{r - 1} (x_1^2 + 2x_2^2 + 2x_3^2 + \dots + x_r^2) \\ + &- \frac{2}{r - 1} (x_1x_2 + x_2x_3 + \dots + x_{r-1}x_r), +\end{align*} +und daraus folgt sofort für den Mittelwert +\[ +2\mu^2. +\] + +Ist also die Anzahl der Beobachtungen groß genug und die +Verteilung der beobachteten Werte derart, daß man den gefundenen +Wert mit dem Mittelwert identifizieren kann, so muß man, da +offenbar auch +\[ +%[** TN: Broken across two lines in the original] +\frakM = \frac{1}{r-1} \bigl[ + (\lambda_1 - \lambda_2)^2 + (\lambda_2 - \lambda_3)^2 + + (\lambda_3 - \lambda_4)^2 + \dots + (\lambda_{r-1} - \lambda_r)^2 +\bigr] +\] +wird, zwischen diesem Ausdruck und dem Ausdruck +\[ +\mu^2 = \frac{\lambda_1^2 + \lambda_2^2 + \dots + \lambda_r^2}{r - 1} +\] +die Beziehung finden +\[ +\Tag{(19)} +\frakM = 2\mu^2, +\] +und die erste Quadratensumme muß das Doppelte von der zweiten +Quadratensumme sein. + +Hiermit haben wir ein Kriterium, das \so{Abbesche Kriterium}\footnote + {E.~\so{Abbe}, Dissertation, Werke Bd.~II, letzte Abhandlung. Vgl.\ +\index{Abbe}% + \so{Helmert}\DPtypo{}{,} Sitzungsberichte der Kgl.\ Preußischen Akademie der Wissenschaften +\index{Helmert}% + 1905, S.~594, der zeigt, daß sowohl die Vorzeichensumme der + Abweichungen $\lambda_i$ gleich $0$ wie der Ausdruck $\dfrac{\frakM}{2\mu^2}$ gleich $1$ wird mit + einem mittleren Fehler, der der Quadratwurzel aus der Anzahl der + Beobachtungen gleich ist.}, +gefunden, das sich sehr leicht anwenden läßt. Dieses +Kriterium gilt dafür, daß die Werte der stationären Reihe dieselbe +Verteilung zeigen, die sich bei wiederholten, gleich sorgfältigen +Beobachtungen derselben physikalischen Größe ergibt, wo +in der Tat angenommen werden kann, daß bei genügender Häufung +der Beobachtungen die idealen Mittelwerte mit großer Annäherung +erreicht werden. Insofern die bei solchen Beobachtungsreihen +entstehende Verteilung die typische Verteilung ist, die da +\DPPageSep{104}{90} +entsteht, wo die Abweichungen der einzelnen Werte der Reihe +voneinander auf bloßen Zufälligkeiten beruhen, kann des Kriterium +auch direkt als Zufallskriterium bezeichnet werden. + +Wir wollen es noch an einem Beispiel bestätigen. Wir nehmen +dafür die früher (S.~30) als Produkte zweier beobachteten Größen +gefundenen Zahlenwerte für die Konstante im \so{Boyle}schen +(\so{Mariotte}schen) Gesetz, so daß die Werte der stationären Reihe +jetzt sind +\begin{gather*} +y_1 = 1531,\ y_2 = 1547,\ y_3 = 1531,\ y_4 = 1520,\ y_5 = 1518, \\ +y_6 = 1541,\ y_7 = 1530,\ y_8 = 1535. +\end{gather*} +Der Durchschnittswert ist rund 1532, wir finden also +\begin{gather*} +\lambda_1 = -1,\ \lambda_2 = +15,\ \lambda_3 = -1,\ \lambda_4 = -12,\ \lambda_5 = -14, \\ +\lambda_6 = +9,\ \lambda_7 = -2,\ \lambda_8 = +3. +\end{gather*} + +Nun ist ein erstes Mittel, um zu beurteilen, ob diese Abweichungen +auf Rechnung des Zufalls gesetzt werden können, die +Untersuchung, ob sie eine symmetrische Verteilung zeigen. Man +kann sich hierbei darauf beschränken, festzustellen, ob der Durchschnittswert +mit dem Zentralwert ungefähr zusammenfällt. Der +Durchschnittswert der Zahlen~$\lambda$ ist aber $0$ (wegen der Abrundung +bei den obenstehenden Zahlen~$-0,~4$). Soll nun auch der Zentralwert~$0$ +sein, so müssen unter den $\lambda$ ebensoviel positive wie negative +sein. Wir können die sich so ergebende Regel fassen wie folgt: +Man ersetze alle positiven~$\lambda$ durch den Wert~$+1$, alle negativen +durch~$-1$, diejenigen, welche $0$ sind, lasse man gleich~$0$, dann +muß die algebraische Summe dieser Werte klein im Verhältnis zu +der Anzahl der Beobachtungen sein. Im vorliegenden Falle haben +wir fünf negative und drei positive Werte, würden also statt~$0$ +den Wert~$-2$ erhalten, was klein genug ist. + +Bilden wir jetzt die mittlere Ausweichung nach der Formel~\Eqref{(17)}, +so erhalten wir +\[ +2\mu^2 = 2·\frac{661}{7} = 189. +\] +Ferner wird +\[ +\frakM = \frac{1}{7}(16^2 + 16^2 + 11^2 + 2^2 + 23^2 + 11^2 + 5^2) +\] +oder +\[ +\frakM = 187. +\] +Die Übereinstimmung zwischen den Werten $2\mu$~und~$\frakM$ ist so +gut, wie man nur wünschen kann. +\EndChap +\DPPageSep{105}{91} + + +\Chapter{Siebentes Kapitel}{Das Urnenschema} + +Wir gehen nun den Weg, daß wir einen besonderen Fall von +stationären Zahlenreihen ins Auge fassen. In diesem Falle sollen +die beobachteten Werte relative Häufigkeiten gleichartiger Ereignisse +sein. Um aber ein bestimmtes Bild vor Augen zu haben, +denken wir uns eine Urne, in der schwarze und weiße Kugeln +gemischt enthalten sind und aus der eine bestimmte, sehr große +Anzahl Male hintereinander eine Kugel gezogen wird, die jedesmal +nach der Ziehung zurückgelegt wird. Das Verhältnis der Anzahl der +gezogenen weißen Kugeln zu der Anzahl der gemachten Ziehungen +überhaupt ergibt dann die aufzuzeichnende relative Häufigkeit. +Wir können es dabei als eine Erfahrungstatsache ansehen, daß +diese Verhältniszahl annähernd mit dem Verhältnis der in der +Urne enthaltenen weißen Kugeln zu der Gesamtzahl der überhaupt +vorhandenen Kugeln übereinstimmt. Wir können auch, wenn das +einfacher scheint, diese Behauptung so wenden, daß wir zunächst +von einer Urne ausgehen, in der die Kugeln einzeln, etwa mit +Zahlen, bezeichnet sind. Die Behauptung lautet dann so, daß bei +einer großen Anzahl von Ziehungen die verschiedenen Kugeln annähernd +gleich oft erscheinen, falls beim Ziehen gewisse Vorsichtsmaßregeln +(stets erneutes, gründliches Durcheinanderschütteln usw.) +beobachtet werden. (Die Behauptung geht sogar noch weiter, die +Anzahlen der Ziehungen für die verschiedenen Kugeln sollen um +so genauer einander relativ gleich werden, je größer ihre absoluten +Werte sind.) Die relative Häufigkeit wird sonach für die einzelnen +Kugeln, wenn $s$ Kugeln in der Urne enthalten sind, annähernd +gleich~$\dfrac{1}{s}$, und wenn darunter $r$ weiß gefärbt sind, wird die relative +Häufigkeit der Ziehung einer weißen Kugel annähernd gleich~$\dfrac{r}{s}$, +also gleich dem Mischungsverhältnis. +\DPPageSep{106}{92} + +Fassen wir nun die relativen Häufigkeiten ins Auge, die bei +einer Serie von Ziehungsgruppen (zu je $n$~Ziehungen) tatsächlich +gefunden sind, so können wir von vornherein sagen, daß die so +gefundenen Werte, weil sie keine systematische Veränderung zeigen, +sich vielmehr alle mehr oder weniger dem Mischungsverhältnis der +Kugeln nähern, in dem früher erörterten Sinne eine stationäre +Reihe bilden. + +Ist das Mischungsverhältnis also nicht bekannt, so liefert die +Bestimmung der relativen Häufigkeit der gezogenen weißen Kugeln +bei einer Serie von Ziehungsgruppen, deren jede eine große Anzahl +von Ziehungen umfaßt, ein Mittel, den Wert des Mischungsverhältnisses +wenigstens angenähert zu finden. Es sei eine Serie +von $m$ mal $n$ Beobachtungen angestellt und es seien hierbei +\[ +w_1 = \frac{p_1}{n},\quad +w_2 = \frac{p_2}{n},\quad +\dots,\quad +w_m = \frac{p_m}{n} +\] +die bei den einzelnen Beobachtungsgruppen gefundenen relativen +Häufigkeiten. Diese bilden die Elemente der stationären Reihen, +um die es sich handelt. Der Durchschnittswert aber, um den sich +die Werte der Reihe gruppieren, wird: +\[ +w = \frac{w_1 + w_2 + \dots + w_m}{m} + = \frac{p_1 + p_2 + \dots + p_n}{m·n}, +\] +er ist demnach nichts anderes als die relative Häufigkeit, die sich +ergibt, wenn wir direkt die relative Häufigkeit für die Gesamtheit +aller angestellten Beobachtungen bilden. Denken wir uns nun die +Beobachtungen weiter fortgesetzt, so daß wir neue Ziehungsserien +von je $m·n$~Ziehungen erhalten, dann bilden die aus diesen +folgenden relativen Häufigkeiten eine neue stationäre Reihe, von der +wir allgemein gezeigt haben, daß die Abweichung ihrer Werte voneinander +geringer ist als die der ursprünglichen Reihe. So können +wir noch weiter fortfahren, die gefundenen Reihen werden sich +dann immer enger um einen bestimmten Mittelwert zusammenziehen. +Es zeigt sich also, daß man einem bestimmten Wert +näher und näher kommt, der mit der beobachteten relativen +Häufigkeit um so genauer zusammenfällt, je größer die Anzahl +der beobachteten Fälle ist. Daß der so ermittelte Wert +das wirkliche Mischungsverhältnis der Kugeln in der Urne ist, +kommt nicht unmittelbar in Betracht. Dieser Wert, den wir +\DPPageSep{107}{93} +als Idealwert oder Grenzwert einer relativen Häufigkeit erhalten, +ist derselbe, der sonst als mathematische Wahrscheinlichkeit +bezeichnet wird. In dem hier angegebenen Sinne wurde der Begriff +vielleicht zum erstenmal von \so{Gauss} eingeführt (Theoria +\index{Gauß}% +combinationis observationum erroribus minimis obnoxiae 1821, +Werke, Bd.~IV, S.~5) und durch den Ausdruck \so{facilitas relativa} +bezeichnet. In der weiteren Darstellung gebraucht er jedoch durchweg +den gewöhnlicheren Ausdruck probabilitas und wir könnten +ebenso die Bezeichnung Wahrscheinlichkeit verwenden. Es scheint +aber doch besser, in dieser kurzen Darstellung, die nur das erkenntnistheoretische +Problem, nicht aber die weiteren Ausführungen +zu behandeln hat, um alle Mißverständnisse gegenüber der sonst +üblichen Definition der Wahrscheinlichkeit auf Grund der "`gleich +möglichen Fälle"' zu vermeiden, überall den Ausdruck "`relative +Häufigkeit"' zu verwenden, trotzdem dieser dann auch über seine +ursprüngliche Bedeutung hinaus eine besondere Prägung als +Kunstausdruck erhält. Wir müssen im folgenden immer die +Anzahl der Ziehungen so groß voraussetzen, daß die erreichte +Annäherung an den Idealwert als hinreichend angesehen werden +kann. + +Die Ziehung aus einer Urne läßt sich als Typus eines \so{einfachen} +Ereignisses ansehen. Wollen wir uns nun ein \so{zusammengesetztes} +Ereignis bilden, so denken wir uns zwei Urnen. Zuerst +wird aus der ersten Urne gezogen und nur, wenn hierbei eine weiße +Kugel gefunden ist, wird auch aus der zweiten Urne gezogen. Daß +hierbei wieder eine weiße Kugel gefunden wird, wird als das Eintreten +des in Betracht gezogenen zusammengesetzten Ereignisses +angesehen. Es fragt sich dann, ob die relative Häufigkeit dieses +zusammengesetzten Ereignisses sich aus den relativen Häufigkeiten +der Einzelereignisse ableiten läßt. Zu diesem Zweck denken wir +uns wieder eine Serie von Ziehungsgruppen. Wir nehmen zunächst +an, es sei $n$\,mal aus der ersten Urne gezogen worden. Nur bei +einem Teil dieser Ziehungen, etwa $p$ Ziehungen, ist dann eine weiße +Kugel gezogen worden, und in einem Teil dieser Fälle, etwa bei +$q$ Ziehungen, sei auch aus der zweiten Urne eine weiße Kugel gezogen +worden. Die relative Häufigkeit des zusammengesetzten +Ereignisses ist dann +\[ +w = \frac{q}{n}. +\] +\DPPageSep{108}{94} + +Die relative Häufigkeit der Ziehung einer weißen Kugel aus +der ersten Urne wird aber +\[ +w_1 = \frac{p}{n}, +\] +und die relative Häufigkeit der Ziehung einer weißen Kugel aus +der zweiten Urne wird +\[ +w_2 = \frac{q}{p}, +\] +man findet also +\[ +\Tag{(1)} +w = w_1·w_2, +\] +\dh~die \so{relative Häufigkeit des zusammengesetzten Ereignisses +ist das Produkt aus den relativen Häufigkeiten +der Einzelereignisse}. + +Wir müssen aber beachten, welche Voraussetzung hierbei gemacht +worden ist. Durch die Ziehungen aus der ersten Urne +werden bestimmte Fälle, die durch das Finden einer weißen Kugel +gegeben sind, herausgegriffen. Nur in diesen Fällen wird aus +der zweiten Urne gezogen und die relative Häufigkeit für diese +Ziehungen notiert. Liegt nun der Fall ebenso, als ob unabhängig +von der ersten Urne aus der zweiten Urne gezogen worden wäre? +Man wird die Frage hier unbedingt bejahen, sie wird sogar als +gänzlich überflüssig erscheinen. Ihre Entscheidung bedeutet aber +eine bestimmte Aussage über die beiden Einzelereignisse, aus +denen sich das Gesamtereignis zusammensetzt, nämlich die Aussage +darüber, daß \so{die durch die erste Urne getroffene Bestimmung +über die Ziehung aus der zweiten Urne keinen +Einfluß auf die Resultate der Ziehungen aus dieser +zweiten Urne ausübt}, daß mit anderen Worten \so{die beiden +Einzelereignisse voneinander unabhängig sind}. + +Die gleiche Überlegung bleibt natürlich auch dann bestehen, +wenn das Gesamtereignis sich aus mehr als zwei Einzelereignissen +zusammensetzt. Wir können daher allgemein sagen: + +\so{Die relative Häufigkeit eines aus mehreren Komponenten +zusammengesetzten Ereignisses ist gleich dem +Produkt aus den relativen Häufigkeiten seiner Komponenten, +wenn diese voneinander unabhängig sind.} + +Ein Ereignis kann aber noch auf eine andere Art aus Teilereignissen +zusammengesetzt sein. Nehmen wir \zB~an, das Ereignis +\DPPageSep{109}{95} +bestände darin, daß mit einem Würfel mehr als drei Augen +geworfen werden. Dann setzt sich dieses Ereignis sofort aus drei +Teilereignissen zusammen. Es können nämlich mit dem Würfel +entweder vier oder fünf oder sechs Augen geworfen sein. In allen +drei Fällen ist das Ereignis eingetreten. Nehmen wir nun an, es +sei allgemein $n$ die Gesamtzahl der Fälle. Dabei seien die Teilereignisse +der Reihe nach $p$-,~$q$-,~$r$\,mal eingetreten, dann ist das Gesamtereignis +$(p + q + r)$\,mal eingetreten. Die relative Häufigkeit +des Gesamtereignisses wird also +\[ +w = \frac{p + q + r}{n} + = \frac{p}{n} + \frac{q}{n} + \frac{r}{n}. +\] +Die relativen Häufigkeiten der Teilereignisse sind aber +\[ +w_1 = \frac{p}{n},\quad +w_2 = \frac{q}{n},\quad +w_3 = \frac{r}{n}. +\] +Es ergibt sich demnach +\[ +\Tag{(2)} +w = w_1 + w_2 + w_3, +\] +und wir können allgemein den Satz aussprechen: + +\so{Wenn bei einem Ereignis verschiedene Fälle möglich +sind, die alle das Eintreten des Ereignisses bedeuten, so +ergibt die Summe der relativen Häufigkeiten aller dieser +Fälle die relative Häufigkeit des betrachteten Ereignisses +selbst.} + +Bei jedem Ereignis sind aber immer von vornherein zwei +Fälle zu unterscheiden, die durch das Eintreten und das Ausbleiben +des Ereignisses gegeben sind. Das Eintreten und das Ausbleiben +eines Ereignisses setzen sich jedoch zu einem Ereignis zusammen, +das in allen Fällen eintritt, dessen relative Häufigkeit also gleich +$1$ ist. Nennen wir daher w die relative Häufigkeit des Eintretens +und $w'$ die relative Häufigkeit des Ausbleibens, so muß +\[ +w + w' = 1 +\] +werden, es ergibt sich also die relative Häufigkeit des Ausbleibens +eines Ereignisses aus der relativen Häufigkeit~$w$ seines Eintretens +durch die Gleichung +\[ +w' = 1 - w. +\] + +Wir benutzen die angestellten Überlegungen nun, um die +relative Häufigkeit des mehrmaligen Eintretens eines Ereignisses +in einer gewissen Anzahl von Fällen zu bestimmen. Wenn das +\DPPageSep{110}{96} +Ereignis in $n$ Fällen $p$\,mal eintreten soll, so müssen wir zunächst +dabei eine bestimmte Folge des Eintretens und Ausbleibens ins +Auge fassen. Es handelt sich dann um ein Ereignis, das aus +$n$ unabhängigen Teilereignissen besteht. Diese Teilereignisse sind +das Eintreten oder Ausbleiben des betrachteten Erfolges im ersten, +zweiten, dritten usw. Falle. Nach unserem Satze ist die relative +Häufigkeit des Gesamtereignisses das Produkt aus den relativen +Häufigkeiten der Teilereignisse, und von diesen n Faktoren sind $p$ +gleich~$w$, wenn wir mit~$w$ die relative Häufigkeit des Einzelereignisses +bezeichnen, von der wir voraussetzen, daß sie sich von +Fall zu Fall nicht ändert, die übrigen $n - p$~Faktoren dagegen +werden gleich~$1 - w$. Wir finden also für die relative Häufigkeit +des Gesamtereignisses den Wert +\[ +w^p(1 - w)^{n-p}. +\] + +Nun soll aber die Reihenfolge, in welcher der betrachtete Erfolg +eintritt oder ausbleibt, für das in Wirklichkeit betrachtete +Gesamtereignis (das $p$\,malige Eintreten des betrachteten Erfolges +in $n$~Fällen) gleichgültig sein. Wir müssen also alle diese verschiedenen +Reihenfolgen als verschiedene mögliche Fälle, in denen +das in Rede stehende Ereignis eintritt, ansehen und finden die +relative Häufigkeit dieses Ereignisses als die Summe der relativen +Häufigkeiten, die sich für die einzelnen möglichen Reihenfolgen +ergeben, \dh,~da diese relativen Häufigkeiten alle gleich sind, als +das Produkt ihres Wertes mit der Anzahl der Arten, auf die sich +aus $n$~Elementen~$p$ herausgreifen lassen. Diese Anzahl ist +\[ +\frac{1·2·3·4·5 \dots n}{1·2 \dots p·1·2 \dots (n - p)} + = \frac{n!}{p!(n - p)!}, +\] +wenn wir in der üblichen Weise +\[ +1·2·3 \dots n = n! +\] +setzen, und damit finden wir für die gesuchte relative Häufigkeit +den Wert +\[ +\Tag{(3)} +\frac{n!}{p!(n - p)!}\, w^p(1 - w)^{n-p}. +\] + +Dieser Wert ist, wie man sieht, einerseits eine einfache Funktion +der relativen Häufigkeit~$w$, andererseits hängt er in bestimmter +Weise von der Zahl~$p$ ab und wir wollen ihn deswegen mit +\[ +\phi_p(w) \text{ oder kürzer } \phi_p +\] +bezeichnen. +\DPPageSep{111}{97} + +Bei der Bestimmung des vorstehenden Ausdruckes ist zu bedenken, +daß der Wert~$w$ nie mit absoluter Genauigkeit, sondern +immer nur mit einer gewissen Annäherung gefunden werden kann. +Wir wollen nun untersuchen, welchen Einfluß eine kleine Abweichung~$\delta w$ +im Werte von~$w$ auf die Bestimmung des Wertes~$\phi_p$ +ausübt. Die der Abweichung~$\delta w$ entsprechende Änderung dieses +Wertes wird +\begin{align*} +\delta\phi_p + &= \frac{n!}{p!(n - p)!}\, w^p(1 - w)^{n-p} + \left(\frac{p}{w} - \frac{n - p}{1 - w}\right) \delta w \\ + &= \phi_p \left(\frac{p}{w} - \frac{n - p}{1 - w}\right) \delta w. +\end{align*} +Diese Änderung darf nur einen Bruchteil von $\phi_p$ ausmachen, damit +die Bestimmung von $\phi_p$ überhaupt einen Sinn hat. Wir fragen +also, wann +\[ +\delta\phi_p < \epsilon·\phi_p +\] +wird, wo $\epsilon$ einen bestimmten echten Bruch bedeutet, und finden +zunächst, daß dann dem absoluten Betrage nach +\[ +\left(\frac{p}{w} - \frac{n - p}{1 - w}\right) \delta w < \epsilon +\] +sein muß, woraus sich, indem wir die Werte +\[ +u = \frac{p}{n},\quad +1 - u = \frac{n - p}{n} +\] +einsetzen, ergibt: +\[ +\left(\frac{u}{w} - \frac{1 - u}{1 - w}\right) n\, \delta w < \epsilon +\] +oder +\[ +\frac{u - w}{w(1 - w)}\, n\, \delta w < \epsilon. +\] +Nehmen wir für $\delta w$ die größte zu befürchtende Schwankung in +der Bestimmung von~$w$, so folgt für die zugehörigen Grenzen des +Wertes~$u$ +\[ +u - w < \frac{w(1 - w)}{n\, \delta w} \epsilon +\] +dem absoluten Betrage nach, oder +\[ +p - nw < \frac{w(1 - w)}{\delta w}\, \epsilon. +\] +\DPPageSep{112}{98} +Nur wenn diese Bedingung für einen nicht zu großen Wert des +echten Bruches~$\epsilon$, also sicher auch die Bedingung +\[ +p - nw < \frac{w(1 - w)}{\delta w} +\] +erfüllt ist, kann von einer Bestimmung des Wertes~$\phi_p$ die Rede +sein. Es ergibt sich also eine gewisse Grenze für die Abweichung +des Wertes~$p$ von dem "`Normalwert"'~$nw$, die überhaupt zulässig +ist. Das ist für alles Folgende wichtig zu beachten. + +Nehmen wir nun die Reihe der Werte~$\phi_p$, welche die Häufigkeit +des Vorkommens eines bestimmten Wertes $\dfrac{p}{n} = u$ angeben, +so fragt es sich, welcher Art diese Zahlenreihe ist, wenn wir von +der Annahme eines festen Wertes~$w$ ausgehen. Es zeigt sich sofort, +daß die Reihe in dem früher (S.~79) angegebenen Sinne einen +\so{einfachen Verlauf} hat. Bilden wir nämlich den Ausdruck +\[ +\frac{\Delta \phi_p}{\phi_p} + = \frac{\phi_{p+1} - \phi_p}{\phi_p} + = \frac{n - p}{p+1}·\frac{w}{1 - w} - 1 + = \frac{(n + 1)w - (p + 1)}{(p + 1)(1 - w)}, +\] +so geht dieser durch Null hindurch, wenn mit möglichster Annäherung +\[ +\frac{n - p}{p + 1} = \frac{1 - w}{w} +\] +oder +\[ +\frac{p + 1}{n + 1} = w +\] +wird. Auf der einen Seite von diesem Werte ist der Ausdruck +von $\dfrac{\Delta \phi_p}{\phi_p}$ beständig positiv und nimmt mit $p$ zu, auf der anderen +Seite wird er negativ und nimmt ebenfalls mit $p$ zu, \dh~dem +absoluten Werte nach ab; es wird nämlich +\[ +\frac{\Delta \phi_p}{\phi_p} - \frac{\Delta \phi_{p+1}}{\phi_{p+1}} + = \frac{n + 1}{(p + 1)(p + 2)}\, \frac{w}{1 - w} +\] +beständig positiv, die Werte von $\phi_p$ nehmen also vom Höchstwert +aus nach beiden Seiten ab, wie \Fig{5} angibt. +\DPPageSep{113}{99} + +Auf eine andere Weise untersuchen wir die aus dem Ausdruck~$\phi_p$ +folgende Zahlenreihe, indem wir die Summen +\[ +\Sum_0^n \phi_p,\quad +\Sum_0^n p\phi_p,\quad +\Sum_0^n p^2\phi_p +\] +bilden. Was zunächst die erste angeht, so ergibt sich aus +\[ +1 = \bigl[w + (1 - w)\bigr]^n + = \Sum_{p=0}^n \frac{n!}{p!(n - p)!}\, w^p(1 - w)^{n-p} +\] +sofort +\[ +\Sum_0^n \phi_p = 1. +\] +Für das allgemeine Glied der zweiten Summe finden wir dagegen +\begin{align*} +p·\phi_p + &= \frac{n!}{(p - 1)!(n - p)!}\, w^p(1 - w)^{n-p} \\ + &= nw·\frac{(n - 1)!}{(p - 1)!(n - p)!}\, w^{p-1}(1 - w)^{n-p} +\end{align*} +und daraus folgt, indem wir die Werte, die aus $\phi_p$ hervorgehen, +wenn man $n - 1$ statt $n$ nimmt, mit $\phi'_p$ bezeichnen, +\[ +p·\phi_p = nw·\phi'_{p-1}; +\] +es wird also +\[ +\Sum_0^n p·\phi_p = nw·\Sum_0^{n-1} \phi'_{p-1} +\] +und damit +\[ +\Tag{(4)} +\Sum_0^n p·\phi_p = n·w. +\] +Weiter ergibt sich: +\begin{align*} +p^2·\phi_p + &= \frac{n!}{(p - 2)!(n - p)!}\, w^p(1 - w)^{n-p} \\ + &+ \frac{n!}{(p - 1)!(n - p)!}\, w^p(1 - w)^{n-p} \\ + &= n(n - 1) w^2·\phi''_{p-2} + nw·\phi'_{p-1}, +\end{align*} +indem wir den Ausdruck, der aus $\phi_p$ hervorgeht, wenn man $n - 2$ +statt $n$ nimmt, mit $ßphi''_p$ bezeichnen, und damit erhalten wir +\[ +\Sum p^2·\phi_p = n(n - 1) w^2·\phi''_{p-2} + nw·\Sum \phi'_{p-1}; +\] +\DPPageSep{114}{100} +da aber $\Sum \phi'_{p-1} = 1$, $\Sum \phi''_{p-2} = 1$, folgt hieraus: +\[ +\Tag{(5)} +\Sum p^2·\phi_p = n(n - 1) w^2 + nw. +\] + +Diese Resultate lassen sich verwerten, um die registrierten +Werte $p$ nach der im vorigen Kapitel angegebenen Methode als +die Glieder einer \so{stationären} Reihe zu untersuchen. Die Anzahl +der insgesamt aufgezeichneten Werte sei~$N$. Der Wert~$p$ +findet sich dann $\phi_p·N$\,mal, und wenn wir die Summe aller aufgezeichneten +Werte bilden, so ergibt sich +\[ +\Sum \phi_p N · p = N \Sum p · \phi_p = N · nw; +\] +das arithmetische Mittel aller aufgezeichneten Werte wird also +\[ +p_0 = n · w. +\] + +Berechnen wir nun die Summe der Quadrate der Abweichungen +der aufgezeichneten Werte von diesem Mittelwert, so ergibt sich +dafür der Ausdruck +\[ +\Sum \phi_p N · (p - p_0)^2 +\] +und hierfür finden wir weiter: +\begin{align*} + & N · \bigl[\Sum p^2 \phi_p - 2 nw \Sum p \phi_p + n^2 w^2\bigr] \\ + =& N · \bigl[n(n - 1)w^2 + nw - n^2w^2\bigr] = N · nw (1 - w). +\end{align*} +Der Mittelwert aller Abweichungen wird also +\[ +\sqrt{nw(1 - w)}. +\] + +Nehmen wir statt der Werte~$p$ selbst die Verhältniswerte~$\dfrac{p}{n}$, +so wird +\begin{align*} +&\Sum_0^n \frac{p}{n}·\phi_p = w +\intertext{und} +&\Sum_0^n \left(\frac{p}{n} - w\right)^2 · \phi_p = \frac{w(1 - w)}{n}, +\end{align*} +also in diesem Falle die mittlere Ausweichung +\[ +\Tag{(6)} +\mu = \sqrt{\frac{w(1 - w)}{n}}. +\] +\DPPageSep{115}{101} + +Diese mittlere Ausweichung wird sonach um so kleiner, je +größer~$n$ ist. + +Wenn aus einer Urne gezogen wird und sich hierbei unter $n$ +Ziehungen $p$\,mal eine weiße Kugel findet, so könnte man diesen +Vorgang als typisch für alle Fälle ansehen, wo bei $n$ Proben +$p$\,mal der gewünschte Erfolg eintritt. Man kann daher versucht +sein, die aus diesem einfachen Urnenschema abgeleiteten Resultate +auf alle Fälle zu übertragen, in denen sich nichts weiter offenbart +hat, als daß ein bestimmter Erfolg $p$\,mal unter $n$\,malen eingetreten +ist. Der Schluß ist aber sehr gewagt und wird in den meisten +Fällen auch als irrig nachgewiesen, wenn man die relative Häufigkeit +nicht bloß einmal, sondern eine größere Anzahl Male bestimmt, +und dann versucht, die mittlere Ausweichung der so gewonnenen +stationären Reihe mit dem nach der obigen Formel sich ergebenden +Ausdruck zu vergleichen. Man kann für diese mangelnde Übereinstimmung +zunächst folgende Erklärung versuchen. + +Bei dem Urnenschema ist man von vornherein gewiß, daß +die Bedingungen des Ereignisses, die durch das Mischungsverhältnis +der schwarzen und der weißen Kugeln in der Urne gegeben sind, +unverändert bleiben. Im allgemeinen Falle hat man diese Gewißheit +aber nicht. Man könnte nun diesen allgemeineren Fall an +das zuerst gegebene Urnenschema anschließen, indem man voraussetzt, +daß das Mischungsverhältnis der Kugel in der Urne wechselt, +oder besser noch, daß die Ziehungen nicht aus einer Urne, +sondern aus vielen Urnen mit verschiedenen Mischungsverhältnissen +stattfinden. Es ist dann die Frage, ob sich dadurch die +Verteilung der Anzahl Male, die ein bestimmtes Ziehungsverhältnis +bei einer großen Anzahl von Ziehungen herauskommt, wesentlich +ändert oder nicht. + +Um diese Frage zu beantworten, nehmen wir an, es sei das +Mischungsverhältnis der weißen und schwarzen Kugeln bei der +$i$ ten Ziehung~$w_i/w'_i$, wobei immer $w_i + w'_i = 1$. + +Bilden wir nun das Produkt +\[ +\Prod_i(w_i\xi + w'_i\eta) = \Sum_p \psi_p \xi^p \eta^{n-p}, +\] +über alle Ziehungen erstreckt, so gibt der Faktor~$\psi_p$ von~$\xi^p \eta^{n-p}$ in +diesem Ausdruck die relative Häufigkeit der Ziehung von $p$ weißen +Kugeln bei $n = p + q$ Ziehungen an. Dies ist sofort einzusehen, +\DPPageSep{116}{102} +weil das Entstehen eines Ziehungsverhältnisses, bei dem $p$ weiße +Kugeln $q$ schwarzen Kugeln gegenüberstehen, genau analog ist +dem Herausheben eines Gliedes mit $p$ Faktoren $\xi$~und $n - p = q$ +Faktoren~$\eta$ bei der Ausrechnung des angeschriebenen Produktes. +So oft sich ein solches Glied ergibt, so oft ergibt sich auch bei +den aufeinanderfolgenden Ziehungen eine Kombination, bei der +gerade $p$ weiße und $q$ schwarze Kugeln gezogen sind. + +Da die Summe aller dieser relativen Häufigkeiten gleich~$1$ +sein muß, folgt für $\xi = \eta = 1$ +\[ +\Sum \psi_p\xi^p\eta^q = \Prod_i(w_i\xi + w'_i\eta) = 1. +\] +Für die Zahlenreihe, welche die relativen Häufigkeiten bilden, finden +wir den Mittelwert~$w$, indem wir bilden +\[ +nw = \Sum p\psi_p + = \Sum p\psi_p \xi^{p-1}\eta^q \quad\text{für}\quad \xi = \eta = 1. +\] +Nun ergibt sich aber: +\begin{align*} +\Sum p\psi_p\xi^{p-1}\eta^q + &= \frac{\partial \Prod(w_i\xi + w'_i\eta)}{\partial\xi} \\ + &= \Prod(w_i\xi + w'_i\eta)·\Sum \frac{w_i}{w_i\xi + w'_i\eta} +\end{align*} +und daraus folgt für den Mittelwert~$w$, wenn wir $\xi = \eta = 1$ +setzen, +\[ +\Tag{(7)} +nw = \Sum w_i. +\] + +Wir haben jetzt auch noch die mittlere Ausweichung zu berechnen +und zu dem Zweck zu bilden +\[ +n^2\mu^2 = \Sum (p - nw)^2·\psi_p. +\] +Hierfür ergibt sich zunächst: +\begin{align*} +\Sum (p - nw)^2\psi_p + &= \Sum p^2\psi_p - n^2w^2 \\ + &= \Sum p(p - 1)\psi_p + nw - n^2w^2, +\end{align*} +und weiter finden wir für $\xi = \eta = 1$ +\[ +\Sum p(p - 1)\psi_p + = \Sum p(p - 1)\psi_p\xi^{p-2}\eta^q + = \frac{\partial \Prod(w_i\xi + w'_i\eta)}{\partial\xi^2}. +\] +\DPPageSep{117}{103} +Es wird aber für $\xi = \eta = 1$ +\begin{align*} +\frac{\partial^2 \Prod(w_i\xi + w'_i\eta)}{\partial\xi^2} + &= 2\Prod(w_i\xi + w'_i\eta) + · \Sum_{i,k}\frac{w_i w_k}{(w_i\xi + w'_i\eta)(w_k\xi + w'_k\eta)} \\ + &= 2\Sum_{i,k} w_i w_k, +\end{align*} +und damit erhalten wir: +\begin{align*} +n^2\mu^2 &= \Sum p(p - 1)\psi_p + nw - n^2w^2 \\ + &= 2\Sum_{i,k} w_i w_k + \Sum_i w_i - (\Sum_i w_i)^2 +\intertext{oder} +n^2\mu^2 &= \Sum_i w_i - \Sum_i w_i^2, +\intertext{also} +n^2\mu^2 &= \Sum_i w_i(1 - w_i). +\end{align*} +In diesem Falle ergibt sich demnach für die mittlere Ausweichung +der Wert +\[ +\Tag{(8)} +\mu = \sqrt{\frac{\Sum w_i(1 - w_i)}{n^2}}. +\] + +Wir haben bis jetzt über die Verteilung der relativen Häufigkeiten~$w_i$ +nichts vorausgesetzt. Wir wollen einmal annehmen, +daß diese Verteilung selbst eine solche ist, wie sie sich für das +Ziehungsverhältnis bei einer Urne ergibt. Die auftretenden +Werte~$w_i$ bilden dann eine typische Zufallsreihe. Der Mittelwert +dieser Reihe,~$w$, wird gegeben durch die Gleichung +\[ +\Sum w_i = nw. +\] +Dagegen wird die Quadratsumme~$\Sum w_i^2$ nach den früher gefundenen +Formeln gleich $(n - 1)w^2 + w$. Dies folgt nämlich aus der +Gleichung +\[ +\Sum p^2 \phi_p = n(n - 1) w^2 + nw, +\] +wenn wir bedenken, daß $n\phi_p$ die Anzahl Male ist, die der Wert~$p$ +unter den $n$~Gliedern der Reihe vorkommt, und daß jetzt $w_i = \dfrac{p}{n}$ +einzusetzen ist. Wir finden also: +\DPPageSep{118}{104} +\begin{align*} +\Sum w_i(1 - w_1) + &= \Sum w_i - \Sum w_i^2 = nw - (n - 1)w^2 - w \\ + &= (n - 1)w(1 - w) +\end{align*} +und damit +\[ +\Tag{(9)} +\mu = \sqrt{\frac{(n - 1)w(1 - w)}{n^2}}. +\] +Dieser Wert der mittleren Ausweichung unterscheidet sich von +dem früher gefundenen nur dadurch, daß der Faktor $\sqrt{\dfrac{n - 1}{n}}$ +hinzugetreten ist. Dieser Faktor wird für größeres $n$ sehr nahe +gleich~$1$ und wir finden so wieder dieselbe mittlere Ausweichung +wie früher, wenn wir nur für das Mischungsverhältnis den Mittelwert +$w = \dfrac{\Sum w_i}{n}$ nehmen. + +Daraus folgt, daß, wenn zwischen dem Wert von $w$ und dem +Wert von $\mu$ der früher gefundene Zusammenhang nicht bestehen +soll, die Abweichung der Werte~$w_i$ vom Mittelwert~$w$ jedenfalls +nicht selbst eine rein zufällige (wie sie sich bei der Ziehung +aus einer Urne als Abweichung des Ziehungsverhältnisses vom +Mischungsverhältnis ergibt) sein darf. Es muß vielmehr eine +andersgeartete Veränderung in dem Mischungsverhältnis der Urne, +aus der gezogen wird, mit anderen Worten eine systematische +Veränderung der dem beobachteten Ereignis zugrunde liegenden +Wahrscheinlichkeit angenommen werden. +\EndChap +\DPPageSep{119}{105} + + +\Chapter{Achtes Kapitel}{Näherungsformeln} + +Für die relative Häufigkeit oder Wahrscheinlichkeit des +$p$\,maligen Ziehens einer weißen Kugel bei $n$ Ziehungen aus der +Urne haben wir, wenn die relative Häufigkeit der Ziehung einer +weißen Kugel $w$ ist, den Ausdruck gefunden: +\[ +\phi_p = \frac{n!}{p!(n - p)!}\, w^p (1 - w)^{n-p}. +\] +Um diesen Ausdruck zu berechnen, etwa mit Hilfe von Logarithmen, +brauchen wir eine Tabelle der Fakultäten oder eine Tabelle +für die Logarithmen dieser Fakultäten, \dh~die Summe der +Logarithmen der ganzen Zahlen, von $1$ anfangend. Der Ausdruck +ist dann leicht für gegebene Werte von $p$~und~$n$ zu berechnen, +solange der Wert von $n$ nicht groß ist. Wird $n$ aber größer, so +entsteht schon in den Logarithmen von $w$~und~$1-w$, da der eine +mit~$p$, der andere mit~$n-p$ zu multiplizieren ist, eine erhebliche +Ungenauigkeit, und damit wird das Resultat nur dann zuverlässig, +wenn man Logarithmen mit hinreichend viel Stellen nimmt, was +sehr unbequem ist. + +Dann empfiehlt es sich, von bestimmten Näherungsformeln +Gebrauch zu machen. Es zeigt sich nämlich, daß unter gewissen +Umständen der Ausdruck von~$\phi_p$ sich auf einen solchen zurückführen +läßt, der eine Funktion bloß einer Veränderlichen ist und +sich deshalb in einer Tabelle mit einem einzigen Eingang darstellen +läßt. + +Der erste Fall, in dem dies eintritt, ist der, wo $n$ sehr groß +ist, aber $w$ sowohl von~$0$ als auch von~$1$ erheblich verschieden +ist. Die Art der sich so ergebenden Verteilung wollen wir uns +zunächst durch eine graphische Darstellung klar zu machen suchen. +\DPPageSep{120}{106} +Sie ist in der untenstehenden Figur für $999$~Ziehungen aus einer +Urne, in der gleich viel weiße und schwarze Kugeln enthalten +sind, angegeben. Es ergibt sich natürlich nicht im eigentlichen +Sinne eine Kurve, aber die $1000$~Punkte, die zu zeichnen sind, +liegen einander so nahe, daß, wenn man je zwei aufeinander +folgende von ihnen durch gerade Strecken verbindet, mit sehr +\begin{figure}[hbt!] + \centering + \caption{Fig.~7.} + \Input[\textwidth]{120} +\end{figure} +großer Annäherung das Bild einer Kurve entsteht. Analytisch +würde das bedeuten, daß, wenn der als Einheit gewählte Abstand +auf der Abszissenachse mit~$e$ bezeichnet wird und die der Kurve +entsprechende Funktion mit~$\phi(x)$, wobei $x = pe$, mit genügender +Annäherung +\[ +\frac{d\phi(x)}{dx} = \frac{\phi_{p+1} - \phi_p}{e} +\] +angenommen werden kann oder, falls man unmittelbar $e=1$ setzt, +\[ +\frac{d\phi(x)}{dx} = \phi_{p+1} - \phi_p. +\] +Die Kurve nähert sich in ihrem Verlauf so rasch der Abszissenachse, +daß von ihr nur ein kleiner Teil, der sich allein merklich +von der Abszissenachse entfernt, gezeichnet zu werden braucht. +Dieser Teil gruppiert sich hier um die Stelle, bei der die Anzahl +der gezogenen weißen Kugeln der Anzahl der gezogenen schwarzen +Kugeln möglichst gleich wird. +\DPPageSep{121}{107} + +Um nun einen angenäherten Ausdruck für $\phi_p$ zu finden, +bilden wir wieder +\[ +\frac{\phi_{p+1} - \phi_p}{\phi_p} = \frac{(n + 1)w - (p + 1)}{(p +1)(1 - w)}. +\] + +Wir haben dabei vorauszusetzen, daß $n$ sehr groß ist. Wir +müssen dann annehmen, damit sich überhaupt ein von~$0$ hinlänglich +verschiedener Wert von~$\phi_p$ ergibt, daß $p$ in der Nähe des +Maximalwertes liegt. Dieser Maximalwert ergibt sich, wenn der +Zähler des Bruches auf der rechten Seite der vorstehenden Gleichung +möglichst angenähert gleich $0$ wird, also wenn möglichst +angenähert +\begin{align*} +p + 1 &= (n + 1)w \\ +\intertext{wird. Es liegt deshalb nahe, allgemein} +p + 1 &= (n + 1)w + x_1 +\end{align*} +zu setzen. $x_1$~ist dann eine im Verhältnis zu $n$ kleine, wenn auch +an sich große Zahl. + +Die Zunahme um $1$ im Argument von~$\phi_p$ bedeutet demnach +eine relativ sehr kleine Zunahme, und die Differenz $\phi_{p+1} - \phi_p$ +kann einstweilen mit dem Differentialquotienten von~$\phi_p$, wenn +wir dies als Funktion eines kontinuierlich sich verändernden +Argumentes, nämlich von~$x_1$, ansehen, identifiziert werden. Wir +können also setzen, indem wir jetzt $\phi_0(x_1)$ statt $\phi_p$ schreiben, +\[ +\frac{\phi_{p+1} - \phi_p}{\phi_p} + = \frac{\ \dfrac{d\phi_0(x_1)}{dx_1}\ }{\phi_0(x_1)} + = \frac{d \ln \phi_0(x_1)}{dx_1} +\] +und erhalten +\[ +\frac{d \ln \phi_0(x_1)}{dx_1} + = - \frac{x_1}{nw(1 - w)\left(1 + \dfrac{x_1 + w}{nw}\right)}. +\] + +In dem Bruch rechter Hand können wir noch in dem letzten +Faktor des Nenners den nach Voraussetzung sehr kleinen Wert +$\dfrac{x_1 + w}{nw}$ weglassen und erhalten so einfach +\[ +\frac{d \ln \phi_0(x_1)}{dx_1} = -\frac{x_1}{nw(1 - w)}. +\] +\DPPageSep{122}{108} +Daraus folgt durch Integration +\[ +\phi_0(x_1) = Ce^{-\tfrac{x_1^2}{2nw(1 - w)}}, +\] +wobei $C$ eine noch zu bestimmende Konstante bezeichnet. + +Statt des Verhältnisses $\dfrac{\phi_{p+1} - \phi_p}{\phi_p}$ können wir ebensogut +aber auch das Verhältnis $\dfrac{\phi_p - \phi_{p-1}}{\phi_p}$ bilden und erhalten dann +\[ +\frac{\phi_p - \phi_{p-1}}{\phi_p} = \frac{(n + 1)w - p}{(n + 1 - p)w}. +\] +Der Ausdruck auf der linken Seite kann mit demselben Recht wie +der frühere gleich einer logarithmischen Derivierten gesetzt werden. +Auf der rechten Seite zeigt sich jetzt, daß der Ausdruck verschwindet, +wenn mit möglichster Annäherung +\begin{align*} +p &= (n + 1)w \\ +\intertext{wird. Wir müssen daher jetzt allgemein} +p &= (n + 1)w + x_2 +\end{align*} +setzen, dann erhalten wir genau wie vorher wieder +\begin{align*} +\frac{d \ln\phi_0(x_2)}{dx_2} &= -\frac{x_2}{nw(1 - w)} \\ +\intertext{und daraus} +\phi_0(x_2) &= Ce^{-\tfrac{x_2^2}{2nw(1 - w)}}. +\end{align*} + +Die genaueste Darstellung wird zwischen den beiden gefundenen +Näherungswerten liegen, \dh~sich auf ein Argument~$x$ +beziehen, für das +\[ +x_1 > x > x_2 +\] +ist. Da nun aber +\begin{align*} +x_1 &= (p - nw) + (1 - w), \\ +x_2 &= (p - nw) - w +\end{align*} +ist, liegt es nahe, +\[ +x = p - nw +\] +\DPPageSep{123}{109} +anzunehmen. Das kommt darauf hinaus, das Maximum an die +Stelle +\[ +w = \frac{p}{n} +\] +zu legen. Wir finden dann schließlich das Resultat +\[ +\Tag{(1)} +\phi_0(x) = Ce^{-\tfrac{x^2}{2nw(1 - w)}}. +\] + +Hiermit wäre die gesuchte Näherungsfunktion, die \so{Gauß}\-sche +\index{Gaußsche@Gaußsche Verteilungsfunktion|uo}% +Funktion, gefunden. Es ist aber zu beachten, daß das Argument~$x$ +eine sehr große Zahl bedeuten kann. Wenn wir statt $x$ das Verhältnis +$\xi = \dfrac{x}{n}$ einführen, erhalten wir statt $\phi_0(x)$ die Funktion +\[ +Ce^{-\tfrac{n\xi^2}{2w(1 - w)}}. +\] +Da $\phi_0(x)$ die relative Häufigkeit einer Anzahl der gezogenen +weißen Kugeln, die mit $x$ in den Stellen vor dem Komma übereinstimmt, +war, so ist der vorstehende Ausdruck die relative Häufigkeit +eines Wertes~$\xi$ innerhalb der Genauigkeitsgrenze~$\dfrac{1}{n}$. Setzen wir +\begin{align*} +Cn &= c \\ +\intertext{und} +\frac{1}{n} &= d\xi, +\end{align*} +so können wir dafür schreiben: +\[ +\Tag{(2)} +\phi_1(\xi)\, d\xi = ce^{-\tfrac{n\xi^2}{2w(1 - w)}}\, d\xi. +\] +Man sieht, daß $\phi_1(\xi)\, d\xi$, wenn wir noch +\[ +\Tag{(3)} +t = \frac{x}{\sqrt{2nw(1 - w)}} + = \sqrt{\frac{n}{2w(1 - w)}}\, \xi +\] +setzen, +\[ += c \sqrt{\frac{2w(1 - w)}{n}} e^{-t^2}\, dt +\] +wird. + +Um nun noch die Konstante~$c$ zu bestimmen, kann man einen +zweifachen Weg einschlagen. Einmal nämlich kann man davon +\DPPageSep{124}{110} +ausgehen, daß der Maximalwert der Funktion $\phi_0(x)$, der für $x=0$ +eintritt, mit dem Maximalwert von $\phi_p$ für $p = nw$ übereinstimmen +soll. Man hat hierbei wieder einen Näherungsausdruck, der für +sehr große $n$~und~$p$ gilt, zu verwenden. Zu dem Zweck geht man +aus von der sogenannten \so{Stirling}schen Formel +\index{Stirlingsche Formel}% +\[ +n! = \sqrt{2\pi}\, n^{n+\tfrac{1}{2}}\, e^{-n}, +\] +die für einen sehr großen Wert von $n$ gilt. Ebenso wird natürlich +auch +\[ +p! = \sqrt{2\pi}\, p^{p+\tfrac{1}{2}}\, e^{-p},\quad +(n - p)! = \sqrt{2\pi}\, (n - p)^{n-p+\tfrac{1}{2}}\, e^{-n+p} +\] +und es ergibt sich für $p=nw$: +\begin{align*} +\phi_{nw} + &= \frac{1}{\sqrt{2\pi nw(1 - w)}} + · \frac{n^n w^{nw} (1 - w)^{n(1-w)}}{\bigl[nw\bigr]^{nw} \bigl[n(1 - w)\bigr]^{n(1-w)}} \\ + &= \frac{1}{\sqrt{2\pi nw(1 - w)}}. +\end{align*} +Dieses muß aber mit der Konstanten~$C$ identisch sein, und wir +haben sonach +\[ +C = \frac{1}{\sqrt{2\pi nw(1 - w)}},\quad\text{also}\quad +c = \sqrt{\frac{n}{2\pi w(1 - w)}} +\] +und +\[ +\phi_1(\xi) = \sqrt{\frac{n}{2\pi w(1 - w)}}·e^{-\tfrac{n\xi^2}{2w(1 - w)}}. +\] + +Andererseits können wir aber auch davon ausgehen, daß die +Summe aller möglichen relativen Häufigkeiten oder Wahrscheinlichkeiten +gleich~$1$ werden muß, und diese Bedingung auch für die +Näherungsfunktion als streng erfüllt annehmen. Es wird nun +\[ +\phi_1(\xi)\, d\xi +\] +die Wahrscheinlichkeit dafür, daß der Wert von $\xi$ zwischen $\xi$ und +$\xi + d\xi$ liegt, und damit ergibt sich für die Summe aller möglichen +Wahrscheinlichkeiten das Integral +\[ +\Int_{-\infty}^{+\infty} \phi_1(\xi)\, d\xi + = c \sqrt{\frac{2w(1 - w)}{n}} \Int_{-\infty}^{+\infty} e^{-t^2}\, dt. +\] +\DPPageSep{125}{111} + +Um dieses letzte Integral zu berechnen, gehen wir den von +\so{Poisson} angegebenen Weg, daß wir es mit einer anderen Bezeichnung +\index{Poisson}% +der Veränderlichen noch einmal bilden und die beiden so +entstehenden Integrale +\[ +I = \Int_{-\infty}^{+\infty} e^{-t^2}\, dt,\quad +I = \Int_{-\infty}^{+\infty} e^{-s^2}\, ds +\] +miteinander multiplizieren. Es ergibt sich so das Doppelintegral +\[ +I^2 = \Int_{-\infty}^{+\infty}\Int_{-\infty}^{+\infty} e^{-(s^2+t^2)}\, ds\, dt, +\] +und um dieses auszuwerten, setzen wir +\[ +s = r \cos \rho,\quad t = r \sin \rho. +\] +Dadurch geht, weil das Flächenelement dann $r\, dr\, d\rho$ wird, das +Doppelintegral über in +\[ +I^2 = \Int_{0}^{\infty}\Int_0^{2\pi} e^{-r^2} r\, dr\, d\rho. +\] +In diesem neuen Doppelintegral lassen sich die beiden Integrationen +getrennt ausführen. Es wird +\[ +\Int_0^{2\pi} d\rho = 2\pi,\quad +\Int_{0}^{\infty} e^{-r^2} r\, dr = \frac{1}{2}, +\] +und damit ergibt sich schließlich +\[ +I^2 = \pi,\quad\text{also}\quad +I = \sqrt{\pi}. +\] +Hieraus aber folgt: +\[ +1 = \Int_{-\infty}^{+\infty} \phi_1(\xi)\, d\xi + = c \sqrt{\frac{2w(1 - w)}{n}} I + = c \sqrt{\frac{2\pi w(1 - w)}{n}}, +\] +also +\[ +\Tag{(4)} +c = \sqrt{\frac{n}{2\pi w(1 - w)}}, +\] +\dh~genau dasselbe Resultat, das früher auf anderem Wege gefunden +wurde. +\DPPageSep{126}{112} + +Die Veränderliche~$\xi$ kann, da das Verhältnis $\dfrac{x}{n}$ verhältnismäßig +klein bleibt, nur sehr kleine Werte haben. In der Tat zeigt +der Ausdruck von~$\phi_1(\xi)$, daß $n\xi^2$ einen mäßigen Wert haben +muß, damit der Funktionsausdruck $\phi(\xi)$ einen berechenbaren Wert +erhält. Führen wir statt $\xi$ die andere Relativzahl +\[ +\frakx = \sqrt{n}·\xi = \frac{x}{\sqrt{n}} +\] +ein, so erhalten wir jetzt ein Argument, das mäßige Werte annimmt, +und damit den Wert +\[ +\Tag{(5)} +\phi(\frakx)\, d\frakx + = \frac{1}{\sqrt{2\pi w(1 - w)}}\, + e^{-\tfrac{\frakx^2}{2w(1 - w)}}\, d\frakx +\] +für die Wahrscheinlichkeit, daß $\frakx$ zwischen $\frakx$~und~$\frakx + d\frakx$ liegt, \dh~das +ermittelte Ziehungsverhältnis zwischen +\[ +\frac{p}{n}\quad\text{und}\quad +\frac{p}{n} + \frac{\frakx + d\frakx}{\sqrt{n}}. +\] +Man sieht daraus unmittelbar, daß die Genauigkeit der Bestimmung +des Mischungsverhältnisses aus dem Ziehungsverhältnis proportional +mit der Quadratwurzel aus der Anzahl der gemachten +Ziehungen wächst. + +Der Verlauf der gefundenen Funktion ergibt sich aus folgender +Tabelle, wobei $t$ durch~\Eqref{(3)} bestimmt ist: +\[ +\begin{array}{c|c||c|c||c|c} +\hline\hline +\vphantom{\Bigg|} +±t & \dfrac{1}{\sqrt{\pi}}\, e^{-t^2} & +±t & \dfrac{1}{\sqrt{\pi}}\, e^{-t^2} & +±t & \dfrac{1}{\sqrt{\pi}}\, e^{-t^2} \\ +\hline\hline +0,0 & 0,5642 & 1,0 & 0,2076 & 2,0 & 0,0104 \\ +0,1 & 0,5586 & 1,1 & 0,1683 & 2,1 & 0,0069 \\ +0,2 & 0,5421 & 1,2 & 0,1337 & 2,2 & 0,0045 \\ +0,3 & 0,5157 & 1,3 & 0,1041 & 2,3 & 0,0029 \\ +0,4 & 0,4808 & 1,4 & 0,0795 & 2,4 & 0,0018 \\ +0,5 & 0,4394 & 1,5 & 0,0595 & 2,5 & 0,0011 \\ +0,6 & 0,3937 & 1,6 & 0,0436 & 2,6 & 0,0007 \\ +0,7 & 0,3457 & 1,7 & 0,0314 & 2,7 & 0,0004 \\ +0,8 & 0,2975 & 1,8 & 0,0222 & 2,8 & 0,0002 \\ +0,9 & 0,2510 & 1,9 & 0,0153 & 2,9 & 0,0001 \\ +\end{array} +\] +\DPPageSep{127}{113} + +Der zweite Fall, in dem sich ein einfacher Näherungsausdruck +für $\phi_p$ ergibt, ist der, wo wieder $n$ sehr groß, $w$~aber sehr klein +und $p$ nicht groß ist, so daß die Fakultät~$p!$ direkt berechnet +werden kann. + +Wir berechnen wieder $n!$ nach der \so{Stirling}schen Formel +\[ +n! = \sqrt{2\pi}\, n^{n+\tfrac{1}{2}}\, e^{-n} +\] +und ebenso können wir setzen +\[ +(n - p)! = \sqrt{2\pi}\, (n - p)^{n-p+\tfrac{1}{2}}\, e^{-n+p}. +\] +Es ergibt sich dann: +\[ +\phi_p = \frac{(n - p)^p}{p!\left(1 - \dfrac{p}{n}\right)^{n+\tfrac{1}{2}}}\, + e^{-p} w^p(1 - w)^{n-p}. +\] +Nun kann aber für sehr großes~$n$ +\[ +\left(1 - \frac{p}{n}\right)^{n+\tfrac{1}{2}} = e^{-p} +\] +gesetzt werden und ebenso ergibt sich auch: +\[ +(1 - w)^{n-p} = e^{-(n - p)w}. +\] +Mithin wird +\[ +\phi_p = \frac{(n - p)^p w^p}{p!}\, e^{-(n-p)w}, +\] +also schließlich, wenn noch +\[ +(n - p)·w = m \quad\text{(oder angenähert $n·w = m$)} +\] +gesetzt wird, +\[ +\phi_p = \frac{m^p e^{-m}}{p!}. +\] +Dies ist die gesuchte Näherungsformel, zu der noch gehört, daß +für~$p=0$ $\phi_p = e^{-m}$~zu nehmen ist. Es zeigt sich, daß, damit +berechenbare Werte herauskommen, die Anzahl~$n$ der gemachten +Ziehungen so groß sein muß, daß das Produkt~$n·w$ einen angebbaren +Wert erhält. +\DPPageSep{128}{114} + +Um einen Begriff von dem Verlauf dieser Funktion zu geben, +haben wir die folgende kleine Tabelle für einzelne Werte von~$m$ +angefügt: +\[ +\begin{array}{c||*{6}{c|}} +\hline\hline +\multirow{2}{*}{p} & \multicolumn{6}{c}{m} \\ +\cline{2-7} + & 0,1 & 0,5& 1,0& 2,0 & 3,0 & 4,0\\ +\hline\hline + 0 & 0,9048& 0,6065& 0,3679& 0,1353& 0,0498& 0,0183 \\ + 1 & 0,0905& 0,3033& 0,3679& 0,2707& 0,1494& 0,0733 \\ + 2 & 0,0045& 0,0758& 0,1839& 0,2707& 0,2240& 0,1465 \\ + 3 & 0,0002& 0,0126& 0,0613& 0,1804& 0,2240& 0,1954 \\ + 4 & \Dash & 0,0016& 0,0153& 0,0902& 0,1680& 0,1954 \\ + 5 & \Dash & 0,0002& 0,0031& 0,0361& 0,1008& 0,1563 \\ + 6 & \Dash & \Dash & 0,0005& 0,0120& 0,0504& 0,1042 \\ + 7 & \Dash & \Dash & 0,0001& 0,0034& 0,0216& 0,0595 \\ + 8 & \Dash & \Dash & \Dash & 0,0009& 0,0081& 0,0298 \\ + 9 & \Dash & \Dash & \Dash & 0,0002& 0,0027& 0,0132 \\ +10 & \Dash & \Dash & \Dash & \Dash & 0,0007& 0,0053 \\ +11 & \Dash & \Dash & \Dash & \Dash & 0,0001& 0,0019 \\ +12 & \Dash & \Dash & \Dash & \Dash & \Dash & 0,0006 \\ +13 & \Dash & \Dash & \Dash & \Dash & \Dash & 0,0002 \\ +14 & \Dash & \Dash & \Dash & \Dash & \Dash & 0,0001 \\ +\end{array} +\] + +Es bleibt noch der Fall zu erledigen, wo nicht aus einer Urne, +sondern bei jeder Ziehung wieder aus einer anderen Urne gezogen +wird, wobei die Mischungsverhältnisse der weißen und schwarzen +Kugeln in den Urnen, aus denen gezogen wird, der Reihe nach beliebig +gegeben sind. Wir können auch hier die Anzahl der Ziehungen +außerordentlich groß annehmen und dann nach einem Näherungsausdruck +suchen, der die herauskommende Verteilung darstellt. + +Wir hatten oben das Mischungsverhältnis der weißen und +schwarzen Kugeln in der $i$ ten Urne mit~$w_i/w'_i$ bezeichnet, wobei +$w_i + w'_i = 1$ war. Es wird hinreichen, wenn wir den Fall ins +Auge fassen, wo sowohl $w_i$ als auch $w'_i$ höchstens in vereinzelten +Fällen einen sehr kleinen Wert hat. Dann führt folgende Betrachtung +zum Ziel. + +Für die relative Häufigkeit des $p$\,maligen Ziehens einer +weißen Kugel in $n = p + q$ Fällen hatten wir oben (S.~101) den +Koeffizienten von~$\xi^p\eta^q$ in der Entwickelung des Produktes +\[ +\Prod_i(w_i\xi + w'_i\eta) +\] +\DPPageSep{129}{115} +gefunden. Wir können nun, indem wir $\xi = e^{i\zeta}$, $\eta = e^{-i\zeta}$ annehmen, +für diesen Koeffizienten den Integralausdruck setzen: +\[ +\psi_p = \frac{1}{\pi} \Int_{-\tfrac{\pi}{2}}^{+\tfrac{\pi}{2}} + \Prod_i (w_i\xi + w'_i\eta) \xi^{-p} \eta^{-q}\, d\zeta. +\] +Dieses Integral ergibt sich nämlich, wenn wir das Produkt ausführen, +aus einer Reihe von Integralen der Form +\[ +\Int_{-\alpha}^{+\alpha} \psi_\mu \xi^{\mu-p} \eta^{\nu-q}\, d\zeta. +\] +Hierin wird +\[ +\mu + \nu = p + q = n. +\] +Es findet sich also für das vorstehende Integral der Wert +\[ +\psi_\mu \Int_{-\alpha}^{+\alpha} e^{2(\mu - p)i\zeta}\, d\zeta, +\] +oder ausgerechnet, wenn $\mu - p \neq 0$, +\[ +\frac{\psi_\mu}{2(\mu - p)i} \bigl[e^{2(\mu-p)i\alpha} - e^{-2(\mu-p)i\alpha}\bigr] +\] +oder +\[ +\frac{\psi_\mu}{\mu - p} \sin 2(\mu - p)\alpha. +\] +Werden nun für die Integrationsgrenzen $-\alpha$~und~$+\alpha$ die Werte +$-\dfrac{\pi}{2}$ und~$+\dfrac{\pi}{2}$, also $\alpha = \dfrac{\pi}{2}$ genommen, so verschwindet dieser +Ausdruck, solange~$\mu \neq p$. Nur wenn $\mu = p$, ergibt sich der Wert +$\psi_p·\pi$, womit die Behauptung bewiesen ist. + +Um jetzt das eingeführte Integral umzuformen, setzen wir +\[ +w_i\xi + w'_i\eta = \rho_i e^{i\theta_i}, +\] +dann wird, da $\xi$~und~$\eta$ von der Form $\xi = e^{i\zeta}$, $\eta = e^{-i\zeta}$ +sein sollen, weiter +\[ +w_i\eta + w'_i\xi = \rho_i e^{-i\theta_i}. +\] +\DPPageSep{130}{116} +Durch Multiplikation der beiden vorstehenden Ausdrücke erhalten +wir +\[ +(w_i^2 + w_i'^2) \xi\eta + w_i w'_i (\xi^2 + \eta^2) = \rho_i^2 +\] +oder, da $w_i + w'_i = 1$, +\[ +\xi\eta + w_i w'_i(\xi - \eta)^2 = \rho_i^2. +\] +Führen wir hierin ein die aus $\xi = e^{i\zeta}$, $\eta = e^{-i\zeta}$ folgenden Werte +\[ +\xi\eta = 1,\quad +\xi - \eta = 2i \sin\xi, +\] +so erhalten wir +\[ +1 - 4 w_i w'_i \sin^2\zeta = \rho_i^2. +\] + +Wenn nun das Produkt sehr viele Faktoren enthält (deren +absolute Werte alle kleiner als $1$ sind) und trotzdem sein absoluter +Wert nicht sehr klein werden soll, so müssen in dem Ausdruck +$\Prod\rho_i$ für den absoluten Wert des Produktes die Werte~$\rho_i$ von~$1$ +sehr wenig verschieden sein. Das bedingt aber, daß in dem +Ausdruck +\[ +\sqrt{1 - 4 w_i w'_i \sin^2 \zeta} = \rho_i +\] +$\sin \zeta$ und damit $\zeta$ selbst sehr klein werden muß, so daß wir $\sin \zeta$ +durch $\zeta$ ersetzen können. Auf diese Weise erhalten wir +\[ +\sqrt{1 - 4 w_i w'_i \zeta^2} = \rho_i, +\] +oder, da $\zeta$ sehr klein ist, mit genügender Annäherung +\[ +e^{-2w_i w'_i \zeta^2} = \rho_i. +\] + +Ferner finden wir +\[ +\frac{w_i\xi + w'_i\eta}{w_i\eta + w'_i\xi} = e^{2i\theta_i}, +\] +und daraus +\[ +(w_i - w'_i) \tang \zeta = \tang \theta_i. +\] +Wird nun $\zeta$ sehr klein, so läßt sich statt dieser Gleichung +schreiben: +\[ +(w_i - w'_i) \zeta = \theta_i. +\] +\DPPageSep{131}{117} + +So ergibt sich schließlich für den zu bestimmenden Integralausdruck +der Wert +\[ +\frac{1}{\pi} \Int_{-\tfrac{\pi}{2}}^{+\tfrac{\pi}{2}} + e^{-2\Sum w_i w'_i\zeta^2}\, + e^{\bigl[\Sum(w_i - w'_i) - (p - q)\bigr]i\zeta}\, d\zeta. +\] +Wir wollen nun einführen +\[ +\Tag{(6)} +\frac{2 \Sum w_i(1 - w_i)}{n} = \frac{2 \Sum w_i w'_i}{n} = k^2 +\] +und außerdem die Mittelwerte +\[ +\frac{\Sum w_i}{n} = w,\qquad +\frac{\Sum w'_i}{n} = w'\quad (w + w' = 1), +\] +indem wir weiter setzen +\[ +w = \frac{p}{n} + \tau,\qquad +w' = \frac{q}{n} - \tau, +\] +dann nimmt der Integralausdruck die Form an: +\[ +\frac{1}{\pi} \Int_{-\infty}^{+\infty} e^{-nk^2\zeta^2 + 2ni\tau\zeta}\, d\zeta. +\] +Hierbei haben wir für die Grenzen sogleich $-\infty$~und~$+\infty$ genommen, +weil überhaupt nur kleine Werte des Argumentes~$\zeta$ in +Betracht kommen, indem für größere Werte der absolute Wert +des Integranden sehr klein wird. Ferner wollen wir berücksichtigen, +daß die Stufen, in denen $\tau$ zunimmt, durch $\dfrac{1}{n}$ gegeben sind, und +da nach Voraussetzung $n$ sehr groß ist, können wir $\dfrac{1}{n} = d\tau$\DPnote{** TN: [sic]} +setzen und den Wert des Integralausdruckes +\[ += \Phi(\tau)\, d\tau. +\] +\DPPageSep{132}{118} +So erhalten wir: +\begin{align*} +\Phi(\tau) + &= \frac{n}{\pi} \Int_{-\infty}^{+\infty} + e^{-nk^2 \left(\zeta - \tfrac{i\tau}{k^2}\right)^2}\, + e^{-\tfrac{n\tau^2}{k^2}}\, d\zeta \\ + &= \frac{\sqrt{n}}{\sqrt{\pi}k}\, e^{-\tfrac{n\tau^2}{k^2}} \Int_{-\infty}^{+\infty} + e^{-nk^2 \left(\zeta - \tfrac{i\tau}{k^2}\right)^2}\, \sqrt{n}k\, + \frac{d\zeta}{\sqrt{\pi}}, +\end{align*} +und daraus +\[ +\Phi(\tau) = \frac{\sqrt{n}}{\sqrt{\pi}k}\, e^{-\tfrac{n\tau^2}{k^2}}. +\] + +Wenn wir also noch +\[ +\Tag{(7)} +h_0 = \frac{\sqrt{n}}{k} +\] +machen, so finden wir genau denselben Ausdruck +\[ +\Tag{(8)} +\Phi(\tau)\, d\tau = \frac{h_0}{\sqrt{\pi}}\, e^{-h_0^2\tau^2}\, d\tau +\] +für die relative Häufigkeit der Abweichung~$\tau$ des beobachteten +Verhältnisses von dem Wert~$w$ wie früher. Der Wert~$w$ ist +einfach das Mittel +\[ +\Tag{(9)} +w = \frac{\Sum w_i}{n} +\] +aus den einzelnen Werten~$w_i$, und für $h_0$ ergibt sich die Gleichung +\[ +\frac{1}{2h_0^2} = \frac{1}{n} \Sum \frac{w_i(1 - w_i)}{n}. +\] +Dieser Ausdruck ist also auch das Mittel aus den entsprechenden +für die einzelnen relativen Häufigkeiten~$w_i$ gebildeten Werten +\[ +\frac{w_i(1 - w_i)}{n}. +\] + +Das letzte Resultat läßt sich auch so deuten, daß die durch +die Beziehung +\[ +\mu^2 = \Int_{-\infty}^{+\infty} e^{-h_0^2\tau^2}\, \tau^2 + \frac{h_0\, d\tau}{\sqrt{\pi}} +\] +\DPPageSep{133}{119} +bestimmte mittlere Ausweichung für den Wert~$\tau$ oder~$\dfrac{p}{n}$, da +\[ +\Int_{-\infty}^{+\infty} e^{-h_0^2\tau^2}\, \tau^2 \frac{h_0\, d\tau}{\sqrt{\pi}} + = \frac{1}{2h_0^2} +\] +ist, den Wert erhält: +\[ +\Tag{(10)} +\mu = \sqrt{\frac{\Sum w_i(1 - w_i)}{n^2}}. +\] + +Die Formeln \Eqref{(9)}~und~\Eqref{(10)} stimmen genau mit denen überein, +die wir im vorigen Kapitel bereits von dem ursprünglichen Ausdruck +für die relative Häufigkeit ausgehend gefunden haben. Wir +haben jetzt aber noch weiter gefunden, daß die Verteilung, die +sich für das Ziehungsverhältnis bei einer sehr großen Anzahl von +Ziehungen ergibt, wenn das Mischungsverhältnis (\dh~die zugrunde +liegende mathematische Wahrscheinlichkeit) nicht unveränderlich +ist, sondern beliebig wechselt, aber natürlich bei jeder +Ziehungsserie in der gleichen Weise, keine andere ist wie bei +dem gleichbleibenden Mischungsverhältnis, nämlich die durch die +\so{Gauß}sche Funktion gegebene. + +Dagegen besteht nicht mehr die frühere Beziehung zwischen +$w$~und~$\mu$ +\[ +\tag*{($\alpha$)} +\mu = \sqrt{\frac{w(1 - w)}{n}}. +\] +Statt dieser Gleichung läßt sich aber leicht eine Ungleichheit ableiten. +Wir haben +\[ +\Sum w_i^2 = \Sum(w_i - w)^2 + nw^2, +\] +also +\[ +\Sum w_i^2 > nw^2. +\] +Hieraus und aus $\Sum w_i = nw$ folgt aber +\[ +\Sum w_i(1 - w_i) < nw - nw^2, +\] +mithin +\[ +\frac{\Sum w_i(1 - w_i)}{n^2} < \frac{w(1 - w)}{n} +\] +und mit Rücksicht auf~\Eqref{(2)} +\[ +\tag*{($\beta$)} +\mu < \sqrt{\frac{w(1 - w)}{n}}. +\] +\DPPageSep{134}{120} + +Die Verwendung der gefundenen Näherungsformeln geht nun +so vor sich, daß man, wenn eine Verteilungsreihe vorliegt, von +der man vermutet, daß sie einer der Formeln angenähert entsprechen +wird, diese Verteilungsreihe mit den nach der Formel errechneten +Werten zu vergleichen sucht. Bei einer Verteilungsreihe, +die der \so{Gauß}schen Verteilungsfunktion entspricht, muß die Verteilung +eine symmetrische sein, \dh~bei gleichen Abständen von +dem Normalwert müssen sich auch näherungsweise gleiche Häufigkeitszahlen +ergeben. Bei einer Verteilungsreihe, die dem Ausdruck +$\dfrac{m^pe^{-m}}{p!}$ entspricht, ergibt sich dagegen eine wesentliche +Asymmetrie, und zwar ist der Normalwert nach dem Anfang der +Reihe zu verschoben, so daß sich erst eine verhältnismäßig rasche +Zunahme und nachher eine langsamere Abnahme ergibt. + +Die Formeln enthalten bestimmte Konstanten, und zwar ist, +wenn wir sie so auffassen, daß sie die jeweiligen Bruchteile der +beobachteten Gesamtfälle liefern, also die Summe aller durch sie +dargestellten relativen Häufigkeiten gleich~$1$ wird, in jeder Formel +nur eine Konstante enthalten. + +Im Falle der Formel~\Eqref{(5)} schreiben wir (für $\frakx = x:\sqrt{n}$): +\[ +\Tag{(A)} +\phi(\frakx)=\frac{h}{\sqrt{\pi}}\, e^{-h^2\frakx}, +\] +wobei $h = 1:\sqrt{2w(1 - w)}$. Im Falle der Formel~\Eqref{(8)} ist $\frakx = \tau\sqrt{n}$ +und $h = h_0:\sqrt{n} = 1:k = \sqrt{n}:\sqrt{2\Sum w_i(1- w_i)}$ zu setzen; $\frakx$~und +$h$ sind dann berechenbare Werte. + +Ist nun eine dieser Verteilungsfunktion folgende Verteilungsreihe +vorgelegt, so besteht eine erste Methode, um zu der Bestimmung +der Konstanten~$h$ in der Formel zu gelangen, darin, daß +man die Integrale +\[ +\Int_{0}^{\infty} \phi(\frakx)\frakx\, d\frakx \quad\text{und}\quad +\Int_{-\infty}^{0} \phi(\frakx)\frakx\, d\frakx +\] +betrachtet, die einander entgegengesetzt gleich werden und von +denen wir das erste mit $S$ bezeichnen wollen. Es ergibt sich +sofort: +\DPPageSep{135}{121} +\[ +S = \frac{1}{\sqrt{\pi}h} \Int_{0}^{\infty} e^{-h^2\frakx^2}h\frakx\, d(h\frakx) + = \frac{1}{2\sqrt{\pi}h}\bigl[e^{-h^2\frakx^2}\bigr]_\infty^0 + = \frac{1}{2\sqrt{\pi}h}, +\] +und daraus +\[ +\Tag{(a)} +\frac{1}{2h} = \sqrt{\pi}·S. +\] + +Die zweite Bestimmung von $h$ beruht auf der Auswertung +des Integrals +\[ +J = \Int_{-\infty}^{+\infty} \phi(\frakx)\frakx^2\, d\frakx. +\] +Für dieses Integral ergibt sich der Wert: +\[ +J = \frac{1}{\sqrt{\pi} h^2} \Int_{-\infty}^{+\infty} + e^{-h^2\frakx^2} h^2\frakx^2\, d(h\frakx) + = \frac{1}{\sqrt{\pi} h^2} \Int_{-\infty}^{+\infty} + e^{-t^2} t^2\, dt + = \frac{1}{2h^2}, +\] +weil durch partielle Integration +\[ +1 = \frac{1}{\sqrt{\pi}} \Int_{-\infty}^{+\infty} e^{-t^2}\, dt + = \frac{2}{\sqrt{\pi}} \Int_{-\infty}^{+\infty} e^{-t^2} t^2\, dt +\] +gefunden wird. Also folgt +\[ +\Tag{(b)} +\frac{1}{2h} = \sqrt{\frac{J}{2}}. +\] + +Die Vergleichung dieser beiden Bestimmungen zeigt, daß +\[ +\Tag{(c)} +\sqrt{J} = \sqrt{2\pi}·S +\] +sein muß, und dies ist eine Beziehung, der jede Reihe mit einer +solchen typischen Verteilung genügen muß. + +Eine dritte Bestimmung läßt sich schließlich aus der Einführung +des Wertes~$\alpha$ ableiten, für den +\[ +\Int_{-\alpha}^{+\alpha} e^{-t^2}\, \frac{dt}{\sqrt{\pi}} = \frac{1}{2} +\] +wird. Dieser Wert läßt sich ein für allemal bestimmen. Man +findet +\[ +\alpha = 0,4769. +\] +\DPPageSep{136}{122} + +Führt man nun auch den Wert~$\rho$ ein, für den +\[ +\Int_{-\rho}^{+\rho} \phi(\frakx)\, d\frakx + = \Int_{-\rho}^{+\rho} e^{-h^2 \frakx^2}\, \frac{h\, d\frakx}{\sqrt{\pi}} + = \frac{1}{2} +\] +wird, so ergibt sich sofort, daß +\[ +\alpha = h\rho +\] +sein muß. Man findet also +\[ +\Tag{(d)} +h = \frac{0,4769}{\rho} +\] +und daraus auch +\[ +\Tag{(e)} +\frac{\rho}{0,9538 \sqrt{\pi}} = S. +\] +Dies ist eine zweite Beziehung, der eine typische Verteilungsreihe +genügen muß. Was die Bestimmung von $\rho$ betrifft, so hat man +nur von unten und von oben ein Viertel der beobachteten Fälle +abzuzählen. Der Abstand der beiden so gefundenen Stellen ist +das Doppelte des Wertes~$\rho$. + +Wir wollen nun die analogen Bestimmungen auch für die +zweite Näherungsformel +\[ +\Tag{(B)} +\phi_p = \frac{m^p e^{-m}}{p!} +\] +durchzuführen suchen. Zunächst wollen wir bestätigen, daß auch +hier sich +\[ +\Sum \phi_p = 1 +\] +ergibt. Dies ist in der Tat der Fall, denn es wird +\[ +\Sum\phi_p + = \left\{1 + \frac{m}{1!} + \frac{m^2}{2!} + \frac{m^3}{3!} + \dots\right\} e^{-m} + = e^m·e^{-m} = 1. +\] +Bilden wir nun auch $\Sum p\phi_p$, so finden wir sofort +\[ +\Sum p\phi_p = m\left\{1 + \frac{m}{1!} + \frac{m^2}{2!} + \dots\right\} e^{-m}, +\] +also +\[ +\Tag{(I)} +\Sum p\phi_p = m. +\] +\DPPageSep{137}{123} +Hieraus ergibt sich eine erste Bestimmung für die Konstante~$m$. +Weiter wird aber +\[ +\Sum p(p - 1)\phi_p + = m^2\left\{1 + \frac{m}{1!} + \frac{m^2}{2!} + \dots\right\} e^{-m}, +\] +also +\[ +\Sum p(p - 1)\phi_p = m^2. +\] +Daraus folgt +\[ +\Sum p^2\phi_p = m(m+1) +\] +und +\[ +\Sum (p - m)\phi_p = \Sum p^2\phi_p - m^2\Sum \phi_p = m(m + 1) - m^2 = m. +\] +Die so sich ergebende Formel +\[ +\Tag{(II)} +\Sum (p - m)^2\phi_p = m +\] +liefert mit~\Eqref{(I)} zusammen eine Beziehung, der die dieser Verteilungsformel +folgenden Verteilungsreihen genügen müssen. + +Bis jetzt haben wir überall vorausgesetzt, daß die gezogene +Kugel immer wieder sofort in die Urne zurückgelegt wird. Diese +Voraussetzung entspricht aber nicht der Art, wie man sich etwa +von der Mischung zweier Getreidesorten in einem größeren Behälter +überzeugen würde. Man würde dann einfach ein kleineres +Maß voll Getreide herausschöpfen und durch Abzählen die +Mischung der Getreidesorten in diesem Maße feststellen, um das +gefundene Mischungsverhältnis sofort auf die ganze Getreidemenge +zu übertragen. Die Berechtigung dieses allgemein angewendeten +Verfahrens muß sich nun auch mathematisch begründen +lassen, indem wir von denselben grundlegenden Voraussetzungen +ausgehen wie bei dem gewöhnlichen Urnenschema. + +Wir setzen also voraus, in einer Urne seien $u$ weiße und $v$ +schwarze Kugeln enthalten, im ganzen $m = u + v$ Kugeln. Wir +greifen nun von den $m$ Kugeln $n$ heraus und fragen nach der +relativen Häufigkeit der Fälle, wo unter diesen $n$ Kugeln $p$ weiße +und $q$ schwarze sind. Wenn aber mit einem Griff $n$ Kugeln gezogen +werden, so ist dies für den Erfolg dasselbe, als wenn die +Kugeln einzeln gezogen, aber nicht wieder zurückgelegt werden. +Sind nun unter den gezogenen $n$ Kugeln $p$ weiße und $q$ schwarze, +so kann dieser Erfolg auf verschiedene Arten zustande gekommen +sein, je nachdem in welcher Reihenfolge die weißen und schwarzen +\DPPageSep{138}{124} +Kugeln erschienen sind. Solcher verschiedener Reihenfolgen der +Farben gibt es im ganzen +\[ +\frac{n!}{p!\, q!}. +\] +Für die verschiedenen Arten, auf die der Erfolg zustande kommen +kann, ergibt sich aber dieselbe relative Häufigkeit~$\omega$, für den +Erfolg selbst also die relative Häufigkeit +\[ +\frac{n!}{p!\, q!}\omega. +\] + +Um $\omega$ zu finden, zerlegen wir den gesamten Ziehungsprozeß, +der die Kugeln in einer bestimmten Reihenfolge liefert, in die +einzelnen Ziehungen, aus denen er besteht, und nehmen der Einfachheit +wegen die Reihenfolge, wo erst alle weißen und dann +alle schwarzen Kugeln erscheinen. Für die Ziehung der ersten +weißen Kugel finden wir die relative Häufigkeit +\[ +\frac{u}{m}, +\] +für die Ziehung der zweiten Kugel die relative Häufigkeit +\[ +\frac{u - 1}{m - 1}. +\] +So geht es fort. Für die Ziehung der letzten weißen Kugel wird +die relative Häufigkeit +\[ +\frac{u - p + 1}{m - p + 1}, +\] +für die Ziehung der ersten schwarzen Kugel +\[ +\frac{v}{m - p}, +\] +usw., für die letzte Kugel +\[ +\frac{v - q + 1}{m - p - q + 1}. +\] + +Die relative Häufigkeit des Gesamtereignisses entsteht durch +Multiplikation aller der vorstehenden Werte, also wird +\[ +\omega = \frac{u·(u - 1)\dots(u - p + 1)·v·(v - 1)\dots(v - q + 1)} + {m·(m - 1)\dots(m - n + 1)} +\] +\DPPageSep{139}{125} +oder +\[ +\omega = \frac{u!\, v!}{m!}·\frac{(m - n)!}{(u - p)!\, (v - q)!}, +\] +und damit finden wir für die gesuchte relative Häufigkeit den Wert +\[ +\psi_p = \frac{n!}{p!\, q!}·\frac{u!\, v!}{m!}·\frac{(m - n)!}{(u - p)!\,(v - q)!}. +\] + +Nehmen wir nun an, $m$~sei sehr groß, ebenso auch $u$~und~$v$, +derart, daß $\dfrac{u}{m}$~und~$\dfrac{v}{m}$ von $0$~und~$1$ erheblich verschieden sind, +dagegen sei $n$ eine mäßige Zahl, so wird man in dem ursprünglichen +Ausdruck für $\omega u - 1, \dots, u - p + 1$ durch~$u$, $v - 1, \dots, +v - q + 1$ durch~$v$, $m - 1, \dots, m - n + 1$ durch~$m$ ersetzen +können, und erhält dann statt $\psi_p$ den früheren Ausdruck +\[ +\psi_p = \frac{n!}{p!\, q!}\, \frac{u^p v^q}{m^n}, +\] +der ja für $\dfrac{u}{m} = w$, $\dfrac{v}{m} = 1 - w$ in die Form +\[ +\psi_p = \frac{n!}{p!\, q!} w^p(1 - w)^{n-p} +\] +übergeht. Man sieht also, daß sich in diesem Fall dieselbe Verteilung +ergibt, wie wenn die Kugeln einzeln gezogen und nach der +Ziehung immer wieder zurückgelegt würden. + +Es handelt sich nun darum, auch die Fälle zu untersuchen, +wo nicht bloß~$m$, sondern auch $n$ einen großen Wert hat. + +Um dann einen Überblick über die so entstehende Verteilungsreihe +zu erhalten (deren Summe wieder gleich~$1$ ist), bilden wir +zunächst den Quotienten +\[ +\frac{\psi_{p+1}}{\psi_p} = \frac{q}{p + 1}·\frac{u - p}{v - q + 1}. +\] +Hieraus leiten wir ab: +\[ +\frac{\psi_{p+1} - \psi_p}{\psi_p} + = \frac{(n + 1)(u + 1) - (p + 1)(m + 2)}{(p + 1)(v - n + p + 1)}. +\] +\DPPageSep{140}{126} +Dieser Ausdruck läßt sich einfacher schreiben, wenn wir die neuen +Zahlenwerte einführen +\[ +p' = p + 1,\ +n' = n + 1,\ +u' = u + 1,\ +v' = v + 1,\ +m' = m + 2 +\] +so daß +\[ +u' + v' = m'. +\] +Er wird dann +\[ +\frac{\psi_{p+1} - \psi_p}{\psi_p} = \frac{n'u' - p'm'}{p'(v' - n' + p')}. +\] + +Man sieht sofort, daß dieser Ausdruck verschwindet, daß sich +also ein Maximum der relativen Häufigkeit ergibt, wenn man +\[ +p' = n'·\frac{u'}{m'} +\] +macht. Dies entspricht der von vornherein annehmbaren Vermutung, +daß der wahrscheinlichste Wert für das Mischungsverhältnis +der schwarzen und weißen Kugeln innerhalb der herausgenommenen +Stichprobe durch das Mischungsverhältnis der sämtlichen +Kugeln in der Urne gegeben wird. + +Genau wie früher wird die relative Häufigkeit eines genauen +Zusammentreffens beider Verhältnisse an sich sehr gering, dagegen +die relative Häufigkeit eines angenäherten Zusammentreffens sehr +groß. Wir setzen dementsprechend wieder +\[ +p' = n'\frac{u'}{m'} + x +\] +und finden dann +\[ +\frac{\psi_{p+1} - \psi_p}{\psi_p} + = -\frac{m'x}{\left\{n'\dfrac{u'}{m'} + x\right\} + · \left\{(m' - n')\dfrac{v'}{m'} + x\right\}} +\] +oder +\[ +\frac{\psi_{p+1} - \psi_p}{\psi_p} + = -\frac{\xi}{\{w\chi + \xi\}·\{(1 - w)(1 - \chi) + \xi\}}, +\] +wenn wir einführen +\[ +\frac{u'}{m'} = w,\ +\frac{v'}{m'} = 1 - w,\ +\frac{n'}{m'} = \chi,\ +\frac{m' - n''}{m'} = 1 - \chi,\ +\frac{x}{m'} = \xi. +\] +\DPPageSep{141}{127} + +Wir haben nun, auch vorausgesetzt, daß w nicht nahezu +gleich~$0$ oder gleich~$1$ ist, zwei Fälle zu unterscheiden. Wenn $\chi$ +nahe an $0$ liegt, \dh~$n$ wohl an sich groß, aber gegen $m$ klein ist, +können wir auf der rechten Seite der Gleichung in dem einen +Faktor des Nenners den Wert~$\xi$, den wir als relativ klein voraussetzen, +gegen das erste Glied vernachlässigen, im anderen +Faktor aber nicht. Wenn wir also +\[ +\frac{1}{m'} = d\xi,\quad +\psi_p = \psi(\xi),\quad +\psi_{p+1} - \psi_p = d\psi(\xi) +\] +setzen, ferner +\[ +\frac{\psi_{p+1} - \psi_p}{\psi_p} + = \frac{1}{m'}\, \frac{d \ln \psi(\xi)}{d\xi}, +\] +so ergibt sich, falls wir $\chi$ sehr klein annehmen, +\[ +\frac{d \ln \psi(\xi)}{d\xi} = -\frac{m'\xi}{(1 - w)(1 - \chi)(w\chi + \xi)} +\] +oder +\[ +\frac{d \ln \psi(\xi)}{d\xi} + = -\frac{m'}{(1 - w)(1 - \chi)} + + \frac{m'}{(1 - w)(1 - \chi)} · \frac{1}{1 + \dfrac{\xi}{w\chi}} +\] +und daraus durch Integration +\[ +\ln \psi(\xi) + = \ln c - \frac{m'\xi}{(1 - w)(1 - \chi)} + + \frac{m'w\chi}{(1 - w)(1 - \chi)} \ln\left(1 + \frac{\xi}{w\chi}\right). +\] +Führen wir hierin noch ein +\[ +\frac{m'}{(1 - w)(1 - \chi)} = \gamma,\quad +w\chi = \epsilon, +\] +so können wir dafür schreiben +\[ +\ln \psi(\xi) + = \ln c - \gamma\xi + \gamma\epsilon\ln\left(1 - \frac{\xi}{\epsilon}\right). +\] + +Sollte dieser Ausdruck nun direkt berechenbar sein, so müßte +zunächst $\gamma\xi$ berechenbar sein, also auch~$x$. Damit würden wir +aber zu dem Fall zurückkommen, wo nur eine mäßige Anzahl +von Werten~$p$ in Frage kommt, während die vorliegende Ableitung +sich auf den Fall bezieht, wo die Anzahl der in Betracht zu +ziehenden Werte~$p$ sehr groß ist und nur für diesen Fall Gültigkeit +hat. Wir müssen also $\gamma\xi$ als groß voraussetzen und damit +\DPPageSep{142}{128} +$\gamma\epsilon$ als sehr groß auch gegen~$\gamma\xi$. Entwickeln wir nämlich den +letzten Logarithmus in eine Reihe, so erhalten wir +\[ +\ln \psi(\xi) + = \ln c - \frac{\gamma\xi^2}{2\epsilon} + + \frac{\gamma\xi^3}{3\epsilon^2} - \dots\DPtypo{}{.} +\] +Dieser Wert würde mit $\gamma\xi$ sehr groß werden, wenn $\gamma\epsilon$ nicht sehr +groß auch gegen $\gamma\xi$ wäre. Nun wird aber schon das Verhältnis +des dritten zum zweiten Gliede dem absoluten Werte nach +\[ += \frac{2}{3}\, \frac{\gamma\xi}{\gamma\epsilon}. +\] +Dies ist ein sehr kleiner Wert. Wir können uns also auf die zwei +ersten Glieder beschränken und finden +\begin{align*} +\ln \psi(\xi) &= \ln c - \frac{\gamma\xi^2}{2\epsilon} \\ +\intertext{woraus folgt} +\psi(\xi) &= ce^{-\tfrac{\gamma\xi^2}{2\epsilon}} \\ +\intertext{oder} +\Tag{(C)} +\psi(\xi) &= ce^{-h_0^2\xi^2} +\end{align*} +für +\[ +h_0^2 = \frac{\gamma}{2\epsilon} = \frac{m'}{2w(1 - w)\chi(1 - \chi)}. +\] + +Es ist aber $h_0$ eine sehr große, $\xi$~eine sehr kleine Zahl. Zu +berechenbaren Werten gelangen wir, wenn wir +\[ +\frakx = \frac{m'\xi}{\sqrt{n'}} = \frac{x}{\sqrt{n'}},\quad +h = \frac{\sqrt{n'}}{m'} h_0 +\] +einführen. Dann wird die Verteilungsfunktion +\[ +\psi(\frakx) = \frac{h}{\sqrt{\pi}}\, e^{-h^2 \frakx^2}, +\] +genau wie früher, und angenähert $h^2 = \dfrac{1}{2w(1 - w)}$. Dies war +zu erwarten, denn wir sahen schon, daß, wenn die Anzahl der +herausgegriffenen Kugeln klein ist im Verhältnis zu der Anzahl +der in der Urne enthaltenen Kugeln, der Fall genau so liegt, als +ob die Kugeln einzeln gezogen und nach der Ziehung jedesmal +zurückgelegt würden. +\DPPageSep{143}{129} + +In dem anderen Falle, wo weder $w$ noch $\chi$ nahe an $0$ oder~$1$ +liegen, können wir in den beiden Faktoren des Nenners~$\xi$ gegen +das erste Glied vernachlässigen und erhalten dann sofort +\[ +\frac{d \ln \psi(\xi)}{d\xi} = -\frac{m'\xi}{w(1 - w)\xi(1 - \xi)} +\] +und daraus durch Integration +\[ +\psi(\xi) = ce^{-h_0^2\xi^2}, +\] +\dh~dieselbe durch die \so{Gauß}sche Funktion gegebene typische +Verteilung wie vorhin und wie in dem Falle, wo die Kugeln +einzeln gezogen und nach der Ziehung jedesmal zurückgelegt +werden. Nur hat die frühere Größe $\sqrt{\dfrac{n}{2w(1 - w)}}$, in welcher +wir $m'$ statt $n$ geschrieben zu denken haben, sich jetzt verwandelt +in +\[ +h_0 = \sqrt{\frac{m'}{2w(1 - w)\chi(1 - \chi)}}. +\] +Es tritt also noch ein Faktor hinzu, der am kleinsten ist, wenn +die herausgegriffenen Kugeln die Hälfte von den in der Urne enthaltenen +Kugeln betragen, und um so größer wird, je mehr sich die +Anzahl der herausgegriffenen Kugeln von diesem Wert entfernt. +Damit die Funktionswerte in den Grenzen der Berechenbarkeit +liegen, muß~$h\xi$, \dh~auch $x:\sqrt{n'}$ einen berechenbaren Wert haben +und $x:n'$ daher einen sehr kleinen Wert. Das Mischungsverhältnis +$\dfrac{p'}{n'} = w + \dfrac{x}{n'}$ des herausgegriffenen Kugelhaufens weicht also +wenig von dem Mischungsverhältnis~$w$ der Kugeln in der Urne ab. + +Aus allen bisherigen Betrachtungen hat sich uns für den Fall, +daß sich die Verteilungsreihe einer kontinuierlichen Verteilungsfunktion +nähert, immer eine bestimmte Funktion, die \so{Gauß}sche +Funktion, ergeben. Diese Funktion ist ganz besonderer Art, unter +anderem ist sie wesentlich symmetrisch. + +Es gibt aber eine Erweiterung des Urnenschemas, durch +die eine wesentlich unsymmetrische Verteilung entspringt und +\DPPageSep{144}{130} +die sich als von großer Bedeutung erwiesen hat, weil sie den +Weg zeigt, wie man zu viel allgemeineren Verteilungsfunktionen +gelangen kann. + +Diese Verallgemeinerung des Urnenschemas besteht darin, daß +wir uns nicht bloß eine, sondern eine ganze Anzahl von Urnen +denken, und zunächst durch das Los bestimmen, aus welcher Urne +wir ziehen wollen. Für die Anzahl Male, die wir auf diese Weise +die $i$te Urne treffen, ergibt sich hierbei eine bestimmte relative +Häufigkeit $w_i$ derart, daß, wenn wir die Summation über alle Urnen +ausdehnen, +\[ +\Sum w_i = 1 +\] +wird. + +Denken wir uns nun die Ziehungen an der $i$ten Urne vollzogen, +so möge $u_{iz}$ die relative Häufigkeit der Fälle bezeichnen, wo das +Verhältnis der Anzahl der gezogenen weißen Kugeln zu der Anzahl +der überhaupt gezogenen Kugeln gleich $z$ ist. Wir haben dann +eine typische stationäre Reihe vor uns und es gelten die früher +abgeleiteten Beziehungen +\[ +\Sum_z u_{iz} = 1,\quad +\Sum_z u_{iz} z = u_i,\quad +\Sum_z u_{iz} (z - u_i)^2 = \frac{u_i(1 - u_i)}{n}. +\] + +Betrachten wir nun aber die Ziehungen so, daß wir alle Urnen +berücksichtigen, daß also von vornherein nicht entschieden ist, aus +welcher Urne wir ziehen, so müssen wir das zusammengesetzte +Ereignis ins Auge fassen, dessen erster Teil die Bestimmung der +Urne ist, aus welcher gezogen werden soll, und dessen zweiter Teil +in den Ziehungen aus der Urne selbst besteht. Für dieses zusammengesetzte +Ereignis wird nun die relative Häufigkeit +\[ +w_i u_{iz} +\] +und daraus ergibt sich der Mittelwert +\[ +w = \Sum_i \Sum_z w_i u_{iz} z = \Sum_i w_i u_i. +\] + +Die mittlere Ausweichung haben wir durch den Ausdruck zu +bestimmen +\[ +\mu^2 = \Sum_i \Sum_z w_i u_{iz} (z - w)^2. +\] +\DPPageSep{145}{131} +Diesen Ausdruck haben wir nun weiter auszurechnen. Zu dem +Zweck beachten wir zunächst, daß +\begin{align*} +\Sum_i \Sum_z w_i u_{iz} (z - u_i)^2 + &= \Sum_i w_i \frac{u_i(1 - u_i)}{n} \\ + &= \frac{w}{n} - \frac{\Sum w_i u_i^2}{n} +\end{align*} +wird. Wir finden dann weiter: +\begin{align*} +\mu^2 &= \Sum_i w_i \left[\Sum_z u_{iz} z^2 - 2\Sum_z u_{iz} z·w + w^2\right] \\ + &= \Sum_i \Sum_z w_i u_{iz} z^2 - w^2. +\end{align*} + +Nun wird, da $\Sum_z u_{iz} z^2 = \Sum_z u_{iz} (z - u_i)^2 + u_i^2$, +\begin{align*} +\Sum_i\Sum_z w_i u_{iz} z^2 + &= \Sum_i\Sum_z w_i u_{iz} (z - u_i)^2 + \Sum_i w_i u_i^2 \\ + &= \frac{w}{n} - \frac{\Sum w_i u_i^2}{n} + \Sum w_i u_i^2 + = \frac{w}{n} + \frac{n - 1}{n} \Sum w_i u_i^2 \\ + &= \frac{w}{n} + \frac{n - 1}{n} \Sum w_i(u_i - w)^2 + \frac{n - 1}{n} w^2, +\end{align*} +also ergibt sich: +\[ +\mu^2 = \frac{w(1 - w)}{n} + \frac{n - 1}{n} \Sum w_i(u_i - w)^2. +\] + +So gelangen wir zu dem Resultat, daß die mittlere Ausweichung +\[ +\mu = \sqrt{\frac{w(1 - w)}{n} + \frac{n - 1}{n} \Sum w_i(u_i - w)^2} +\] +wird, also in diesem Falle +\[ +\tag*{($\gamma$)} +\mu > \sqrt{\frac{w(1 - w)}{n}} +\] +ist. + +Läßt man die Anzahl der jedesmal aus einer Urne gemachten +Ziehungen unbegrenzt zunehmen, so wird die relative Häufigkeit +(oder Wahrscheinlichkeit) der Fälle, wo das Mischungsverhältnis +der gezogenen Kugeln zwischen $z$ und $z + dz$ liegt, wenn feststeht, +daß aus der $i$ten Urne gezogen wird, +\[ += e^{-h_i^2 (z - u_i)^2}\, \frac{h_i\, dz}{\sqrt{\pi}}\quad\text{für}\quad +h_i = \sqrt{\frac{n}{2u_i(1 - u_i)}} +\] +\DPPageSep{146}{132} +und damit wird die Wahrscheinlichkeit, daß überhaupt das Ziehungsverhältnis +zwischen $z$ und $z + dz$ liegt, +\[ +\Tag{(D)} +\Phi(z)\, dz = \Sum_i \frac{w_i h_i}{\sqrt{\pi}}\, e^{-h_i^2(z - u_i)^2} dz. +\] + +Daraus folgt sofort +\begin{align*} +\Int_{-\infty}^{+\infty} \Phi(z)\, dz &= 1, +\intertext{ferner} +\Int_{-\infty}^{+\infty} z\Phi(z)\,dz + &= \Sum_i w_i u_i = w. +\intertext{Endlich wird} +\Int_{-\infty}^{+\infty} z^2 \Phi(z)\, dz + &= \Sum w_i \frac{u_i(1 - u_i)}{n} + \Sum w_i u_i^2, +\end{align*} +entsprechend dem oben gefundenen Wert für~$\mu^2$. + +Wir sind so zu einer Verteilungsfunktion +\[ +\Phi(z) = \Sum_i\frac{w_i h_i}{\sqrt{\pi}}\, e^{-h_i^2(z - u_i)^2}\quad +(\Sum w_i = 1) +\] +gelangt, die eine sofort einleuchtende Verallgemeinerung der einfachen +\so{Gauß}schen Funktion bildet. Es ist allerdings keine ganz +leichte Aufgabe, eine vorliegende empirische Verteilungsfunktion +auf diese Form zu bringen. + +Was die Lösung dieser Aufgabe anbetrifft, so erinnert sie +auf den ersten Anblick stark an die viel einfachere Aufgabe der +Entwickelung einer gegebenen periodischen Funktion in eine +\so{Fourier}sche Reihe, aber bei näherem Zusehen bemerkt man doch +bald die tiefgreifende Verschiedenheit beider Entwickelungen. Zwar +kann man in beiden Fällen sagen, daß die wirklich vorhandene +Funktion aus gewissen Teilfunktionen, im einen Falle die wirkliche +Schwingung aus Sinusschwingungen, im anderen Falle die wirkliche +Dispersion aus typischen (der \so{Gauß}schen Verteilungsfunktion +folgenden) Dispersionen zusammengesetzt wird. Aber +während im Falle der \so{Fourier}schen Reihe die nähere Bestimmung +der Teilschwingungen durch einfache Teilung der ganzen Periode +\DPPageSep{147}{133} +in gleiche Teile gewonnen wird, sind im Falle der Entwickelung +einer Verteilungsfunktion nach \so{Gauß}schen Funktionen in jeder +von diesen zwei zu bestimmende Konstanten, $h_i$ und $u_i$, enthalten. +Will man diese Konstanten nicht von vornherein, sondern so bestimmen, +daß eine möglichste Annäherung an die wirkliche Verteilung +bei einer möglichst geringen Anzahl von Entwickelungsgliedern +erreicht wird, so erhält man schon in dem Falle, wo +die Entwickelung aus nur zwei Gliedern besteht, eine ziemlich +schwierige Rechnung. Es liegt daher nahe, die Reihenentwickelung +einer vorgelegten Verteilungsfunktion auf ganz anderem +Wege zu versuchen. Der einfachste Weg wäre der, daß man +nicht von der Funktion selbst, sondern von ihrer logarithmischen +Derivierten ausgeht und diese in eine gewöhnliche Potenzreihe +entwickelt. Für die Verteilungsfunktion selbst ergibt sich dann +ein Ausdruck +\[ +\psi(z) = e^{a_0 + a_1z + a_2z^2 + a_3z^3 + \dots}. +\] +Ein anderer, anscheinend besserer Weg ist der, daß das Produkt +der gegebenen Verteilungsfunktion und einer Funktion $e^{h^2(z - c)^2}$ +in eine Potenzreihe $a_0 + a_1z + a_2z^2 + \dots$ entwickelt wird. Für +die Verteilungsfunktion selbst ergibt sich dann ein Ausdruck +\[ +\psi(z) = e^{-h^2(z - c)^2} (a_0 + a_1z + a_2z^2 + \dots). +\] +Man kann diese Entwickelung auch so fassen, daß man von der +Funktion $\phi(z) = e^{-h^2(z - c)^2}$ die sukzessiven Derivierten $\phi_1(z), +\phi_2(z), \dots$ einführt und dann setzt +\[ +\psi(z) = b_0\phi(z) + b_1\phi_1(z) + b_2\phi_2(z) + \dots. +\] +Was diese Form der Entwickelung betrifft, so sei insbesondere +auf H.~\so{Bruns}, Wahrscheinlichkeitsrechnung und Kollektivmaßlehre +\index{Bruns}% +(Leipzig und Berlin 1906) verwiesen, wo die allgemeine Lösung +in einer allerdings nicht ganz leicht zu übersehenden Weise +gegeben ist. +\EndChap +\DPPageSep{148}{134} + + +\Chapter{Neuntes Kapitel}{Die statistische Theorie des Zufalls} + +Es handelt sich nun darum, aus den Entwickelungen der +letzten Kapitel sozusagen die Nutzanwendung zu ziehen, indem +wir in dem ganzen Bereich der Wirklichkeit die Erscheinungen +suchen, die dem Schema der Zufallsspiele entsprechen. Dieses +Entsprechen kann sich zunächst nur dadurch kundgeben, daß die +Verteilung der empirisch festgestellten Zahlenwerte dieselbe ist, +wie sie sich bei der Aufzeichnung der statistischen Ergebnisse im +Falle häufiger Wiederholung des Zufallsspiels, im besonderen bei +der Aufzeichnung der Ziehungsresultate, wenn das Zufallsspiel in +den Ziehungen aus einer Urne besteht, ergeben würde. Wir +wollen die Frage, inwieweit die äußere Übereinstimmung der +statistischen Ergebnisse auch auf eine innere Gleichartigkeit der +verglichenen Vorgänge schließen läßt, einstweilen beiseite lassen +und vielmehr nur danach fragen, inwieweit die Übereinstimmung +der statistischen Ergebnisse erreicht werden kann und wie man +beurteilen soll, ob sie in hinreichender Weise vorhanden ist. Dies +ist nicht so ganz einfach zu entscheiden, weil man bei der verhältnismäßig +geringen Anzahl von Beobachtungen, die man meistens +nur zur Verfügung hat, nicht eine völlige Regelmäßigkeit erwarten +darf, vielmehr müssen die so gefundenen Werte mehr oder minder +beträchtlich von den Zahlen abweichen, die sich bei unendlicher +Häufung der Beobachtungen herausstellen würden. + +Die statistischen Ergebnisse der Ziehungen aus der Urne +werden nicht wirklich aufgezeichnet, sie erscheinen ersetzt durch +die Formeln, welche wir bereits abgeleitet haben, und welchen die +Bedeutung zukommt, daß sie den aus bestimmten theoretischen +Erwägungen gefolgerten Ersatz für eine die wirklichen Ziehungsergebnisse +bei einer sehr großen Zahl von Ziehungen registrierende +Tabelle liefern. Wir haben so bestimmte Formeln, denen die aus +\DPPageSep{149}{135} +der Gesamtheit alles Geschehens herauszugreifenden Vorgänge in +ihren statistischen Ergebnissen zu entsprechen haben, \dh~wenn +wir diese Ergebnisse graphisch auftragen, muß die Formel eine +Kurve liefern, die verhältnismäßig nahe an den die statistischen +Ergebnisse darstellenden Punkten vorbeiläuft. Wir können dies +auch so ausdrücken, daß wir sagen: die Unterschiede zwischen den +empirisch festgestellten und den aus der Formel folgenden Werten +müssen eine stationäre Reihe bilden, die sich um den Mittelwert~$0$ +gruppiert. Die sich so ergebende stationäre Reihe läßt sich aber +meistens nicht mit genügender Sicherheit beurteilen, teils weil +ihre Gliederzahl zu gering ist, teils weil die Genauigkeit der bestimmten +Unterschiede verhältnismäßig zu klein ist. So ist eine +exakte Beurteilung der vorliegenden Verteilungsreihe auf diesem +Wege meistens nicht möglich. Deswegen ist es von Wichtigkeit, +bestimmte zahlenmäßige Feststellungen zu haben, die wenigstens +eine vorläufige Beurteilung, inwieweit die vorliegende Verteilungsreihe +sich dem abgeleiteten Schema anpaßt, ermöglichen. + +Diese zahlenmäßigen Feststellungen ergeben sich aus dem Gedanken, +daß, wenn die gefundene Verteilungsreihe die Form einer +aus dem Urnenschema folgenden Verteilungsreihe hat, auch für +sie die Beziehungen gelten müssen, die wir bei dem Urnenschema +fanden. Von solchen Beziehungen war die erste die Relation, +die wir bei dem ersten Urnenschema, den Ziehungen einer Kugel +aus einer Urne, zwischen dem Mischungsverhältnis und der mittleren +Ausweichung der entstehenden Verteilungsreihe erhielten. +\index{Lexis|ff}% +Diese Relation hat \so{Lexis}\footnote + {Vgl.\ die grundlegende Schrift Zur Theorie der Massenerscheinungen + in der menschlichen Gesellschaft, Freiburg~1877.} +benutzt, um einen ersten Anhaltspunkt +dafür zu gewinnen, inwiefern die Dispersionen, die sich bei statistischen +Verhältniszahlen ergeben, sich mit der aus dem einfachen +Urnenschema folgenden Verteilungsreihe vergleichen lassen. Zur +Aufstellung der Relation ist notwendig, daß zuerst der Durchschnittswert +$y_0$ der sämtlichen beobachteten $r$ Verhältniszahlen~$y_i$ +berechnet wird. Daraus wird der Wert für die mittlere Ausweichung +$\mu_1$ in folgender Weise bestimmt (indem $y_0$ an die Stelle +von $w$ tritt): +\[ +\Tag{(1)} +\mu_1 = \sqrt{\frac{y_0(1 - y_0)}{n}}, +\] +\DPPageSep{150}{136} +wenn $n$ die Durchschnittsanzahl der Fälle bezeichnet, auf die sich +die einzelnen Verhältniswerte beziehen. Dieses Verfahren bezeichnet +\so{Lexis} als die \so{statistische Methode}. Ihr steht die +sogenannte \so{physikalische Methode} gegenüber, bei welcher die +mittlere Ausweichung nach der Formel +\[ +\Tag{(2)} +\mu_2 = \sqrt{\frac{\Sum(y_i - y_0)^2}{r - 1}} +\] +bestimmt wird, indem der Fehlertheorie entsprechend $r - 1$ statt +$r$ genommen wird, was an sich belanglos ist (vgl.\ S.~88). Entspricht +die Verteilungsreihe dem einfachen Urnenschema, so müssen die +beiden gefundenen Werte gleich sein. \so{Lexis} setzt daher +\[ +\Tag{(3)} +Q = \frac{\mu_2}{\mu_1}, +\] +und spricht von einer \so{normalen Dispersion}, wenn wenigstens +angenähert +\[ +Q = 1 +\] +ist. Wird dagegen $Q > 1$, so spricht er von einer \so{übernormalen +Dispersion} und im Falle $Q < 1$ von einer \so{unternormalen +Dispersion}. Der Wert~$Q$ wird neuerdings als +\so{Divergenzkoeffizient} bezeichnet. Zu beachten ist von vornherein, +daß seine Bildung nur dann einen Sinn hat, wenn $\mu_1$ +und $\mu_2$ nicht zu klein sind, weil sonst aus der geringsten Abweichung +in $\mu_1$ oder $\mu_2$ eine große Schwankung im Werte von $Q$ +entstehen würde. Insbesondere darf also $y_0$ weder nahe an $0$ noch +nahe an $1$ liegen. + +Um einen Begriff davon zu geben, wie sich die Werte des +Divergenzkoeffizienten~$Q$ in der Wirklichkeit gestalten können, +wollen wir mit \so{Lexis}\footnote + {Conrads Jahrbücher für Nationalökonomie und Statistik, Bd.~32 + (1879), S.~60.} +das Beispiel des \so{Verhältnisses der +Sterblichkeiten für das männliche und weibliche Geschlecht +in den verschiedenen Lebensaltern} nehmen. Die +Zahlen entstammen der belgischen Statistik für die Jahre~1841 +bis~1860. Die Kolumne unter $z$ gibt an die Anzahl der gestorbenen +männlichen Individuen auf $1000$ weibliche. +\DPPageSep{151}{137} +\begin{table}[hbt!] +%[** TN: Original uses em-dashes for ranges] +\[ +\begin{array}{l||r|lTl||r|l} +\hline +\hline +\ColHeadbb{Alter}{Alter} & +\ColHeadb{$z$}{$z$} & +\ColHeadB{$Q$}{$Q$} & +\ColHeadbb{Alter}{Alter} & +\ColHeadb{$z$}{$z$} & +\ColHead{$Q$}{$Q$} \\ +\hline +\hline +\text{Totgeboren} &1348&0,99&\text{$15\EnDash20$ Jahre} & 770&2,1 \\ +\text{$\Z0\EnDash\Z1$ Monat} &1359&0,84&\text{$20\EnDash25$ \Ditto}&1095&1,7 \\ +\text{$\Z1\EnDash\Z2$ Monate} &1323&1,15&\text{$25\EnDash30$ \Ditto}& 905&1,5 \\ +\text{$\Z2\EnDash\Z3$ \Ditto[Monate]}&1253&0,91&\text{$30\EnDash40$ \Ditto}& 826&2,1 \\ +\text{$\Z3\EnDash\Z4$ \Ditto[Monate]}&1224&1,14&\text{$40\EnDash45$ \Ditto}& 943&2,3 \\ +\text{$\Z4\EnDash\Z5$ \Ditto[Monate]}&1284&1,04&\text{$45\EnDash50$ \Ditto}&1143&3,4 \\ +\text{$\Z5\EnDash\Z6$ \Ditto[Monate]}&1257&1,06&\text{$50\EnDash55$ \Ditto}&1124&4,3 \\ +\text{$\Z6\EnDash\Z9$ \Ditto[Monate]}&1179&1,13&\text{$55\EnDash60$ \Ditto}&1055&4,3 \\ +\text{$\Z9\EnDash12$ \Ditto[Monate]}&1085&1,12&\text{$60\EnDash65$ \Ditto}& 962&3,5 \\ +\text{$\Z1\EnDash\Z2$ Jahre} &1028&1,53&\text{$65\EnDash70$ \Ditto}& 913&4,3 \\ +\text{$\Z2\EnDash\Z3$ \Ditto} & 990&1,06&\text{$70\EnDash75$ \Ditto}& 906&4,1 \\ +\text{$\Z3\EnDash\Z5$ \Ditto} & 947&1,16&\text{$75\EnDash80$ \Ditto}& 903&2,1 \\ +\text{$\Z5\EnDash10$ \Ditto} & 878&1,66&\text{$80\EnDash85$ \Ditto}& 866&1,26\\ +\text{$10\EnDash15$ \Ditto} & 713&2,5 &\text{$85\EnDash90$ \Ditto}& 800&1,29\\ +\end{array} +\] +\end{table} + +Aus dieser Tabelle geht hervor, daß während des ersten +Lebensjahres die Dispersion als eine normale angesehen werden +kann, ja sogar während der ersten fünf Jahre, da der einzige zu +große Wert~$1,53$ in den Mängeln der Statistik begründet sein kann. +Während der folgenden Jahre finden wir dagegen zum Teil sehr +weitgehende Abweichungen von dem Normalwert~$1$. In der Tat +läßt sich eine solche Übereinstimmung, wie sie für die normale Dispersion +gefordert wird, nur aus einer vermuteten Gemeinsamkeit +gewisser allgemeiner Eigenschaften des vorliegenden Ereignisses mit +den Vorgängen bei den Ziehungen aus einer Urne erklären. Daß +eine solche Gemeinsamkeit aber nur in sehr vereinzelten Fällen angenommen +werden kann, liegt auf der Hand, und so finden sich +nur wenige Fälle, in denen wirklich angenähert $Q = 1$ wird. + +Wir haben aber nachgewiesen, daß auch die Fälle, wo $Q \neq 1$ +wird, sich auf Grund eines abgeänderten Urnenschemas erklären +lassen. Nahmen wir nämlich an, daß das Mischungsverhältnis +der schwarzen und weißen Kugeln in der Urne nicht von vornherein +feststeht, sondern während der Ziehungen sich ändert (wir +setzten voraus, es sei eine ganze Reihe von Urnen mit allen möglichen +Mischungsverhältnissen vorhanden, und ließen die einzelnen +Ziehungen aus je einer durch das Los oder sonstwie bestimmten +Urne stattfinden), dann zeigte sich, daß die Verteilung der Ziehungsergebnisse +wohl noch, wenn die Reihenfolge der gewählten Urnen +\DPPageSep{152}{138} +von der einen zur anderen Ziehungsreihe festgehalten wurde, der +gleichen Verteilungsfunktion wie früher, nämlich der \so{Gauß}schen +Funktion folgte, aber die Beziehung $\mu_2 = \mu_1$ zwischen den oben +angegebenen Werten \Eqref{(1)}~und~\Eqref{(2)} aufhörte zu bestehen und in die +Ungleichheit +\[ +\mu_2 < \mu_1 +\] +überging, so daß sich $Q < 1$, also eine unternormale Dispersion +ergibt. Nennen wir also das Mischungsverhältnis der Kugeln in +der Urne jedesmal die dem Ereignis (\dh~der Ziehung) zugrunde +liegende Wahrscheinlichkeit, so würde sich das allgemeine Resultat +herausstellen: + +\so{Die unternormale Dispersion läßt sich erklären +durch eine dem Ereignis zugrunde liegende, von Fall zu +Fall wechselnde Wahrscheinlichkeit.} + +Andererseits hatten wir gefunden, daß, wenn die Ziehungen +einer Reihe immer aus derselben Urne stattfinden, aber unter den +Urnen mit allen möglichen Mischungsverhältnissen diejenige, aus +welcher gezogen werden soll, erst durch das Los bestimmt wird, +dann sich eine Verteilung ergibt, bei der +\[ +\mu_2 > \mu_1, +\] +die Dispersion also eine übernormale ist. + +\so{Die übernormale Dispersion läßt sich also dadurch +erklären, daß die dem Ereignis zugrunde liegende Wahrscheinlichkeit +wohl bei allen den Fällen, die zur Bildung +dieses Wertes der relativen Häufigkeit benutzt wurden, +dieselbe ist, aber nicht dieselbe bei den verschiedenen +Gruppen von Fällen, die zu der Bildung der einzelnen +relativen Häufigkeitswerte benutzt sind.} + +Damit ist in der Tat eine gewisse Erklärung für das Auftreten +und die Unterscheidung der drei verschiedenen Dispersionsarten +gefunden\footnote + {Der Grundgedanke und ein Teil der analytischen Entwickelung + bei dieser Erklärung geht auf \so{Poisson} zurück; die Deutung der übernormalen +\index{Poisson}% + Dispersion, die \so{Lexis} ausführlich erörtert hatte, hat insbesondere + v.~\so{Bortkewitsch} (Das Gesetz der kleinen Zahlen, 1898, +\index{Bortkewitsch@Bortkewitsch (Bortkiewicz), Lad.\ v.}% + S.~29) noch weiter ausgestaltet. Man vgl., was allgemein die Anwendung + der Wahrscheinlichkeitsrechnung auf Statistik betrifft, desselben + Verfassers Kritische Betrachtungen zur theoretischen Statistik, Conrads + Jahrbücher~(3), Bd.~8, S.~641; Bd.~10, S.~321; Bd.~11, S.~671 (1894--1896).}. +Man darf aber die Bedeutung dieser Erklärung +\DPPageSep{153}{139} +nicht überschätzen. Vor allem ist schwer einzusehen, wie sich +in der Wirklichkeit eine von Fall zu Fall wechselnde, aber bei +jeder Gruppe von Fällen in der gleichen Weise wiederkehrende +Wahrscheinlichkeit ergeben soll. Nicht viel natürlicher ist die +Annahme, daß bei jeder Gruppe von Fällen eine andere, aber bei +den einzelnen Fällen einer Gruppe dieselbe Wahrscheinlichkeit +vorhanden sein soll, denn die Einteilung der Fälle in Gruppen, +an denen man die relative Häufigkeit bestimmt, ist doch meist +eine an sich willkürliche, und die Fälle schließen sich örtlich und +zeitlich kontinuierlich aneinander an. Man wird sich daher +darauf beschränken müssen, zu sagen: \so{ein Wechsel der Wahrscheinlichkeit +innerhalb einer Gruppe von Fällen verringert +die Dispersion, ein Wechsel von einer Gruppe +zur anderen erhöht sie.} + +Es bleibt noch übrig, kurz der anderen Deutungsart zu +gedenken, wo die Kugeln aus der Urne nicht einzeln, sondern auf +einmal gezogen werden. In diesem Falle tritt in dem Ausdruck +für die mittlere Ausweichung unter der Wurzel zu $w(1 - w)/n$ noch +ein Faktor $\chi(1 - \chi)$ hinzu, der immer $<1$ ist, es ergibt sich also +\[ +\mu_2 < \mu_1 +\] +und demnach wird +\[ +Q < 1, +\] +die Dispersion ist also unternormal. Diese Erklärung der unternormalen +Dispersion scheint an sich sehr einleuchtend. Aber +wieder erhebt sich der Einwand, daß es meistens durchaus nicht +der Wirklichkeit entspricht, wenn die Fälle einer Gruppe als eine +natürliche Gesamtheit angesehen werden, wie es doch geschieht, +wenn sie durch die mit \so{einem} Griff aus der Urne herausgeholten +Kugeln illustriert werden. Immerhin könnte man ja vermuten, +daß gerade da die unternormale Dispersion sich einstellt, wo die +Verhältniszahlen sich in gewisser Weise auf solche natürliche +Gruppen beziehen. + +Das bekannteste Beispiel für eine vermutliche normale Dispersion +bildet das \so{Geschlechtsverhältnis der Geborenen}. +Auch dieses hat \so{Lexis} ausführlich behandelt (Conrads Jahrbücher +für Nationalökonomie und Statistik, Bd.~27 (1876), S.~206; Abhandlungen +zur Theorie der Bevölkerungs- und Moralstatistik, 1903, +S.~130), indem er die Zahlen für die verschiedenen preußischen +\DPPageSep{154}{140} +Regierungsbezirke in den einzelnen Monaten der Jahre~1868 +und~1869 zugrunde legte. Wir wollen seine Resultate nur für +die größten Bezirke anführen. Es ergibt sich: +\[ +\begin{array}{l||c|c} +\hline +\hline +\ColHeadbb{Bezirk}{Bezirk} & +\ColHeadb{$n$}{$n$} & +\ColHead{$Q$}{$Q$} \\ +\hline +\hline +\DotBox{Königsberg} & 3426 & 1,06 \\ +\DotBox{Potsdam} & 3028 & 0,96 \\ +\DotBox{Frankfurt} & 3211 & 0,98 \\ +\DotBox{Posen} & 3738 & 1,01 \\ +\DotBox{Breslau} & 4766 & 0,89 \\ +\DotBox{Oppeln} & 4855 & 0,92 \\ +\DotBox{Magdeburg} & 3650 & 1,02 \\ +\DotBox{Düsseldorf} & 4305 & 1,12 \\ +\end{array} +\] + +Die Zahlen $n$ beziehen sich auf die Geburten während eines +Monates. Die Werte von $Q$ kommen hier der Einheit so nahe, wie +man es überhaupt erwarten kann, so daß wir hier in der Tat mit ziemlicher +Sicherheit von einer normalen Dispersion sprechen können. + +Trotzdem wäre der Schluß übereilt, daß wir mit Gewißheit +annehmen können, in dem Geschlechtsverhältnis der Geborenen +liege der Typus einer rein zufälligen Verteilung vor. Abgesehen +davon, daß die bloße Bestimmung des Divergenzkoeffizienten~$Q$ +allein dafür nicht ausreichend ist, beruht die Annäherung an +den Wert~$1$, die \so{Lexis} gefunden hat, wie es scheint, auf der +günstigen Auswahl der Beobachtungsbezirke und der verhältnismäßig +kurz genommenen Beobachtungsdauer. Jedenfalls gelangt +man zu anderen Ergebnissen, wenn man als Beobachtungsdauer statt +eines Monates je ein Jahr und als Beobachtungsbezirk das Königreich +Sachsen nimmt\footnote + {Vgl.\ E.~\so{Blaschke}, Vorlesungen über mathematische Statistik, +\index{Blaschke}% + Leipzig 1906; H.~\so{Forcher}, Die statistische Methode als selbständige +\index{Forcher}% + Wissenschaft, Leipzig 1913.}. +Es ergeben sich folgende Werte für das Verhältnis~$y$ +der männlichen Geburten zu der Gesamtzahl der Geburten: +\[ +\small +\begin{array}{@{}c||cTc||cTc||cTc||c@{}} +\hline +\hline +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHeadB{$y$}{$y$} & +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHeadB{$y$}{$y$} & +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHeadB{$y$}{$y$} & +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHead{$y$}{$y$} \\ +\hline +\hline +1891 & 0,512\,14 & 1896 & 0,513\,01 & 1901 & 0,511\,77 & 1906 & 0,511\,14 \\ +1892 & 0,513\,94 & 1897 & 0,512\,83 & 1902 & 0,512\,43 & 1907 & 0,512\,35 \\ +1893 & 0,512\,13 & 1898 & 0,511\,85 & 1903 & 0,510\,19 & 1908 & 0,511\,04 \\ +1894 & 0,510\,36 & 1899 & 0,512\,90 & 1904 & 0,512\,86 & 1909 & 0,513\,21 \\ +1895 & 0,512\,14 & 1900 & 0,514\,87 & 1905 & 0,513\,20 & 1910 & 0,512\,02 \\ +\end{array} +\] +\DPPageSep{155}{141} + +Für die Periode 1891 bis 1900 findet man hieraus den Wert +$Q = 0,904$, für die Periode 1901 bis 1910 den Wert $Q = 0,705$. +Diese Übereinstimmung ist weit weniger gut als die von \so{Lexis} +gefundene. + +Daß die Verschiedenheiten der Verhältniszahlen für die einzelnen +Jahre nicht auf bloßen Zufälligkeiten beruhen, kann man +aus den Zahlen für das gesamte Deutsche Reich während der +letzten Jahre ersehen. Es entfallen auf $100$ Mädchengeburten an +Knabengeburten: +\[ +\begin{array}{l@{}c|l@{}c} +\DotBox{1906} & 106,0 & \DotBox{1910} & 105,9 \\ +\DotBox{1907} & 106,3 & \DotBox{1911} & 106,1 \\ +\DotBox{1908} & 106,1 & \DotBox{1912} & 106,5 \\ +\DotBox{1909} & 105,9 && \\ +\end{array} +\] + +Dabei erscheint auffallend die Steigerung im letzten Jahre +1912. Sieht man nun zu, wie sie zustande gekommen ist, so +erkennt man merkwürdigerweise, daß sie wesentlich von den süddeutschen +Staaten herrührt. Die Zahl hat sich in Preußen von +$106,4$ für 1911 nur auf $106,5$ für 1912 bewegt, während wir für +die süddeutschen Staaten finden: +\[ +\begin{array}{l||c|c} +\hline +\hline +& \ColHeadb{1911}{1911} & \ColHead{1912}{1912} \\ +\hline +\hline +\DotBox[4cm]{Bayern} & 105,9 & 106,8 \\ +\DotBox[4cm]{Württemberg} & 103,6 & 106,4 \\ +\DotBox[4cm]{Baden} & 105,3 & 106,0 \\ +\DotBox[4cm]{Elsaß-Lothringen} & 105,3 & 106,5 \\ +\end{array} +\] +Es ist danach kein Zweifel, daß wesentlich auf diesen verhältnismäßig +bedeutenden Verschiebungen auch die Änderung in der +Gesamtziffer beruht. + +Der starke Einfluß des Landes auf das Geschlechtsverhältnis +der Geborenen ist bekannt. Es kamen \zB~auf $100$ Mädchengeburten +während des Zeitraumes 1887 bis 1891 an Knabengeburten +\[ +\begin{array}{l@{}c} +\DotBox{in England} & 103,6 \\ +\DotBox{in Spanien} & 108,3 \\ +\end{array} +\] + +Nach \so{Bertillon} (Anhang zum Annuaire statistique de la +\index{Bertillon}% +ville de Paris für 1905, Paris 1907) übt das Alter der Mutter +einen deutlich erkennbaren Einfluß auf das Geschlecht des Kindes +\DPPageSep{156}{142} +aus. Nach den Erhebungen in Paris 1891 bis~1905 ergeben sich +auf $100$ Mädchengeburten folgende Zahlen von Knabengeburten: +\[ +\small +\begin{array}{l|*{6}{c|}c} +\hline\hline +\ColHeadb{Alter der}{Alter der\\Mutter:} & +15 \EnDash 19 & +20 \EnDash 24 & +25 \EnDash 29 & +30 \EnDash 34 & +35 \EnDash 39 & +40 \EnDash 44 & +45 \EnDash 49 \\ +\hline\hline +\text{Eheliche} & +107,1 & 106,2 & 106,4 & 106,5 & 106,6 & 113,0 & 105,0 \\ +\text{Uneheliche} & +104,5 & 105,3 & 102,2 & 105,0 & 103,7 & 112,1 & 102,1 \\ +\end{array} +\] +Es zeigt sich also eine deutliche Zunahme der Knabengeburten +für die mittleren Lebensjahre der Mutter. + +Die Bestimmung des Divergenzkoeffizienten~$Q$ ist gewissermaßen +der erste Schritt zur Beurteilung der Dispersion. Sie gibt +\zB~noch keinen Anhaltspunkt für die Beurteilung einer vorhandenen +Asymmetrie. Hierfür ist, wie wir bereits gesehen haben, +von Wichtigkeit, daß außer dem arithmetischen Mittel auch der +Zentralwert, unter dem und über dem gleich viel der Beobachtungswerte +liegen, und der Normalwert, für den sich in der aus der +Urreihe abgeleiteten Verteilungsreihe die größte relative Häufigkeit +ergibt, gebildet werden. + +Fallen diese drei Werte zusammen, so liefert dies einen Anhaltspunkt +dafür, daß die Dispersion eine symmetrische ist. Wir haben +also folgende drei Werte zu bestimmen: + +1. Den Durchschnittswert der Beobachtungswerte +\[ +y_0 = \frac{\Sum y_i}{r} +\] +oder, wenn wir die Verteilungsfunktion $\phi(y)$ einführen, +\[ +\Tag{(4)} +y_0 = \Int_{-\infty}^{+\infty} \phi(y) y\, dy + : \Int_{-\infty}^{+\infty} \phi(y)\, dy. +\] + +2. Den Zentralwert~$y_z$, für den +\[ +\Tag{(5)} +\Int_{-\infty}^{y_z} \phi(y)\, dy = \Int_{y_z}^{+\infty} \phi(y)\, dy +\] +wird. + +3. Den Normalwert~$y_a$, für den +\[ +\Tag{(6)} +\phi(y_a) = \text{Max.} +\] +\DPPageSep{157}{143} +wird. Dann muß, wenn eine symmetrische Verteilung vorliegt, +\[ +y_0 = y_z = y_a +\] +werden. Dieser Wert kann als der \so{typische Wert} bezeichnet +werden. + +Man wird sich nun aber schwer entschließen, mit dieser Bestimmung +die Beurteilung der Verteilungsreihe abzuschließen. Der +letzte Zielpunkt muß vielmehr sein, ein "`Gesetz"' für die Verteilung +selbst herauszufinden. Auch dazu kann die Betrachtung des +Urnenschemas dienen. Hierbei hat sich uns überall, wo die Anzahl +der beobachteten Fälle sehr groß war, die \so{Gauß}sche Verteilungsfunktion +ergeben, und wenn wir eine allgemeinere Verteilungsfunktion +erstrebten, so mußten wir sie uns aus der Übereinanderlagerung +\so{Gauß}scher Funktionen hervorgegangen denken (ähnlich +wie man sich die allgemeine Schwingung aus der Superposition +von Sinuswellen hervorgegangen denkt). Das legt es nahe, zunächst +zu versuchen, wie weit man mit der einfachen \so{Gauß}schen +Verteilungsfunktion kommt. In diesen Fällen kann, wie wohl +nicht mehr besonders hervorgehoben zu werden braucht, die +Dispersion sowohl eine normale als auch eine unter- oder übernormale +sein, die Gültigkeit des \so{Gauß}schen Verteilungsgesetzes +und die \so{Lexis}sche Beurteilung der normalen Dispersion fallen +keineswegs zusammen. Es zeigt sich nun, daß unter der Voraussetzung +einer \so{typischen} Dispersion, die der \so{Gauß}schen Funktion +\[ +\phi(x) = \frac{h}{\sqrt{\pi}}\, e^{-h^2 x^2} +\] +folgt, sich für die Konstante $h$ in dieser Funktion eine dreifache +Bestimmung ergibt. Die eine Bestimmung benutzt die Werte, +unter oder über denen ein Viertel der beobachteten Zahlenwerte +liegt. Nennt man $\sigma$ den Unterschied dieser Werte, so wird +\[ +\Tag{(7)} +\frac{1}{h_1} = \frac{\sigma}{0,9539}. +\] +Die zweite Formel benutzt die Summe der Abweichungen~$y$ aller +Beobachtungswerte, \dh~aller Glieder~$y$ der Urreihe, die über +oder unter dem Mittelwert liegen, von diesem Mittelwert. Ist $r$ +die Gesamtzahl aller bestimmten Werte, so folgt +\DPPageSep{158}{144} +\[ +\Tag{(8)} +\frac{1}{h_2} + = 2 \sqrt{\pi}\, \frac{\Sum_{+} (y_i - y_0)}{r} + = -2 \sqrt{\pi}\, \frac{\Sum_{-} (y_i - y_0)}{r}, +\] +wenn $\Sum_{+}$, $\Sum_{-}$ bedeutet, daß die Summation über alle positiven oder +alle negativen Werte der Differenz $y_i - y_0$ erstreckt werden soll. +Die dritte Bestimmung beruht auf der Quadratensumme aller vorkommenden +Abweichungen vom Mittelwert und liefert +\[ +\Tag{(9)} +\frac{1}{h_3} = \sqrt{2\frac{\Sum (y_i - y_0)^2}{r - 1}}. +\] +Der letzte Wert stimmt bis auf den Faktor~$\sqrt{2}$ mit der mittleren +Ausweichung $\mu_2$ überein. Wenn man im vorliegenden Falle diese +Bestimmungen verwerten will, so muß man alle überhaupt vorliegenden +Bestimmungen, die sich auf die einzelnen Monate der +Jahre 1868 und 1869 beziehen, zusammenfassen und erhält dann +eine Gesamtheit von $816$ Einzelbestimmungen. \so{Lexis} zieht es +aber vor, zunächst eine Gruppe aus den $17$ größten Bezirken zu +wählen, zu denen auch die oben angeführten gehören. Es liegen +dann nur $408$ Einzelbestimmungen vor, für die sich in der Tat +nach den drei möglichen Methoden derselbe Mittelwert $1065,8$ +und folgende Verteilungsreihe ergibt: +\[ +\begin{array}{c||c|c} +\hline\hline +\ColHeadbb{Abweichung}{Abweichung} & +\multicolumn{2}{c}{\text{\thsize Beobachtete Fälle}} \\ +\cline{2-3} +\ColHeadbb{$+$ $-$}{$+$ $-$} & +\ColHeadb{\qquad\qquad}{$+$} & +\ColHead{\qquad\qquad}{$-$} \\ +\hline\hline +\Z0 \EnDash \Z20 & 82 & 73 \\ + 20 \EnDash \Z40 & 57 & 65 \\ + 40 \EnDash \Z60 & 41 & 43 \\ + 60 \EnDash \Z80 & 16 & \Z9 \\ + 80 \EnDash 100 & \Z5 & \Z9 \\ +\PadTxt[r]{$80$\EnDash}{Über } 100 & \Z3 & \Z5 \\ +\end{array} +\] + +Führt man nun die drei Bestimmungen von $h$ aus, so ergeben +sich die Werte +\[ +h_1 = 0,018,\qquad +h_2 = 0,019,\qquad +h_3 = 0,019, +\] +also eine gute Übereinstimmung. + +Rechnet man aber mit Hilfe des bestimmten Normalwertes +und des Wertes von $h$ nach der \so{Gauß}schen Funktion die Häufigkeitszahlen +aus, so findet man die folgenden Zahlenreihen: +\DPPageSep{159}{145} +\[ +\begin{array}{l@{\,}*{6}{r<{\quad}}} +\DotBox{Berechnet} & 82& 61& 37& 17& 5& 2 \\ +\multirow{2}{*}{Beobachtet % + $\dots\biggl\{\begin{array}{@{}c@{}}+\\-\end{array}$} +& 82 & 57 & 41 & 16& 5 & 3 \\ +& 74 & 65 & 43 & 9& 9 & 5 \\ +\end{array} +\] +Bei der Beurteilung der so erreichten Übereinstimmung muß man +die Unsicherheit bedenken, die an sich wegen der verhältnismäßig +geringen Zahl beobachteter Fälle vorhanden ist. Dann muß in +der Tat die gefundene Übereinstimmung als eine sehr gute gelten. + +Um noch ein Beispiel zu haben, das von vornherein jeder +solchen Bestimmung zu spotten scheint, wollen wir mit \so{Pearson} das +\index{Pearson|ff}% +Verhältnis der unionistischen Stimmen zur Gesamtzahl der Stimmen +bei den englischen Wahlen im Jahre 1891 nehmen. Wir haben +\begin{figure}[hbt!] + \centering +%[** TN: Verbal part of caption lies below figure in the original.] + \caption{Fig.~8. Verhältnis der unionistischen Stimmen zur Gesamtzahl der Stimmen + bei den englischen Wahlen 1891.} + \Input{159} +\end{figure} +die herauskommende Verteilungsreihe graphisch aufgezeichnet, indem +für die Abszisse die Prozente der Stimmenzahl und für die +Ordinate die zugehörigen Anzahlen von Wahlbezirken genommen +sind. Für den zugrunde zu legenden typischen Wert ergibt sich +$0,51 = 51$~Proz.\ und die drei Bestimmungen von $h_i$ liefern: +\[ +h_1 = 0,09,\qquad +h_2 = 0,11,\qquad +h_3 = 0,12. +\] +Die Verteilung, die sich nach der \so{Gauß}schen Funktion ergibt, +ist durch die eingezeichnete Kurve angedeutet. + +Die Übereinstimmung, die man hier erhält, darf man aber +nicht so deuten, als ob die herauskommenden Prozentsätze der +Stimmenzahl mit den Ziehungsverhältnissen des Urnenschemas +direkt verglichen werden könnten. Die überhaupt möglichen +\DPPageSep{160}{146} +Prozentsätze von $0$ bis $100$ Proz.\ entsprechen vielmehr alle einem +nur zwischen sehr engen Grenzen schwankenden Ziehungsverhältnis. +Es werden gar nicht mehr die Verhältniswerte als solche verglichen, +sondern nur die herauskommenden Verteilungsreihen. Die +Vergleichung wird damit viel äußerlicher. Wir vergleichen nicht +mehr den wirklichen Vorgang selbst mit dem Vorgang bei den +Ziehungen aus einer Urne. Wir versuchen nur, die aus dem +Urnenschema theoretisch abgeleitete Verteilungsfunktion der wirklich +beobachteten Verteilungsreihe anzupassen. Wir können höchstens +die Vorgänge bei der Ziehung aus der Urne symbolisch +fassen, indem wir sie als den Ausdruck für beliebige Zufallsvorgänge +deuten, die wir so einer Berechnung zugänglich machen. +Es würde in dem vorliegenden Beispiel etwa das Ziehen einer +weißen Kugel einen sehr kleinen Ausschlag der Stimmen nach der +unionistischen Seite bedeuten. + +Man kann aber auch von der Herleitung der Formel aus +dem Urnenschema, nachdem sie einmal gewonnen ist, völlig absehen +und sich darauf beschränken, die Vorgänge zu suchen, die +sich dieser Formel anpassen und damit einen gemeinsamen Charakter +zeigen, den man definitionsmäßig als den des Zufälligen +ansehen kann. + +Sehr wichtig erscheinen hierbei zunächst die Fälle, wo die +Gültigkeit der \so{Gauß}schen Verteilungsfunktion als eine physikalische +Hypothese erscheint. Dies gilt vor allen Dingen für die +Bewegungen der kleinsten Teile der Materie, zunächst der Moleküle. +Die Bewegungen der Moleküle sind unbeobachtbar und +daher ist eine unmittelbare Kontrolle durch die Erfahrung in +diesem Falle unmöglich. Eine solche gelingt jedoch bei sehr +kleinen, in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen, die den Molekularbewegungen +ähnliche und, wie man glaubt, durch die Molekularbewegungen +(nämlich die Stöße der Flüssigkeitsmoleküle auf +die festen Teilchen) unmittelbar veranlaßte Bewegungen, die sogenannten +\so{Brown}schen Bewegungen, ausführen. J.~\so{Perrin} +\index{Brownsche Bewegung}% +\index{Perrin}% +(Die Atome, deutsch von \so{Lottermoser}, Dresden und Leipzig +\index{Lottermoser (Übersetzer)}% +1914) hat in einem Falle die Verschiebungen der Teilchen in +Zwischenräumen von $30$ Zeitsekunden notiert und daraus folgende +Tabelle gefunden, in der den beobachteten die nach der \so{Gauß}schen +Verteilungsfunktion für die $500$ Beobachtungen berechneten +Anzahlen hinzugefügt sind. Der Wert von $\epsilon$ beträgt $1,96$~Mikron. +\DPPageSep{161}{147} +\index{Poisson|f}% +\[ +\begin{array}{c||c|c} +\hline\hline +\ColHeadbb{die enthalten sind}{Verschiebungen,\\die enthalten sind\\zwischen} & +\ColHeadb{berechnet}{Anzahl\\berechnet} & +\ColHead{beobachtet}{Anzahl\\beobachtet} \\ +\hline\hline +\Z0 \text{ und } \Z\epsilon & 32 & 34 \\ +\Z\epsilon \Ditto[ und ] 2\epsilon & 83 & 78 \\ + 2\epsilon \Ditto[ und ] 3\epsilon & \llap{1}07 & \llap{1}06 \\ + 3\epsilon \Ditto[ und ] 4\epsilon & \llap{1}05 & \llap{1}03 \\ + 4\epsilon \Ditto[ und ] 5\epsilon & 75 & 75 \\ + 5\epsilon \Ditto[ und ] 6\epsilon & 50 & 49 \\ + 6\epsilon \Ditto[ und ] 7\epsilon & 27 & 30 \\ + 7\epsilon \Ditto[ und ] 8\epsilon & 14 & 17 \\ + 8\epsilon \Ditto[ und ] \infty & \Z7 & \Z9 \\ +\end{array} +\] + +Die Tabelle ist zugleich lehrreich dafür, welche Übereinstimmung +man erwarten darf, wo die Gültigkeit der \so{Gauß}schen +Verteilungsfunktion von vornherein so gut wie sicher ist\footnote + {Man vergleiche des weiteren L.~v.\ \so{Bortkewitsch}, Die radioaktive +\index{Bortkewitsch@Bortkewitsch (Bortkiewicz), Lad.\ v.}% + Strahlung als Gegenstand wahrscheinlichkeitstheoretischer Untersuchungen, + Berlin 1913.}. +Ein +weiteres besonders hervorragendes Beispiel besteht in der Messung +der Körperlänge erwachsener Personen. Hierfür hat \so{Pearson}\footnote + {Man vgl.\ die Aufsätze von \so{Pearson} in den Transactions of + the Royal Society 1894 bis 1903 (Vol.~185 bis~198) und Philosophical + Magazine 1900, 1901 (Vol.~50,~1), ferner seine Schrift The chances of + death etc., London 1897. Daneben ist es interessant, die Arbeiten von + \so{Edgeworth} einzusehen, besonders Journal of the Royal Statistical +\index{Edgeworth}% + Society, Vol.~60 bis 62 (1897 bis 1899), und als besondere Schrift unter + dem Titel The representation of Statistics by mathematical formulae, + London 1900. An zusammenfassenden Darstellungen kann man außer + den bereits angeführten etwa vergleichen \so{King}, Elements of statistical +\index{King}% + method, New York u.~London, Macmillan, \so{Davenport}, Statistical +\index{Davenport}% + Methods, New York, Wiley \& Son. Ferner die Schriften von \so{Westergaard}, +\index{Westergaard}% + Grundzüge der Theorie der Statistik, Jena 1890, Lehre von + der Mortabilität und Morbidität, 2.~Aufl.\ 1901. Unter den Lehrbüchern + der Wahrscheinlichkeitsrechnung hat besonders das von + \so{Czuber} (Leipzig 1902) die statistischen Anwendungen ausführlich +\index{Czuber}% + behandelt.} +ausgezeichnetes Material in den Messungen der Körpergröße von +$25\,875$~Rekruten der Armee der Vereinigten Staaten angeführt. +Die Körpergrößen sind in Zoll und daneben die Anzahlen der +Rekruten von der betreffenden Größe angeführt. +\DPPageSep{162}{148} +\begin{table}[hbt!] +\[ +\begin{array}{c|r<{\ }||c|r<{\ }} +\hline\hline +\ColHeadb{Körpergröße}{Körpergröße} & +\ColHeadbb{Anzahl}{Anzahl} & +\ColHeadb{Körpergröße}{Körpergröße} & +\ColHead{Anzahl}{Anzahl} \\ +\hline\hline +78 \EnDash 77 & 2 & 64 \EnDash 63 & 1947 \\ +77 \EnDash 76 & 6 & 63 \EnDash 62 & 1237 \\ +76 \EnDash 75 & 9 & 62 \EnDash 61 & 526 \\ +75 \EnDash 74 & 42 & 61 \EnDash 60 & 50 \\ +74 \EnDash 73 & 118 & 60 \EnDash 59 & 15 \\ +73 \EnDash 72 & 343 & 59 \EnDash 58 & 10 \\ +72 \EnDash 71 & 680 & 58 \EnDash 57 & 6 \\ +71 \EnDash 70 & 1485 & 57 \EnDash 56 & 7 \\ +70 \EnDash 69 & 2075 & 56 \EnDash 55 & 3 \\ +69 \EnDash 68 & 3133 & 55 \EnDash 54 & 1 \\ +68 \EnDash 67 & 3631 & 54 \EnDash 53 & 2 \\ +67 \EnDash 66 & 4054 & 53 \EnDash 52 & 1 \\ +66 \EnDash 65 & 3475 & 52 \EnDash 51 & 1 \\ +65 \EnDash 64 & 3019 && \\ +\end{array} +\] +\end{table} + +Wir beginnen damit, daß wir den Mittelwert auf die drei +angegebenen Weisen bestimmen. Wir finden dann mit ziemlich +genauer Übereinstimmung den Mittelwert oder Normalwert +\[ +y_0 = 66,7. +\] +Hierauf berechnen wir die Größe $h$ nach den angegebenen drei +Methoden und finden so +\[ +h_1 = 0,27,\qquad +h_2 = 0,27,\qquad +h_3 = 0,28. +\] +Wir erhalten dann das Bild, das in \Fig{9} auf der folgenden Seite +dargestellt ist. Die Übereinstimmung ist recht gut, so daß wir in +der Tat annehmen können, daß die Verteilung der Körpergrößen +erwachsener Personen dem \so{Gauß}schen Verteilungsgesetz folgt. +Dagegen haben Messungen an gleichaltrigen Kindern gezeigt, daß +die Verteilung bei nicht erwachsenen Personen eine andere, nämlich +eine wesentlich unsymmetrische ist, indem ein Zurückbleiben +des Wachstums gegen den normalen Wert häufiger als ein Vorauseilen +ist. + +Die Auffassung, daß man in dem \so{Gauß}schen Verteilungsgesetz +das Symptom für eine auf bloßen Zufälligkeiten beruhende +Verteilung zu sehen habe, ist lange Zeit durchaus herrschend gewesen. +Ihr ist \zB~\so{Quételet} durchaus gefolgt, sie findet sich +\index{Quételet}% +auch in dem englischen Werke von \so{Venn}, The logic of chance +\index{Venn}% +\DPPageSep{163}{149} +(London 1876) konsequent vertreten. Diese Ansicht ist aber, wie +wir gesehen haben, weder in dem Sinne richtig, daß, wo die Verteilung +mit hinreichender Annäherung dem \so{Gauß}schen Verteilungsgesetz +folgt, die Abweichungen bestimmt in jedem einzelnen +Falle nur auf Zufälligkeiten beruhen, noch in dem Sinne, daß sich +immer die \so{Gaußs}che Verteilungsfunktion ergibt, wo wir zufällige +Schwankungen anzunehmen haben. Dies geht aus der Verallgemeinerung +hervor, die wir an das Urnenschema angeknüpft +haben, indem wir annahmen, daß erst durch das Los bestimmt +\begin{figure}[hbt!] + \centering + \caption{Fig.~9.} + \Input{163} +\end{figure} +wird, aus welcher von mehreren vorhandenen Urnen gezogen wird. +Wir haben dabei im Gegensatz zu der Symmetrie der \so{Gauß}schen +Verteilungsfunktion eine wesentlich unsymmetrische Verteilung +gefunden, und es scheint von Interesse, auch dafür ein Beispiel +zu finden. + +Der einfachste Fall, den wir hierbei annehmen können, ist +der, wo nur zwei Urnen vorhanden sind, wo also nur zwei Wahrscheinlichkeiten +$w_1$~und~$w_2$ dafür, daß aus der einen oder anderen +Urne gezogen wird, in Betracht kommen. Die Relation $w_1 + w_2 = 1$ +kommt weiter nicht in Frage, da noch mit einer Konstanten~$c$ +multipliziert werden muß. Wir können dann (indem wir $c_1 = cw_1$, +$c_2 = cw_2$ setzen) die Verteilungsfunktion schreiben: +\[ +\Tag{(10)} +\Phi(z) + = \frac{c_1 h_1}{\sqrt\pi}\, e^{-h_1^2(z - u_1)^2} + + \frac{c_2 h_2}{\sqrt\pi}\, e^{-h_2^2(z - u_2)^2}. +\] +\DPPageSep{164}{150} + +Für diese Verteilungsfunktion wollen wir, wiederum nach +\so{Pearson}, ein Beispiel geben. Dieses Beispiel hat eine gewisse +Berühmtheit erlangt, weil es den Ausgangspunkt weitergehender +Untersuchungen gebildet hat. Wenn eine solche Streuung wie +die angeführte besteht, so liegt der Fall genau so, als ob die beobachteten +Individuen aus zwei Gattungen gemischt seien, für deren +Verteilung einzeln die gewöhnliche \so{Gaußs}che Verteilungsfunktion +gilt. Man beobachtet nun eine entsprechende Verteilung bei +biologischen Individuen auch dann, wenn nicht sie selbst, wohl +aber ihre Vorfahren aus zwei verschiedenen Arten gemischt sind. +Es wird also das Bestehen einer solchen Verteilung das Kennzeichen +für eine stattgefundene Bastardierung. + +Das Beispiel, das wir geben wollen, bezieht sich auf die +"`Stirnbreite"' von $1000$ Krabben aus dem Golf von Neapel. Die +zugrunde liegende Tabelle ist die auf folgender Seite. + +Um die in der graphischen Darstellung (\Fig{10}) eingezeichnete +Kurve zu erhalten, die sich den beobachteten Werten möglichst +anschmiegt, sind für die Konstanten in der Formel folgende Werte +genommen (für den Durchschnittswert ist $z = 0$, woraus $-c_1u_1 += c_2u_2$): +\begin{align*} +c_1 &= 414,5, & u_1 &= -3,517, & h_1 &= 0,159,\\ +c_2 &= 585,5, & u_2 &= \phantom{-}2,490, & h_2 &= 0,228\footnotemark. +\end{align*} +\footnotetext{Außer den hier angeführten Verteilungsfunktionen, die alle auf + die \so{Gaußs}che Funktion zurückgehen, gibt \so{Pearson} (Transactions of + the Royal Society, London 1895) noch eine Anzahl anderer an, die er + ebenfalls an das Urnenschema anknüpft. Es wird hierbei das Urnenschema + aber nur als heuristisches Prinzip benutzt, indem in der abgeleiteten + Formel die Grenzen, in denen die Konstanten bleiben müssen, + und notwendige Voraussetzungen, die bei der Ableitung zu machen + sind, außer acht gelassen werden. Dieses Verfahren ist gewiß berechtigt, + wenn es sich um nichts anderes handelt als darum, passende + Annäherungsfunktionen für die empirisch gefundenen Verteilungen + zu gewinnen. Es ist dann die Aufgabe, an möglichst zahlreichen + Beispielen die angesetzten Funktionen zu erproben. In dieser Hinsicht + ist eine Durchsicht der Zeitschrift Biometrika, A Journal for the statistical + study of biological problems (Cambridge, seit 1901, herausgegeben von + \so{Weldon}, \so{Pearson}, \so{Davenport} und \so{Galton}) zu empfehlen, in deren +\index{Davenport}% +\index{Galton}% +\index{Weldon}% + ersten Bänden sich zahlreiche solche Beispiele finden. Durch die Art aber, + wie die \so{Pearson}schen Untersuchungen auch in der letzten Zeit (\zB~bei + \so{Forcher}, Die statistische Methode, Leipzig 1913) wiedergegeben +\index{Forcher}% + worden sind, wird nur zu leicht der Anschein erweckt, als ob es sich + um eine wirkliche Ableitung der entstehenden Verteilungen aus dem + Urnenschema handle. Die Darstellung bei Fechner (Kollektivmaßlehre, +\index{Fechner}% + herausgegeben von G.~F.~\so{Lipps}, Leipzig 1899), der auf andere Weise +\index{Lipps@Lipps, G. F. (Herausgeber)}% + eine Verallgemeinerung der \so{Gauß}schen Funktion anstrebt, ist darin + durchsichtiger.} +\DPPageSep{165}{151} +\index{Lexis}% +\begin{table}[hbtp!] +\begin{minipage}{3cm} +\[ +\footnotesize +\begin{array}{@{}c|c@{}} +\hline\hline +\ColHeadb{zahlen}{Maß-\\zahlen} & +\ColHead{Individuen}{Anzahl \\Individuen} \\ +\hline\hline +\Z1 & \Z1 \\ +\Z2 & \Z3 \\ +\Z3 & \Z5 \\ +\Z4 & \Z2 \\ +\Z5 & \Z7 \\ +\Z6 & 10 \\ +\Z7 & 13 \\ +\Z8 & 19 \\ +\Z9 & 20 \\ + 10 & 25 \\ + 11 & 40 \\ + 12 & 31 \\ + 13 & 60 \\ + 14 & 62 \\ + 15 & 54 \\ + 16 & 74 \\ + 17 & 84 \\ + 18 & 86 \\ + 19 & 96 \\ + 20 & 85 \\ + 21 & 75 \\ + 22 & 47 \\ + 23 & 43 \\ + 24 & 24 \\ + 25 & 19 \\ + 26 & \Z9 \\ + 27 & \Z5 \\ + 28 & \Dash \\ + 29 & \Z1 \\ + 30 & \Dash \\ +\end{array} +\] +\end{minipage} +\hfill +\begin{minipage}{\textwidth-3cm} + \centering + \caption{Fig.~10.} + \Input{165} +\end{minipage} +\end{table} + +Es bleibt noch übrig, die Anwendung der Formel, die für +verhältnismäßig seltene Ereignisse gilt, durch ein Beispiel zu erläutern. +L.~v.~\so{Bortkewitsch} hat in seiner Schrift Das Gesetz +\index{Bortkewitsch@Bortkewitsch (Bortkiewicz), Lad.\ v.|ff}% +der kleinen Zahlen (Leipzig 1898) die Bedeutung dieser Formel +besonders hervorgehoben. Es erscheint beinahe a priori einleuchtend, +daß die störenden Einwirkungen, die sonst das Zustandekommen +einer regulären Verteilung verhindern, indem in den +\DPPageSep{166}{152} +einzelnen verglichenen Bezirken verschiedene Verhältnisse obwalten, +sich am wenigsten geltend machen, wenn an den verschiedensten +Stellen durch ein verhältnismäßig seltenes Ereignis +einzelne Fälle, sozusagen Stichproben, herausgegriffen werden. + +Wir hatten gesehen, daß in diesem Falle die Formel gilt: +\[ +\Tag{(11)} +\phi_p = \frac{m^p e^{-m}}{p!}, +\] +wobei die Beziehungen bestehen müssen: +\[ +\Tag{(12)} +\Sum\phi_p = 1, \ +m = \Sum p\phi_p, \ +m' = \Sum(p - m)^2 \phi_p, \ +m' = m. +\] + +Es ist zunächst zu prüfen, ob diese Beziehungen erfüllt sind. +Wir wollen nun hierfür ein Beispiel nehmen und wählen mit +\so{Bortkewitsch} die Anzahl der Soldaten, die während der Jahre +1875 bis 1894 innerhalb der Armeekorps II~bis~V, VII~bis~X, +XIV~und~XV des preußischen Heeres durch Hufschlag eines +Pferdes getötet wurden. Die einzelnen Zahlen~$p_i$ usw.\ bedeuten +dann die innerhalb eines Armeekorps während eines Jahres Getöteten. +Es ergeben sich dabei: +\[ +\begin{array}{*{6}{c}l} + & 0 & 1 & 2 & 3 & 4 & 5 \text{ und mehr Getötete} \\ +\text{in} & 109 & 65 & 22 & 3 & 1 & 0 \text{ Fällen,} +\end{array} +\] +und daraus folgt der Wert +\[ +m = \frac{65·1 + 22·2 + 3·3 + 4·1}{200} = 0,61. +\] +Übereinstimmend damit ergibt sich auch für $m'$ der Wert~$0,61$. +Rechnet man nun mit Hilfe des Ausdruckes +\[ +z_0 \frac{m^p}{p!} +\] +die zu erwartenden Häufigkeiten von $p$ Todesfällen aus, indem +man $z_0$ (die Häufigkeit für $p = 0$) daraus bestimmt, daß die +Summe aller Häufigkeiten gleich $200$ sein muß, woraus +\[ +z_0 = 200·e^{-m} +\] +folgt, so findet man statt der obigen Werte die Zahlen: +\[ +109 \qquad 66 \qquad 20 \qquad 4 \qquad 1 \qquad 0. +\] +Die Übereinstimmung ist außerordentlich gut. Daß sie auf einem +bloßen Zufall beruht, ist nicht anzunehmen. Vielmehr haben wir +\DPPageSep{167}{153} +\index{Lipps@Lipps, G. F. (Herausgeber)}% +uns zu denken, daß alle örtlichen und zeitlichen Besonderheiten, +die sonst als systematische Abweichungen hervortreten, dadurch +unwirksam werden, daß eine rein zufällige Auswahl durch das +betrachtete seltene Ereignis getroffen wird und daß wir deswegen +annähernd dieselben Verhältnisse haben müssen, wie sie bei der +Begründung aus dem Urnenschema vorausgesetzt werden\footnote + {An kurz zusammenfassenden Darstellungen mit reichen Literaturangaben + vgl.\ man den Artikel von \so{Bortkiewicz}, Anwendungen der + Wahrscheinlichkeitsrechnung auf Statistik, Enzyklopädie der math.\ + Wissenschaften, Bd.~I, 2.~Teil, Leipzig 1900--1904, \so{Czuber}, Die Entwickelung +\index{Czuber}% + der Wahrscheinlichkeitstheorie und ihrer Anwendungen, + Jahresbericht der Deutschen Math.-Ver., Bd.~VII, Leipzig 1899, ferner die + Artikel Geschlechtsverhältnis der Geborenen und Gestorbenen (v.~\so{Mayr}), +\index{Mayr, v.}% + Gesetz (\so{Lexis}), Sterblichkeit (v.~\so{Bortkiewicz}) im Handwörterbuch +\index{Lexis}% + der Staatswissenschaften von \so{Lexis} und \so{Elster}.}. +\index{Elster (Herausgeber)}% +\EndChap +\DPPageSep{168}{154} + + +\Chapter{Zehntes Kapitel}{Die genetische Theorie des Zufalls} + +Die statistische Theorie des Zufalls offenbart einen gemeinschaftlichen +Charakter in der Verteilung der statistischen Ergebnisse +bei solchen Ereignissen, die wir als zufällige anzusehen +gewohnt sind. Wir erhalten aber keinen unmittelbaren Aufschluß +darüber, wie wir uns das Zustandekommen einer solchen Verteilung +in der Wirklichkeit denken können. Es bleibt daher das Bedürfnis +bestehen, sozusagen in den inneren Mechanismus des Geschehens +einzudringen und sich klar zu machen, wie die als typisch für die +Zufallsereignisse angesehene Verteilung auch auf einer inneren +Übereinstimmung der in Betracht kommenden Ereignisse beruht. + +Als die am sichersten als zufällig zu bezeichnenden Ereignisse +gelten nun die Ereignisse, die in dem Begehen eines bestimmten +Beobachtungsfehlers bei sehr sorgfältig ausgeführten Beobachtungen +bestehen, \dh~sich der in der Abweichung der in der +gleichen Weise und mit der gleichen Sorgfalt bestimmten Werte +voneinander kundgeben. Für diese Fehler hat die Erfahrung mit +hinreichender Gewißheit die Geltung des sogenannten \so{Gauß}schen +Fehlergesetzes, das durch die Funktion +\[ +\phi(x) = \frac{h}{\sqrt\pi}\, e^{-h^2 x^2} +\] +geliefert wird, ergeben. + +Man kann es nun als die Aufgabe hinstellen, eine Erklärung +dafür zu suchen, wie dieses eigentümliche Gesetz für die Verteilung +der Fehler zustande kommt. + +Der Astronom \so{Bessel} ist der erste gewesen, der diese Frage +\index{Bessel@Bessel|f}% +zu beantworten gesucht hat (Untersuchungen über die Wahrscheinlichkeit +der Beobachtungsfehler, Astron.\ Nachrichten, Bd.~15, +\DPPageSep{169}{155} +1838). Er dachte sich, daß jeder Fehler das Resultat des Zusammentreffens +einer großen Anzahl von Elementarfehlern ist, die +einzeln bestimmten Fehlerquellen entstammen. Die einfachste +Annahme ist dabei die, die Elementarfehler alle als dem absoluten +Betrag nach gleich vorauszusetzen, etwa gleich~$e$, und weiter zu +sagen, jeder einzelne Elementarfehler gehe gleich oft mit dem positiven +und dem negativen Vorzeichen in das Resultat ein. Dieses +Resultat entspricht dann einer bestimmten Vorzeichenkombination +der Elementarfehler. Man kann diesen Vorgang sehr einfach auf +das Urnenschema zurückführen, indem man eine Urne voraussetzt, +in der gleich viele schwarze und weiße Kugeln gemischt +enthalten sind. Das Ziehen einer weißen Kugel bedeutet denn +das Begehen des Elementarfehlers~$+e$, das Ziehen einer schwarzen +Kugel das Begehen des Elementarfehlers~$-e$. Wenn nun eine +große Anzahl $n = p + q$ Male eine Kugel aus der Urne gezogen +ist, so wird, wenn hierbei $p$\,mal eine weiße und $q$\,mal eine schwarze +Kugel gefunden wurde, +\[ +x = (p - q)e +\] +der begangene Gesamtfehler. + +Die relative Häufigkeit dieses Gesamtfehlers wird +\[ +\frac{(p + q)!}{p!\, q!} \left(\frac{1}{2}\right)^p \left(\frac{1}{2}\right)^q +\] +oder wenn man +\[ +p = \frac{n}{2} + u, \quad +q = \frac{n}{2} - u +\] +setzt, +\[ +w_u = \frac{n!}{\left(\dfrac{n}{2} + u\right)! \left(\dfrac{n}{2} - u\right)!} + · \left(\frac{1}{2}\right)^n. +\] +Es handelt sich nun darum, hierfür einen Näherungswert zu finden, +indem man $n$ sehr groß und $u$ als verhältnismäßig klein gegen $n$ +annimmt. + +Wir bilden zu dem Zweck +\[ +\frac{w_u}{w_{u-1}} = \frac{\dfrac{n}{2} - u}{\dfrac{n}{2} + u}, +\] +\DPPageSep{170}{156} +dividieren Zähler und Nenner dieses Bruches durch $\frac{1}{2} n$ und setzen +\[ +2 \frac{u}{n} = z, +\] +dann wird +\[ +\frac{w_u}{w_{u-1}} = \frac{1 - z}{1 + z}. +\] +Wir erhalten also, indem wir weiter setzen +\[ +z = \frac{x}{ne}, +\] +woraus +\[ +x = 2ue, +\] +da $z$ ein sehr kleiner Bruch ist, +\[ +\frac{w_u - w_{u-1}}{w_u} = -\frac{2z}{1 - z} = -2z = -\frac{2x}{ne}, +\] +also, wenn wir berücksichtigen, daß +\[ +w_u = \phi(x) \quad \text{und demnach} \quad +\frac{w_u - w_{u-1}}{w_u} = d \ln \phi(x) +\] +wird, +\[ +d \ln \phi(x) = -\frac{2x}{ne}, +\] +ferner $dx = 2e$, da einer Vermehrung von $u$ um $1$ eine Vermehrung +von $x$ um $2e$ entspricht, und somit schließlich +\[ +\phi(x) = C e^{-h^2x^2} +\] +entsprechend dem ursprünglichen Ansatz, wenn wir noch +$h = \dfrac{1}{\sqrt{2n}e}$ machen. + +Es ist aber wichtig, sich von der \so{Bessel}schen Annahme +frei zu machen, daß jede Fehlerquelle nur Fehler von bestimmtem +absoluten Betrage liefern könne, und dafür die allgemeinere Voraussetzung +einzuführen, daß jede Fehlerquelle + +1. gleich große positive und negative Fehler mit gleich großer +relativer Häufigkeit ergebe und + +2. nur sehr kleine Fehler, aber +\DPPageSep{171}{157} + +3. innerhalb gewisser Grenzen jeden beliebigen Fehler liefern +könne\footnote + {Vgl.\ \so{Crofton}, On the proof of the law of errors of observations, +\index{Crofton}% + Philosophical Transactions, Vol.~159 (1869), Artikel Probability, Encyclopaedia + Britannica, 9.~ed., Vol.~19 (1885).}. + +Sogar von der Voraussetzung~1.\ können wir, wie wir sehen +werden, Abstand nehmen. + +Wir nehmen an, die Aufgabe sei bereits gelöst, wenn die +Zahl der Fehlerquellen $n$ beträgt. Man habe die Fehlerfunktion +gefunden, die durch das Zusammenwirken dieser $n$ Fehlerquellen +entsteht, und man nenne diese Fehlerfunktion $\phi_n(x)$. Dann +komme noch eine Fehlerquelle hinzu, zu der die Fehlerfunktion +$\Theta_{n+1}(x)$ gehöre, und man suche die nun entstehende neue Fehlerfunktion +$\phi_{n+1}(x)$ zu bestimmen. Wir haben dann, da, wenn die +letzte Fehlerquelle den Fehler $u$ liefert, die übrigen Fehlerquellen +den Fehler $x - u$ liefern müssen, damit der Gesamtfehler $x$ werde, +\[ +\phi_{n+1}(x) = \Int_{-r}^{+r} \phi_n(x - u) \Theta_{n+1}(u)\, du, +\] +wo $+r$ und $-r$ die Extremwerte sind, bis zu denen die Argumente +der Funktion~$\Theta_{n+1}(u)$ reichen. + +Wir entwickeln unter dem Integralzeichen $\phi_n(x - u)$ nach +dem \so{Taylor}schen Lehrsatze, und finden +\[ +\phi_{n+1} (x) + = \Int_{-r}^{+r} \bigl[\phi_n(x) - u\phi'_n(x) + \tfrac{1}{2} u^2\phi''_n(x)\bigr] + \Theta_{n+1}(u)\, du. +\] +Die höheren Potenzen von $u$ können wir vernachlässigen. + +Es ist nun +\[ +\Int_{-r}^{+r} \Theta_{n+1}(u)\, du = 1, +\] +und setzen wir ferner +\[ +\Int_{-r}^{+r} u \Theta_{n+1}(u)\, du = j_{n+1}, \qquad +\Int_{-r}^{+r} u^2 \Theta_{n+1}(u)\, du = k_{n+1}, +\] +so wird jetzt +\[ +\phi_{n+1}(x) = \phi_n(x) - j_{n+1} \phi'_n(x) + \tfrac{1}{2} k_{n+1}\phi''_n(x). +\] +\DPPageSep{172}{158} + +Wir erkennen daraus, daß es gleichgültig ist, welche Form +wir der Funktion~$\Theta_{n+1}(u)$ geben, wenn sie nur die richtigen +Werte von $j_{n+1}$ und $k_{n+1}$ liefert. Wir wollen deshalb insbesondere +für die Funktion den Ansatz machen: +\[ +\Theta_{n+1}(u) = \frac{\lambda_{n+1}}{\sqrt\pi}\, e^{-\lambda_{n+1}^2 (u-u_{n+1})^2}, +\] +es ergibt sich dann: +\begin{align*} +j_{n+1} &= \Int_{-r}^{+r} u \Theta_{n+1}(u)\, du = u_{n+1},\\ +k_{n+1} &= \Int_{-r}^{+r} u^2 \Theta_{n+1}(u)\, du + = \frac{1}{2\lambda_{n+1}^2} + u_{n+1}^2. +\end{align*} + +Wir können nun bestätigen, daß unter dieser Voraussetzung +für die Verteilungsfunktion sich ebenfalls die Form +\[ +\phi_n(x) = \frac{h_n}{\sqrt\pi}\, e^{-h_n^2(x-x_n)^2} +\] +ergibt. Wir zeigen dies, indem wir nachweisen, daß durch das +Hinzutreten einer neuen Fehlerquelle sich diese Form nicht +ändert. Da diese Form aber für \so{eine} Fehlerquelle als gültig angenommen +werden kann, gilt sie nach dem Bewiesenen dann +auch für zwei, weiter für drei, vier usw.\ Fehlerquellen und damit +allgemein. + +Setzen wir also voraus, in der Formel +\[ +\Theta_{n+1}(x) = \Int_{-r}^{+r} \phi_n(x - u)\Theta_{n+1}(u)\, du +\] +seien die obigen Ausdrücke für $\phi_n(x - u)$ und $\Theta_{n+1}(u)$ eingesetzt, +dann wird, wenn wir noch für die Grenzen $-r$~und~$+r$ +$-\infty$~und~$+\infty$ schreiben, +\[ +\phi_{n+1}(x) + = \Int_{-\infty}^{+\infty} c e^{-h_n^2(x-u-x_n)^2}\, e^{-\lambda_{n+1}^2(u-u_{n+1})^2}\, du, +\] +\DPPageSep{173}{159} +wo $c$ eine Konstante ist. Die beiden Potenzen von $e$ vereinigen +sich zu einer einzigen, deren Exponent +\begin{align*} +&= -h_n^2(x-u-x_n)^2 - \lambda_{n+1}^2(u-u_{n+1})^2 \\ +&= \begin{aligned}[t] + -(h_n^2+\lambda_{n+1}^2)u^2 + 2 + & \bigl[h_n^2(x-x_n)+\lambda_{n+1}^2u_{n+1}\bigr]u \\ + -& \bigl[h_n^2(x-x_n)^2 + \lambda_{n+1}^2u_{n+1}^2\bigr] +\end{aligned} \\ +&= -(h_n^2 + \lambda_{n+1}^2)(u - u'_n)^2 + - \frac{\lambda_{n+1}^2h_n^2}{h_n^2 + \lambda_{n+1}^2}(x - x_n - u_{n+1})^2 +\end{align*} +ist, wenn +\[ +u'_n = \frac{h_n^2(x - x_n) + \lambda_{n+1}^2u_{n+1}}{h_n^2 + \lambda_{n+1}^2} +\] +gesetzt wird. Hieraus folgt: +\[ +\phi_{n+1}(x) = Ce^{-\tfrac{\lambda_{n+1}^2h_n^2}{h_n^2 + \lambda_{n+1}^2}(x-x_n-u_{n+1})^2}, +\] +wo $C$ eine neue Konstante ist. + +Setzen wir mithin +\[ +\phi_{n+1}(x) = Ce^{-h_{n+1}^2(x-x_{n+1})^2}, +\] +so wird +\[ +\frac{1}{h_{n+1}^2} = \frac{1}{h_n^2} + \frac{1}{\lambda_{n+1}^2}, \quad +x_{n+1} = x_n + u_{n+1}. +\] +Also ist +\[ +\Tag{(1)} +\frac{1}{h_n^2} + = \frac{1}{\lambda_1^2} + \frac{1}{\lambda_2^2} + \dots + + \frac{1}{\lambda_n^2} +\] +und +\[ +\Tag{(2)} +x_n = u_1 + u_2 + \dots + u_n. +\] +Nun ist, wie wir oben (S.~158) gefunden hatten, +\[ +\Tag{(3)} +u_i = \Int_{-\infty}^{+\infty} u\Theta_i(u)\, du. +\] +Also wird $u_i$ der Mittelwert, um den sich die aus der $i$ten Fehlerquelle +fließenden Fehler gruppieren, und die resultierende Fehlerfunktion +ist auf einen Mittelwert bezogen, der die Summe aus +\DPPageSep{174}{160} +den Mittelwerten aller einzelnen Fehlerquellen ist. Diesen Wert +können wir als den \so{systematischen Fehler} der Beobachtungen +ansehen. + +Ferner ergibt sich: +\[ +\Tag{(4)} +\frac{1}{2\lambda_i^2} = \Int_{-\infty}^{+\infty} (u - u_i)^2\Theta_i(u)\, du, +\] +also gleich dem Quadrat $\mu_i^2$ des \so{mittleren zufälligen Fehlers} +bei der $i$ten Fehlerquelle, und wir finden für den mittleren +Fehler $\mu$ bei der resultierenden Fehlerfunktion: +\[ +\Tag{(5)} +\mu^2 = \mu_1^2 + \mu_2^2 + \dots + \mu_n^2. +\] + +Die Resultate, die wir so für den besonderen Fall gefunden +haben, wo die zugrunde gelegte Messungsreihe aus verschiedenen +Messungen einer und derselben physikalischen Größe besteht, lassen +sich auch sofort auf den Fall übertragen, wo eine Reihe an verschiedenen +Objekten ausgeführter Beobachtungen in ihrer Verteilung +der \so{Gauß}schen Funktion folgt. Wir finden, daß eine solche +Verteilung entstehen muß, wenn die an den Objekten beobachteten +Verschiedenheiten auf zufälligen Abweichungen von einem bestimmten +Normaltypus beruhen, \dh~wenn eine große Anzahl an +sich sehr geringfügiger und voneinander unabhängiger Umstände +zusammenwirken, um die beobachtete Abweichung zu erzeugen. + +In diesem Sinne könnten wir von einem objektiven Zufalle +sprechen, der Zufall würde dann in dem Zusammentreffen einer +großen Anzahl von Umständen bestehen, die untereinander in keiner +unmittelbaren kausalen Beziehung stehen, und deren Zusammentreffen +den beobachteten Erfolg herbeiführt. + +Hierdurch wird der Bereich des Zufälligen aber außerordentlich +eingeschränkt, denn gerade daß eine große Menge von gegenseitig +unabhängigen Einzelumständen zusammentreffen soll, scheint +in der Wirklichkeit selten erfüllt. Wohl findet man, wenn man +ein Zufallsereignis in den Einzelheiten seines Zustandekommens +verfolgt, eine Reihe von Umständen, die zusammen das Ereignis +hervorgerufen haben, aber diese Umstände stehen nicht außer +Zusammenhang, sie bilden vielmehr die Glieder in wenigen Ketten +von kausalen Zusammenhängen. Meistens wird man sogar nur +zwei solcher Ketten feststellen können. So wird man, um auf das +\DPPageSep{175}{161} +Beispiel des von einem herabfallenden Ziegel getöteten Passanten +zurückzukommen, die zwei Ketten von Ursache und Wirkung verfolgen, +die auf der einen Seite das Vorübergehen des Menschen +gerade an dieser Stelle und auf der anderen Seite das Herabfallen +des Ziegels gerade zu dieser Zeit erklären. Damit aber wird die +Anwendung der in diesem Kapitel angestellten Analyse, wie es +scheint, in den meisten Fällen illusorisch. Es soll diese Analyse +jedoch auch gar nicht eine allgemeine genetische Erklärung der +Zufallsereignisse geben. Sie liefert nur \so{ein} Beispiel dafür, wie +die für die Zufallsereignisse typische Verteilung zustande kommen +kann. Dieses Beispiel ist deshalb von besonderer Bedeutung, weil +die gegebene Erklärung in einem sehr wichtigen Falle, nämlich +bei gleich sorgfältigen Beobachtungen einer und derselben physikalischen +Größe, tatsächlich zu stimmen scheint. Daß die typische +Verteilung auch auf ganz andere Art zustande kommen kann, +lehrt schon das Beispiel der Urnenziehungen. Es ist gerade das +Merkwürdige an der \so{Gauß}schen Verteilungsfunktion, daß sie sich +auf ganz verschiedene, anscheinend voneinander völlig unabhängige +Arten ergibt. %[** TN: Removed trailing em-dash] + +Wenn wir nun zum Schluß die Ergebnisse unserer Betrachtungen +kurz zusammenfassen, so ist der Gewinn, den wir erzielt +haben, nicht darin zu suchen, daß die Auffassung des einzelnen +zufälligen Ereignisses eine Vertiefung erfahren hat. Dagegen haben +wir gesucht, den Nachweis zu führen, daß auch die zufälligen +Ereignisse nicht die Regelmäßigkeit und Ordnung des allgemeinen +Geschehens durchbrechen, daß vielmehr auf eine bestimmte Weise +bei diesen zufälligen Ereignissen ein Ausgleich stattfindet für das, +was sie als störendes Element in die Gesetzmäßigkeit des Geschehens +hineintragen. + +Hierin liegt an sich nichts Neues und Überraschendes, vielmehr +etwas nahezu Selbstverständliches. Wir brauchen ja bloß +zu bedenken, daß die Vorgänge in den kleinsten Teilen der Materie +als Zufallsereignisse anzusehen sind, und daß sonach, wofern überhaupt +in dem physikalischen Geschehen eine Regelmäßigkeit zu +erkennen sein soll, diese auf einem Ausgleich der Zufälligkeiten +in den Veränderungen der kleinsten Elemente beruhen muß. Wir +verlassen uns auf diesen Ausgleich wie auf ein Naturgesetz, \zB~ist +der sogenannte zweite Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie, +nämlich der Satz, daß die Wärme nicht von selbst vom kälteren +\DPPageSep{176}{162} +zum wärmeren Körper strömt, nichts wie ein Ausdruck für den +Ausgleich, der in den molekularen Bewegungen stattfindet. Es ist +aber wichtig, sich klar bewußt zu sein, daß hiermit ein neues +Moment in die Naturerklärung hineingetragen wird, das von +anderer Art ist wie die eine regelmäßige kausale Verknüpfung +aussagenden Naturgesetze. Das Wesentliche an allen zufälligen +Ereignissen ist eben das, daß sie allein aus der Regelmäßigkeit +kausaler Verknüpfungen nicht zu erklären sind. Wenn daher sich +in der Gesamtheit der Zufallsereignisse einer bestimmten Gruppe +eine Regelmäßigkeit wiederfindet, so ist diese von anderer Art als +die kausalen Zusammenhänge, und die Voraussetzung einer unverbrüchlichen +Kausalität in allem Naturgeschehen mag wohl aufrecht +erhalten werden, sie reicht allein aber nicht hin, um die +Regelmäßigkeit des Weltgeschehens vollständig zu erklären. Es +gehört vielmehr die Tatsache hinzu, die wir als das Gesetz der +großen Zahlen bezeichnen und die bewirkt, daß die Unregelmäßigkeiten, +die sonst durch die zufälligen Ereignisse in die Welt hineingetragen +würden, in dem Gesamtergebnis doch wieder verschwinden. + +Wenn wir diese Elimination des Zufalls als eine allgemeine +Tatsache hinstellen, so müssen wir uns bewußt sein, daß wir für +diese Tatsache keine bestimmte Erklärung geben können, daß wir +sie vielmehr nur insoweit behaupten können, wie sie uns durch +die Erfahrung bestätigt wird. Unser Verstand sträubt sich allerdings +dagegen, ein so allgemeines Prinzip nur deshalb anzunehmen, +weil hier und dort seine Richtigkeit bezeugt wird, vielmehr +drängt er dahin, auch einen inneren Grund für einen solchen +Ausgleich zu finden. Ein solcher innerer Grund läßt sich aber +nicht ermitteln. Würden wir zu ihm gelangen können, so müßte +uns eine Einsicht in den Mechanismus des Geschehens zu Gebote +stehen, wie wir sie nicht haben. Was uns gegeben ist, sind die +einzelnen Erfahrungen. Nur indem wir diese zusammenhalten, +miteinander vergleichen, Gleichartiges zusammenschließen und die +dabei sich herausstellenden regelmäßigen Zusammenhänge aufdecken, +gelangen wir dazu, das zu erreichen, was wir eine Erklärung +des Naturgeschehens nennen. Auf diesem Wege können +wir aber nicht den Ausgleich erklären, der in dem Gesetz der +großen Zahlen ausgedrückt sein soll. + +Deshalb müssen wir uns damit begnügen, diesen Ausgleich, +indem wir seine Wirklichkeit von vornherein voraussetzen, in +\DPPageSep{177}{163} +seinen einzelnen Erscheinungsformen selbst zu verfolgen. Auf +diese Weise kann natürlich die Tatsache des Ausgleichs, weil wir +sie von Anfang an vorausgesetzt haben, nicht erst erklärt werden. +Wir können aber diese Tatsache uns sozusagen näher bringen, +indem wir solche Vorgänge herausgreifen, über deren inneren +Charakter wir glauben von vornherein Klarheit zu haben. Diese +Vorgänge sind die Glücksspiele, und unter den Glücksspielen +wählten wir noch insbesondere einen typischen Vorgang aus, der +in den Ziehungen aus einer Urne besteht. Alle Ergebnisse, die +aus diesen typischen Vorgängen gewonnen werden und die sich +in der Ableitung gewisser Formeln für die bei häufiger Wiederholung +des Vorganges zu erwartenden statistischen Ergebnisse +vollenden, können auf andere Vorgänge, deren inneres Zustandekommen +unserer Beobachtung verschlossen ist, nur so angewendet +werden, daß wir die statistischen Ergebnisse vergleichen. Das ist +es, was wir als die statistische Methode bezeichnet haben. + +Welches Recht haben wir nun, Ereignisse, deren Verteilung +mit der aus dem Urnenschema folgenden Verteilung eine gewisse +Übereinstimmung zeigt, auch innerlich als gleichartig anzusehen? +Dadurch, daß wir überhaupt über die innere Natur +eines Vorganges urteilen, gehen wir aus dem rein phänomenologischen +Gebiet in das ontologische Gebiet über. Die innere +Natur eines Vorganges, das eigentliche Warum und Wieso liegt +außerhalb des Bereiches der bloßen Erfahrung. Was uns dazu +hinführt, sind im Grunde immer Analogieschlüsse. Auf das Bedenkliche +solcher Schlüsse braucht nicht besonders hingewiesen +zu werden. Die Analogie verführt uns nur zu leicht, aus einer +gefundenen Übereinstimmung in einzelnen Punkten eine Übereinstimmung +auch in anderen Punkten zu erschließen, ohne daß dieser +Schluß logisch zwingende Kraft hätte. + +Trotzdem können wir ohne solche Analogieschlüsse nicht auskommen. +Sie sind es im wesentlichen, die uns die Dinge als begreiflich +erscheinen lassen. Das bloße Sammeln und Ordnen von +Erfahrungen würde uns unbefriedigt lassen. Wir würden das +innere Band vermissen. Dieses Band eben finden wir häufig +durch Analogieschlüsse. So beruht \zB~der Kraftbegriff, durch +den uns die physikalischen Vorgänge begreiflich erscheinen sollen, +auf einer Analogie mit physiologischen Vorgängen, nämlich dem +Gefühl der Anstrengung beim Heben einer Last, und daß uns die +\DPPageSep{178}{164} +Dinge auf diese Weise innerlich begreiflich erscheinen, liegt daran, +daß wir sie in Zusammenhang bringen mit persönlichen Empfindungen. +Wir bringen sie uns "`menschlich nahe"'. + +Etwas Ähnliches können wir nun auch in der Analyse der +zufälligen Vorgänge finden. Auch hier ist es die persönliche +Stimmung dem ungewissen Ereignis gegenüber, die das Verfahren +bestimmt hat und aus der heraus man ein inneres Verstehen der +Vorgänge zu erreichen geglaubt hat. Hierhin gehört es, wenn in +der klassischen Wahrscheinlichkeitsrechnung die gleich möglichen +Fälle dadurch definiert werden, daß wir keinen Grund haben, das +Eintreten des einen eher als das Eintreten des anderen zu erwarten. +Hierhin gehört es ferner, wenn angenommen wird, daß ein Ereignis, +dessen mathematische Wahrscheinlichkeit der Einheit sehr nahe +kommt, als gewiß angesehen werden kann, weil wir in unserem +Leben fortwährend gezwungen sind, wegen der Unsicherheit aller +unserer Lebensumstände als gewiß hinzunehmen, was im Grunde +nur sehr wahrscheinlich ist. Die Analogie geht sogar tiefer, indem +wir die Unentschiedenheit eines künftigen Ereignisses mit der +Unentschiedenheit eines Menschen vergleichen, der zwischen zwei +Möglichkeiten zu wählen hat. Wenn wir von dem blinden Zufall +sprechen, so beruht dies darauf, daß die Entscheidung verglichen +wird mit der Entscheidung eines Menschen, der eine Möglichkeit +ohne Überlegung ergreift. Diese Eindeutung innerer Erlebnisse +in die äußeren Vorgänge ist dem menschlichen Geiste durchaus +natürlich, sie ist aber auch mit großen Gefahren verknüpft. Das +tritt tatsächlich in der Geschichte der Wahrscheinlichkeitsrechnung +deutlich zutage. Bei aller Großartigkeit der Entwickelung krankt +\zB~das Werk von \so{Laplace} daran, daß der Bereich des Ungewissen +\index{Laplace}% +ohne eine sichere empirische Grundlage allein aus dem +Denken heraus mit Hilfe der mathematischen Rechnung einer bestimmten +Analyse unterworfen werden soll. Rein äußerlich gibt +sich das darin zu erkennen, daß zu viel mathematische Entwickelungen +und zu wenig statistisches Material gegeben wird. Die +mathematische Ableitung ist aber nur ein formales Hilfsmittel. Aus +ihr allein läßt sich keine reale Erkenntnis schöpfen, wenn sie +nicht mit wirklicher Beobachtung gepaart wird. Es werden daher +bei \so{Laplace} eigentlich nur Methoden gegeben, ohne daß überhaupt +feststeht, wie weit diese Methoden sich auf Probleme der +Wirklichkeit überhaupt anwenden lassen. Wo solche Anwendungen +\DPPageSep{179}{165} +\index{Lipps@Lipps, G. F. (Herausgeber)}% +aufzutreten scheinen, beruhen sie nur auf unbestimmten Vermutungen +und unberechtigten Annahmen. + +\so{Quételet} gebührt das große Verdienst, mit der Anwendung +\index{Quételet}% +der Wahrscheinlichkeitsrechnung auf die Wirklichkeit Ernst gemacht +zu haben\footnote + {Vgl.\ insbesondere seine Lettres sur la théorie des probabilités + appliquée aux sciences morales et politiques (Bruxelles 1846).}. +Aber auch er beging den Fehler, daß er zu selbstverständlich +die Übereinstimmung der Wirklichkeit mit den aus +dem einfachen Urnenschema folgenden Formeln der Wahrscheinlichkeitsrechnung +voraussetzte und sie häufig da zu sehen glaubte, +wo sie tatsächlich nicht vorhanden ist. Daher liegt ein ungeheurer +Vorteil in dem Aufkommen der eigentlich empirischen Methoden, +die sich eine unbefangene und sichere Feststellung der tatsächlichen +Verhältnisse zur Aufgabe machen und um deren Entwickelung +sich in Deutschland besonders W.~\so{Lexis} und G.~Th.~\so{Fechner} +\index{Fechner}% +\index{Lexis}% +und in England K.~\so{Pearson} verdient gemacht haben. Hier wird +\index{Pearson}% +in der Tat die mathematische Entwickelung nur ein Hilfsmittel, +um das statistische Material systematisch zu verarbeiten. Die +Verarbeitung besteht einerseits darin, daß die statistischen Ergebnisse +über solche Ereignisse, die in ihrer Verteilung eine gewisse +Gemeinsamkeit zeigen, vereinigt werden, und andererseits darin, +daß man in bestimmten Verteilungen eine einfache mathematisch +ausdrückbare Regelmäßigkeit nachzuweisen versucht. + +Das Bezeichnende der Methode darf man vielleicht darin +sehen, daß gerade die Rücksichtnahme auf den ursächlichen Zusammenhang, +die sonst den Kern der Naturerklärung bildet, vollständig +in Wegfall kommt. Es ist wohl gut, nochmals hervorzuheben, +daß nach der in Rede stehenden Methode zwischen den +einzelnen Fällen keinerlei ursächlicher Zusammenhang, sondern nur +eine Gleichartigkeit der Bedingungen bei ihnen allen angenommen +wird. Die bei dem Urnenschema herauskommende Verteilung wird +ausdrücklich unter der Voraussetzung abgeleitet, daß eine Ziehung +mit der anderen außer allem kausalen Zusammenhang steht, daß es +für das Resultat einer Ziehung völlig gleichgültig ist, welche Resultate +die vorhergehenden Ziehungen ergeben haben. Die Ziehung +einer weißen Kugel bleibt in der Sprache der Wahrscheinlichkeitsrechnung +gleich wahrscheinlich, auch wenn schon zehn- oder +zwanzigmal hintereinander eine weiße Kugel gezogen worden ist. +\DPPageSep{180}{166} + +Der Ausgleich zwischen den Resultaten der einzelnen Ziehungen +ist kein mechanischer, er beruht nicht auf einer Wirkung, +welche die Resultate der einen Ziehung auf das Resultat der +anderen ausüben. Er ist nur ein statistischer, \dh~wir haben uns +zu denken, daß er da zustande kommt, wo die Bedingungen des +Geschehens, soweit sie festliegen, unverändert bleiben. Wenn es +eine Ordnung des Geschehens in dem Sinne gibt, daß für das +Resultat des einen Falles es nicht gleichgültig ist, welches die +Resultate der vorhergehenden Fälle waren, so bleibt diese Ordnung +hier unberücksichtigt, sei es nun, daß sie in einer gewissen Neigung +der gleichartigen Resultate, sich räumlich oder zeitlich zusammenzuschließen +oder in einer bestimmten prädestinierten Verteilung +der verschiedenen Resultate bestehen soll. Das ganze Schwergewicht +der Betrachtung ruht darauf, daß eine Erklärung der +stattfindenden Verteilung auch möglich ist, ohne einen inneren +Zusammenhang der Einzelergebnisse vorauszusetzen. + +Wenn die Beiseiteschiebung des kausalen Zusammenhanges +das Bezeichnende an den angestellten Betrachtungen sein soll, so +scheint dieses Prinzip nur bei der genetischen Erklärung des +Zufalls durchbrochen zu sein. Es ist aber leicht zu erkennen, +daß auch hier nicht das Zufallsereignis aus einer großen Menge +voneinander unabhängiger Einzelursachen kausal erklärt werden +soll, sondern daß es vielmehr als zusammengesetzt erscheint aus +einer großen Menge voneinander unabhängiger Einzelmomente. +Das Wesentliche ist auch hier wieder gerade das Fehlen des +kausalen Zusammenhanges zwischen den einzelnen Bestandteilen +des Zufallsereignisses. Es bleibt also immer das Fehlen des kausalen +Zusammenhanges das Bezeichnende für die genetische Erklärung +der Zufallsereignisse, gleichgültig, ob wir dieses Fehlen +als ein absolutes oder als ein relatives, \dh~als das Fehlen einer +engeren kausalen Verknüpfung, ansehen wollen. + +Aber die genetische Erklärung des einzelnen Zufallsereignisses +war nicht das, worauf die angestellten Betrachtungen hauptsächlich +abzielten. Im Gegenteil kann man ihr Wesen darin erblicken, +daß sie von der Betrachtung des Zufalls im einzelnen +Ereignisse ablenken, daß sie die Fragestellung vielmehr auf die +Gesamtheit der Erscheinungen hinwenden. + +Auch von vornherein wird man zugeben, daß das einzelne +Zufallsereignis nicht das ist, was im Grunde unsere Teilnahme +\DPPageSep{181}{167} +erweckt, daß vielmehr die wirkliche Aufgabe in der Beantwortung +der Frage liegt, wie die Zufallsereignisse in ihrer Gesamtheit auf +das Getriebe der Welt einwirken. Die Antwort ist klipp und klar +die, daß das, was im einzelnen Ereignis als zufällig und unberechenbar +erscheint, in der Totalität der Erscheinungen durch einen +gewissen Ausgleich beseitigt wird. Allerdings eine Erklärung, die +im tieferen Sinne befriedigt, für diesen Ausgleich zu finden, ist uns +nicht gelungen. Unsere Betrachtung blieb auch hier auf die Beobachtung +des Tatsächlichen und die Feststellung der darin +liegenden Regelmäßigkeiten beschränkt, genau so wie sie es da ist, +wo die mit einer durchgängigen Kausalität des Naturgeschehens +in Zusammenhang stehenden "`Naturgesetze"' den Gegenstand der +Untersuchung bilden. + +Daß eine allgemeine genetische Erklärung des Zufalls nicht +geliefert ist, gibt sich auch darin zu erkennen, daß nach der +statistischen Theorie ein Ereignis als zufällig nur innerhalb einer +bestimmten Gesamtheit erscheint. So ergab sich die Verteilung +der Körpergröße unter den durch die Aushebungen in einem großen +Gebiete herausgegriffenen erwachsenen männlichen Individuen als +die typische Zufallsverteilung. Dabei können wir die Körpergröße, +die ein Mensch erreicht, doch nicht als rein zufällig hinstellen. +Im Gegenteil sind uns bestimmte Momente, \zB~die Körpergröße +der Eltern, bekannt, die einen Einfluß auf das körperliche Wachstum +ausüben. Diesen und ähnlichen Einflüssen nachzugehen, war +hier nicht unsere Aufgabe. Es scheint aber nötig, zum Schluß auf +ihr Bestehen noch nachdrücklich hinzuweisen, damit nicht der +Eindruck entsteht, als solle aus dem Vergleich mit dem Schema +der Glücksspiele, der uns für die mathematische Behandlung die +Handhabe gegeben hat, eine innere Gleichartigkeit gefolgert werden, +als solle verkannt werden, wie ungleich verwickelter in ihrer inneren +Beschaffenheit die Vorgänge in der menschlichen Gesellschaft sind, +als die wenigstens beim ersten Anblick sehr einfach scheinenden +Vorgänge der Urnenziehungen. +\EndChap +\DPPageSep{182}{168} +\PrintIndex +\iffalse +Namenverzeichnis +(Die Zahlen bedeuten die Seiten.) + +Abbe 89. +Alembert@{d'Alembert|f}#Alembert 51 +Aristoteles 56. + +Bernoullische Theorem 66. %[** TN: "Bernoullisches Theorem" in original] +Bertillon 141. +Bessel@{Bessel|f}#Bessel 14, 154. +Blaschke 140. +Borel 66. +Bortkewitsch@{Bortkewitsch (Bortkiewicz), Lad.\ v.}#Bortkewitsch 52, 138, 147, 151. %** 151 ff. +Boylesches (Mariottesches) Gesetz 31. +Bromse@{Brömse}#Brömse 52. +Brownsche Bewegung 146. +Bruns 66, 133. + +Cardano 58. +Carvallo 66. +Cournot 4. +Crofton 157. +Czuber 147, 153. + +Davenport 147, 150. +Edgeworth 147. +Elster (Herausgeber) 153. + +Fechner 151, 165. +Fechnersches Lagengesetz 81. +Forcher 140, 150. +Fries@{Fries, J. F.}#Fries VI. + +Galilei@{Galilei|f}#Galilei 58. +Galton 150. +Gauß 93. +Gaußsche@{Gaußsche Verteilungsfunktion|uo}#Gaußsche 109. +Goethe 6. +Goldschmidt 54. +Grimsehl 52. + +Helmert 89. +Hume 5. +Huygens 60. + +Iterson 31. + +Kant 3, 7. +King 147. +Kozak VIII. +Kries@{Kries, Joh.\ v.}#Kries 61. + +Lange@{Lange, Friedr.\ Albert}#Lange 47, 57, 62. %** 62 f. +Laplace 45 f., 55, 61, 164. +Lexis 40, 135, 151, 153, 165. %** 40 f. 135 ff. +Lipps@{Lipps, G. F. (Herausgeber)}#Lipps 151, 153, 165. +Lottermoser (Übersetzer) 146. +Lourié 62. + +Marbe 52. +Maxwell 43. +Mayr, v. 153. +Mill@{Mill, John Stuart|f}#Mill 1. + +Pearson 33, 145, 165. %** 145 ff. +Perrin 146. +Poisson 45, 55, 111, 138, 147. %** 147 f. + +Quételet 22, 148, 165. + +Rhumbler 31. + +Sabudski-Eberhard VIII. +Schnuse (Übersetzer) 45. +Schopenhauer 2. +Siebeck 6. +Sigwart 16, 47, 63. %** 63 f. +Spinoza 4, 6. %** 6 f. +Sterzinger 53. +Stirlingsche Formel 110. +Stumpf 63. + +Trendelenburg 57. + +Ueberweg 56. + +Valla, Laurentius 57. +Venn 148. + +Wagner, Ad. 38. +Weldon 150. +Westergaard 147. +Windelband 38, 44. +Wolf, R. 68. +Wundt, Wilh. 14, 46. %** 14 f. +\fi +%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% GUTENBERG LICENSE %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% +\LicenseInit +\begin{PGtext} +End of the Project Gutenberg EBook of Die Analyse des Zufalls, by +H. E. (Heinrich Emil) Timerding + +*** END OF THIS PROJECT GUTENBERG EBOOK DIE ANALYSE DES ZUFALLS *** + +***** This file should be named 36310-pdf.pdf or 36310-pdf.zip ***** +This and all associated files of various formats will be found in: + http://www.gutenberg.org/3/6/3/1/36310/ + +Produced by Andrew D. Hwang, R. Stephan, Joshua Hutchinson, +and the Online Distributed Proofreading Team at +http://www.pgdp.net. (This ebook was produced using images +provided by the Cornell University Library Historical +Mathematics Monographs collection.) + + +Updated editions will replace the previous one--the old editions +will be renamed. + +Creating the works from public domain print editions means that no +one owns a United States copyright in these works, so the Foundation +(and you!) can copy and distribute it in the United States without +permission and without paying copyright royalties. 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If an individual Project Gutenberg-tm electronic work is derived +from the public domain (does not contain a notice indicating that it is +posted with permission of the copyright holder), the work can be copied +and distributed to anyone in the United States without paying any fees +or charges. If you are redistributing or providing access to a work +with the phrase "Project Gutenberg" associated with or appearing on the +work, you must comply either with the requirements of paragraphs 1.E.1 +through 1.E.7 or obtain permission for the use of the work and the +Project Gutenberg-tm trademark as set forth in paragraphs 1.E.8 or +1.E.9. + +1.E.3. If an individual Project Gutenberg-tm electronic work is posted +with the permission of the copyright holder, your use and distribution +must comply with both paragraphs 1.E.1 through 1.E.7 and any additional +terms imposed by the copyright holder. 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However, if you provide access to or +distribute copies of a Project Gutenberg-tm work in a format other than +"Plain Vanilla ASCII" or other format used in the official version +posted on the official Project Gutenberg-tm web site (www.gutenberg.net), +you must, at no additional cost, fee or expense to the user, provide a +copy, a means of exporting a copy, or a means of obtaining a copy upon +request, of the work in its original "Plain Vanilla ASCII" or other +form. Any alternate format must include the full Project Gutenberg-tm +License as specified in paragraph 1.E.1. + +1.E.7. Do not charge a fee for access to, viewing, displaying, +performing, copying or distributing any Project Gutenberg-tm works +unless you comply with paragraph 1.E.8 or 1.E.9. + +1.E.8. 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Project Gutenberg volunteers and employees expend considerable +effort to identify, do copyright research on, transcribe and proofread +public domain works in creating the Project Gutenberg-tm +collection. Despite these efforts, Project Gutenberg-tm electronic +works, and the medium on which they may be stored, may contain +"Defects," such as, but not limited to, incomplete, inaccurate or +corrupt data, transcription errors, a copyright or other intellectual +property infringement, a defective or damaged disk or other medium, a +computer virus, or computer codes that damage or cannot be read by +your equipment. + +1.F.2. LIMITED WARRANTY, DISCLAIMER OF DAMAGES - Except for the "Right +of Replacement or Refund" described in paragraph 1.F.3, the Project +Gutenberg Literary Archive Foundation, the owner of the Project +Gutenberg-tm trademark, and any other party distributing a Project +Gutenberg-tm electronic work under this agreement, disclaim all +liability to you for damages, costs and expenses, including legal +fees. YOU AGREE THAT YOU HAVE NO REMEDIES FOR NEGLIGENCE, STRICT +LIABILITY, BREACH OF WARRANTY OR BREACH OF CONTRACT EXCEPT THOSE +PROVIDED IN PARAGRAPH 1.F.3. YOU AGREE THAT THE FOUNDATION, THE +TRADEMARK OWNER, AND ANY DISTRIBUTOR UNDER THIS AGREEMENT WILL NOT BE +LIABLE TO YOU FOR ACTUAL, DIRECT, INDIRECT, CONSEQUENTIAL, PUNITIVE OR +INCIDENTAL DAMAGES EVEN IF YOU GIVE NOTICE OF THE POSSIBILITY OF SUCH +DAMAGE. + +1.F.3. LIMITED RIGHT OF REPLACEMENT OR REFUND - If you discover a +defect in this electronic work within 90 days of receiving it, you can +receive a refund of the money (if any) you paid for it by sending a +written explanation to the person you received the work from. If you +received the work on a physical medium, you must return the medium with +your written explanation. The person or entity that provided you with +the defective work may elect to provide a replacement copy in lieu of a +refund. If you received the work electronically, the person or entity +providing it to you may choose to give you a second opportunity to +receive the work electronically in lieu of a refund. If the second copy +is also defective, you may demand a refund in writing without further +opportunities to fix the problem. + +1.F.4. Except for the limited right of replacement or refund set forth +in paragraph 1.F.3, this work is provided to you 'AS-IS' WITH NO OTHER +WARRANTIES OF ANY KIND, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO +WARRANTIES OF MERCHANTIBILITY OR FITNESS FOR ANY PURPOSE. + +1.F.5. Some states do not allow disclaimers of certain implied +warranties or the exclusion or limitation of certain types of damages. +If any disclaimer or limitation set forth in this agreement violates the +law of the state applicable to this agreement, the agreement shall be +interpreted to make the maximum disclaimer or limitation permitted by +the applicable state law. The invalidity or unenforceability of any +provision of this agreement shall not void the remaining provisions. + +1.F.6. INDEMNITY - You agree to indemnify and hold the Foundation, the +trademark owner, any agent or employee of the Foundation, anyone +providing copies of Project Gutenberg-tm electronic works in accordance +with this agreement, and any volunteers associated with the production, +promotion and distribution of Project Gutenberg-tm electronic works, +harmless from all liability, costs and expenses, including legal fees, +that arise directly or indirectly from any of the following which you do +or cause to occur: (a) distribution of this or any Project Gutenberg-tm +work, (b) alteration, modification, or additions or deletions to any +Project Gutenberg-tm work, and (c) any Defect you cause. + + +Section 2. Information about the Mission of Project Gutenberg-tm + +Project Gutenberg-tm is synonymous with the free distribution of +electronic works in formats readable by the widest variety of computers +including obsolete, old, middle-aged and new computers. It exists +because of the efforts of hundreds of volunteers and donations from +people in all walks of life. + +Volunteers and financial support to provide volunteers with the +assistance they need are critical to reaching Project Gutenberg-tm's +goals and ensuring that the Project Gutenberg-tm collection will +remain freely available for generations to come. In 2001, the Project +Gutenberg Literary Archive Foundation was created to provide a secure +and permanent future for Project Gutenberg-tm and future generations. +To learn more about the Project Gutenberg Literary Archive Foundation +and how your efforts and donations can help, see Sections 3 and 4 +and the Foundation web page at http://www.pglaf.org. + + +Section 3. Information about the Project Gutenberg Literary Archive +Foundation + +The Project Gutenberg Literary Archive Foundation is a non profit +501(c)(3) educational corporation organized under the laws of the +state of Mississippi and granted tax exempt status by the Internal +Revenue Service. The Foundation's EIN or federal tax identification +number is 64-6221541. Its 501(c)(3) letter is posted at +http://pglaf.org/fundraising. Contributions to the Project Gutenberg +Literary Archive Foundation are tax deductible to the full extent +permitted by U.S. federal laws and your state's laws. + +The Foundation's principal office is located at 4557 Melan Dr. S. +Fairbanks, AK, 99712., but its volunteers and employees are scattered +throughout numerous locations. Its business office is located at +809 North 1500 West, Salt Lake City, UT 84116, (801) 596-1887, email +business@pglaf.org. Email contact links and up to date contact +information can be found at the Foundation's web site and official +page at http://pglaf.org + +For additional contact information: + Dr. Gregory B. Newby + Chief Executive and Director + gbnewby@pglaf.org + + +Section 4. Information about Donations to the Project Gutenberg +Literary Archive Foundation + +Project Gutenberg-tm depends upon and cannot survive without wide +spread public support and donations to carry out its mission of +increasing the number of public domain and licensed works that can be +freely distributed in machine readable form accessible by the widest +array of equipment including outdated equipment. Many small donations +($1 to $5,000) are particularly important to maintaining tax exempt +status with the IRS. + +The Foundation is committed to complying with the laws regulating +charities and charitable donations in all 50 states of the United +States. Compliance requirements are not uniform and it takes a +considerable effort, much paperwork and many fees to meet and keep up +with these requirements. We do not solicit donations in locations +where we have not received written confirmation of compliance. To +SEND DONATIONS or determine the status of compliance for any +particular state visit http://pglaf.org + +While we cannot and do not solicit contributions from states where we +have not met the solicitation requirements, we know of no prohibition +against accepting unsolicited donations from donors in such states who +approach us with offers to donate. + +International donations are gratefully accepted, but we cannot make +any statements concerning tax treatment of donations received from +outside the United States. U.S. laws alone swamp our small staff. + +Please check the Project Gutenberg Web pages for current donation +methods and addresses. Donations are accepted in a number of other +ways including including checks, online payments and credit card +donations. To donate, please visit: http://pglaf.org/donate + + +Section 5. General Information About Project Gutenberg-tm electronic +works. + +Professor Michael S. Hart is the originator of the Project Gutenberg-tm +concept of a library of electronic works that could be freely shared +with anyone. For thirty years, he produced and distributed Project +Gutenberg-tm eBooks with only a loose network of volunteer support. + + +Project Gutenberg-tm eBooks are often created from several printed +editions, all of which are confirmed as Public Domain in the U.S. +unless a copyright notice is included. Thus, we do not necessarily +keep eBooks in compliance with any particular paper edition. + + +Most people start at our Web site which has the main PG search facility: + + http://www.gutenberg.net + +This Web site includes information about Project Gutenberg-tm, +including how to make donations to the Project Gutenberg Literary +Archive Foundation, how to help produce our new eBooks, and how to +subscribe to our email newsletter to hear about new eBooks. +\end{PGtext} + +% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % +% % +% End of the Project Gutenberg EBook of Die Analyse des Zufalls, by % +% H. E. (Heinrich Emil) Timerding % +% % +% *** END OF THIS PROJECT GUTENBERG EBOOK DIE ANALYSE DES ZUFALLS *** % +% % +% ***** This file should be named 36310-t.tex or 36310-t.zip ***** % +% This and all associated files of various formats will be found in: % +% http://www.gutenberg.org/3/6/3/1/36310/ % +% % +% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % + +\end{document} +### +@ControlwordReplace = ( + ['\\tableofcontents', 'Inhaltverzeichnis.'], + ['\\Vorwort', 'Vorwort.'], + ['\\aaO', 'a. a. O.'], + ['\\dh', 'd. h.'], + ['\\zB', 'z. B.'] + ); + +@ControlwordArguments = ( + ['\\Chapter', 1, 1, '', '. ', 1, 1, '', '.'], + ['\\Signature', 1, 1, '', ' ', 1, 1, '', ''], + ['\\BookMark', 1, 0, '', '', 1, 0, '', ''], + ['\\DPPageSep', 1, 0, '', '-----', 1, 0, '', ''], + ['\\DPtypo', 1, 0, '', '', 1, 1, '', ''], + ['\\DPnote', 1, 0, '', ''], + ['\\Eqref', 1, 1, '', ''], + ['\\Fig', 1, 1, 'Fig. ', ' '] + ); +### +This is pdfTeXk, Version 3.141592-1.40.3 (Web2C 7.5.6) (format=pdflatex 2010.5.6) 5 JUN 2011 19:56 +entering extended mode + %&-line parsing enabled. +**36310-t.tex +(./36310-t.tex +LaTeX2e <2005/12/01> +Babel <v3.8h> and hyphenation patterns for english, usenglishmax, dumylang, noh +yphenation, arabic, farsi, croatian, ukrainian, russian, bulgarian, czech, slov +ak, danish, dutch, finnish, basque, french, german, ngerman, ibycus, greek, mon +ogreek, ancientgreek, hungarian, italian, latin, mongolian, norsk, icelandic, i +nterlingua, turkish, coptic, romanian, welsh, serbian, slovenian, estonian, esp +eranto, uppersorbian, indonesian, polish, portuguese, spanish, catalan, galicia 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+\KV@toks@=\toks29 +) (/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/graphics/graphics.sty +Package: graphics 2006/02/20 v1.0o Standard LaTeX Graphics (DPC,SPQR) +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/graphics/trig.sty +Package: trig 1999/03/16 v1.09 sin cos tan (DPC) +) (/etc/texmf/tex/latex/config/graphics.cfg +File: graphics.cfg 2007/01/18 v1.5 graphics configuration of teTeX/TeXLive +) +Package graphics Info: Driver file: pdftex.def on input line 90. +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/pdftex-def/pdftex.def +File: pdftex.def 2007/01/08 v0.04d Graphics/color for pdfTeX +\Gread@gobject=\count116 +)) +\Gin@req@height=\dimen129 +\Gin@req@width=\dimen130 +) + +LaTeX Warning: You have requested, on input line 131, version + `2006/02/20' of package graphicx, + but only version + `1999/02/16 v1.0f Enhanced LaTeX Graphics (DPC,SPQR)' + is available. + +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/caption/caption.sty +Package: caption 2007/01/07 v3.0k Customising captions (AR) +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/caption/caption3.sty +Package: caption3 2007/01/07 v3.0k caption3 kernel (AR) +\captionmargin=\dimen131 +\captionmarginx=\dimen132 +\captionwidth=\dimen133 +\captionindent=\dimen134 +\captionparindent=\dimen135 +\captionhangindent=\dimen136 +) +Package caption Info: longtable package v3.15 (or newer) detected on input line + 359. +) (/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/tools/calc.sty +Package: calc 2005/08/06 v4.2 Infix arithmetic (KKT,FJ) +\calc@Acount=\count117 +\calc@Bcount=\count118 +\calc@Adimen=\dimen137 +\calc@Bdimen=\dimen138 +\calc@Askip=\skip55 +\calc@Bskip=\skip56 +LaTeX Info: Redefining \setlength on input line 75. +LaTeX Info: Redefining \addtolength on input line 76. +\calc@Ccount=\count119 +\calc@Cskip=\skip57 +) (/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/fancyhdr/fancyhdr.sty +\fancy@headwidth=\skip58 +\f@ncyO@elh=\skip59 +\f@ncyO@erh=\skip60 +\f@ncyO@olh=\skip61 +\f@ncyO@orh=\skip62 +\f@ncyO@elf=\skip63 +\f@ncyO@erf=\skip64 +\f@ncyO@olf=\skip65 +\f@ncyO@orf=\skip66 +) (/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/geometry/geometry.sty +Package: geometry 2002/07/08 v3.2 Page Geometry +\Gm@cnth=\count120 +\Gm@cntv=\count121 +\c@Gm@tempcnt=\count122 +\Gm@bindingoffset=\dimen139 +\Gm@wd@mp=\dimen140 +\Gm@odd@mp=\dimen141 +\Gm@even@mp=\dimen142 +\Gm@dimlist=\toks30 +(/usr/share/texmf-texlive/tex/xelatex/xetexconfig/geometry.cfg)) (/usr/share/te +xmf-texlive/tex/latex/hyperref/hyperref.sty +Package: hyperref 2007/02/07 v6.75r Hypertext links for LaTeX +\@linkdim=\dimen143 +\Hy@linkcounter=\count123 +\Hy@pagecounter=\count124 +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/hyperref/pd1enc.def +File: pd1enc.def 2007/02/07 v6.75r Hyperref: PDFDocEncoding definition (HO) +) (/etc/texmf/tex/latex/config/hyperref.cfg +File: hyperref.cfg 2002/06/06 v1.2 hyperref configuration of TeXLive +) (/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/oberdiek/kvoptions.sty +Package: kvoptions 2006/08/22 v2.4 Connects package keyval with LaTeX options ( +HO) +) +Package hyperref Info: Option `hyperfootnotes' set `false' on input line 2238. +Package hyperref Info: Option `bookmarks' set `true' on input line 2238. +Package hyperref Info: Option `linktocpage' set `false' on input line 2238. +Package hyperref Info: Option `pdfdisplaydoctitle' set `true' on input line 223 +8. +Package hyperref Info: Option `pdfpagelabels' set `true' on input line 2238. +Package hyperref Info: Option `bookmarksopen' set `true' on input line 2238. +Package hyperref Info: Option `colorlinks' set `true' on input line 2238. +Package hyperref Info: Hyper figures OFF on input line 2288. +Package hyperref Info: Link nesting OFF on input line 2293. +Package hyperref Info: Hyper index ON on input line 2296. +Package hyperref Info: Plain pages OFF on input line 2303. +Package hyperref Info: Backreferencing OFF on input line 2308. +Implicit mode ON; LaTeX internals redefined +Package hyperref Info: Bookmarks ON on input line 2444. +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/ltxmisc/url.sty +\Urlmuskip=\muskip11 +Package: url 2005/06/27 ver 3.2 Verb mode for urls, etc. +) +LaTeX Info: Redefining \url on input line 2599. +\Fld@menulength=\count125 +\Field@Width=\dimen144 +\Fld@charsize=\dimen145 +\Choice@toks=\toks31 +\Field@toks=\toks32 +Package hyperref Info: Hyper figures OFF on input line 3102. +Package hyperref Info: Link nesting OFF on input line 3107. +Package hyperref Info: Hyper index ON on input line 3110. +Package hyperref Info: backreferencing OFF on input line 3117. +Package hyperref Info: Link coloring ON on input line 3120. +\Hy@abspage=\count126 +\c@Item=\count127 +) +*hyperref using driver hpdftex* +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/hyperref/hpdftex.def +File: hpdftex.def 2007/02/07 v6.75r Hyperref driver for pdfTeX +\Fld@listcount=\count128 +) +\TmpLen=\skip67 +\c@FigNo=\count129 +\@indexfile=\write3 +\openout3 = `36310-t.idx'. + +Writing index file 36310-t.idx +\c@ChapNo=\count130 +(./36310-t.aux) +\openout1 = `36310-t.aux'. + +LaTeX Font Info: Checking defaults for OML/cmm/m/it on input line 487. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 487. +LaTeX Font Info: Checking defaults for T1/cmr/m/n on input line 487. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 487. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OT1/cmr/m/n on input line 487. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 487. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OMS/cmsy/m/n on input line 487. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 487. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OMX/cmex/m/n on input line 487. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 487. +LaTeX Font Info: Checking defaults for U/cmr/m/n on input line 487. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 487. +LaTeX Font Info: Checking defaults for LGR/cmr/m/n on input line 487. +LaTeX Font Info: Try loading font information for LGR+cmr on input line 487. + +(/usr/share/texmf-texlive/tex/generic/babel/lgrcmr.fd +File: lgrcmr.fd 2001/01/30 v2.2e Greek Computer Modern +) +LaTeX Font Info: ... okay on input line 487. +LaTeX Font Info: Checking defaults for PD1/pdf/m/n on input line 487. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 487. +(/usr/share/texmf/tex/context/base/supp-pdf.tex +[Loading MPS to PDF converter (version 2006.09.02).] +\scratchcounter=\count131 +\scratchdimen=\dimen146 +\scratchbox=\box58 +\nofMPsegments=\count132 +\nofMParguments=\count133 +\everyMPshowfont=\toks33 +\MPscratchCnt=\count134 +\MPscratchDim=\dimen147 +\MPnumerator=\count135 +\everyMPtoPDFconversion=\toks34 +) (/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/ragged2e/ragged2e.sty +Package: ragged2e 2003/03/25 v2.04 ragged2e Package (MS) +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/everysel/everysel.sty +Package: everysel 1999/06/08 v1.03 EverySelectfont Package (MS) +LaTeX Info: Redefining \selectfont on input line 125. +) +\CenteringLeftskip=\skip68 +\RaggedLeftLeftskip=\skip69 +\RaggedRightLeftskip=\skip70 +\CenteringRightskip=\skip71 +\RaggedLeftRightskip=\skip72 +\RaggedRightRightskip=\skip73 +\CenteringParfillskip=\skip74 +\RaggedLeftParfillskip=\skip75 +\RaggedRightParfillskip=\skip76 +\JustifyingParfillskip=\skip77 +\CenteringParindent=\skip78 +\RaggedLeftParindent=\skip79 +\RaggedRightParindent=\skip80 +\JustifyingParindent=\skip81 +) +Package caption Info: hyperref package v6.74m (or newer) detected on input line + 487. +-------------------- Geometry parameters +paper: class default +landscape: -- +twocolumn: -- +twoside: true +asymmetric: -- +h-parts: 9.03374pt, 325.215pt, 9.03375pt +v-parts: 4.15848pt, 495.49379pt, 6.23773pt +hmarginratio: 1:1 +vmarginratio: 2:3 +lines: -- +heightrounded: -- +bindingoffset: 0.0pt +truedimen: -- +includehead: true +includefoot: true +includemp: -- +driver: pdftex +-------------------- Page layout dimensions and switches +\paperwidth 343.28249pt +\paperheight 505.89pt +\textwidth 325.215pt +\textheight 433.62pt +\oddsidemargin -63.23625pt +\evensidemargin -63.23624pt +\topmargin -68.11151pt +\headheight 15.0pt +\headsep 19.8738pt +\footskip 30.0pt +\marginparwidth 98.0pt +\marginparsep 7.0pt +\columnsep 10.0pt +\skip\footins 10.8pt plus 4.0pt minus 2.0pt +\hoffset 0.0pt +\voffset 0.0pt +\mag 1000 +\@twosidetrue \@mparswitchtrue +(1in=72.27pt, 1cm=28.45pt) +----------------------- +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/graphics/color.sty +Package: color 2005/11/14 v1.0j Standard LaTeX Color (DPC) +(/etc/texmf/tex/latex/config/color.cfg +File: color.cfg 2007/01/18 v1.5 color configuration of teTeX/TeXLive +) +Package color Info: Driver file: pdftex.def on input line 130. +) +Package hyperref Info: Link coloring ON on input line 487. +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/hyperref/nameref.sty +Package: nameref 2006/12/27 v2.28 Cross-referencing by name of section +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/oberdiek/refcount.sty +Package: refcount 2006/02/20 v3.0 Data extraction from references (HO) +) +\c@section@level=\count136 +) +LaTeX Info: Redefining \ref on input line 487. +LaTeX Info: Redefining \pageref on input line 487. +(./36310-t.out) (./36310-t.out) +\@outlinefile=\write4 +\openout4 = `36310-t.out'. + +LaTeX Font Info: Try loading font information for T1+cmtt on input line 497. + +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/base/t1cmtt.fd +File: t1cmtt.fd 1999/05/25 v2.5h Standard LaTeX font definitions +) +LaTeX Font Info: Try loading font information for U+msa on input line 519. +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/amsfonts/umsa.fd +File: umsa.fd 2002/01/19 v2.2g AMS font definitions +) +LaTeX Font Info: Try loading font information for U+msb on input line 519. +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/amsfonts/umsb.fd +File: umsb.fd 2002/01/19 v2.2g AMS font definitions +) +LaTeX Font Info: Try loading font information for U+rsfs on input line 519. +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/jknapltx/ursfs.fd +File: ursfs.fd 1998/03/24 rsfs font definition file (jk) +) [1 + +{/var/lib/texmf/fonts/map/pdftex/updmap/pdftex.map}] [2 + +] <./images/006.png, id=99, 289.08pt x 337.26pt> +File: ./images/006.png Graphic file (type png) +<use ./images/006.png> [1 + + <./images/006.png (PNG copy)>] [2 + +] [3 + +] [4] [5] [6] +Underfull \hbox (badness 10000) in paragraph at lines 777--779 + + [] + +[7] (./36310-t.toc) +\tf@toc=\write5 +\openout5 = `36310-t.toc'. + +[8 + +] [1 + + +] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17 + +] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28 + +] [29] [30] <./images/037.png, id=307, 1092.08pt x 908.39375pt> +File: ./images/037.png Graphic file (type png) +<use ./images/037.png> [31 <./images/037.png (PNG copy)>] [32] <./images/039.pn +g, id=323, 1148.29pt x 720.6925pt> +File: ./images/039.png Graphic file (type png) +<use ./images/039.png> [33] [34 <./images/039.png (PNG copy)>] [35] [36] [37] [ +38] [39] [40] [41] [42] <./images/046.png, id=373, 1092.08pt x 1065.9825pt> +File: ./images/046.png Graphic file (type png) +<use ./images/046.png> [43] [44 <./images/046.png (PNG copy)>] <./images/048.pn +g, id=389, 1062.97125pt x 599.23875pt> +File: ./images/048.png Graphic file (type png) +<use ./images/048.png> [45] [46 <./images/048.png (PNG copy)>] [47 + +] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [6 +3] [64] [65] [66 + +] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [8 +2] [83] [84] [85] [86] +Underfull \hbox (badness 2245) in paragraph at lines 3536--3594 +\T1/cmr/m/n/12 Wahr-schein-lich-keits-be-griff zu den sta-tis-ti-schen Er-geb-n +is-sen + [] + + +Underfull \hbox (badness 1052) in paragraph at lines 3536--3594 +\T1/cmr/m/n/12 durch einen Satz ge-fun-den, der als das B e r -n o u l -l i -s +c h e + [] + +[87] [88] [89] [90] [91] [92 + +] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] +<./images/094.png, id=692, 843.15pt x 372.39125pt> +File: ./images/094.png Graphic file (type png) +<use ./images/094.png> [107] [108 <./images/094.png (PNG copy)>] [109] [110] [1 +11] [112] [113] [114] <./images/100.png, id=739, 635.37375pt x 575.14874pt> +File: ./images/100.png Graphic file (type png) +<use ./images/100.png> [115] [116 <./images/100.png (PNG copy)>] [117] [118] +LaTeX Font Info: Try loading font information for U+euf on input line 4543. +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/amsfonts/ueuf.fd +File: ueuf.fd 2002/01/19 v2.2g AMS font definitions +) [119] [120] [121] [122] [123 + +] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] + +LaTeX Warning: Command \ss invalid in math mode on input line 5065. + +Missing character: There is no ÿ in font cmr12! +[134] [135] [136] [137] +Overfull \hbox (2.90742pt too wide) in paragraph at lines 5220--5220 +[] + [] + +[138] [139] [140] [141] <./images/120.png, id=891, 1178.4025pt x 689.57625pt> +File: ./images/120.png Graphic file (type png) +<use ./images/120.png> [142 + +] [143 <./images/120.png (PNG copy)>] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] +[151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [ +164] [165] [166] +Underfull \hbox (badness 1603) in paragraph at lines 6202--6204 +[]\T1/cmr/m/n/12 Die re-la-ti-ve Häu-fig-keit des Ge-sam-ter-eig-nis-ses ent-st +eht + [] + +[167] [168] [169] [170] [171] [172] [173] [174] [175] [176] [177] [178] [179] [ +180 + +] [181] [182] [183] [184] [185] [186] [187] [188] + +LaTeX Font Warning: Command \small invalid in math mode on input line 6943. + +[189] + +LaTeX Font Warning: Command \small invalid in math mode on input line 7026. + + +Overfull \hbox (0.4068pt too wide) detected at line 7043 +[] + [] + +[190] [191] [192] [193] <./images/159.png, id=1195, 918.43124pt x 515.9275pt> +File: ./images/159.png Graphic file (type png) +<use ./images/159.png> [194] [195 <./images/159.png (PNG copy)>] [196] [197] [1 +98] <./images/163.png, id=1222, 791.95876pt x 640.3925pt> +File: ./images/163.png Graphic file (type png) +<use ./images/163.png> [199] [200] [201 <./images/163.png (PNG copy)>] + +LaTeX Font Warning: Command \footnotesize invalid in math mode on input line 74 +83. + + +Overfull \hbox (9.468pt too wide) detected at line 7520 +[] + [] + +<./images/165.png, id=1243, 794.97pt x 1264.725pt> +File: ./images/165.png Graphic file (type png) +<use ./images/165.png> +Overfull \hbox (2.61049pt too wide) in paragraph at lines 7481--7528 +[]$[]$ $[]$ + [] + +[202] [203 <./images/165.png (PNG copy)>] [204] [205] [206 + +] [207 + +] [208] [209] [210] [211] [212] [213] [214] [215] [216] [217] [218] [219] [220] + +Underfull \hbox (badness 1281) in paragraph at lines 8103--8129 +\T1/cmr/m/n/12 dung []der Wahr-schein-lich-keits-rech-nung auf die Wirk-lich-ke +it + [] + +[221] [222] [223] [224] [225] (./36310-t.ind [226 + + +]) [227] [228 + +] [229] [230] [231] [232] [233] [234] [235] (./36310-t.aux) + + *File List* + book.cls 2005/09/16 v1.4f Standard LaTeX document class + leqno.clo 1998/08/17 v1.1c Standard LaTeX option (left equation numbers) + bk12.clo 2005/09/16 v1.4f Standard LaTeX file (size option) +inputenc.sty 2006/05/05 v1.1b Input encoding file + latin1.def 2006/05/05 v1.1b Input encoding file + fontenc.sty + t1enc.def 2005/09/27 v1.99g Standard LaTeX file + babel.sty 2005/11/23 v3.8h The Babel package + greek.ldf 2005/03/30 v1.3l Greek support from the babel system + lgrenc.def 2001/01/30 v2.2e Greek Encoding +ngermanb.ldf 2004/02/20 v2.6m new German support from the babel system + amsmath.sty 2000/07/18 v2.13 AMS math features + amstext.sty 2000/06/29 v2.01 + amsgen.sty 1999/11/30 v2.0 + amsbsy.sty 1999/11/29 v1.2d + amsopn.sty 1999/12/14 v2.01 operator names + amssymb.sty 2002/01/22 v2.2d +amsfonts.sty 2001/10/25 v2.2f +mathrsfs.sty 1996/01/01 Math RSFS package v1.0 (jk) + ifthen.sty 2001/05/26 v1.1c Standard LaTeX ifthen package (DPC) + alltt.sty 1997/06/16 v2.0g defines alltt environment +indentfirst.sty 1995/11/23 v1.03 Indent first paragraph (DPC) + makeidx.sty 2000/03/29 v1.0m Standard LaTeX package +multicol.sty 2006/05/18 v1.6g multicolumn formatting (FMi) + array.sty 2005/08/23 v2.4b Tabular extension package (FMi) +longtable.sty 2004/02/01 v4.11 Multi-page Table package (DPC) +multirow.sty + soul.sty 2003/11/17 v2.4 letterspacing/underlining (mf) +footmisc.sty 2005/03/17 v5.3d a miscellany of footnote facilities +graphicx.sty 1999/02/16 v1.0f Enhanced LaTeX Graphics (DPC,SPQR) + keyval.sty 1999/03/16 v1.13 key=value parser (DPC) +graphics.sty 2006/02/20 v1.0o Standard LaTeX Graphics (DPC,SPQR) + trig.sty 1999/03/16 v1.09 sin cos tan (DPC) +graphics.cfg 2007/01/18 v1.5 graphics configuration of teTeX/TeXLive + pdftex.def 2007/01/08 v0.04d Graphics/color for pdfTeX + caption.sty 2007/01/07 v3.0k Customising captions (AR) +caption3.sty 2007/01/07 v3.0k caption3 kernel (AR) + calc.sty 2005/08/06 v4.2 Infix arithmetic (KKT,FJ) +fancyhdr.sty +geometry.sty 2002/07/08 v3.2 Page Geometry +geometry.cfg +hyperref.sty 2007/02/07 v6.75r Hypertext links for LaTeX + pd1enc.def 2007/02/07 v6.75r Hyperref: PDFDocEncoding definition (HO) +hyperref.cfg 2002/06/06 v1.2 hyperref configuration of TeXLive +kvoptions.sty 2006/08/22 v2.4 Connects package keyval with LaTeX options (HO +) + url.sty 2005/06/27 ver 3.2 Verb mode for urls, etc. + hpdftex.def 2007/02/07 v6.75r Hyperref driver for pdfTeX + lgrcmr.fd 2001/01/30 v2.2e Greek Computer Modern +supp-pdf.tex +ragged2e.sty 2003/03/25 v2.04 ragged2e Package (MS) +everysel.sty 1999/06/08 v1.03 EverySelectfont Package (MS) + color.sty 2005/11/14 v1.0j Standard LaTeX Color (DPC) + color.cfg 2007/01/18 v1.5 color configuration of teTeX/TeXLive + nameref.sty 2006/12/27 v2.28 Cross-referencing by name of section +refcount.sty 2006/02/20 v3.0 Data extraction from references (HO) + 36310-t.out + 36310-t.out + t1cmtt.fd 1999/05/25 v2.5h Standard LaTeX font definitions + umsa.fd 2002/01/19 v2.2g AMS font definitions + umsb.fd 2002/01/19 v2.2g AMS font definitions + ursfs.fd 1998/03/24 rsfs font definition file (jk) +./images/006.png +./images/037.png +./images/039.png +./images/046.png 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mode 100644 index 0000000..71c934d --- /dev/null +++ b/36310-t/images/006.png diff --git a/36310-t/images/037.png b/36310-t/images/037.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..aed1dde --- /dev/null +++ b/36310-t/images/037.png diff --git a/36310-t/images/039.png b/36310-t/images/039.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..1b725a6 --- /dev/null +++ b/36310-t/images/039.png diff --git a/36310-t/images/046.png b/36310-t/images/046.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..5633983 --- /dev/null +++ b/36310-t/images/046.png diff --git a/36310-t/images/048.png b/36310-t/images/048.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..ac6af6f --- /dev/null +++ b/36310-t/images/048.png diff --git a/36310-t/images/094.png b/36310-t/images/094.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..c5566c9 --- /dev/null +++ b/36310-t/images/094.png diff --git a/36310-t/images/100.png b/36310-t/images/100.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..11fb167 --- /dev/null +++ b/36310-t/images/100.png diff --git a/36310-t/images/120.png b/36310-t/images/120.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..83d84dc --- /dev/null +++ b/36310-t/images/120.png diff --git a/36310-t/images/159.png b/36310-t/images/159.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..17cbcc3 --- /dev/null +++ b/36310-t/images/159.png diff --git a/36310-t/images/163.png b/36310-t/images/163.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..dca6878 --- /dev/null +++ b/36310-t/images/163.png diff --git a/36310-t/images/165.png b/36310-t/images/165.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..e62c3a5 --- /dev/null +++ b/36310-t/images/165.png diff --git a/36310-t/old/36310-t.tex b/36310-t/old/36310-t.tex new file mode 100644 index 0000000..3889b56 --- /dev/null +++ b/36310-t/old/36310-t.tex @@ -0,0 +1,9492 @@ +% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % +% % +% The Project Gutenberg EBook of Die Analyse des Zufalls, by % +% H. E. (Heinrich Emil) Timerding % +% % +% This eBook is for the use of anyone anywhere at no cost and with % +% almost no restrictions whatsoever. You may copy it, give it away or % +% re-use it under the terms of the Project Gutenberg License included % +% with this eBook or online at www.gutenberg.net % +% % +% % +% Title: Die Analyse des Zufalls % +% % +% Author: H. E. (Heinrich Emil) Timerding % +% % +% Release Date: June 6, 2011 [EBook #36310] % +% % +% Language: German % +% % +% Character set encoding: ISO-8859-1 % +% % +% *** START OF THIS PROJECT GUTENBERG EBOOK DIE ANALYSE DES ZUFALLS *** % +% % +% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % + +\def\ebook{36310} +%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% +%% %% +%% Packages and substitutions: %% +%% %% +%% book: Required. %% +%% inputenc: Standard DP encoding. Required. %% +%% fontenc: Enables German hyphenation. Required. %% +%% babel: German language Hyphenation. 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TWO times %% +%% %% +%% pdfTeXk, Version 3.141592-1.40.3 (Web2C 7.5.6) %% +%% %% +%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% +\listfiles +\documentclass[12pt,leqno]{book}[2005/09/16] +\usepackage[latin1]{inputenc}[2006/05/05] +\usepackage[T1]{fontenc} +\usepackage[greek,ngerman]{babel}[2005/11/23] + +\usepackage{amsmath}[2000/07/18] +\usepackage{amssymb}[2002/01/22] +\usepackage{mathrsfs}[1996/01/01] + +\usepackage{ifthen}[2001/05/26] %% Logical conditionals +\usepackage{alltt}[1997/06/16] + +\IfFileExists{indentfirst.sty}{% + \usepackage{indentfirst}[1995/11/23] +}{} + +\usepackage{makeidx}[2000/03/29] +\usepackage{multicol}[2006/05/18] + +\usepackage{array}[2005/08/23] +\usepackage{longtable}[2004/02/01] +\usepackage{multirow} + +\IfFileExists{soul.sty}{% + \usepackage{soul}[2003/11/17] + \sodef{\so}{}{0.15em}{0.5em plus 0.25em}{0.5em plus 0.25em}% +}{% + %% else change gesperrt to italics, which are not used elsewhere + \newcommand\so[1]{\textit{#1}}% +} + +\usepackage[perpage]{footmisc}[2005/03/17] + +\usepackage{graphicx}[2006/02/20] +\usepackage[font=small,justification=centerfirst,labelformat=empty]{caption}[2007/01/07] + +\usepackage{calc}[2005/08/06] + +\usepackage{fancyhdr} + +%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% +%%%% Interlude: Set up PRINTING (default) or SCREEN VIEWING %%%% +%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% + +% ForPrinting=true (default) false +% Asymmetric margins Symmetric margins +% Black hyperlinks Blue hyperlinks +% Start Preface, ToC, etc. recto No blank verso pages +% +% Chapter-like ``Sections'' start both recto and verso in the scanned +% book. This behavior has been retained. +\newboolean{ForPrinting} + +%% UNCOMMENT the next line for a PRINT-OPTIMIZED VERSION of the text %% +%\setboolean{ForPrinting}{true} + +%% Initialize values to ForPrinting=false +\newcommand{\Margins}{hmarginratio=1:1} % Symmetric margins +\newcommand{\HLinkColor}{blue} % Hyperlink color +\newcommand{\PDFPageLayout}{SinglePage} +\newcommand{\TransNote}{Anmerkungen der Korrekturleser} +\newcommand{\TransNoteCommon}{% + Ein Exemplar des Originals wurde dankenswerterweise von der Cornell + University Library: Historical Mathematics Monographs Collection + zur Verfügung gestellt. + \bigskip + + Kleinere typographische Korrekturen und Änderungen der Formatierung + wurden stillschweigend vorgenommen. + \bigskip +} + +\newcommand{\TransNoteText}{% + \TransNoteCommon + + Diese PDF-Datei wurde für die Anzeige auf einem Bildschirm + optimiert, kann bei Bedarf aber leicht für den Druck angepasst + werden. Anweisungen dazu finden Sie am Anfang des + LaTeX-Quelltextes. +} +%% Re-set if ForPrinting=true +\ifthenelse{\boolean{ForPrinting}}{% + \renewcommand{\Margins}{hmarginratio=2:3} % Asymmetric margins + \renewcommand{\HLinkColor}{black} % Hyperlink color + \renewcommand{\PDFPageLayout}{TwoPageRight} + \renewcommand{\TransNote}{Transcriber's Note} + \renewcommand{\TransNoteText}{% + \TransNoteCommon + + Diese PDF-Datei wurde für den Druck optimiert, kann bei Bedarf + aber leicht für den Bildschirm angepasst werden. 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+\newcommand{\DPnote}[1]{} +\newcommand{\DPtypo}[2]{#2} +\newcommand{\DPPageSep}[2]{\ignorespaces} + +% Decorative rules: +\newcommand{\tb}[1][1.5cm]{\begin{center}\rule{#1}{0.5pt}\end{center}} +% End of chapter mark +\newcommand{\EndChap}{\pagebreak[0]\tb[3cm]\pagebreak[3]} + +\newcommand{\aaO}{a.\;a.\;O.} +\renewcommand{\dh}{d.\;h.} +\newcommand{\zB}{z.\;B.} + +\newcommand{\PadTxt}[3][c]{% + \settowidth{\TmpLen}{\text{#2}}% + \makebox[\TmpLen][#1]{#3}% +} +\newcommand{\Ditto}[1][Jahre]{\PadTxt{#1}{''}} + +\newcommand{\DotBox}[2][3cm]{\parbox[l]{#1}{#2\dotfill}} + +\setlength{\doublerulesep}{1pt} +\newcolumntype{T}{!{\setlength{\arrayrulewidth}{2pt}\!\vline\!}} +\newcommand{\thsize}{\footnotesize}% Table heading font size +\newcommand{\thsmall}{\scriptsize} + +\newcommand{\ColSkip}{\smallskip} + +\newcommand{\ColHead}[2]{% + \multicolumn{1}{c}{% + \settowidth{\TmpLen}{\thsize\text{#1}}% + \parbox[c]{\TmpLen}{\thsize\ColSkip\centering#2\ColSkip}% + } +} +% Set column heads followed by 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\Section{VORWORT.} +} + +\newcounter{ChapNo} +\newcommand{\Chapter}[2]{% + \cleardoublepage + \phantomsection + \refstepcounter{ChapNo} + \label{chapter:\theChapNo} + \pdfbookmark[0]{#1: #2.}{chapter:\theChapNo} + \addtocontents{toc}{\protect\ToCLine[#1]{#2}{chapter:\theChapNo}} + \SetRunningHeads[#1]{#2} + \Section[#1.]{#2.} +} + +%%%% Begin document %%%% +\begin{document} + +\pagestyle{empty} +\pagenumbering{Alph} +\BookMark{-1}{Anfang} +%%%% PG BOILERPLATE %%%% +\BookMark{0}{PG Titelblatt} +\begin{center} +\begin{minipage}{\textwidth} +\small +\begin{PGtext} +The Project Gutenberg EBook of Die Analyse des Zufalls, by +H. E. (Heinrich Emil) Timerding + +This eBook is for the use of anyone anywhere at no cost and with +almost no restrictions whatsoever. You may copy it, give it away or +re-use it under the terms of the Project Gutenberg License included +with this eBook or online at www.gutenberg.net + + +Title: Die Analyse des Zufalls + +Author: H. E. (Heinrich Emil) Timerding + +Release Date: June 6, 2011 [EBook #36310] + +Language: German + +Character set encoding: ISO-8859-1 + +*** START OF THIS PROJECT GUTENBERG EBOOK DIE ANALYSE DES ZUFALLS *** +\end{PGtext} +\end{minipage} +\end{center} +\clearpage +%%%% Credits %%%% +\begin{center} +\begin{minipage}{\textwidth} +\begin{PGtext} +Produced by Andrew D. Hwang, R. Stephan, Joshua Hutchinson, +and the Online Distributed Proofreading Team at +http://www.pgdp.net. (This ebook was produced using images +provided by the Cornell University Library Historical +Mathematics Monographs collection.) +\end{PGtext} +\end{minipage} +\end{center} +\vfill +\begin{minipage}{0.85\textwidth} +\small +\BookMark{0}{Anmerkungen zur Transkription} +\subsection*{\centering\normalfont\scshape% +\normalsize\MakeLowercase{\TransNote}}% +\raggedright +\TransNoteText +\end{minipage} +%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% FRONT MATTER %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% +\DPPageSep{001}{} +%[Blank Page] +\DPPageSep{002}{} +%[Blank Page] +\DPPageSep{003}{} +%[** Library stamp] +\iffalse +Cornell University Library + +BOUGHT WITH THE INCOME OF THE +SAGE ENDOWMENT FUND +THE GIFT OF +Henry W. Sage +1891 +MATHEMATICS +\fi +\DPPageSep{004}{} +%[Blank Page] +\DPPageSep{005}{i} +\frontmatter +\pagenumbering{Roman} +%[Blank Page] +\DPPageSep{006}{ii} +%title page +\begin{center} +%[** TN: Hard-coded inter-word space to coax alignment of second argument] +\TitleBox{DIE\quad WISSENSCHAFT} + {SAMMLUNG VON EINZELDARSTELLUNGEN AUS DEN GEBIETEN + DER NATURWISSENSCHAFT UND DER TECHNIK}{BAND 56} +\vfill + +\textbf{\Large H. E. TIMERDING} +\medskip + +\tb +\bigskip + +\textbf{\LARGE DIE ANALYSE DES ZUFALLS} +\vfill + +\footnotesize +MIT 10 ABBILDUNGEN +\vfill +%[** publisher's device] +\includegraphics[width=3cm]{./images/006.png} +\vfill + +\textbf{\large BRAUNSCHWEIG} +\medskip + +DRUCK UND VERLAG VON FRIEDR. VIEWEG \&~SOHN +\medskip + +\normalsize +1915 +\end{center} +\clearpage +\DPPageSep{007}{iii} +%[** TN: Omit second title page] +\iffalse +DIE ANALYSE DES ZUFALLS + +VON + +H. E. TIMERDING + +MIT 10 ABBILDUNGEN + +BRAUNSCHWEIG + +DRUCK UND VERLAG VON FRIEDR. VIEWEG \& SOHN + +1915 +\fi +\DPPageSep{008}{iv} +%copyright page +\null\vfill +\begin{center} +\hrule +\footnotesize +\bigskip +Alle Rechte, \\ +namentlich das Recht der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. +\tb + +Copyright, 1915, by \so{Friedr}.\ \so{Vieweg} \&~\so{Sohn}, \\ +Braunschweig, Germany. +\bigskip + +\hrule +\end{center} +\vfill +\DPPageSep{009}{v} + + +\Vorwort + +Das Problem des Zufalls ist an sich ein metaphysisches +Problem. Es ist es wenigstens, wenn wir Metaphysik als die +Theorie des Geschehens auffassen. Die Behandlung des Zufalls +scheint daher auch nur nach den alten metaphysischen +Methoden möglich, nämlich so, daß für das Geschehen in +der Welt eine innerliche Erklärung gesucht wird. Je nachdem, +wie diese Erklärung ausfällt, wird die Existenz des Zufalls +bejaht oder verneint werden. Auf diese Weise soll aber das +Problem des Zufalls hier nicht behandelt werden. Vielmehr +soll gerade die naturwissenschaftliche Methode auf dieses +Problem angewendet werden. Diese Methode hat im Gegensatz +zu der Metaphysik der alten Schulphilosophie das Bezeichnende, +daß sie über den Bereich der Erfahrung nicht hinausgeht. +Sie besteht zunächst darin, daß die Erscheinungen, die sich +unserer Erfahrung darbieten, sorgfältig beobachtet und geordnet +werden, indem wir verwandte Erscheinungen zusammenfassen, +das Gemeinsame an ihnen herausheben und, +wenn wir eine ständige Wiederkehr einer gewissen Gemeinsamkeit +beobachten, diese als eine Gesetzmäßigkeit in den +Erscheinungen aufzeichnen. Nach dieser Methode haben wir +versucht auch hier vorzugehen. Es handelt sich dann nur +darum, die Erscheinungen herauszugreifen, die wir als zufällige +bezeichnen, und das Gemeinsame an ihnen zu suchen. +Dieses Gemeinsame würde innerhalb der Grenzen der Beobachtung +das Wesen des Zufalls ausmachen. + +Die naturwissenschaftliche Methode geht aber doch noch +weiter, indem sie sich ein bestimmtes Bild von den Vorgängen +zu machen sucht, die als von gleicher Art zusammengefaßt +werden. Dieses wird erreicht, indem man einen besonders +\DPPageSep{010}{vi} +einfachen oder übersichtlichen Vorgang unter den +zu einer Gruppe zusammengefaßten herausgreift oder indem +man zu den wirklich beobachteten noch einen erdichteten +Vorgang, ein schematisches Bild, das alle gemeinsamen Züge +der wirklich beobachteten Vorgänge zeigt, hinzufügt. Auf +der Herstellung solcher schematischer Bilder beruht wesentlich +die Anwendung der Mathematik auf Naturvorgänge. +Diese Anwendung der Mathematik bildet auch für uns den +Hauptzielpunkt. Deswegen sind wir auch hier auf die Herstellung +schematischer Bilder für die als zufällig bezeichneten +Vorgänge angewiesen. Auf ihnen baut sich die sogenannte +Wahrscheinlichkeitsrechnung auf, so wie sie sich +im Laufe der drei letzten Jahrhunderte entwickelt hat. Bei +dieser Entwickelung sind allerdings lange Zeit auch ontologische +Gesichtspunkte maßgebend gewesen, wenngleich +dies selten unumwunden eingeräumt wurde. Erst die um +die Mitte des vorigen Jahrhunderts (man kann sagen, mit +J.~F.~\so{Fries}' Versuch einer Kritik der Prinzipien der Wahrscheinlichkeitsrechnung, +\index{Fries@Fries, J. F.}% +Braunschweig~1842) einsetzende +Kritik hat nach und nach die ontologischen Bestandteile +als solche erkannt und nach Möglichkeit ausgeschieden. + +Die Begriffe sind aber auch heute noch nicht so geklärt, +daß sie keiner weiteren Erörterung mehr bedürfen. Deswegen +schien es in der vorliegenden Darstellung geboten, +mit der größten Vorsicht vorzugehen und den begrifflichen +Erörterungen einen breiteren Raum zu gewähren. So sind, +rein äußerlich genommen, die mathematischen Entwickelungen +nur auf einen kleinen Teil des Buches beschränkt, +und hierin liegt vielleicht ein gewisser Vorzug, da auf diese +Weise auch der Leser, der in der Mathematik weniger zu +Hause ist, auf seine Rechnung kommen kann, wenn er nur +die wenigen Kapitel, welche die eigentlichen analytischen +Entwickelungen enthalten, überschlägt. Was das Buch an +\DPPageSep{011}{vii} +begrifflicher Klärung zu geben sucht, wird er auch so im +vollen Umfange finden. Über ein gewisses Maß hinaus ließen +sich leider die mathematischen Ableitungen nicht vereinfachen. +Ich habe sie auf das Notwendigste beschränkt und +mich bemüht, nur die gewöhnlichsten Elemente der höheren +Analysis als bekannt vorauszusetzen, und wenn jemand sich +die Mühe machen sollte, das, was er an analytischen Entwickelungen +hier findet, durch die Literatur hindurch zu verfolgen, +so wird er feststellen können, daß durch diese kurze +Zusammenfassung immerhin eine ziemliche Vereinfachung +erreicht ist. Es ist kaum möglich, ohne eigene ergänzende +Arbeit sich durch die unsäglich verwickelten und umfangreichen +Ableitungen hindurch zu winden, die an keiner +Stelle vereinigt sind und deren Resultate meist benutzt +werden, ohne auf die Ableitung selbst noch einmal einzugehen. +Dadurch geht aber die wirkliche Übersicht über den mathematischen +Gehalt dieser Theorie verloren, und eine solche +Übersicht auf möglichst knappem Raum zu geben, schien +nicht ohne Verdienst zu sein. + +Es ist vielleicht gut, noch einmal zu wiederholen, daß +es sich hier nicht um eine Darstellung des Inhaltes der +Wahrscheinlichkeitsrechnung und auch nicht der Disziplin, +die wir seit \so{Fechners} grundlegendem Werke als Kollektivmaßlehre +bezeichnen, handelt, sondern daß wirklich nur die +Klärung eines bestimmten Begriffes die Aufgabe sein soll. +Hierbei schien es nötig, den rein kritischen Standpunkt +möglichst zu wahren, selbst wenn auf diese Weise die schließlich +gewonnenen Resultate in ihrer philosophischen Bedeutung +hinter den Erwartungen manches Lesers zurückbleiben. +Andererseits darf man doch behaupten, daß sich kaum +irgendwo eine Gelegenheit findet, in das Wesen der Dinge +durch exakte Methoden so tief einzudringen wie hier. Es +fragt sich nur, mit welcher Stufe der Erkenntnis man sich +\DPPageSep{012}{viii} +zufrieden geben will. Je kritischer ein Mensch gestimmt +ist, um so bescheidener und zurückhaltender wird er sein, +wenn er sich das Eindringen in die Ordnung der Natur zur +Aufgabe macht. + +Bei den Grenzen, die dem Umfang der vorliegenden +Schrift gesteckt waren, ließ es sich nicht vermeiden, daß +manches nur skizzenhaft geblieben ist. Vielleicht liegt hierin +aber kein zu großer Fehler, da das Anregen zum eigenen +Nachdenken doch die Hauptaufgabe bleiben muß und die +sehr breit gehaltene Darstellung der meisten Untersuchungen +über die Grundlagen der Wahrscheinlichkeitsrechnung die +leitenden Gesichtspunkte manchmal mehr verhüllt als klar +hervortreten läßt. Die Literaturangaben, die ich mache, +sollen in keiner Weise Vollständigkeit beanspruchen, sie sollen +nur den Anschluß an die neueren literarischen Erscheinungen +auf dem behandelten Gebiete zu erreichen suchen. + +Das Buch lag in der Handschrift vollendet vor, als der +Krieg ausbrach. Was wir seither mit tiefer Erschütterung +erfahren haben, hat uns eindringlicher als je "`des Zufalls +grausende Wunder"' vor Augen geführt, waltet er doch auch +in der todbringenden Wirkung der Geschosse. Die Theorie +des Zufalls, die wir hier entwickeln, hat in der Tat auf das +Schießwesen eine fruchtbare Anwendung gefunden. Ich +will nur auf die beiden Werke: \so{Sabudski-Eberhard}, +\index{Sabudski-Eberhard}% +Die Wahrscheinlichkeitsrechnung, ihre Anwendung auf das +Schießen und auf die Theorie des Einschießens, Stuttgart~1906, +und \so{Kozak}, Theorie des Schießwesens auf Grundlage der +\index{Kozak}% +Wahrscheinlichkeitsrechnung und Fehlertheorie, Wien~1908, +verweisen. + +\Signature{\so{Braunschweig}, im Februar 1915.}{H.~E. Timerding.} +\DPPageSep{013}{ix} + +\tableofcontents +\iffalse +Seite + +Erstes Kapitel: Der Begriff des Zufalls ............ 1 + +Zweites Kapitel: Die statistische Methode ........... 13 + +Drittes Kapitel: Stationäre Zahlenreihen ........... 21 + +Viertes Kapitel: Das "`Gesetz der großen Zahlen"' ....... 35 + +Fünftes Kapitel: Die Theorie der Glücksspiele ......... 50 + +Sechstes Kapitel: Die mathematische Analyse stationärer Reihen . 69 + +Siebentes Kapitel: Das Urnenschema .............. 91 + +Achtes Kapitel: Näherungsformeln .............. 105 + +Neuntes Kapitel: Die statistische Theorie des Zufalls ...... 134 + +Zehntes Kapitel: Die genetische Theorie des Zufalls ...... 154 + +Namenverzeichnis ..................... 168 +\fi +\DPPageSep{014}{x} +%[Blank Page] +\DPPageSep{015}{1} +\mainmatter +\BookMark{-1}{Hauptteil} + + +\Chapter{Erstes Kapitel}{Der Begriff des Zufalls} + +Was wir als Analyse des Zufalls bezeichnen, bedeutet nicht +den Versuch, in das innere Wesen der Zufallsereignisse an sich +einzudringen, es bedeutet vielmehr den Nachweis, daß auch +sie, wenn wir sie in ihrer Gesamtheit fassen, einer bestimmten +methodischen Behandlung fähig sind, und daß auch in diesen zunächst +jeder Gesetzmäßigkeit zu spotten scheinenden Ereignissen +eine gewisse Regelmäßigkeit erkennbar ist, wenn wir nicht das +einzelne Ereignis für sich, sondern den Einfluß aller gleich gearteten +Ereignisse auf das Weltgeschehen ins Auge fassen. Daß +das Wort Zufall den direkten Gegensatz zu Gesetzmäßigkeit bedeutet, +ist wohl die allgemeine Ansicht. Wir finden sie \zB~in +\so{John Stuart Mill}s Logik (Buch~III, Kap.~17) klar ausgesprochen, +\index{Mill@Mill, John Stuart|f}% +wo es heißt: "`Von Zufall wird gewöhnlich im direkten Gegensatz +zu Gesetz gesprochen. Was, so sagt man, keinem Gesetz zugeschrieben +werden kann, wird als zufällig angesehen. Es ist indessen +gewiß, daß alles, was geschieht, das Resultat eines Gesetzes +ist, \dh~die Wirkung von Ursachen, und aus einer Kenntnis des +Vorhandenseins dieser Ursachen heraus und ihren Gesetzen gemäß +vorausgesagt hätte werden können. Wenn wir eine bestimmte +Karte ziehen, ist dies eine Folge von ihrer Lage in dem Haufen. +Ihre Lage in dem Haufen war eine Folge von der Art, wie die +Karten gemischt wurden oder der Reihenfolge, in der sie bei dem +letzten Spiel ausgespielt wurden, und dies wieder Folgen früherer +Ursachen. In jedem Stadium wäre es, wenn wir eine genaue +Kenntnis der vorhandenen Ursachen besessen hätten, möglich gewesen, +die Wirkung vorauszusagen. + +"`Ein zufällig eintretendes Ereignis läßt sich besser als ein +Zusammentreffen beschreiben, aus dem wir keine Regelmäßigkeit +schließen können, also als das Eintreten einer Erscheinung unter +\DPPageSep{016}{2} +bestimmten Umständen, ohne daß wir Grund haben zu schließen, +dieselbe Erscheinung würde unter diesen Umständen immer wieder +eintreten. Wenn wir näher zusehen, bedeutet dies aber, daß die +Aufzählung der Umstände nicht vollständig war. Was auch das +Ereignis sei, wenn alle Umstände sich wiederholen, würde sich +auch das Ereignis wiederholen, ja selbst dann, wenn nur die Umstände +sich wiederholen, auf welche das Ereignis immer folgt. Mit +den meisten der Umstände ist das Ereignis aber nicht beständig +verknüpft, ihre Verbindung mit ihm heißt dann zufällig. Zufällig +verknüpfte Ereignisse sind einzeln die Wirkungen von Ursachen +und deshalb von Gesetzen, aber von verschiedenen Ursachen und +solchen, die unter sich durch kein Gesetz verknüpft sind. + +"`Es ist deshalb unrichtig zu sagen, daß ein Ereignis durch +Zufall herbeigeführt wird, aber wir können sagen, daß zwei oder +mehr Ereignisse durch Zufall verknüpft sind, daß sie nur durch +Zufall zusammen bestehen oder aufeinander folgen, \dh~daß sie +in keiner Weise ursächlich verknüpft sind, daß sie weder Ursache +und Wirkung noch Wirkungen derselben Ursache noch Wirkungen +unter sich gesetzmäßig verknüpfter Ursachen sind."' + +Der Begriff erscheint hiermit zugleich in eine Form gebracht, +in der er sich mit der durchgängigen Gesetzmäßigkeit alles Naturgeschehens, +welche die moderne Wissenschaft annimmt, in Einklang +bringen läßt. Die Auffassung, die \so{John Stuart Mill} hier +befürwortet, findet sich schon früher bei \so{Schopenhauer} ausgesprochen, +\index{Schopenhauer}% +der in seinem Hauptwerk Die Welt als Wille und +Vorstellung (3.~Aufl.\ 1859, Bd.~1, S.~550) sagt: "`Das kontradiktorische +Gegenteil, \dh~die Verneinung der Notwendigkeit ist +die Zufälligkeit. Der Inhalt dieses Begriffes ist daher negativ, +nämlich weiter nichts als dieses: Mangel der durch den Satz vom +Grunde ausgedrückten Verbindung. Folglich ist auch das Zufällige +immer nur relativ: nämlich in bezug auf etwas, das nicht +sein Grund ist, ist es ein solches. Jedes Objekt, von welcher Art +es auch sei, \zB~jede Begebenheit in der wirklichen Welt, ist +allemal notwendig und zufällig zugleich: notwendig in der Beziehung +auf das eine, das ihre Ursache ist; zufällig in Beziehung +auf alles übrige. Denn ihre Berührung in Zeit und Raum mit +allem übrigen ist ein bloßes Zusammentreffen, ohne notwendige +Verbindung, daher auch die Wörter Zufall, \textgreek{sumbebhk'os}, contingens. +So wenig daher, wie ein absolut Notwendiges, ist ein absolut +\DPPageSep{017}{3} +Zufälliges denkbar. Denn dieses letztere wäre eben ein +Objekt, welches zu keinem anderen im Verhältnis der Folge zum +Grunde stände. Die Unvorstellbarkeit eines solchen ist aber +gerade der negativ ausgedrückte Inhalt des Satzes vom Grunde, +welcher also erst umgestoßen werden müßte, um ein absolut Zufälliges +zu denken: dieses selbst hätte aber alsdann auch alle Bedeutung +verloren, da der Begriff des Zufälligen solche nur in Beziehung +auf jenen Satz hat, und bedeutet, daß zwei Objekte nicht +im Verhältnis von Grund und Folge zueinander stehen. In der +Natur, sofern sie anschauliche Vorstellung ist, ist alles, was geschieht, +notwendig, denn es geht aus seiner Ursache hervor. Betrachten +wir aber dieses Einzelne in Beziehung auf das Übrige, +welches nicht seine Ursache ist, so erkennen wir es als zufällig; +dies ist aber schon eine abstrakte Reflexion."' + +Diese "`abstrakte Reflexion"', die einerseits den Begriff des +Zufälligen auf alle Ereignisse ausdehnt, ihn aber anderseits rein +\so{relativ} wendet, indem immer nur ein Ereignis in bezug auf ein +anderes oder das räumliche oder zeitliche Zusammentreffen zweier +Ereignisse als zufällig bezeichnet werden kann, unterliegt aber +doch einigen Bedenken. Zunächst nämlich bedeutet der durchgängige +Zusammenhang alles Geschehens nicht, daß zu jedem Ereignis +ein anderes gefunden werden kann, das von jenem die +"`Ursache"' ist, während mit allen anderen Ereignissen kein solcher +Zusammenhang besteht, sondern die ursächliche Verknüpfung durchzieht +den Bereich aller Vorgänge in der Welt. Eine Abänderung +des Geschehens an irgend einer Stelle würde sich in ihren Folgen +über die ganze Welt ausbreiten. Es ist dies das Prinzip, das +\so{Kant} als Prinzip der Wechselwirkung in aller Schärfe formuliert +\index{Kant}% +hat. Nach diesem Prinzip würde ein Zufall im strengen Sinne +des Wortes auch dann unmöglich sein, wenn man den Begriff in +der angegebenen Weise nur relativ fassen will. Er läßt sich nur +so rechtfertigen, daß man durch das Zufallsurteil bloß das Fehlen +einer \so{engeren} kausalen Verknüpfung aussprechen will, ähnlich +wie man bei zwei Menschen sagt, sie seien nicht verwandt, auch +wenn sich, indem man weit genug in der Ahnenreihe zurückgeht, +eine genealogische Beziehung zwischen ihnen finden läßt. + +Man könnte ferner den Einwand erheben, daß der Begriff +des Zufalls auf diese Weise viel enger gefaßt wird, wie es dem allgemeinen +Gebrauch des Wortes entspricht. Denn dieses soll hier +\DPPageSep{018}{4} +nur auf das Zusammentreffen zweier Ereignisse angewandt werden, +es wird aber ohne Zweifel auch von einem einzelnen Ereignis gebraucht. +Man kann sogar ohne weiteres die erste Bedeutung +unter der zweiten als besonderen Fall begreifen, indem man dann +eben das Zusammentreffen zweier bestimmter Geschehnisse als +das Zufallsereignis ansieht. Ein jedes Ereignis ist ja im Grunde +aus verschiedenen Momenten zusammengesetzt, die sich nur nicht +immer bequem trennen lassen, so daß es keine künstliche und +willkürliche Ausdeutung ist, wenn man auch \zB~den Witterungsumschlag +bei Mondwechsel als ein Ereignis ansieht. + +Auf diese allgemeinere Fassung des Begriffes "`Ereignis"' als +eines beliebigen Ausschnittes aus dem Weltgeschehen läßt sich +allerdings die \so{Schopenhauer}sche Auffassung sofort übertragen. +Sie bedeutet, daß das Ereignis als zufällig bezeichnet wird, wenn in +ihm mehrere voneinander unabhängige Kausalreihen zusammenstoßen. +Ganz in diesem Sinne sagt auch \zB~\so{Cournot} (Exposition +\index{Cournot}% +de la théorie des chances et des probabilités, Paris 1843): "`L'idée +du hasard est celle du concours de causes indépendantes pour la +production d'un évènement déterminé."' + +Die Frage bleibt aber: Wie sollen wir die zwei voneinander +unabhängigen Kausalreihen auffassen? Müssen wir nicht sagen, +wir nennen die Kausalreihen nur darum voneinander unabhängig, +weil wir ihren Zusammenhang in dem vorliegenden besonderen +Falle nicht erkennen können? Dann entspringt das Zufallsurteil +nur einer Unvollkommenheit unserer Erkenntnis, und in dieser +\so{subjektiven} Form sind die Zufallsurteile auch häufig aufgefaßt +worden. + +Schon an der Schwelle der neueren Philosophie hat \so{Spinoza} +\index{Spinoza}% +aus dem allgemeinen Gesetz der Kausalität die Folgerung gezogen +(Ethik~I, Prop.~29): "`In der Natur gibt es nichts Zufälliges."' In +dem Scholion zu Prop.~33 sagt er weiter: "`Zufällig wird ein Ding +nur wegen unserer mangelhaften Erkenntnis genannt."' Danach +definiert er den Zufall: "`Ein Ding, von dem wir nicht wissen, ob +sein Wesen einen Widerspruch in sich schließt oder von dem wir +gewiß wissen, daß es keinen Widerspruch in sich schließt, ohne +aber über seine Existenz etwas Sicheres behaupten zu können, +weil die Ordnung der Ursachen uns verborgen ist, ein solches Ding +kann uns weder als notwendig noch als unmöglich erscheinen und +darum nennen wir es entweder zufällig oder möglich"' (möglich +\DPPageSep{019}{5} +offenbar, wenn seine Wirklichkeit unbekannt ist, zufällig, wenn +sein Vorhandensein feststeht). In ähnlichem Sinne sagt \so{Hume} +\index{Hume}% +(Philosophical Essays concerning human understanding): "`Obwohl +es nicht so etwas wie den Zufall in der Welt gibt, so hat doch +unsere Unbekanntschaft mit der wirklichen Ursache denselben +Einfluß auf die Erkenntnis und erzeugt eine solche Art von Glauben +oder Meinung, als ob es einen Zufall gäbe."' + +Ob man so den Zufallsbegriff rein subjektiv faßt, indem man +ihn auf eine Unvollkommenheit unserer Erkenntnis zurückführt, +oder ob man ihm eine relative Bedeutung auch im objektiven Sinne +läßt, indem man nicht unsere mangelnde Einsicht in das Zustandekommen +des Ereignisses, sondern bei dem wirklichen Zustandekommen +eine gewisse Besonderheit, eine gewisse Unabhängigkeit +der verschiedenen Ursachen betont, immer hat der +Zufall als Gegenteil der Notwendigkeit an sich keine absolute +Bedeutung, solange man an dem Kausalitätsprinzip festhält, daß +jedes Geschehen in der Welt durch seine Ursachen mit Notwendigkeit +bestimmt ist. + +Wenn wir aber den landläufigen Gebrauch des Wortes Zufall +ansehen, so ist noch immer nicht der eigentliche Kernpunkt +berührt. Was den Begriff des Zufalls nahelegt, ist nicht das +Fehlen einer Ursache, sondern das Mißverhältnis zwischen der +Ursache und der Wirkung, wenn wir sie nach ihrer Bedeutung +für uns selbst beurteilen. Wenn ein Spieler sein Hab und Gut auf +einen Wurf setzt, so wird es wenig für ihn ausmachen, daß der +Würfel nach bestimmten mechanischen Gesetzen seine Bewegung +ausführt, und daß so auch seine Endlage bestimmt ist. Die Einzelheiten +bei dem Vorgang des Würfelns sind so geringfügig und unkontrollierbar, +das Resultat aber ist so bestimmend für das Wohl +und Wehe des Spielers, daß die naturgesetzliche Notwendigkeit +beim Rollen des Würfels ganz außer Betracht bleibt. Das, was +wir im Leben Zufall nennen, bedeutet, wenn wir an dem naturwissenschaftlichen +Standpunkt festhalten, eine den menschlichen +Verhältnissen gegenüber empfundene krasse Ungleichwertigkeit +der Ursache und der Wirkung. + +Gerade solche Ereignisse, wo ein ursächlicher Zusammenhang +durch die nach den Grundsätzen der exakten Wissenschaft geleitete +Erfahrung wohl angenommen werden kann, aber die Wirkung +eine unverhältnismäßig große ist, wie bei einer Feuersbrunst, +\DPPageSep{020}{6} +die ein vom Winde verwehter Funke hervorruft, geben jedoch +einen neuen Anlaß, den Zufall zu leugnen. Diese Leugnung beruht +auf einer Beseitigung der Erklärung alles Weltgeschehens +nach den Grundsätzen der kausalen Notwendigkeit und einer an +die Stelle dieser Erklärung tretenden Zwecksetzung in allen Vorkommnissen +des menschlichen und außermenschlichen Lebens, mit +anderen Worten, auf der Vertauschung des ätiologischen mit dem +teleologischen Standpunkt. Wenn wir dort von einer \so{Wirkung} +sprechen, reden wir hier von einer \so{Schickung}. Die Ereignisse des +Würfelspieles sind typisch zufällig, was das natürliche Zustandekommen +betrifft. Nach Möglichkeit sind alle Ursachen entfernt, +die auf das Eintreten eines bestimmten Wurfes hinwirken. Und +doch, wenn jemand an einem Tage durch fortgesetzte unglückliche +Würfe erhebliche Verluste erleidet, sagt er nicht: das war Zufall, +sondern: ich habe heute kein Glück. An Roulettetischen beobachten +die Spieler die Spielerfolge, bis sie selbst mitspielen. Sie +glauben dann zu finden, daß an einem Tage eine bestimmte Zahl +begünstigt sei und setzen auf diese. Eine solche Begünstigung +kann, wenn sie vorhanden ist, offenbar nicht auf denselben Grundsätzen +beruhen, auf denen wir die Naturwissenschaft aufbauen. +Es handelt sich nicht um einen physikalischen Einfluß (influxus +physicus), sondern eine metaphysische Wirkung (influxus metaphysicus). +Diese Auffassung wird uns in allen Fällen besonders +nahegelegt, wo es sich um Ereignisse handelt, die auf das Leben +der Menschen eine einschneidende Wirkung ausüben, und wo damit +das Mißverhältnis um so empfindlicher wird zwischen der Bedeutung +der Wirkung und der scheinbar sinnlosen Verkettung von +Umständen, welche diese Wirkung herbeigeführt haben. Wir +ersetzen dann die fehlende Ursache durch einen Grund, der sich +unserer Erkenntnis entzieht, den wir nur annehmen und als +Schicksal bezeichnen. Diesen Gedanken hat \zB~\so{Goethe}, dem +\index{Goethe}% +sonst die metaphysische Spekulation wenig lag, mit großer Liebe +gepflegt. Er sah das Walten des Schicksals auch da, wo es +scheinbar als Zufall auftritt. Was die Menschen so nennen, ist +eben Gott, der hier unmittelbar mit seiner Allmacht eintritt und +das Geringfügigste verherrlicht (vgl.\ \so{Siebeck}, Goethe als Denker, +\index{Siebeck}% +2.~Aufl.\ 1905, S.~143). + +Dagegen äußerte schon \so{Spinoza} über diejenigen, welche alles +\index{Spinoza|f}% +Geschehen auf den Willen Gottes zurückführen (Ethik~I, Anhang): +\DPPageSep{021}{7} +"`Es darf nicht unerwähnt bleiben, daß Anhänger dieser Lehre, welche +im Angeben der \so{Zwecke} der Dinge ihren Scharfsinn zeigen wollen, +eine neue Art der Beweisführung aufgebracht haben, um diese ihre +Lehre glaublich zu machen. Sie führen diese nämlich nicht auf +die Unmöglichkeit, sondern auf die Unwissenheit zurück; was zeigt, +daß ihnen kein anderes Beweismittel für diese Lehre zu Gebote +stand. Wenn \zB~ein Stein von einem Dache auf den Kopf eines +Menschen fällt und ihn tötet, so beweisen sie, der erwähnten +Methode gemäß, daß der Stein gefallen sei, um den Menschen zu +töten, folgendermaßen: Wäre der Stein nicht zu eben diesem +Zwecke nach dem Willen Gottes heruntergefallen, wie mochten da +so viele Umstände (denn oft treffen viele zusammen) durch Zufall +zusammentreffen? Antwortet man, es sei so gekommen, weil der +Wind wehte, und weil der Mensch gerade dort vorbeiging, so +wenden sie dagegen ein: Weshalb hat der Wind gerade damals +geweht? Warum ist der Mensch gerade damals dort vorbeigegangen? +Erwidert man darauf: Der Wind fing damals zu wehen +an, weil das Meer tags zuvor, bei noch ruhigem Wetter, in Bewegung +kam, und der Mensch ging damals dort vorbei, weil er +von einem Freunde eingeladen war, so wenden sie --- da das +Fragen keine Grenzen hat --- abermals ein: Warum aber kam das +Meer in Bewegung? Warum war der Mensch damals eingeladen? +Und so werden sie nicht aufhören, fort und fort nach den Ursachen +der Ursachen zu fragen, bis man zum Willen Gottes seine +Zuflucht nimmt, \dh~zum Asyl der Unwissenheit."' + +Der Kern des angewendeten Beweisganges wäre sonach der: +Wir können in dem Geschehen keinen nach menschlichen Begriffen +vernünftigen Sinn erkennen, wenn wir nicht annehmen, daß eine +bestimmte, allerdings uns verborgene Absichtlichkeit und Zweckmäßigkeit +in den Begebenheiten liegt, die unser Leben entscheidend +beeinflussen. Unter dem Einfluß der Naturwissenschaften sind +wir geneigt, einer solchen Auffassung wenigstens in ihrer Anwendung +auf die Vorgänge in der Natur jede Berechtigung abzusprechen, +vielmehr suchen wir diese Vorgänge nach anderen +Grundsätzen zu erfassen, die sich auf der Vorstellung eines naturnotwendigen +Geschehens, \dh~bestimmter stets wiederkehrender +Zusammenhänge aufbauen. \so{Kant} nennt einmal (Metaphysische +\index{Kant}% +Anfangsgründe der Naturwissenschaft, S.~99) den blinden Zufall +und das blinde Schicksal in der metaphysischen Weltwissenschaft +\DPPageSep{022}{8} +"`einen Schlagbaum für die herrschende Vernunft, damit entweder +Erdichtung ihre Stelle einnehme oder sie auf dem Polster dunkler +Qualitäten zur Ruhe gebettet werde"'. + +Aber wo es sich wie hier und in jeder logischen Untersuchung +um die Ideenbildung an sich handelt, kann auch die für die ganze +Lebensauffassung bedeutsame Idee der Schicksalsbestimmung nicht +außer acht gelassen werden. Diese Idee verdankt ihren Ursprung +wesentlich dem Gefühl der Machtlosigkeit alles menschlichen Strebens +fremden Einwirkungen gegenüber, die im Gegensatz zu den planvollen +menschlichen Handlungen als sinnlos und unbegreiflich erscheinen. +Alles Ringen und Streben wird durch einen tückischen +Eingriff äußerer Umstände zunichte gemacht. In diesem Sinne +ist es völlig gleichgültig, ob der äußere Eingriff einem naturgesetzlichen +Geschehen oder einer regellosen Willkür entspringt. +Wenn wir in den Folgen des Zusammenstoßes zweier Eisenbahnzüge +die gesetzmäßige Wirkung der als lebendige Kraft bezeichneten +physikalischen Größe erkennen, so ist das ein geringer Trost für +die Verunglückten und ihre Angehörigen. In den gesetzmäßigen +Wirkungen der Natur spielt die Rücksichtnahme auf das menschliche +Wohl und Wehe keine Rolle. Der Mensch ist hineingestellt +in ein Spiel von Kräften, die sich mit dem Sinn seines Lebens von +vornherein nicht berühren. + +Gerade weil die äußeren Einwirkungen auf das Leben des +Menschen so plötzlich und unerwartet kommen können, weil es so +schwer ist, in ihnen einen Sinn und einen Plan zu entdecken, +werden sie vom naiven Verstande als der Ausfluß einer der +menschlichen Zweckbestimmungen gegenüberstehenden, aber im +Vergleich zu ihr übermächtigen Entscheidung angesehen. Der landläufige +Begriff des Zufalls wird durch den Kausalbegriff im naturwissenschaftlichen +Sinne überhaupt nicht getroffen. Er bezieht sich +nur auf die Leugnung der Zweckbestimmung, entweder die unmittelbar +durch die menschliche Tätigkeit bedingte oder die in das +außermenschliche Geschehen nach Analogie der menschlichen Tätigkeit +hineingelegte. Zufall oder Schicksal, das ist meistens die Frage, +nicht Zufall oder Naturgesetz. So sind auch die Überlegungen, +die von rein menschlicher Seite her an die Glücksspiele angeknüpft +werden, nicht auf physische, sondern auf metaphysische Zusammenhänge +zu beziehen. Die Frage lautet nicht, ob die physikalischen +Vorgänge beim Glücksspiel, etwa beim Rollen der Roulettekugel, +\DPPageSep{023}{9} +auf einer physikalischen Gesetzmäßigkeit beruhen oder nicht, +sondern um was es sich handelt, ist, in den Resultaten des Spieles +eine bestimmte Schickung zu sehen, teils das Walten einer ausgleichenden +Gerechtigkeit, teils ein Bevorzugen bestimmter Glückskinder. +Vom naturwissenschaftlichen Standpunkt aus sind solche +Zusammenhänge, die außerhalb des physischen Geschehens liegen, +nicht zu verstehen. Damit sollen sie nicht von vornherein geleugnet +sein, sie müssen nur außer acht gelassen werden, wenn +man mit den Methoden der Naturwissenschaft operieren will. + +In welchem Sinne nun auch das Wort Zufall verstanden wird, +ob wir es auf das physische Geschehen und sein Erfassen mit den +Methoden der modernen Naturwissenschaft, oder ob wir es auf die +aus der Beurteilung des Geschehens nach der Analogie der menschlichen +Handlungen entspringende metaphysische Auffassung beziehen +wollen, immer ist die Bedeutung die Leugnung eines bestimmten +Zusammenhanges. \so{Zufällig ist ein Ereignis, wenn +es nicht aus anderen Ereignissen oder bestimmten, als +gegeben angesehenen Prämissen nach festen Regeln oder +nach bestimmten Vernunftgründen gefolgert werden +kann.} Die physische und die metaphysische Seite vereinigen sich +in der Leugnung des Zufalls, die metaphysische, indem sie sagt: +alles entspringt einer festen Zweckbestimmung, die physische, +indem sie den Satz aufstellt: alle Ereignisse folgen aus anderen +nach gesetzmäßigen Zusammenhängen mit unbedingter Notwendigkeit. +Was aber Zufall und Notwendigkeit im physikalischen Sinne +betrifft, so ist zunächst zu sagen, daß in dieser Allgemeinheit +ausgesprochen der Satz "`Es gibt keinen Zufall"' wieder über die +Grenzen der Erfahrung hinausgeht, vielmehr eine Hypothese bedeutet. +Diese Hypothese hat keinen heuristischen Wert, sondern +dient nur zur Abklärung des Weltbildes. + +Wenn nun auch in solchem dogmatischen Sinne der Zufall +geleugnet wird, sei es von einem ätiologischen oder einem teleologischen +Standpunkte aus, so bedeutet dies noch nichts gegen die +Verwendung des Wortes in einem einfachen pragmatischen Sinne. +Wenn wir sagen: "`Es ist ein Zufall, wenn sich bei wechselndem +Mond das Wetter ändert"', so verbinden wir damit einen bestimmten +Sinn, der weder der Zweckbestimmung in der Schöpfung noch der +durchgängigen Kausalität alles Geschehens widerspricht. Wir +meinen nämlich damit nur, daß unter den Momenten, die wir als +\DPPageSep{024}{10} +bestimmend für die Wetterlage ansehen müssen, der Mondwechsel +keine Stelle findet. Was in dem einzelnen Falle als bestimmend +für ein Ereignis oder, wenn man will, als dessen Ursache auftritt, +bedeutet doch immer eine bestimmte Gruppe von Erscheinungen, +und wir brauchen nicht den ganzen Weltenraum und die ganze +Ewigkeit zu durchforschen, um diese Ursachen für ein Ereignis +anzugeben. Im Gegenteil beruht jede naturwissenschaftliche Erkenntnis +darauf, daß wir bestimmte wenige Ereignisse als maßgebend +für das Eintreten eines anderen Ereignisses herausheben. +So finden wir als Ursachen für die Ausdehnung der Luft die +Steigerung der Temperatur oder die Verringerung des Druckes +und können einen bestimmten gesetzmäßigen Zusammenhang angeben, +der diese drei Größen verknüpft, so daß, wenn zwei davon +bekannt sind, die dritte sofort gefunden werden kann. + +Eine solche Bestimmung des Erfolges aus gewissen, durch +Beobachtung zu ermittelnden Momenten ist aber \zB~nicht möglich, +wenn wir angeben sollen, auf welchem Felde der Scheibe beim +Roulettespiel die Kugel liegen bleiben wird. Darum haben wir +ein Recht, dieses Ereignis des Roulettespieles als ein zufälliges zu +bezeichnen, weil wir den schließlichen Erfolg nicht aus einer bestimmten +Gruppe von beobachtbaren Erscheinungen ableiten, \dh~als +eine regelmäßig eintretende Folge dieser Gruppe von Erscheinungen +erkennen können. Aus den beobachtbaren Ereignissen, die +in diesem Falle die Bedingungen des Spieles bilden (wohin neben +der sorgfältigen Anfertigung des zum Spiel dienenden Apparates +auch die genaue horizontale Aufstellung der Roulettescheibe und +ein genügender Impuls der Roulettekugel gehört) folgt nur, daß +die Kugel auf einem der Felder liegen bleiben muß, aber nicht, +auf welchem Felde. Demnach würde es, um ein Ereignis als zufällig +bezeichnen zu dürfen, genügen, wenn \so{alle erfahrungsmäßig +feststehenden Umstände, die bei einem Ereignis in +Betracht kommen, dieses Ereignis noch nicht bestimmen, +vielmehr es, wenn alle diese Umstände erfüllt sind, eintreten, +aber auch ausbleiben kann}. + +So kommen wir auf einen engen Zusammenhang des Zufallsbegriffes +mit dem Begriffe der Möglichkeit. Denn als Möglichkeit +ist es anzusehen, wenn weder das Eintreten noch das Ausbleiben +eines Ereignisses als gewiß erscheint. Ein bloß mögliches Ereignis +kann eintreten, kann aber auch ausbleiben. +\DPPageSep{025}{11} + +Wir müssen aber nach allem, was wir bis jetzt entwickelt +haben, sagen, ein Ereignis könne ebensogut eintreten wie ausbleiben, +wenn aus allen \so{beobachtbaren} Umständen, die bei diesem +Ereignisse in Betracht kommen, noch nicht geschlossen werden +kann, daß das Ereignis eintreten wird. Auf diese Weise vermeiden +wir sowohl jede metaphysische Färbung als auch eine rein subjektive +Fassung des Möglichkeitsbegriffes. Allerdings müssen wir +betonen, daß der Begriff der empirischen Bestimmbarkeit ein unsicherer +und schwankender ist. Was heute noch nicht bestimmbar +ist, kann es morgen werden. Umstände brauchen nicht unmittelbar +beobachtbar zu sein, damit wir ihnen einen bestimmten Charakter, +nämlich den gleichen Charakter, den wir an unmittelbar beobachtbaren +Umständen festgestellt haben, zuschreiben. Die Analogiebildung +spielt eine wesentliche Rolle in der naturwissenschaftlichen +Erkenntnis und ist nicht zu entbehren. Die Vorgänge im lebenden +Körper sind zum größten Teil unbestimmbar, aber wir zweifeln +nicht, daß sie von derselben Art sind wie andere Vorgänge, die +wir kennen. Unbestimmbar zu sein, bedeutet an sich keinen besonderen +und einheitlichen Charakter. Es tritt immer der Gedanke +hinzu, ob wir uns ein Bild machen können von Vorgängen, die, +wenn wir sie beobachten könnten, das Ereignis als aus ihnen +ableitbar erscheinen ließen. Beim Roulettespiel sind solche Vorgänge +nicht vorhanden, was geschieht, ist unmittelbar zu beobachten. +Die Kugel liegt offen auf der Scheibe und wird dadurch +in Bewegung gesetzt, daß die Scheibe selbst durch einen ihrer +Achse mitgeteilten Impuls in rasche Drehung versetzt wird. Wir +könnten allerdings aus der Stärke des Impulses, wenn sie uns genau +bekannt wäre, die Bewegung der Kugel und ihre Endlage nach +den Grundsätzen der Mechanik ableiten, aber die Entscheidung, +auf welchem Felde die Kugel liegen bleiben wird, hängt von solchen +geringen Differenzen des Impulses und von Fall zu Fall wechselnden +kleinen besonderen Vorgängen bei der Bewegung der Kugel +auf der rotierenden Scheibe ab, daß sie sich jeder Bestimmung +entzieht. Daher haben wir hier wirklich den Typus des zufälligen +Ereignisses vor uns. + +Wir können nun andere Vorgänge bilden, die den beim +Roulettespiel vorliegenden gleichartig sind, dahin gehören die +Ziehungen der Lose bei den Lotterien oder die Ziehungen einer +Kugel aus einer Urne, die Kugeln von verschiedener Farbe gemischt +\DPPageSep{026}{12} +enthält, das Würfeln mit einem oder mehreren Würfeln und +dergleichen mehr. Solche Vorgänge sind es, auf denen wir die Glücksspiele +aufbauen. Wo diese Vorgänge nicht willkürlich zum Zweck +des Glücksspiels herbeigeführt werden, aber doch eine dem Glücksspiel +ähnliche Abmachung getroffen wird, spricht man bekanntlich +nicht von einem Spiel, sondern von einer Wette. Es liegt in der +Natur der Sache, daß eine Wette auch da vorliegen kann, wo +die hauptsächlichste Bedingung eines Glücksspieles, die vorherige +Unbestimmbarkeit des Erfolges, nicht erfüllt ist. In vielen Fällen +ist sie es aber, \zB~wenn bei einer Seefahrt auf die letzte Ziffer +in der Anzahl der an einem bestimmten Tage zurückgelegten Seemeilen +gewettet wird. Diese letzte Ziffer hängt in der Tat von +unbestimmbaren Einflüssen ab. + +Fassen wir das allgemeine Ergebnis, zu dem wir vorläufig +gelangt sind, kurz zusammen, so ist es dieses, daß sich, auch wenn +wir von einer durchgängigen Kausalität alles Geschehens ausgehen, +gewisse Ereignisse herausheben, die wir als zufällige bezeichnen +dürfen. Ein wesentliches Merkmal dieser Ereignisse ist, daß wir +vorher nicht entscheiden können, ob sie eintreten werden oder +nicht, daß sie also vor ihrem Eintreten nur als möglich, aber auf +keine Weise als notwendig erscheinen. Es sind solche Ereignisse, +bei denen die uns mögliche ursächliche Bestimmung, selbst wenn +wir sie über die unmittelbare Erfahrung hinaus durch Analogiebildung +ergänzen, als nicht ausreichend befunden wird. +\EndChap +\DPPageSep{027}{13} + + +\Chapter{Zweites Kapitel}{Die statistische Methode} + +Erscheint als das Bezeichnende der zufälligen Ereignisse zunächst +die Unmöglichkeit einer vollständigen kausalen Erklärung +und damit einer Voraussage ihres Eintretens, wenn alle beobachtbaren +Bedingungen des Ereignisses bekannt sind, so wird man +sagen, dann hat das Zufällige überhaupt den Charakter der Unerkennbarkeit. +Es lohnt nicht, weiter darüber zu reden. Und +doch erweisen sich die Zufallsereignisse als eine Quelle sehr weitgehender +Betrachtungen, selbst dann, wenn wir außerstande sind, +den Zusammenhang des Geschehens in ihnen vollständig zu durchschauen. + +Diese Betrachtungen gehen davon aus, daß wir in den Zufallsereignissen +eine gewisse innere Gleichartigkeit zu erkennen +suchen. Das gibt uns die Möglichkeit, sie uns durch Analogiebildung +näher zu rücken. Wir greifen gewisse typische Ereignisse +unter ihnen heraus, bei denen die Gesamtheit der beobachtbaren +Bedingungen willkürlich geschaffen werden. Diese Ereignisse +sind die \so{Glücksspiele}. Wir schaffen uns so aus den Glücksspielen +ein Mittel, um die Besonderheit der Zufallsereignisse +allgemein zu beurteilen. Wir vergleichen die Zufallsereignisse mit +Glücksspielen, indem wir das Wort Vergleich aber nicht im poetischen +Sinne, sondern im Sinne der Zusammenstellung zahlmäßiger +Resultate verstehen. + +Von vornherein erscheinen zwei Wege gangbar, um der +Eigenart des Zufälligen näher zu kommen. Entweder man sucht +sich einen Mechanismus des Geschehens zu denken, der im Resultat +mit den beobachteten Zufallsereignissen übereinstimmt, und überträgt +das innere Wesen dieses Mechanismus auf alle Zufallsereignisse. +Das wollen wir eine \so{genetische} Erklärung des Zufalls +nennen. Oder aber man stellt nur die Ereignisse zusammen, die +bei der statistischen Zählung gleiche Resultate liefern, ohne weiter +\DPPageSep{028}{14} +auf ihr Zustandekommen einzugehen. Man hält nur das im statistischen +Ergebnis Gleichartige nebeneinander und sieht mit +diesem Nebeneinanderhalten die Aufgabe als erledigt an. Dies +Verfahren wollen wir als die \so{statistische} Methode bezeichnen. + +Auf den ersten Weg deutet W.~\so{Wundt} in seiner Logik +\index{Wundt, Wilh.|f}% +(1.~Bd., 5.~Abschn., 1.~Kap.,~3c) hin, der zunächst die Bedeutung +des Zufalls als einer Durchbrechung der Notwendigkeit des Geschehens +hervorhebt. + +Er betont, daß es doch eine Auffassung gibt, die eine wissenschaftliche +Theorie des Zufälligen ermöglicht. Kurz gesagt ist +diese Auffassung die, daß wohl auch das Zufällige auf einer durchgängigen +Kausalität beruht, daß aber bei einem zufälligen Ereignis +die Ursachen wenigstens teilweise einen solchen besonderen +Charakter haben, daß sie sich unserer Beobachtung entziehen. +Von der wirklichen kausalen Entstehung des zufälligen Ereignisses +sind daher bestimmte Aussagen zu machen, und wir können +von einem objektiven Charakter der zufälligen Ereignisse sprechen, +ohne daß wir darum den Gedanken einer durchgängigen Kausalität +aufgeben. + +Auf diese Weise scheint die Schwierigkeit völlig gehoben. +Wir finden eine Betrachtung, die den Grundsätzen der naturwissenschaftlichen +Forschung nicht widerspricht und die uns doch +die Möglichkeit gibt, den Begriff des Zufälligen auch in einer objektiven +Bedeutung zu erhalten. Damit scheint diese genetische +Betrachtung des Zufalls, die auf das wirkliche Zustandekommen +der als zufällig erscheinenden Ereignisse eingeht, ihre Bedeutung +und ihre Berechtigung zu erweisen. Es erhebt sich nur die Frage: +Wie können wir denn über solche Ursachen urteilen, die sich +unserer Beobachtung völlig entziehen? Nach \so{Wundts} Darstellung +handelt es sich dabei um eine Hypothese. Nehmen wir das +Vorhandensein solcher Ursachen an, so können wir nach den +Grundsätzen der Logik und der allgemeinen Erfahrung die wirklich +beobachteten Verhältnisse erschließen. Dies geht allerdings +nicht ohne eine ziemlich umständliche mathematische Entwickelung, +und \so{Wundts} Darstellung scheint nur eine Zusammenfassung +der Grundgedanken dieser von \so{Bessel} herrührenden Ableitung, +\index{Bessel@Bessel|f}% +die uns später noch beschäftigen wird, zu bedeuten. + +Die \so{Bessel}sche Ableitung bezieht sich aber auf ganz besondere +Erscheinungen, nämlich die Abweichungen der bei der +\DPPageSep{029}{15} +Bestimmung einer physikalischen Größe gefundenen Zahlenwerte +voneinander. Der Begriff des Ereignisses scheint hier überhaupt +nicht zu passen, es handelt sich sozusagen nur um eine Begleiterscheinung +der wirklichen Ereignisse, nämlich der Beobachtungen. +Daher rührt es wohl auch, wenn \so{Wundt} äußert, der Zufall könne +niemals als selbständiges Phänomen, sondern immer nur als individuelle +Abänderung einer gesetzmäßig bestimmten Erscheinung +vorkommen. Diese Bedeutung würde den Geltungsbereich des +Zufälligen nun erheblich einschränken, denn es wäre ein solches +Zufallsereignis wie die Tötung eines Vorübergehenden durch einen +herabfallenden Ziegel oder die Tötung eines Soldaten durch den +Hufschlag eines Pferdes schwer in dieses Schema zu bringen. + +Indes ist die \so{Bessel}sche Hypothese nicht auf die Erklärung +der Beobachtungsfehler bei physikalischen Messungen beschränkt, +sie läßt sich dem Grundgedanken nach in viel weiterem Umfange +anwenden. Die Hypothese ist im wesentlichen die, daß ein typisch +zufälliges Ereignis auf sehr vielen Einzelumständen beruhe, die +selbst von vornherein unbestimmt sind, daß das schließliche Endergebnis +nur die Frucht einer großen Anzahl vorausgehender Erscheinungen +sei, die alle voneinander unabhängig sind. Die Natur +des Zufallsereignisses wird dadurch aber immer noch viel enger +umgrenzt als früher, wo nur zwei voneinander unabhängige +Kausalreihen bestehen mußten, während jetzt sehr viele voneinander +unabhängige Umstände in dem Ereignis zusammenwirken +sollen. + +Wir würden daher so den Bereich des Zufälligen von vornherein +enger bestimmen, als es gerechtfertigt erscheint. Wie gelangen +wir nun aber zu einer anderen, allgemeineren Methode, in +die Natur der zufälligen Ereignisse einzudringen? Zu dem Zwecke +müssen wir, wenn wir sagen, ein Zufallsereignis sei durch die feststellbaren +Ursachen nicht völlig bestimmt, uns fragen, was überhaupt +innerhalb der Grenzen der Erfahrung bedeutet, wenn wir +von Umständen sprechen, die in dem Verhältnis von Ursache und +Wirkung einen Erfolg bestimmen. Damit kann nur gemeint sein, +daß, wo wir diese Umstände zusammen beobachten, stets auch der +Erfolg zu beobachten ist. Nur an die tatsächliche Verbindung in +allen beobachteten Fällen ist gedacht. Wenn also, wie beim Zufallsereignis, +durch die feststellbaren Ursachen das Ereignis nicht +völlig bestimmt ist, so bedeutet das, daß in den Fällen, wo diese +\DPPageSep{030}{16} +Ursachen zusammen beobachtet sind, das Ereignis bisweilen eingetreten, +bisweilen aber auch ausgeblieben ist. + +Wir können, um noch klarer zu sein, diese Feststellung in +zwei zerlegen. Die eine bedeutet, daß unter den in Betracht +kommenden Umständen, welche die Gesamtheit der beobachtbaren +Ursachen des Zufallsereignisses darstellen, dieses Ereignis wirklich +wenigstens einmal eingetreten ist. Die zweite Feststellung bedeutet, +daß das Ereignis unter den in Betracht kommenden Umständen +auch wenigstens einmal ausgeblieben ist. Quidquid existit contingenter, +aliquando non existit, ist ein alter Schulsatz. Das Feststellen +einer solchen einfachen Tatsache würde allerdings an sich +noch keine Statistik sein, die Statistik erscheint erst da, wo man +\so{zählt}, wie oft ein Ereignis eingetreten ist. Man wird nun sagen, +die Häufigkeit ist für die Tatsache der Möglichkeit, um die es sich +hier allein handelt, gänzlich bedeutungslos. Was einmal geschehen, +ist schon möglich. Wie oft es wieder geschieht, ist gleichgültig, +außer wenn es in allen in Betracht kommenden Fällen zu beobachten +ist. Dann würde sich die Möglichkeit in die Gewißheit +verwandeln. + +Aber der Gedanke, daß in allen Fällen es gerade von Wert +ist, zu erfahren, wie oft verhältnismäßig unter den gegebenen +Umständen ein bestimmtes Ereignis eingetreten ist, bietet sich +von selbst dar.\ \so{Sigwart} formuliert diesen Gedanken in seiner +\index{Sigwart}% +Logik (Bd.~II, Tl.~III, S.~406) mit den Worten: "`In der statistischen +Zählung sind zwar die etwaigen individuellen Differenzen, +durch die jedes Ding einzig in seinen bestimmten Eigenschaften +sich von allen anderen unterscheidet, untergegangen, aber das +Einzelne hat doch noch insofern sein Recht gefunden, als es nicht +bloß als gleichgültiger Repräsentant eines allgemeinen Begriffes, +sondern in seiner numerischen Unterschiedenheit von allen anderen +beachtet ist."' Der hierdurch gemachte Fortschritt ist +durchaus dem zu vergleichen, den in der Naturwissenschaft der +Übergang von der bloßen Feststellung eines Zustandes zu seiner +zahlmäßigen Bestimmung bedeutet. Wenn ein Ereignis in $90$ +von $100$ Fällen eingetreten ist, so werten wir die Möglichkeit +anders, als wenn wir es unter $100$ Fällen nur einmal beobachtet +haben. + +Die Statistik, zu der wir so gelangen, betrifft statistische +Verhältniszahlen, \dh~es wird aufgezeichnet, wie oft unter bestimmten +\DPPageSep{031}{17} +Umständen, also in einer bestimmten Gruppe von Erscheinungen, +ein Ereignis eingetreten ist, wobei es sich zunächst +nur um die relative Häufigkeit, nicht aber um die absolute Anzahl +des Vorkommens handelt. Nun erhebt sich aber sofort die Frage, +die den Kernpunkt alles folgenden bildet: Nehmen wir an, wir +haben die relative Häufigkeit nicht bloß aus einer Serie von Beobachtungen +festgestellt, sondern wir haben mehrere Reihen von +Beobachtungen benutzt und aus jeder die relative Häufigkeit bestimmt. +Dann fragt es sich, ob wir ganz verschiedene Werte +der relativen Häufigkeit bei den einzelnen Bestimmungen zu erwarten +haben oder ob sich zwar nicht genau, aber doch angenähert +derselbe Wert bei den verschiedenen Bestimmungen ergeben +wird. In dem einen Falle erweisen sich die festgestellten +Werte der relativen Häufigkeit als gänzlich unbrauchbar zur +Charakterisierung des beobachteten Ereignisses im allgemeinen, +in dem anderen Falle dagegen können wir dem regelmäßig wiederkehrenden +Werte der relativen Häufigkeit eine bestimmte Bedeutung +für das Ereignis an sich zusprechen. Wir können es als +eine Eigentümlichkeit des Ereignisses ansehen, daß es mit dieser +relativen Häufigkeit auftritt, während sonst die relative Häufigkeit +nur eine Bedeutung innerhalb der räumlichen und zeitlichen +Begrenzung, der die beobachteten Fälle entsprechen, besitzt. Wenn +wir also etwa in regelmäßigen Zeitabschnitten die vorgekommenen +relativen Häufigkeiten notieren, so fragt es sich: nähern sich die +aufgezeichneten Verhältniszahlen alle einem bestimmten Werte +oder läßt sich in ihnen eine systematische Veränderung beobachten? +Es ist \zB~bekannt, daß die relative Häufigkeit der +Selbstmorde zunimmt, dagegen scheint es zweifelhaft, ob eine +ähnliche systematische Veränderung in dem Verhältnis der Anzahlen +von männlichen und weiblichen Selbstmördern zu beobachten ist. + +Hierin liegt eine erste Scheidung der statistischen Verhältniszahlen +begründet. Je nachdem, ob wir in ihnen eine systematische +Veränderung beobachten oder nicht, werden wir von zufälligen +oder durch bestimmte Ursachen hervorgerufenen Schwankungen +sprechen. \so{Der Zufall würde so in der Statistik unmittelbar +zutage treten.} + +Der große Vorzug, der in einer solchen statistischen Bestimmung +des Zufalls liegt, besteht darin, daß wir nicht mehr gezwungen +sind, auf die Einzelheiten beim Zustandekommen des +\DPPageSep{032}{18} +Ereignisses einzugehen, die in den meisten Fällen unserer Erkenntnis +verschlossen sind und nur aus mehr oder minder unbestimmten +Vermutungen heraus beurteilt werden, sondern vielmehr +uns an bestimmte Tatsachen halten können. + +Nun ist aber klar, daß solche Schwankungen, die wir als zufällige +bezeichnen, nicht bloß bei statistischen Verhältniszahlen +auftreten können, sondern überhaupt, wo eine statistische Aufzeichnung +vorliegt. Wenn wir nämlich eine solche Reihe von +statistischen Zahlen uns vor Augen halten oder am besten sie in +einer Kurve oder Staffel graphisch darstellen, so beobachten wir +bald, daß neben systematischen Veränderungen auch ein regelloses +Hin- und Herschwanken auftritt. Ein solches Schwanken +werden wir wieder als zufällig bezeichnen. Allerdings ist es eine +besondere, vielleicht nicht immer lösbare Aufgabe, die zufälligen +Schwankungen richtig herauszuschälen. Unter der Voraussetzung, +daß dies gelingt, zeigt sich nun aber, daß das unbestimmte und +meistens auf bloßen Vermutungen beruhende Trennen der Ursachen +in systematische und zufällige ersetzt wird durch ein quantitativ +auf Grund gemessener oder gezählter Zahlenwerte ausführbares +Scheiden der systematischen und der zufälligen Veränderungen. +Wir können also der Methode der exakten Naturwissenschaft treu +bleiben, nur auf Grund bestimmter Messungen und bestimmter, +nach festen Regeln an diese Messungen geknüpfter Berechnungen +vorzugehen. + +So werden wir darauf geführt, die Analyse statistischer +Tabellen nach bestimmten besonderen Gesichtspunkten als unsere +Aufgabe anzusehen. Hierbei erweist sich nicht einmal der Ursprung +der Tabelle aus einer statistischen Zählung als entscheidend, +vielmehr würden auch Tabellen, die auf Messungen einer +und derselben physikalischen Größe beruhen, möge diese Größe +nun veränderlich sein oder nicht, einer ganz analogen Analyse +zugänglich sein. + +Bevor wir an diese Untersuchung gehen, scheint die Frage +gerechtfertigt, welche Resultate wir von ihr erwarten dürfen. Dadurch, +daß wir, statt auf das innerliche Zustandekommen der Zufallsereignisse +einzugehen, nur ihre äußerliche Verteilung ins Auge +fassen, geben wir, scheint es, die Hoffnung auf ein Eindringen +in das innere Wesen des Zufälligen auf. Über dieses Wesen +können wir ja keine Auskunft erhalten, wenn wir nichts anderes +\DPPageSep{033}{19} +aufzeichnen, als wie oft innerhalb einer gewissen Gruppe einzelner +Fälle das in Rede stehende Ereignis eingetreten und ausgeblieben +ist. + +Der Ausweg ist eben der, daß wir in der Verteilung, die uns +die statistische Erhebung offenbart, doch in gewissem Sinne ein +Merkmal der Zufallsereignisse erkennen können. Es ergeben +sich gewisse Verteilungen, die typisch für die zufälligen Ereignisse +sind. Darin liegt, daß wir aus der übereinstimmenden Verteilung +auch auf eine innere Verwandtschaft der beobachteten Ereignisse +schließen. Ist dieser Schluß aber berechtigt? Das bleibt +unentschieden und muß unentschieden bleiben, weil wir in den +Mechanismus des Geschehens nicht eindringen können. Aber auch +in der bloßen Analogiebildung liegt eine gewisse Erklärung. Wir +machen uns eine Erscheinung schon begreiflich, wenn wir eine +andere Erscheinung finden, die sich in derselben Weise äußerlich +offenbart wie die erste. Alles Erklären ist im Grunde ein Vergleichen. +Der Vergleich kann im vorliegenden Falle einerseits so +geführt werden, daß wir nur die Erscheinungen zusammenfassen, +die eine gleiche oder verwandte Verteilung zeigen; andererseits +können wir aber auch gewisse typische Erscheinungen herausgreifen, +deren innerer Organismus uns leidlich klar erscheint und +nach ihnen die Erscheinungen mit verwandter Verteilung beurteilen. +Solche typische Erscheinungen sind die Glücksspiele. +Wir würden danach als zufällige Ereignisse solche zu bezeichnen +haben, bei deren statistischer Verfolgung sich dieselbe Verteilung +der Ergebnisse wie bei den reinen Zufallsspielen herausstellt. Für +die Glücksspiele kann man aber als zweckmäßig ein bestimmtes +Schema wählen, und dieses wird fast immer durch die Ziehungen +aus einer Urne, in der Kugeln von verschiedener Farbe gemischt +enthalten sind, gebildet. Die Beurteilung der Zufallsereignisse +nach diesem Urnenschema würde so das letzte Stadium der Untersuchung +sein. Welchen Wert man ihr beimessen will, bleibt in +gewisser Weise dem freien Belieben überlassen. Jedenfalls scheint +es kein anderes Verfahren zu geben, um in einwandfreier Weise +dem Charakter des Zufälligen nachzuspüren. Die Betrachtungen, +zu denen dieser Gedankengang führt, hat man für solid genug +zu halten, um darauf die Erforschung sowohl der Vorgänge in +den kleinsten Teilen der Materie als auch der Verteilung der +Himmelskörper im Weltenraum zu gründen. +\DPPageSep{034}{20} + +Eines aber wird geltend gemacht werden und verdient sogleich +hervorgehoben zu werden. Indem man zur statistischen +Zählung übergeht, verschwindet das einzelne Ereignis und die +Betrachtung bezieht sich nur auf die statistische Gesamtheit. Die +gewählte Behandlungsweise setzt so voraus, daß es nicht das +einzelne Ereignis ist, worauf wir unser Interesse lenken, daß wir +vielmehr erst in der Gesamtheit der zusammengefaßten Ereignisse +den Gegenstand unserer Überlegung sehen. So ist in dem +angeführten physikalischen Beispiel nicht die Bewegung des einzelnen +Moleküls der Zielpunkt der Untersuchung, sondern wie +sich aus einer bestimmten Verteilung der Bewegungen aller einzelnen +Moleküle die beobachtbaren Eigenschaften und Zustände +des ganzen Körpers ergeben. In dem anderen Beispiele, das der +Astronomie angehört, handelt es sich nicht um die Lage des +einzelnen Fixsterns, sondern um die Verteilung aller Fixsterne +im Weltenraum. Ebenso ist bei den Untersuchungen über die +Erscheinungen in der menschlichen Gesellschaft, die auf zahlenmäßiger +Grundlage möglich sind, nicht das einzelne Individuum +der Gegenstand der Betrachtung, sondern eben die Gesamtmasse +der Bevölkerung. Das Wohl und Wehe des einzelnen verschwindet +und nur das Los der Allgemeinheit ist es, was in der Untersuchung +zutage tritt. Man kann es vermissen, daß so die Aufklärung +des einzelnen Zufallsereignisses an sich, die nur durch ein Eingehen +auf seine individuelle Besonderheit möglich ist, durch die +statistische Methode nicht gegeben wird. Man wird aber erkennen, +daß doch das wahre, kardinale Problem berührt wird. Denn dieses +Problem ist das, wie sich auf der Unbestimmbarkeit und anscheinenden +Regellosigkeit des einzelnen Falles eine Gesetzmäßigkeit +aufbaut und feste in Zahlen ausdrückbare Zusammenhänge +in der Gesamtheit ergeben. Gerade dies ist es ja auch, was selbst +nach aller möglichen Aufklärung unser tiefes Erstaunen hervorruft. +\EndChap +\DPPageSep{035}{21} + + +\Chapter{Drittes Kapitel}{Stationäre Zahlenreihen} + +Wir wollen nun allgemein ausgehen von der Zusammenstellung +einer Reihe von Zahlenwerten, die man als eine \so{Tabelle} +bezeichnet. An einer Tabelle ist zu unterscheiden der Kopf, der +\so{Eingang} und der \so{Eintrag}. In dem \so{Kopf} der Tabelle wird +angegeben, was die in der Tabelle eingetragenen Zahlen allgemein +bedeuten. Der \so{Eingang} dagegen setzt die Bedeutung der einzelnen +Zahlen in der Tabelle fest. Damit also eine Reihe von +Zahlen sich in einer Tabelle anordnen läßt, ist es notwendig, daß +sie eine gemeinsame Bedeutung haben und die einzelne Zahl der +Reihe nur noch durch eine besondere Bestimmung festgelegt wird. +Diese besondere im Eingang der Tabelle stehende Bestimmung +kann verschiedener Art sein. Sie kann die in der Tabelle eingetragenen +Zahlen örtlich umgrenzen, wie wenn \zB~in einer +Statistik über Preußen bestimmte Zahlen für die einzelnen Provinzen +angegeben werden. Sie kann auch \zB, wenn es sich +um zahlmäßige Bestimmungen von Eigentümlichkeiten einzelner +Individuen handelt, die Namen dieser Individuen enthalten, oder +diese Namen durch laufende Nummern ergänzen oder ersetzen. +Eine solche Tabelle kann man allgemein als eine \so{Liste} bezeichnen. +Der Eingang kann aber auch selbst eine zahlmäßige Bestimmung +bedeuten. Sehr häufig bezeichnet er eine Zeit, entweder Zeitabschnitte, +\zB~Jahre, Monate oder Tage, oder bestimmte Zeitpunkte. + +Der Eingang der Tabelle kann ferner eine reine Zahl sein. +Dann haben wir eine rein mathematische Tabelle vor uns, die +bestimmten Zahlenwerten wieder bestimmte Zahlenwerte zuordnet. +Sie legt das fest, was man im mathematischen Sinne als +eine \so{Funktion} bezeichnet. In ihr können unter anderem die +Resultate bestimmter Rechenoperationen zusammengestellt sein. +Dahin gehören \zB~die Logarithmentafeln. Wir wollen solche +Tabellen als \so{analytische} bezeichnen. Den analytischen Tabellen +stehen die \so{empirischen} gegenüber, die nicht bloß auf mathematischen +\DPPageSep{036}{22} +Rechnungen beruhen, sondern in denen ein bestimmtes +Erfahrungsmaterial niedergelegt ist, unter Umständen im Verein +mit Rechnungen, die an die empirisch ermittelten Zahlenwerte angeknüpft +werden. Wir haben bei diesen empirischen Tabellen +wieder zu unterscheiden, ob ihnen bestimmte \so{Messungen} oder +bloße \so{Zählungen} zugrunde liegen. Im ersten Falle können wir +von einer \so{Messungsreihe} sprechen, im zweiten Falle haben +wir eine \so{Zählungsreihe} oder eine eigentliche statistische Tabelle +vor uns. Um gleich ein Beispiel für beide Arten anzuführen, +können wir als Messungsreihe die Bestimmung der Körpergröße +eines Menschen in den verschiedenen Lebensaltern nehmen, als +Beispiel für eine Zählungsreihe eine sogenannte Sterbetafel, die +angibt, wieviel Menschen aus einer bestimmten Gruppe von Geborenen +in den verschiedenen Lebensaltern sterben. Der Eingang +der Tabelle ist in beiden Fällen dieselbe Zahl, nämlich das Lebensalter. +Der Eintrag ist in dem einen Falle eine Länge, also eine +gemessene Zahl, im anderen Falle eine durch Abzählung gewonnene +Zahl, nämlich eine Anzahl von Personen. + +Die \so{Körpergrößen} beziehen sich auf Personen männlichen +Geschlechtes. Sie entsprechen nicht der Entwickelung eines bestimmten +Menschen, sondern sind Durchschnittszahlen, geben also +die Entwickelung eines "`Durchschnittsmenschen"' an. Der Gesamtgröße +ist die Beinlänge hinzugefügt und in einer dritten Spalte +gleich das Verhältnis der Gesamtgröße zur Beinlänge angegeben. +Man erkennt, daß dieses Verhältnis während des Wachstums des +Menschen abnimmt und sich einem bestimmten Endwert nähert, +den es aber schon vor der Vollendung des Wachstums erreicht. +\begin{center} +\begin{longtable}{c||c|c|c} +\multicolumn{4}{c}{% + \so{Körpergröße männlicher Personen}\footnotemark.}\\ +\hline\hline +\ColHeadbb{Jahre}{Alter\\ Jahre} & +\ColHeadb{Gesamtgröße}{Gesamtgröße \\ $m$} & +\ColHeadb{Beinlänge}{Beinlänge \\ $m$} & +\ColHead{\;Gesamtgröße\;}{$\dfrac{\text{Gesamtgröße}}{\text{Beinlänge}}$} \\ +\hline +\hline +\endfirsthead +\hline\hline +\ColHeadbb{Jahre}{Alter\\ Jahre} & +\ColHeadb{Gesamtgröße}{Gesamtgröße \\ $m$} & +\ColHeadb{Beinlänge}{Beinlänge \\ $m$} & +\ColHead{\;Gesamtgröße\;}{$\dfrac{\text{Gesamtgröße}}{\text{Beinlänge}}$} \\ +\hline +\hline +\endhead +%[** TN: 3rd column values retained, calculated 1st ÷ 2nd values indicated] +\Z0 & 0,500 & 0,160 & 3,13 \\ +\Z1 & 0,698 & 0,241 & 2,90 \\ +\Z2 & 0,791 & 0,288 & 2,75 \\ +\Z3 & 0,864 & 0,328 & 2,64 \\ %[** 2,63] +\Z4 & 0,927 & 0,367 & 2,53 \\ +\Z5 & 0,987 & 0,404 & 2,44 \\ +\Z6 & 1,046 & 0,441 & 2,37 \\ +\DPPageSep{037}{23} +%[** TN: Table head continues] +\Z7 & 1,104 & 0,478 & 2,31 \\ +\Z8 & 1,162 & 0,514 & 2,26 \\ +\Z9 & 1,218 & 0,550 & 2,21 \\ +10 & 1,273 & 0,584 & 2,18 \\ +11 & 1,325 & 0,616 & 2,15 \\ +12 & 1,375 & 0,646 & 2,13 \\ +13 & 1,423 & 0,674 & 2,11 \\ +14 & 1,469 & 0,701 & 2,10 \\ +15 & 1,513 & 0,723 & 2,09 \\ +16 & 1,554 & 0,745 & 2,09 \\ +17 & 1,594 & 0,766 & 2,09 \\ %[** 2,08] +18 & 1,630 & 0,782 & 2,09 \\ %[** 2,08] +19 & 1,655 & 0,794 & 2,09 \\ %[** 2,08] +20 & 1,669 & 0,802 & 2,09 \\ %[** 2,08] +25 & 1,682 & 0,806 & 2,09 \\ +30 & 1,686 & 0,806 & 2,09 \\ +40 & 1,686 & 0,805 & 2,09 +\end{longtable} +\end{center} +\footnotetext{Vgl.\ \so{Quételet},\index{Quételet} Anthropométrie, Bruxelles 1871.} +\begin{figure}[hbt!] + \centering + \caption{Fig.~1.} + \Input{037} +\end{figure} + +Wir fügen dieser Tabelle sofort die graphische Darstellung +hinzu, die den Entwickelungsgang noch anschaulicher macht. +\DPPageSep{038}{24} + +Die \so{Sterbetafel}, die wir als Beispiel für eine Zählungsreihe +anführen, gibt nicht etwa an, wie eine bestimmte Gruppe von +gleichzeitig Geborenen mit den Jahren sich gelichtet hat, sondern +sie enthält die Absterbeordnung, wie sie sich aus den Sterbefällen +einer bestimmten Epoche, wenn man diese nach dem Alter der +Gestorbenen gruppiert, ergibt. Das folgende ist in abgekürzter +Form die deutsche Sterbetafel für das Jahrzehnt 1901 bis~1910\footnote + {Siehe Statistisches Jahrbuch für das Deutsche Reich~1913.}. +Die Anzahl der Geborenen ist gleich $100\,000$ gesetzt, neben den +Überlebenden stehen die während des folgenden Jahres Gestorbenen, +und daneben ist noch das Verhältnis der voranstehenden Zahlen +der beiden ersten Spalten, die sogenannte Sterbenswahrscheinlichkeit +für ein Jahr angegeben. Wir beschränken uns wieder auf +Personen männlichen Geschlechts. +\begin{center} +\begin{longtable}{r<{\quad}||*{2}{r<{\quad}|}r<{\qquad}} +\hline +\hline +\ColHeadbb{Jahre}{Alter\\Jahre} & +\ColHeadb{Überlebende}{Überlebende} & +\ColHeadb{eines Jahres}{Gestorbene\\während\\eines Jahres} & +\ColHead{Sterbenswahrschein-}{Sterbenswahrschein-\\lichkeit\\für ein Jahr}\\ +\hline +\hline +\endhead +%[** TN: 3rd column values retained, calculated 2nd ÷ 1st values indicated] + 0 & 100\,000 & 20\,234 & 0,20\,234 \\ + 1 & 79\,766 & 3\,181 & 0,03\,963 \\ %[**0,03 988] + 2 & 76\,585 & 1\,143 & 0,01\,492 \\ + 3 & 75\,442 & 715 & 0,00\,947 \\ %[**0,00 948] + 4 & 74\,727 & 516 & 0,00\,691 \\ + 5 & 74\,211 & 391 & 0,00\,528 \\ %[**0,00 527] + 10 & 72\,827 & 177 & 0,00\,244 \\ %[**0,00 243] + 15 & 72\,007 & 199 & 0,00\,277 \\ %[**0,00 276] + 20 & 70\,647 & 356 & 0,00\,504 \\ + 25 & 68\,881 & 353 & 0,00\,513 \\ + 30 & 67\,092 & 373 & 0,00\,556 \\ + 35 & 65\,104 & 454 & 0,00\,697 \\ + 40 & 62\,598 & 577 & 0,00\,922 \\ + 45 & 59\,405 & 739 & 0,01\,244 \\ + 50 & 55\,340 & 937 & 0,01\,693 \\ + 55 & 50\,186 & 1\,183 & 0,02\,357 \\ + 60 & 43\,807 & 1\,428 & 0,03\,260 \\ + 65 & 36\,079 & 1\,698 & 0,04\,706 \\ + 70 & 27\,136 & 1\,882 & 0,06\,936 \\ %[**0,06 935] + 75 & 17\,586 & 1\,871 & 0,10\,640 \\ %[**0,10 639] + 80 & 8\,987 & 1\,419 & 0,15\,787 \\ %[**0,15 789] + 85 & 3\,212 & 744 & 0,23\,160 \\ %[**0,23 163] + 90 & 683 & 219 & 0,32\,002 \\ %[**0,32 064] + 95 & 74 & 30 & 0,41\,399 \\ %[**0,40 541] +100 & 4 & 2 & 0,49\,668 \\ %[**0,5] +\end{longtable} +\end{center} +\DPPageSep{039}{25} + +Man sieht, wie die Zahlenreihen in den verschiedenen Spalten +sich verhalten. Die Zahlen in der ersten Spalte nehmen natürlicherweise +beständig ab. Die Zahlen in der zweiten Spalte +nehmen zuerst ab, bis sie für das Alter von 12~Jahren ein Minimum +erreichen, dann nehmen sie zu, wenig ab, wieder zu und erreichen +für ein Alter von ungefähr 73~Jahren, das \so{Normalalter}, ein +Maximum, um dann bis zum Schluß abzunehmen (vgl.\ \Fig{2}). +\begin{figure}[hbt!] + \centering + \caption{Fig.~2. Anzahlen der in den verschiedenen Lebensaltern + Gestorbenen auf $100\,000$ Geborene.} + \Input{039} +\end{figure} +Die Zahlen der dritten Spalte nehmen zuerst ebenfalls ab und erreichen +ein Minimum mit den Zahlen der zweiten Spalte, dann +aber nehmen sie beständig und zwar zum Schluß sehr stark zu. + +Je nach der \so{Art} des \so{Einganges} lassen sich die Tabellen in +zwei Arten scheiden. Bedeutet nämlich der Eingang eine Zahl +oder eine Zeit, so ergibt sich hiernach eine natürliche Ordnung, +nach der die Zahlen in der Tabelle entsprechend dem Eingang zu +nehmen sind. Dagegen kann es auch vorkommen, wie es bei einer +Liste oder bei einem Register häufig der Fall ist, daß die Reihenfolge, +in der man die Bezeichnungen des Einganges und damit +die Zahlen der Tabelle nimmt, völlig willkürlich bleibt. Wir +werden also immer unterscheiden können, ob eine Tabelle sich +ohne Verletzung einer natürlichen Ordnung umordnen läßt oder +\DPPageSep{040}{26} +nicht. Diese Unterscheidung fällt allerdings nicht ganz damit +zusammen, ob der Eingang nach einem natürlichen Prinzip geordnet +ist oder nicht. Dies zeigt ein Beispiel sofort. Im Falle +eines Geburtenregisters ist eine natürliche Ordnung nach dem +Zeitpunkt der Geburt vorhanden, aber wenn es sich um irgend +eine zahlmäßige Bestimmung handelt, die an die Geborenen +angeknüpft wird, \zB~die Lebensdauer, so kann man doch eine +Umordnung, etwa nach der Lebensdauer, vornehmen. Also ist +die Verletzung einer natürlichen Ordnung nicht notwendig dann +vorhanden, wenn der Eingang nach bestimmten Gesichtspunkten +geordnet ist. Dagegen wäre eine Umordnung \zB~bei einer +Logarithmentafel undenkbar. Dies liegt daran, daß zwischen dem +Eingang und dem Eintrag ein bestimmter gesetzmäßiger Zusammenhang +besteht: der Eintrag ist eine Funktion des Einganges, +und die Tabelle hat den Zweck, diese Funktion darzustellen. Beim +Geburtenregister ist aber nicht unmittelbar die Lebensdauer als +eine Funktion des Geburtsdatums anzusehen, die Tabelle stellt +also nicht eine bestimmte Funktion, sei es eine analytische oder +eine empirische, dar, und in diesem Fall ist die Umordnung +gestattet. + +Wenn nun die Tabelle umgeordnet wird, so gelangt man +durch diese Umordnung immer dazu, einen funktionalen Zusammenhang +zu finden. Man geht zu dem Zweck von einer gewissen +natürlichen Umordnung der Tabelle aus. Diese \so{natürliche} +Umordnung ist die, bei der die Zahlenwerte der Tabelle +ihrer \so{Größe} nach aufeinander folgen. Man kann dann das ganze +Intervall, das die Zahlen erfüllen, in eine Anzahl gleiche Teile +teilen und angeben, wieviel Zahlen der Tabelle in jeden dieser +Teile fallen. Man unterwirft also sozusagen die Zahlenwerte der +Urreihe selbst einer Statistik, und das Resultat dieser Statistik +hat immer den Charakter einer funktionalen Abhängigkeit. Zu +jeder Größe der vorkommenden Zahlenwerte gehört ja eine bestimmte +Häufigkeit des Vorkommens. Die so abgeleitete Zahlenreihe +soll eine \so{Verteilungsreihe} heißen. Wir können auch +von einer \so{Verteilungsfunktion} sprechen, doch denkt man bei +dem Wort Funktion gewöhnlich an die gegenseitige Abhängigkeit +zweier kontinuierlich veränderlichen Zahlen, die ja nicht aus der +Tabelle selbst unmittelbar hervorgehen, sondern von der diese +nur den angenäherten Ausdruck bilden kann. +\DPPageSep{041}{27} + +Es ist nun nicht eine allgemeine Erörterung der durch +Tabellen gegebenen Zahlenfolgen unsere Aufgabe, vielmehr handelt +es sich für uns darum, die Schwankungen herauszufinden, die wir +bei den in der Tabelle eingetragenen Zahlenwerten als zufällige +bezeichnen sollen. + +Zu dem Zweck greifen wir eine besondere Art von Zahlenreihen +heraus, nämlich solche Reihen, bei denen wir keine systematische +Zu- oder Abnahme der eingetragenen Zahlenwerte beobachten +können, deren Werte vielmehr fortwährend zwischen +bestimmten Grenzen eingeschlossen bleiben. Solche Reihen von +Zahlen wollen wir als \so{stationäre} Zahlenreihen bezeichnen. Die +nächste Aufgabe wäre also die, genau anzugeben, wann eine Reihe +als stationär zu gelten hat. Hierfür läßt sich aber nicht eine +scharfe, allgemein gültige Definition geben, vielmehr kann man +nur Regeln anführen, die einen gewissen Anhalt für die Beurteilung +stationärer Reihen gewähren. Solche Regeln finden wir, indem +\DPtypo{wie}{wir} die Differenzen der in die Tabelle eingetragenen Zahlenwerte +bilden. Wir können dabei auf doppelte Weise vorgehen. Entweder +bilden wir die Differenzen von je zwei aufeinander folgenden +Tabellenwerten, oder wir bilden die Differenz eines Tabellenwertes +von allen anderen. Im ersten Falle erkennen wir, daß eine Reihe +stationär ist, daran, daß die Vorzeichen der Differenzen regellos +schwanken. Dies allein würde aber nicht ausreichen, denn wir +können uns eine Reihe denken, bei der positive und negative Differenzen +abwechseln und bei der doch ein beständiges Anwachsen der +eingetragenen Werte stattfindet, indem die positiven Differenzen +der Größe nach die negativen andauernd überwiegen. Deshalb +muß eine auf dem zweiten Fall der Differenzenbildung aufgebaute +Regel ergänzend hinzutreten. Diese zweite Regel sagt aus, daß +die Differenzen eines festen Wertes von allen anderen, der Reihe +nach genommenen Werten keine systematische Zu- oder Abnahme +erfahren dürfen, daß sie vielmehr selbst den Typus der regellosen +Schwankungen zeigen müssen. Allerdings muß es möglich sein, +daß diese Differenzen alle dasselbe Vorzeichen haben. Dies tritt +ein, wenn wir für den festen Wert den größten oder kleinsten +Wert der Reihe nehmen. Wollen wir positive \so{und} negative Differenzen +haben, so müssen wir einen Mittelwert zwischen diesen +beiden Extremwerten nehmen, im besonderen den Wert der Reihe, +unter dem höchstens ein Wert der Reihe mehr oder weniger liegt +\DPPageSep{042}{28} +als über ihm. Dann müssen die Vorzeichen der Differenzen +regellos wechseln, es dürfen nicht \zB~die positiven sich in einer +Gegend häufen, insbesondere indem sie nach einer bestimmten +Seite hin zunehmen. Diese einfachen Regeln reichen zu einer +vorläufigen Beurteilung, ob eine vorliegende Reihe als stationär +zu gelten hat, aus. Es wird aber gut sein, wenn wir zunächst +ein paar Beispiele für stationäre Reihen anführen. + +Ein erstes wichtiges Beispiel solcher Reihen wird gegeben durch +eine Reihe von \so{Messungen derselben physikalischen Größe}. +Wenn die Messungen leidlich genau sind, weichen die erhaltenen +Werte verhältnismäßig wenig voneinander ab, um so weniger, +je genauer die Messungen waren. Bei physikalischen Größen +glauben wir an einen wahren Wert, dem die durch Messung gefundenen +Werte mehr oder weniger nahe kommen. Die Abweichung +von diesem wahren Wert bezeichnen wir dann als den +\so{Fehler} der Messung. Die Betrachtungsweise, der wir hier folgen, +geht jedoch auf die Bedeutung der Existenz des wahren Wertes, +die immer jenseits des Bereiches der eigentlichen Messungen liegt, +nicht weiter ein, vielmehr ist das einzig Gegebene für uns die +Messungsreihe selbst. Der als Resultat der einzelnen Messungen +niedergelegte Zahlenwert ist der zusammenfassende Ausdruck +eines bestimmten Vorganges, den wir eben als Messung bezeichnen +und bei dem gewöhnlich drei Momente: der der Messung zugrunde +liegende physikalische Tatbestand, die messende Person und das +Meßinstrument, zusammenwirken. Den physikalischen Tatbestand +setzen wir als unabhängig von der messenden oder beobachtenden +Person voraus. Nur unter dieser Voraussetzung ist es möglich, +von einem bestimmten, unabhängig von der Messung bestehenden +Zahlenwert, dem wahren Wert, zu sprechen und die Abweichung +von diesem wahren Wert, den begangenen Fehler, teils der Person +des Messenden, teils dem Meßinstrument zuzuschreiben. So tritt +auch in die sogenannte Fehlertheorie der Glaube an die von der +Wahrnehmung unabhängige Wirklichkeit einer uns umgebenden +Welt entscheidend hinein, und da dieser Glaube, weil er aus den +Sinneswahrnehmungen selbst nicht abgeleitet werden kann, notwendigerweise +metaphysischen Charakter hat, steht auch die so +aufgefaßte Fehlertheorie auf metaphysischem Boden, sie ist nur +transzendent zu begründen, unsere Betrachtungen dagegen sind +wesentlich immanenter Natur, sie bleiben ganz innerhalb der +\DPPageSep{043}{29} +Grenzen der Wahrnehmung, das einzig Gegebene sind für uns die +Beobachtungsresultate selbst, und es handelt sich nur um eine +bestimmte Analysierung dieser Resultate. + +Hierdurch ist bedingt, daß wir die als Resultate verschiedener +Messungen derselben physikalischen Größe sich ergebenden Zahlen +nicht anders werten wie irgend eine andere stationäre Zahlenreihe, +bei der es ganz sicher ist, daß die einzelnen Zahlenwerte +sich nicht auf eine und dieselbe physikalische Größe beziehen. Als +ein erstes Beispiel für eine solche Zahlenreihe wollen wir die \so{mit +Roggen bebaute Bodenfläche in Mecklenburg-Schwerin} +während der einzelnen Jahre nehmen: +\begin{center} +\begin{tabular}{c||cTc||cTc||c} +\hline +\hline +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHeadB{Erntefläche}{Erntefläche\\qkm} & +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHeadB{Erntefläche}{Erntefläche\\qkm} & +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHead{Erntefläche}{Erntefläche\\qkm} \\ +\hline +\hline +1880 & 1646 & 1889 & 1673 & 1898 & 1582 \\ +1881 & 1647 & 1890 & 1673 & 1899 & 1568 \\ +1882 & 1646 & 1891 & 1673 & 1900 & 1620 \\ +1883 & 1673 & 1892 & 1625 & 1901 & 1661 \\ +1884 & 1673 & 1893 & 1703 & 1902 & 1728 \\ +1885 & 1673 & 1894 & 1701 & 1903 & 1612 \\ +1886 & 1673 & 1895 & 1539 & 1904 & 1652 \\ +1887 & 1673 & 1896 & 1618 & 1905 & 1678 \\ +1888 & 1673 & 1897 & 1616 & 1906 & 1675 \\ +\end{tabular} +\end{center} + +Die Tabelle zeigt deutlich, daß wir es hier mit einer stationären +Zahlenreihe zu tun haben, denn die aufgezeichneten Zahlenwerte +bleiben zwischen den Grenzen 1539 und~1728, und es ist +kein merkliches Fortschreiten in der Reihe zu beobachten, vielmehr +gehören der größte und der kleinste Wert zwei mitten in +der Reihe, und zwar ziemlich dicht beieinander liegenden Jahren +(1893 und~1902) an. Es sind aber an diese Zahlenfolge noch +einige kritische Bemerkungen zu knüpfen. Die absolute Unveränderlichkeit +während der Jahre 1883 bis~1891 macht ganz den +Eindruck, als ob sie nicht auf wirklicher Beobachtung beruhte, +sondern dadurch entstanden wäre, daß einfach die Zahlen des +vorigen Jahres wieder hingesetzt wurden. Bei der Frage nach +der Entstehungsweise der Tabelle tritt hier also als wahrscheinlich +ein Grund auf, der von ganz anderer Art ist als die Ursache, +die eine wirkliche Veränderung oder Unveränderlichkeit in den +\DPPageSep{044}{30} +durch die Tabelle gegebenen realen Größen bedeutet. Er bedeutet +einen objektiven Fehler bei der Aufstellung der Tabelle. Derartige +Fehler sind bei statistischen Erhebungen notwendigerweise +mit in Rechnung zu ziehen, sie bilden den größten Übelstand der +Statistik, weil die Versuchung sehr groß ist, mühevollen Erhebungen +durch das Erdichten einer Zahl zu entgehen. + +Zu den Zahlenreihen, die auf Grund bestimmter Messungen +oder Zählungen entstehen und an sich stationär sind, können +Zahlenreihen treten, die aus unmittelbar beobachteten Zahlenwerten +erst durch bestimmte Rechenoperationen abgeleitet sind. +Insbesondere fragt es sich, ob sich nicht unter Umständen eine +stationäre Reihe durch Verbindung mehrerer Beobachtungsreihen +ableiten läßt. Wir erläutern dies am besten gleich durch ein der +Physik entnommenes Beispiel. Man denke sich eine U-förmig +gebogene Röhre, deren unterer, gekrümmter Teil mit Quecksilber +gefüllt ist, während der eine, geschlossene Schenkel Luft enthält. +Der andere Schenkel der Röhre ist offen. Wenn hierin Quecksilber +zugegossen wird, wird die Luft im geschlossenen Schenkel komprimiert. +Das Volumen ist aus dem Stande des Quecksilbers sofort +zu bestimmen. Wir messen ferner den Unterschied zwischen der +Höhe des Quecksilbers in dem offenen und in dem geschlossenen +Schenkel und bestimmen daraus den Druck, den die Luft in dem +geschlossenen Schenkel auf das Quecksilber ausübt. Die so bestimmten +Werte von Volumen und Druck zeichnen wir in einer +Tabelle auf und fügen in einer dritten Spalte sogleich das Produkt +zusammengehöriger Werte von Volumen und Druck hinzu. +Aus einer Reihe von Beobachtungen ist so die folgende Tabelle +abgeleitet: +\begin{center} +\begin{tabular}{c|c|c} +\hline +\hline +\ColHeadb{Volumen}{Volumen\\ccm} & +\ColHeadb{cm Hg}{Druck\\cm Hg} & +\ColHead{Produkt}{Produkt} \\ +\hline\hline + 20,2 & \Z75,8 & 1531 \\ + 19,0 & \Z81,4 & 1547 \\ + 17,2 & \Z89,0 & 1531 \\ + 15,2 & 100,0 & 1520 \\ + 13,8 & 110,0 & 1518 \\ + 12,4 & 124,3 & 1541 \\ + 11,0 & 139,1 & 1530 \\ +\Z9,8 & 156,5 & 1535 \\ +\end{tabular} +\end{center} +\DPPageSep{045}{31} + +Wir sehen hieraus, daß die Werte von Volumen und Druck +keine stationäre Reihe bilden, wohl aber die durch Multiplikation +zusammengehöriger Zahlen abgeleiteten Werte in der dritten +Spalte. Man sieht nun die durch eine solche Ableitung gefundene +stationäre Reihe als den Ausdruck einer in Wirklichkeit unveränderlichen +physikalischen Größe an. Man setzt daher für die +einzelnen gefundenen Werte eine Konstante~$C$ und findet dann +im vorliegenden Falle, indem man allgemein das Volumen mit~$v$, +den Druck mit~$p$ bezeichnet, als die durch die vorstehende Tabelle +ausgedrückte Beziehung: +\[ +p · v = C. +\] + +Die Ableitung einer stationären Reihe aus bestimmten gemessenen +Zahlenwerten bedeutet also hier die Ermittelung eines +funktionalen Zusammenhanges zwischen bestimmten physikalischen +Größen oder, wenn man will, ein Naturgesetz, in diesem Falle das +sogenannte \so{Boyle}sche oder \so{Mariotte}sche Gesetz, das die Abhängigkeit +\index{Boylesches (Mariottesches) Gesetz}% +von Druck und Volumen bei gleichbleibender Temperatur +ausdrückt. Die Ermittelung einer stationären Reihe ist +geradezu die Aufgabe bei der Aufdeckung irgend eines physikalischen +Zusammenhanges. + +Die Ermittelung eines derartigen einfachen Zusammenhanges +ist meistens nur bei den elementaren Naturerscheinungen möglich. +Es sei gestattet, ein sehr merkwürdiges Beispiel anzuführen, wo sie +auch bei sehr viel höher stehenden Prozessen gelingt. Es ist ein +Beispiel aus der Biologie, das sich auf ein primitives Lebewesen +(Triloculina rotunda), einen mehrkammerigen Kammerling, bezieht. +Hieran hat \so{Iterson} Messungen vorgenommen, durch die er die +\index{Iterson}% +Breite der einzelnen Kammern bestimmte, und dabei gefunden +(vgl.\ \so{Rhumbler}, Die Foraminiferen, Kiel 1911, S.~176): +\index{Rhumbler}% +\[ +\begin{array}{c|c|c} +\hline +\hline +\ColHeadb{Kammer}{Kammer} & +\ColHeadb{Kammer-}{Kammer-\\breite} & +\ColHead{jeder Breite zur}{Verhältnis\\jeder Breite zur\\vorhergehenden} \\ +\hline +\hline +\Z2 & \Z34 & \Dash \\ +\Z3 & \Z45 & 1,32 \\ +\Z4 & \Z61 & 1,36 \\ +\Z5 & \Z84 & 1,38 \\ +\Z6 & 114 & 1,36 \\ +\Z7 & 142 & 1,25 \\ +\Z8 & 182 & 1,28 \\ +\Z9 & 246 & 1,35 \\ + 10 & 319 & 1,30 \\ +\end{array} +\] +\DPPageSep{046}{32} + +Die dritte Spalte bildet wieder eine stationäre Zahlenreihe. +Es ergibt sich also auch hier ein einfacher funktionaler Zusammenhang, +wenn wir die stationäre Reihe als den Ausdruck +einer Konstanten $c$ ansehen. Nennen wir die Breiten der einzelnen +Kammern $y_i$, so finden wir: +\[ +\frac{y_{i+1}}{y_{i}} = c, +\] +\dh~die Kammerbreiten bilden eine geometrische Progression, +das sogenannte Gesetz des organischen Wachstums findet sich hier +sehr angenähert verwirklicht. + +Die auf die Vorgänge in der menschlichen Gesellschaft bezüglichen +Zahlenreihen zeigen meist keine so einfache Regelmäßigkeit +wie die in der Naturwissenschaft aus bestimmten +Messungen und Zählungen entspringenden Zahlenwerte. So oft +\begin{figure}[hbt!] + \centering + \caption{Fig.~3.} + \Input{046} +\end{figure} +\DPPageSep{047}{33} +man den Versuch gemacht hat, auch sie durch eine Formel darzustellen, +so selten ist es wirklich gelungen, und selbst dann ist +schwer zu sagen, ob die gefundene Formel wirklich einem inneren +Zusammenhange entspricht oder der darzustellenden Reihe rein +äußerlich angepaßt ist. Doch ist bisweilen die Regelmäßigkeit +in den statistischen Zahlenfolgen weit größer, als man gewöhnlich +denkt. Als ein sehr merkwürdiges Beispiel hierfür wollen wir +\index{Pearson}% +nach \so{Pearson} eine Statistik über die \so{Ehescheidungen in den +Vereinigten Staaten}, in der die Häufigkeit der Scheidungen nach +der Dauer der Ehe aufgezeichnet ist, anführen. Man verfährt am +einfachsten so, daß man die Zahlen graphisch aufträgt und dann +durch Probieren eine möglichst einfache Kurve zu finden sucht, +welche dem aufgezeichneten Werte möglichst entspricht. Man +findet in dem vorliegenden Falle eine Kurve von sehr einfachem +Verlauf, die zuerst jäh aufsteigt, etwa bei dem Abszissenwert +$3\frac{1}{2}$~Jahre ein Maximum erreicht und dann allmählich abfällt +(\Fig{3}). Man hüte sich nur, den Ordinaten der Kurve eine unmittelbare +Bedeutung zu geben. Sie ist allein eine Illustration des +Verlaufes der aufgezeichneten Zahlenreihe. + +Von Wichtigkeit ist auch, den Verlauf einzelner Verhältniszahlen +näher zu untersuchen, gerade um der Meinung entgegenzutreten, +als ob auch alle \DPtypo{statistische}{statistischen} Verhältniszahlen stationäre +Zahlenreihen lieferten und keine systematischen Veränderungen +zeigten. + +Wir wollen als Beispiel die \so{Anzahlen der Lebendgeborenen +in Promille der Einwohnerschaft} während der +einzelnen Jahre im Gebiete des Deutschen Reiches nehmen. +\begin{table} +\centering +\begin{longtable}{@{\,}c||cTc||cTc||c@{\,}} +\hline +\hline +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHeadB{\thsmall Lebendgeborene}{\thsmall Lebendgeborene\\Prom.} & +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHeadB{\thsmall Lebendgeborene}{\thsmall Lebendgeborene\\Prom.} & +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHead{\thsmall Lebendgeborene}{\thsmall Lebendgeborene\\Prom.} \\ +\hline +\hline +\endhead +1862 & 36,0 & 1871 & 34,5 & 1880 & 37,6 \\ +1863 & 38,3 & 1872 & 39,5 & 1881 & 37,0 \\ +1864 & 38,5 & 1873 & 39,7 & 1882 & 37,2 \\ +1865 & 38,2 & 1874 & 40,1 & 1883 & 36,6 \\ +1866 & 38,3 & 1875 & 40,6 & 1884 & 37,2 \\ +1867 & 36,9 & 1876 & 40,9 & 1885 & 37,0 \\ +1868 & 36,9 & 1877 & 40,0 & 1886 & 37,1 \\ +1869 & 37,9 & 1878 & 38,9 & 1887 & 36,9 \\ +1870 & 38,4 & 1879 & 38,9 & 1888 & 36,6 \\ +\DPPageSep{048}{34} +1889 & 36,4 & 1897 & 36,1 & 1905 & 33,0 \\ +1890 & 35,7 & 1898 & 36,1 & 1906 & 33,1 \\ +1891 & 37,0 & 1899 & 35,9 & 1907 & 32,3 \\ +1892 & 35,7 & 1900 & 35,6 & 1908 & 32,1 \\ +1893 & 36,8 & 1901 & 35,7 & 1909 & 31,0 \\ +1894 & 35,9 & 1902 & 35,1 & 1910 & 29,8 \\ +1895 & 36,1 & 1903 & 33,8 & 1911 & 28,6 \\ +1896 & 36,3 & 1904 & 34,0 & & \\ +\end{longtable} +\end{table} + +Die Zahlenreihe zeigt nach den Einsenkungen in den Kriegsjahren +ein deutlich erkennbares Maximum im Jahre~1876, \dh~auf +dem Gipfel des wirtschaftlichen Aufschwunges nach dem +deutsch-französischen Kriege. Dann folgt eine Abnahme, nach +\begin{figure}[hbt!] + \centering + \caption{Fig.~4.} + \Input{048} +\end{figure} +der sich von etwa 1881 bis~1901 eine anscheinend stationäre +Reihe ergibt, bis etwa von dem Beginn des neuen Jahrhunderts +an sich eine entschiedene Abnahme bemerkbar macht, die von der +Öffentlichkeit auch empfunden und mit Sorge betrachtet wird. +\EndChap +\DPPageSep{049}{35} + + +\Chapter{Viertes Kapitel}{Das "`Gesetz der großen Zahlen"'} + +Von besonderer Bedeutung sind die stationären Reihen, bei +denen die eingetragenen Zahlwerte statistische Verhältniszahlen +sind. Sie bilden sozusagen den Gegenpol der Messungsreihen, +die sich aus wiederholten Messungen derselben physikalischen +Größe ergeben. Während bei diesen die erste Frage die ist, wie +überhaupt eine Abweichung zwischen den gefundenen Zahlwerten +zustande kommt, ist bei den statistischen Verhältniszahlen die +Frage vielmehr die, wie ihre angenäherte Unveränderlichkeit zu +erklären ist, da man ja zunächst für diese Unveränderlichkeit +keinen Grund einsieht, weil die Ereignisse, auf die sich die Verhältniszahlen +beziehen, gewöhnlich voneinander unabhängig sind +und man daher nicht erkennen kann, wie sich aus den Ergebnissen +für die Ereignisse während eines bestimmten Zeitabschnittes +oder allgemein innerhalb irgend eines Zählungsbereiches nach den +Grundsätzen der kausalen Verknüpfung ein Schluß auf die analogen +Ergebnisse während eines neuen Zeitabschnittes oder innerhalb +eines anderen Zählungsbereiches ziehen lassen soll. Derart +würde man dazu geführt werden, die Existenz näherungsweise +konstanter statistischer Verhältniszahlen als eine in einzelnen +Fällen durch die Erfahrung erwiesene, aber nicht zu begründende +Tatsache hinzunehmen. Wenn man für diese Tatsache die gewöhnlich +übliche Bezeichnung "`Gesetz der großen Zahlen"' beibehalten +wird, so muß man sich dabei klar sein, daß es sich nicht +im eigentlichen Sinne um ein Gesetz, \dh~eine unverbrüchliche +Regelmäßigkeit handelt, sondern nur um eine Tatsache, die bisweilen +beobachtet wird. Das "`Gesetz"' bedeutet nur ein Prinzip +der Auswahl, indem man insbesondere solche Verhältniszahlen +herausgreift, die sich als näherungsweise konstant erweisen, ohne +sagen zu können, warum sie es sind, und ohne überhaupt sagen +\DPPageSep{050}{36} +zu können, daß allen so herausgegriffenen Ereignissen eine bestimmte +innere Gleichartigkeit zuzuschreiben sei. + +Es ergeben sich aber auch hierbei von vornherein gewisse +Schwierigkeiten, die nicht zu unterschätzen sind. Zunächst ist zu +beachten, daß die Unveränderlichkeit nie eine absolute, sondern +immer nur eine angenäherte ist. Es ist daher nicht allgemein +zu entscheiden, wann überhaupt statistische Verhältniszahlen als +konstant angesehen werden sollen, sondern es bleibt immer der +Willkür überlassen, festzulegen, innerhalb welcher Grenzen die +Schwankungen dieser Zahlen sich halten müssen, damit man sie +noch als konstant ansehen kann. Je nachdem, wie man über diese +Frage entscheidet, wird der Bereich der konstanten statistischen +Verhältniszahlen weiter oder enger gezogen. + +Nun ist es aber nicht allein die Größe der Schwankungen, es ist +auch ihre Form, die in Betracht kommt. Wenn die Veränderungen +in einer Reihe von Verhältniszahlen zwar gering sind, aber sich +deutlich ergibt, daß diese Zahlen fortwährend ab- oder zunehmen, +so wird man ungern diese Zahlen als konstant betrachten, vielmehr +springt eine bestimmte Änderungstendenz so deutlich in die +Augen, daß man sie nicht ignorieren kann und deshalb von einer +"`systematischen Änderung"' sprechen muß. Anders ist es, wenn +wenigstens für den ersten Anblick regellos Zu- und Abnahme miteinander +wechseln. Dann erkennt man keine bestimmte Änderungstendenz +und man ist vielmehr geneigt, von einer gewissen +Konstanz in den Verhältniszahlen zu sprechen. + +Es ist allerdings zu bemerken, daß solche bloß regellose +Schwankungen verhältnismäßig selten sind und daß die Aufgabe +der Statistik im allgemeinen eher darin besteht, die systematischen +Änderungen in den Zahlenreihen zu finden, als die Fälle herauszugreifen, +in denen solche Änderungen fehlen. Zweifellos aber kann +man, auch wo offenbar systematische Änderungen vorhanden sind, +falls sie in gewissen engen Grenzen bleiben, immer noch die Frage +aufwerfen, wie es denn kommt, daß man nur so geringe Änderungen +findet, während man von vornherein doch auf viel größere +Schwankungen gefaßt sein müßte. Wenn sich jedes Jahr eine +ziemlich gleichbleibende Zahl von Gestellungspflichtigen durch +Selbstverstümmelung dem Militärdienst zu entziehen sucht, so ist +dies eine Tatsache, auf die man von vornherein nicht gefaßt sein +kann. Man könnte sich doch ebensogut denken, daß es in einem +\DPPageSep{051}{37} +Jahr viermal oder zehnmal so viel wie in einem anderen sind, denn +es besteht ja gar kein ursächlicher Zusammenhang zwischen den +Ergebnissen der einzelnen Jahre. Was im einen Jahre geschehen +ist, läßt sich nicht im geringsten übertragen auf das, was im +nächsten Jahre geschehen wird. Es kommen ganz neue Personen +in Betracht, die mit den im Vorjahre Beobachteten in keinerlei +Beziehung stehen. Jeder einzelne handelt für sich, unabhängig +und meist ohne Kenntnis von den übrigen. Alle Versuche zur +Erklärung der geringen Veränderlichkeit statistischer Verhältniszahlen, +die bisher gemacht sind, scheinen mir denn auch nicht +das erstrebte Ziel zu erreichen. Meistens werden folgende Gesichtspunkte +hervorgehoben: Wenn \zB~jedes Jahr ungefähr derselbe +Bruchteil der Menschen durch Selbstmord aus dem Leben scheidet, so +liege dieses daran, daß unter den lebenden Individuen ein gewisser +Prozentsatz in bestimmter Weise krankhaft veranlagt ist, und +durch eine Reihe von Umständen, die fast immer in der gleichen +Weise vorhanden sind, vermöge ihrer krankhaften Veranlagung +zum Selbstmord getrieben wird. Diese Erklärung klingt an sich +durchaus annehmbar. Man muß schon etwas näher zusehen, um +zu erkennen, daß sie in Wirklichkeit gar keine Erklärung im Sinne +einer Zurückführung auf leichter zu durchschauende Tatsachen ist. +Wir können nämlich zunächst fragen: Wie kommt es denn, daß ein +bestimmter Prozentsatz der lebenden Individuen eine krankhafte +Neigung zum Selbstmord besitzt? Selbst wenn diese Neigung in +allen Fällen von den Eltern auf die Kinder überginge und nur +auf diese Weise zustande käme, so daß immer die Kinder der zum +Selbstmord veranlagten Personen und nur diese die gleiche Neigung +besitzen, selbst dann bliebe noch zu erklären, wie es kommt, daß +von einer Gruppe Menschen, die einen bestimmten Prozentsatz der +Bevölkerung ausmacht, auch die Nachkommen immer wieder angenähert +denselben Prozentsatz der Bevölkerung ausmachen, was ja +durchaus nicht selbstverständlich ist, da die Anzahl der Kinder +von einem Ehepaar zum anderen erheblich wechselt, auch die +so veranlagten Personen nicht immer zur Heirat gelangen, und +schließlich bleibt auch zweifelhaft, wenn nur eines der Eltern die +Anlage besitzt, ob dann das Kind sie wieder erbt, denn wenn das +immer der Fall wäre, müßte ja die Anzahl der so disponierten +Personen rapid zunehmen. Eine eigentliche Erklärung ist so +schon bei dieser Annahme nicht gegeben, und noch viel weniger, +\DPPageSep{052}{38} +wenn die Veranlagung zum Selbstmord auch durch andere uns unbekannte +Umstände bei der Zeugung oder im Verlauf der Entwickelung +zustande kommen kann. Endlich läßt sich nicht einmal +behaupten, daß in allen Fällen der Selbstmord auf einer bestimmten +Veranlagung beruhe, durch eine Reihe besonderer Umstände, insbesondere +den wirtschaftlichen oder moralischen Zusammenbruch, +kann möglicherweise auch ein normal veranlagter Mensch zum +Selbstmord getrieben werden. Namentlich ist ja bekannt, daß +Liebespaare, ohne daß beide Teile zum Selbstmord prädisponiert +sein müssen, durch die erotische Stimmung zum Selbstmord gebracht +werden. Alles das sind Umstände, die sich von vornherein +nicht abwägen lassen. Man kann in allen Fällen nur dieselbe +Behauptung wiederholen, es befinde sich in der menschlichen Gesellschaft +von den unter den verschiedenen Einwirkungen stehenden +Individuen immer angenähert ein bestimmter Prozentsatz. Dadurch +wird aber die eigentliche Tatsache der Unveränderlichkeit +nicht erklärt, sondern nur fortgesetzt behauptet. Gewiß können +wir behaupten, es befinde sich in der Gesellschaft immer angenähert +derselbe Prozentsatz von unglücklichen Liebenden oder bankerotten +Existenzen, aber wie dieses wiederum zu erklären sei, dafür fehlt +uns ebensosehr jede Handhabe wie für die ursprüngliche Frage. +Das anfängliche Problem wiederholt sich immer aufs neue. + +Auch die Berufung auf eine durchgehende Gesetzmäßigkeit, +die in der menschlichen Gesellschaft ebenso wie in der Natur +walten müsse, erklärt gar nichts, ebensowenig wie der Vergleich +mit den die Ordnung im Staat herstellenden Gesetzen\footnote + {\mbox{Vgl.\ \so{Ad}.\ \so{Wagner}}, Die Gesetzmäßigkeit in den scheinbar willkürlichen +\index{Wagner, Ad.}% + menschlichen Handlungen. Hamburg 1864.}. +Allerdings +ist es nicht ganz so, wie \so{Windelband} (Die Lehren vom +\index{Windelband}% +Zufall, Inauguraldiss., Göttingen 1871, S.~47) sagt, daß ein naturwissenschaftliches +Gesetz nur da vorliege, wo sich \so{genau} dasselbe +numerische Verhältnis herausstellt. Denn alle Beobachtung zeigt +wegen der unvermeidlichen Beobachtungsfehler und wegen der +stets wirksamen störenden Nebenerscheinungen nie die genaue, +sondern immer nur die angenäherte Erfüllung des Gesetzes. Wir +können aber überhaupt nicht von einer naturgesetzlichen Erklärung +reden, wo nur in einem bestimmten Bruchteil der in Betracht +kommenden Fälle ein bestimmter Erfolg eintritt. Das Wesen der +\DPPageSep{053}{39} +Naturerklärung ist nämlich, daß wir mit einer Erscheinung immer +eine andere Erscheinung verknüpft finden. Wenn wir daher die +Erklärungsweise der Naturwissenschaft beibehalten wollen, so +müssen wir die wirklich beobachteten Tatsachen derart ergänzen, +daß wir in allen Fällen, wo bestimmte Voraussetzungen erfüllt +sind, auch einen bestimmten Erfolg erhalten. Wir fügen daher +zu den konstanten Bedingungen, die in allen Fällen gleichmäßig +erfüllt sind, variable Bedingungen hinzu, die den Erfolg im einzelnen +Falle entscheiden. Nehmen wir \zB~die Kindersterblichkeit +während der ersten Lebensmonate. Wir können dann sagen, daß +der Tod der Kinder aus ihrer geringen Lebensfähigkeit folgt. Wir +teilen also den Kindern bei ihrer Geburt eine verschiedene Lebenskraft +zu, nach der sich ihre Lebensdauer bestimmt. Es gehen aber +die Kinder nicht ein, wie ein Lichtstummel verlöscht, wenn er abgebrannt +ist, sondern es tritt immer, wenn sie sterben, eine äußere +Ursache hinzu, die auch ausbleiben kann. Ob und wann das geschieht, +dafür fehlt uns jede Kontrolle. Wir sind also auch hier darauf +angewiesen, bloß zu sagen: unter den Kindern mit schwacher +Lebenskraft werden mehr sterben, als unter den kräftigen Kindern. +Selbst das aber kann zweifelhaft erscheinen, denn es könnte doch +auch einmal glücken, daß die schwächlichen Kinder besser davonkommen +wie die kräftigen. Wie es aber zustande kommt, daß +einzelne Kinder lebensfähig sind, die anderen nicht, darüber +können wir nie etwas Bestimmtes sagen. Gewiß können wir eine +Reihe von Umständen angeben, die auf die Lebenskraft des Kindes +Einfluß haben: der Ernährungszustand der Mutter während der +Schwangerschaft, die physische Beschaffenheit der Eltern usw., +aber nie finden wir Umstände, unter denen in keinem Falle oder +in jedem Falle das Kind lebenskräftig ist. Ebenso übt natürlich +auch die Säuglingspflege ihren Einfluß auf die Sterblichkeit der +Kinder aus, aber wir können wiederum nicht sagen, daß ein +schlecht gepflegtes Kind, wenn es von Geburt an schwach war, +immer, und ein gut gepflegtes Kind, wenn es der Anlage nach +kräftig ist, nie stirbt. Die durchgängige Verbindung zweier Tatsachen, +die das Wesen der Erklärung in der Naturwissenschaft +ausmacht, findet also nicht statt, wenn wir bloß allgemein von +der Lebensfähigkeit oder Lebensmöglichkeit sprechen und nicht +auf alle besonderen Umstände eingehen, die im einzelnen Falle +den Tod des Kindes herbeigeführt haben. Nicht anders ist es mit +\DPPageSep{054}{40} +dem Geschlechtsverhältnis der Geborenen, das zu den konstantesten +Verhältniszahlen der Statistik gehört. Alle beobachtbaren Umstände +reichen nicht aus, um das Geschlecht des geborenen Kindes +mit Bestimmtheit angeben zu können. Allerdings knüpft sich +gerade an diesen Fall eine allgemeine Erklärung an, welche die +Geschlechtsbestimmung auf elementarere Vorgänge zurückführt. +Man nimmt nämlich an (vgl.\ \so{Lexis}, Abhandlungen zur Theorie der +\index{Lexis|f}% +Bevölkerungs- und Moralstatistik, Jena~1903, S.~94), daß schon die +Keimzellen, seien es allein die weiblichen oder auch die männlichen, +geschlechtlich bestimmt seien und das in ihnen angelegte Geschlechtsverhältnis +auch in dem Geschlechtsverhältnis der Geburten +zutage tritt. Der Fall, der hier vorläge, wenn diese Erklärung +richtig sein sollte, läßt sich durch folgendes Bild veranschaulichen. +Ich habe in einer Tonne Bohnen und Erbsen gemischt und gut +durcheinandergerührt; ich greife nun mit einem kleineren Gefäß +eine gewisse Menge aus der Mischung heraus, dann behaupte ich, +daß die Mischung in der herausgegriffenen Probe dieselbe sei wie in +dem ganzen Gefäß. Diese Tatsache wird auch allgemein als richtig +anerkannt. Wo im Handel Mischungen (etwa von zwei Kaffeesorten) +hergestellt werden, verläßt man sich darauf, daß das Verhältnis der +gemischten Substanzen in jedem Teil dasselbe sei wie im ganzen. +Wenn wir an der Richtigkeit der Tatsache aber auch nicht zweifeln, +so fehlt uns doch eine kausale Erklärung dafür. Wir können die +Tatsache auffassen als ein Axiom, was heißt, daß wir sie nur als +richtig annehmen, aber auf ihre Erklärung verzichten. Doch bedeutet +der Verzicht auf eine kausale Erklärung immer noch nicht den +Verzicht auf eine erkenntnistheoretische Erklärung. Auch die +Geometrie nimmt ja eine Reihe von Axiomen als unbewiesene +Tatsachen an, aber die Erkenntnistheorie setzt gerade bei diesen +Axiomen ein und sucht ihr Zustandekommen und ihre Bedeutung +zu erklären. + +So geht es auch hier. Wir fühlen das Bedürfnis, eine Erklärung +dafür zu suchen, wie diese Tatsache, die wir kausal nicht als hinreichend +erklärt ansehen können, in Wirklichkeit zustande kommt. +Im Grunde ist es nun folgende Anschauung, die häufig Platz +greift. Da die natürliche Erklärung aus regelmäßigen Verknüpfungen +bestimmter Erscheinungen versagt, greift man zu einer +übernatürlichen Deutung. Man denkt sich eine Art ausgleichender +Gerechtigkeit, die das Gleichmaß herstellt. Wie, das können wir +\DPPageSep{055}{41} +freilich nicht sagen. Wir müßten uns denn kleine Dämonen denken, +die darauf wirken, den Ausgleich herzustellen, die \zB~bei der Befruchtung +die männlichen und weiblichen Keimzellen in dem gehörigen +Verhältnis zur Geltung bringen, die also untereinander im +Verkehr stehen und gegenseitig ihre Tätigkeit regulieren, die auch +für die richtige Verteilung der Krankheitskeime sorgen und dadurch +die gehörige Anzahl Kinder sterben lassen, usw. Wem diese +Erklärung reichlich phantastisch scheint, der möge sich klar machen, +daß es schwer einzusehen ist, wie man ohne die Annahme solcher +übernatürlicher Regulative eine Erklärung erzielen kann. Man +muß eben bedenken, daß der eine Fall mit dem anderen äußerlich +in gar keiner Beziehung steht. Jede solche Beziehung, wie sie \zB~bei +der Kindersterblichkeit durch eine Epidemie gegeben ist, würde +im Gegenteil den Ausgleich verhindern, durch sie würde sich ja +die normale \DPtypo{Sterlichkeit}{Sterblichkeit} erhöhen. Wir dürfen also keine kausale +Beziehung zwischen den einzelnen Fällen annehmen. Wie sollen +wir sie dann miteinander in Verbindung bringen? Welchen Grund +haben wir, anzunehmen, daß wenn ein Ereignis, \zB~ein Verbrechen +wie Diebstahl oder Notzucht, während eines Jahres in +Deutschland eine gewisse Anzahl Male eingetreten ist, daß es dann +im nächsten Jahre zwar nicht genau, aber doch ungefähr ebensooft +eintreten wird. Gewiß können wir rechnen, daß wir in Deutschland +eine gewisse Anzahl zu dem Verbrechen disponierte Personen +haben, aber da diese Personen doch das Verbrechen nicht jedes +Jahr ausführen, so ist gar nicht abzusehen, warum nicht ein Jahr +zufällig frei bleiben soll. Wenn Hinz das Verbrechen nicht ausführt, +so ist das gar kein Grund für Kunz, seinerseits das Verbrechen +zu begehen. Und doch widerstreitet die Annahme einer +großen Unregelmäßigkeit in solchen statistischen Verhältniszahlen +durchaus unserem Empfinden. "`Wenn in einem Lande"', sagt \so{Lexis} +(\aaO, S.~98), "`in einem Jahre $1000$ Unterschlagungen stattgefunden +haben, so ist nicht zu erwarten, daß dieses Verbrechen +im anderen Jahre gar nicht und wieder in anderen Jahren in +$10\,000$ Fällen vorkommen werde"'. "`In einer großen Bevölkerung +sind fortwährend"', fügt er zur Erklärung hinzu, "`alle Abstufungen +zwischen Arm und Reich vorhanden, ebenso alle Arten von Geschäftsbeziehungen +und Amts- und Dienststellungen, die zu einem +solchen Verbrechen Veranlassung geben können, ferner werden +immer wieder viele Personen von wirtschaftlichen Schwierigkeiten, +\DPPageSep{056}{42} +Verlegenheiten und Notständen betroffen, auch sind Leichtsinn, +Gewissenlosigkeit, Verschwendungssucht und andere üble Eigenschaften +stets in mannigfaltigen Graden verbreitet, und so treffen +denn auch immer wieder die Bedingungen, die zu dem genannten +und anderen Verbrechen und Vergehen gegen das Eigentum führen, +in einer Anzahl von Fällen zusammen."' Das ist alles gewiß richtig, +aber unter allen diesen Umständen ist kein einziger, der mit Notwendigkeit +zu dem Verbrechen führt, und wir können deshalb auch +durchaus nicht einsehen, warum mit Notwendigkeit oder nur mit +einer gewissen Sicherheit anzunehmen ist, daß die Schwankungen +in der relativen Häufigkeit des Verbrechens unter einer bestimmten +Grenze bleibt. Man kann vielleicht sagen: vom sozialwissenschaftlichen +Standpunkt ist alles klar, nur vom erkenntnistheoretischen +Standpunkt liegt ein Problem vor. Es ist aber kein Zweifel, daß +dieses Problem, auch wenn wir dafür keine bestimmte Antwort, +sondern nur eine feste Fragestellung finden, von der größten Bedeutung +ist. Denn auf der Tatsache, um deren Erklärung es sich +hier handelt, beruht ja überhaupt die Möglichkeit eines wirtschaftlichen +und staatlichen Lebens. Sonst würde alles durcheinander +geraten. In einem Jahre würde der Stand der Unschuld herrschen, +im Jahre darauf wäre keiner seines Lebens und seines Eigentums +sicher. Die Bevölkerung würde sich nicht gleichmäßig verteilen, +in einem Jahre würden fast gar keine, im anderen zu viel Kinder +geboren werden, einmal würde es an Arbeitskräften fehlen, dann +wären sie wieder im Überfluß da und nähmen sich das Brot weg. +Da aber nicht bloß die vom menschlichen Willen abhängigen +Vorgänge, sondern auch die Ereignisse der Natur auf einem +statistischen Ausgleich beruhen, so würde die Verwirrung sich +immer weiter häufen. Während jetzt, von einzelnen Mißernten +abgesehen, Jahr für Jahr genügend Nahrung für alle emporwächst, +würden dann die fetten und mageren Jahre regellos wechseln, einmal +würde die Nahrung verderben und das andere Mal würden +die Menschen Hungers sterben. So würde alle Ordnung und +Sicherheit verloren gehen, alle menschliche Fürsorge würde unmöglich +gemacht, der Mensch könnte nur stumpfsinnig in den +Tag hineinleben und damit müßte alle Kultur erlöschen. Wir sehen +daher, wie alles von diesem Ausgleich abhängt, für den wir im +strengen Sinne des Wortes, nämlich im Sinne eines unverbrüchlichen +ursächlichen Zusammenhanges, doch keine Erklärung geben können. +\DPPageSep{057}{43} + +Die Annahme eines solchen Ausgleichs erweist sich schon in +den elementarsten Naturerscheinungen als notwendig. Auf ihm +beruht \zB~der sogenannte zweite Hauptsatz der Wärmetheorie, +der aussagt, daß Wärme nicht von selbst vom kälteren zum +wärmeren Körper übergeht. Gerade für diesen Fall hat schon +\so{Maxwell} darauf hingewiesen, daß die logische Notwendigkeit des +\index{Maxwell}% +Ausgleichs nicht einzusehen sei. Dieser zweite Hauptsatz ist nicht +ein Naturgesetz wie andere, er hat nur die Bedeutung einer Annahme, +der wir uns nicht entziehen können; diese Annahme ist +im Grunde dieselbe, die auch die Grundlage aller wirtschaftlichen +Regelmäßigkeit bildet. + +Die Annahme scheint so natürlich, so unausweichlich, daß man +naturgemäß trachtet, sie auch als selbstverständlich zu erweisen. +Dieser an sich durchaus begreifliche Trieb hat sich auch bei den +Annahmen gezeigt, welche die Geometrie machen muß, ohne sie +weiter beweisen zu können. So hat es lange gedauert, ehe man +das bekannte Parallelenaxiom (wonach es in einer Ebene durch +einen Punkt außerhalb einer Geraden nur eine Gerade gibt, welche +die erste Gerade nicht schneidet) als das erkannte, was es ist, als +eine unbeweisbare Annahme. Vorher glaubte man immer, nach +einer Erklärung oder einem Beweise für eine Tatsache suchen zu +müssen, die vom Standpunkte des reinen Denkens so merkwürdig +scheint und auf die unsere Anschauung uns doch gleichsam von +selbst hinführt. + +Ähnlich liegt der Fall auch hier. Die Annahme einer durchgängigen +Regelmäßigkeit in den Massenerscheinungen wurzelt so +tief in uns, daß wir sie uns unmittelbar begreiflich zu machen, +sie uns zu erklären suchen. Zu einer solchen Erklärung haben +viel die besonderen Massenerscheinungen beigetragen, die wir aus +den Glücksspielen ableiten. Diese Massenerscheinungen sind zum +großen Teil nicht wirklich beobachtete Erscheinungen, sondern +bloße Gedankenexperimente. Man denkt sich \zB, es werde ein +Würfel sehr oft geworfen, tausende von Malen, ohne es wirklich +auszuführen, und urteilt dann ohne weiteres, es werde jede der +sechs Seitenflächen des Würfels hierbei annähernd gleich oft oben +zu liegen kommen. Lassen wir es einmal dahingestellt, inwieweit +ein solches Gedankenexperiment möglich ist, inwieweit der Schluß +berechtigt ist: "`Es läßt sich absolut nicht einsehen, warum eine +Seitenfläche öfter als die andere oben zu liegen kommt, und deshalb +\DPPageSep{058}{44} +kommen sie alle gleich oft oben zu liegen"'. Nehmen wir die +Tatsache ohne weiteres als richtig an, so würde aus ihr allerdings +mit Sicherheit folgen, daß, wenn wir jetzt drei Seiten der Würfel +weiß und die anderen drei rot anstreichen, in der \so{Hälfte} der +vorkommenden Fälle eine weiße Seite oben zu liegen kommt. + +\so{Windelband}, der (\aaO) mit Recht entschieden davor warnt, +\index{Windelband}% +die gleichbleibenden Verhältniszahlen der Statistik als eine Gesetzmäßigkeit +auf den einzelnen Fall zu übertragen, und ebenso energisch +zurückweist, daß ein mechanischer Ausgleich zwischen den +einzelnen Fällen zustande kommt, da das Resultat eines Falles +auf das Resultat der anderen Fälle keinen Einfluß ausübt, gibt +doch den konstanten Bedingungen der Ereignisse eine Bedeutung, +die über die Grenzen des Erfahrungsmäßigen hinausgeht, wenn +er sagt: "`Je öfter man die konstanten Bedingungen in Wirksamkeit +treten läßt, desto mehr gibt man allen in denselben enthaltenen +Möglichkeiten Gelegenheit, sich zu realisieren, und es liegt im Begriffe +der gleich möglichen Fälle, daß bei einer genügend großen +Anzahl von Fällen jeder Möglichkeit eine gleiche Menge von Gelegenheiten +zu ihrer Realisierung geboten wird. Wenn nun +mehrere Möglichkeiten, weil sie das gemeinsame Merkmal der +günstigen Fälle haben, als eine Möglichkeit angesehen werden, +so werden die dieser Möglichkeit gebotenen Gelegenheiten der +Realisierung eine Summe darstellen, in welcher die jeder einzelnen +Möglichkeit gebotene Anzahl von Gelegenheiten so oft enthalten +ist, als jene angenommene Möglichkeit einzelne Möglichkeiten unter +sich begriff. Wenn man, um das obige erste Beispiel wieder anzuwenden, +fortwährend mit dem Würfel spielt, so werden, da die +Möglichkeit weiß zu werfen drei Möglichkeiten unter sich begreift, +dieser Möglichkeit dreimal soviel Gelegenheit zu ihrer Realisierung +geboten, als jeder einzelnen anderen Möglichkeit. So wird bei gesteigerter +Menge von Fällen allmählich das numerische Verhältnis +der Wiederholungen, in denen die einzelnen Fälle auftreten, demjenigen +der Möglichkeiten mehr und mehr gleichkommen, und es +werden sich in der Summe von Fällen die konstanten Bedingungsverhältnisse +mehr und mehr als die Verhältniszahlen der Wiederholungen +geltend machen."' + +In dieser Erklärung steckt unverhüllt der alte Begriff der +Möglichkeit als eines potentiellen Seins, dem die Gelegenheit geboten +werden kann, sich in die Wirklichkeit zu übertragen, das +\DPPageSep{059}{45} +aber auch nicht in die Erscheinung treten kann. Das einzelne +Ereignis ist eine solche Gelegenheit zur Verwirklichung. Daß +diese Gelegenheit in einem bestimmten Bruchteil der vorkommenden +Fälle ergriffen und in den übrigen verschmäht wird, liegt +wohl in dem Charakter der Möglichkeit. Die Möglichkeit begreift +sozusagen einen gewissen Prozentsatz Wirklichkeit in sich, auf +den sie ihrer Besonderheit gemäß eingestellt ist und dem sie zustrebt, +wie ein Mensch die sich ihm bietenden Gelegenheiten zu +essen, zu schlafen oder zu reden in einem bestimmten Maße benutzt. + +Statt der \so{Möglichkeiten}, die sich in einem gewissen Bruchteil +der Fälle verwirklichen, kann man auch \so{Ursachen} setzen, die +nur in demselben Bruchteil der Fälle wirksam werden, ohne daß +irgend ein Grund anzugeben ist, warum sie einmal wirken und +einmal nicht, oder man kann auch an Ursachen denken, die verschieden +wirken, ohne daß diese Verschiedenheit irgend welche +Regelmäßigkeit zeigt. Dieses ist die Auffassung, welche die Ursachen +in zwei Arten, konstante und zufällige, zerlegt und danach +das "`Gesetz der großen Zahlen"' begründet. So hat es \so{Poisson} +\index{Poisson}% +eingeführt (Note sur la loi des grands nombres, Comptes Rendus +de l'Académie des Sciences, Bd.~2, Paris~1836). Nach ihm besteht +es darin, daß, "`wenn man sehr große Anzahlen von Erscheinungen +derselben Art beobachtet, welche von konstanten und von unregelmäßig +veränderlichen Ursachen abhängen, die aber nicht \DPtypo{progessiv}{progressiv} +veränderlich sind, sondern bald in dem einem und bald in dem +anderen Sinne wirken, man zwischen diesen Zahlen Verhältnisse +findet, welche fast unveränderlich sind. Diese Verhältnisse haben +bei jeder besonderen Art von Erscheinungen einen speziellen Wert, +welchem sie sich immer mehr nähern, je größer die Anzahl der +beobachteten Erscheinungen wird, und welchen sie in aller Strenge +erreichen würden, wenn die Reihe der Beobachtungen ins Unendliche +fortgesetzt werden könnte"' (Recherches sur la probabilité des +jugements, Paris~1837, deutsch von~\so{Schnuse} unter dem Titel +\index{Schnuse (Übersetzer)}% +Lehrbuch der Wahrscheinlichkeitsrechnung, Braunschweig~1841). + +Diese Formulierung wird uns noch klarer verständlich, wenn +wir die entsprechende Stelle in \so{Laplace}s Philosophischem Versuch +\index{Laplace|f}% +über die Wahrscheinlichkeiten (Paris~1814, als Einleitung +zu seinem großen Werke Théorie analytique des probabilités) +nachschlagen. Es heißt dort: "`Inmitten der veränderlichen und +unbekannten Ursachen, die wir unter der Bezeichnung Zufall zusammenfassen +\DPPageSep{060}{46} +und die den Gang der Ereignisse ungewiß und unregelmäßig +machen, sehen wir in dem Maße, wie sie an Zahl zunehmen, +eine auffallende Regelmäßigkeit auftauchen, die einen +planmäßigen Eindruck macht und die man oft als einen Beweis +für die göttliche Vorsehung angesehen hat. Aber wenn man +genauer zusieht, erkennt man bald, daß diese Regelmäßigkeit nur +die Entfaltung der Möglichkeiten für die verschiedenen Einzelereignisse +bedeutet, die um so öfter eintreten müssen, je wahrscheinlicher +sie sind. Denken wir uns \zB, daß man aus einer +Urne, die schwarze und weiße Kugeln gemischt enthält, sehr oft +hintereinander eine Kugel zieht und sie jedesmal wieder zurücklegt. +Das Verhältnis der gezogenen schwarzen und weißen Kugeln +wird dann meist erst sehr unregelmäßig sein, aber die veränderlichen +Ursachen, denen diese Unregelmäßigkeit entspringt, bringen +abwechselnd günstige und ungünstige Wirkungen auf den regelmäßigen +Gang der Ereignisse hervor und lassen, indem sie sich +bei einer großen Anzahl von Ziehungen zerstören, mehr und mehr +das Verhältnis der in der Urne enthaltenen schwarzen und weißen +Kugeln hervortreten."' + +Diese Auffassung von \so{Laplace} ist in der philosophischen +Literatur häufig aufgenommen worden. So sagt \zB~ganz in +diesem Sinne W.~\so{Wundt} in seiner Logik: "`Die Annahme des +\index{Wundt, Wilh.}% +Zufalls schließt stets eine bestimmte objektive Bedingung ein. +Diese Bedingung besteht darin, daß die zufälligen Abänderungen +eines Ereignisses in einer unendlich großen Anzahl von Fällen sich +aufheben müssen. Jede konstante, nicht sich ausgleichende Abweichung +von diesem Werte gilt nicht mehr als ein Werk des Zufalls, +sondern als die Wirkung bestimmter Ursachen, deren Ermittelung +ein Problem der wissenschaftlichen Forschung ist. Im +strengsten Sinne gilt nur derjenige Teil einer individuellen Schwankung +als Zufall, welcher sich der Elimination fügt. Die zufälligen +Abweichungen sind jeder kausalen Untersuchung entzogen. Denn +da wir Ursachen nur aus ihren Wirkungen erschließen und an +ihnen messen können, so sind diejenigen Ursachen, deren Wirkungen +sich permament ausgleichen, unerforschbar; glücklicherweise +bedürfen sie eben auch wegen dieser Ausgleichung keiner +Untersuchung."' + +Was gegen die zuletzt angeführten Erklärungsversuche eingewendet +werden muß, ist wiederum, daß, wenn wir von Ursachen +\DPPageSep{061}{47} +sprechen, die im Einzelfalle den Erfolg bestimmen, und behaupten, +im Wesen dieser Ursachen liege ein gegenseitiger Ausgleich durch +eine geheimnisvolle Beziehung zwischen ihnen, wir sozusagen diese +Ursachen beleben. Wir deuten sie nach Analogie lebender Wesen, +die zueinander in Beziehung treten können, die ihr Wirken gegenseitig +regulieren und mit Absicht durch ihr Zusammenwirken einen +bestimmten Zustand herbeiführen. So unwissenschaftlich eine +solche Auffassung auch scheinen mag, so verbreitet ist sie selbst +unter den schärfsten Denkern und so stark hat sie sich im Sprachgebrauch +festgeheftet. So behauptet auch \zB~\so{Sigwart} in seiner +\index{Sigwart}% +Logik: "`In den Fällen des Würfelns \zB~wissen wir, sei es +aus der Beschaffenheit der Ursachen, welche die einzelnen Fälle +verwirklichen, sei es aus der Erfahrung, daß in einer größeren +Anzahl von Fällen die einzelnen Würfe annähernd gleich häufig +auftreten, daß die realen Ursachen, welche die bestimmten Würfe +\so{herbeiführen}, in der Weise abwechseln, daß sie keinen Wurf +vor den anderen \so{bevorzugen}."' Ähnlich sagt \so{Friedrich Albert +Lange} in seinen Logischen Studien: "`Es ist a priori und nach +\index{Lange@Lange, Friedr.\ Albert}% +Analyse aller Erfahrung anzunehmen, daß die unbekannten und +in der Rechnung fehlenden Umstände dem Ergebnis \so{ebenso +leicht günstig als ungünstig sein können}."' Wie dies +a priori anzunehmen sein soll, ist mir unverständlich. In völliger +Allgemeinheit ist der Satz ja nicht einmal richtig. Es würden +durch ihn besondere Ereignisse herausgegriffen werden, bei denen +wir in einem bestimmten eng umgrenzten Sinne von Zufall sprechen +können. Wir würden eben definitionsmäßig von Zufall dann +reden, wenn bei verschiedenen Ermittelungen der relativen Häufigkeit +eine Abweichung nach der einen Seite ebensooft eintritt, wie +eine gleich große Abweichung nach der anderen Seite. Gemeint +sind aber wohl nicht die wirklich resultierenden Abweichungen, +sondern die elementaren Abweichungen, die jeder einzelnen der +wirkenden Ursachen zuzuschreiben sind. Daß die unbekannten +Umstände dem Ergebnis ebenso leicht günstig als ungünstig sein +können, ließe sich dann so auffassen, daß die elementaren Abweichungen, +die jeder einzelne dieser Umstände in der relativen +Häufigkeit hervorrufen würde, sich symmetrisch um einen Mittelwert +gruppieren. Wir werden später sehen, wie diese Annahme +rechnerisch zur Geltung kommt. Sie bedeutet in der Tat, daß die +entstehenden Schwankungen im Gesamtergebnis durchaus den +\DPPageSep{062}{48} +Charakter des Zufälligen haben. Sehen wir uns die Sache aber +etwas näher an! Nehmen wir \zB~den Fall einer Knaben- oder +Mädchengeburt, so dürfen wir nicht etwa die Umstände, +die das Geschlecht des Kindes bestimmen, als gleich günstig +einer Knaben- wie einer Mädchengeburt ansehen, denn das Verhältnis +der Knaben- und Mädchengeburten ist nicht das der +Gleichheit. Es würden als solche Umstände vielmehr nur die +Ursachen in Frage kommen, die ein Abweichen von einem gewissen +normalen Wert des Verhältnisses von Knaben- und Mädchengeburten +bedingen. So gelangen wir jedoch nicht zu einer Erklärung +des Tatbestandes, denn die realen Umstände, die in Frage +kommen können, wirken eben nicht auf das Abweichen von einem +normalen Verhältniswert im \DPtypo{statististischen}{statistischen} Gesamtergebnis, sondern +auf das einzelne Ereignis, die Geburt eines Knaben oder +eines Mädchens, hin. Sie gleichen sich bestimmt nicht aus in +dem Sinne, daß sie der Geburt eines Knaben ebenso günstig sind, +wie der Geburt eines Mädchens, vielmehr sind sie der Geburt +eines Knaben günstiger. + +Durch das Hineinziehen des Zufallsbegriffes wird in das +"`Gesetz der großen Zahlen"' noch ein neues Moment hineingetragen. +Kann die annähernde Konstanz einer relativen Häufigkeit an sich +das Symptom für das Wirken des Zufalls sein? Zu dieser Frage ist +folgendes zu bemerken. Die völlige Ausgleichung tritt, wie gesagt +wird, bei einer unendlich großen Anzahl von Fällen ein. Sehen +wir einmal davon ab, wieweit eine solche Behauptung begründet +ist, die sich nicht auf ein bestimmtes Tatsachenmaterial bezieht, +sondern auf ein über den Beobachtungen stehendes Ideal (die unendliche +Häufung der Fälle), so bleibt immer noch zu erwägen, +was eintritt, wenn die Anzahl der Fälle nicht unendlich groß +ist. Dabei stellt es sich aber heraus, daß gerade nicht die Konstanz +der relativen Häufigkeit, sondern vielmehr ihre Schwankungen +das Bezeichnende sind. Aus der Art dieser Schwankungen +bestimmen wir erst den Charakter des Zufälligen. Wir finden +konstante Verhältniszahlen, die ganz sicher nicht auf dem Wirken +eines Zufalls, sondern viel eher auf einer festen Unveränderlichkeit +der zugrundeliegenden Bedingungen beruhen. Das Spiel des Zufalls +gibt sich erst da kund, wo Schwankungen auftreten und das schließlich +herauskommende Verhältnis sicher nicht durch innerlich regulierende +Prinzipien, die es in bestimmten Grenzen halten, bestimmt +\DPPageSep{063}{49} +ist. Wenn wir eine Münze in die Luft werfen, so ist nicht in einer +für uns erkennbaren Weise von vornherein begründet, daß bei einer +großen Anzahl von Würfen beide Seiten der Münze gleich oft nach +oben zu liegen kommen. + +Das Werfen einer Münze ist ein besonders einfaches Beispiel +eines Glücksspieles. Es scheint nun zweckmäßig, wenn es sich um +die allgemeine Erforschung der Eigenart der Ereignisse handelt, +bei denen die verschiedenen möglichen Ergebnisse sich in annähernd +gleichbleibendem Häufigkeitsverhältnis darbieten, falls +man die Anzahl der beobachteten Fälle groß genug wählt, dann +der Betrachtung als typische Ereignisse die Glücksspiele im allgemeinen +Sinne zugrunde zu legen, wozu man auch Lotterieziehungen +und ähnliches zu rechnen hat, weil bei den Glücksspielen +von vornherein die Art ihres Zustandekommens durchsichtig und +klar erscheint. Mit dieser Betrachtung der Glücksspiele haben +wir uns jetzt also etwas näher zu befassen. +\EndChap +\DPPageSep{064}{50} + + +\Chapter{Fünftes Kapitel}{Die Theorie der Glücksspiele} + +Die Glücksspiele bedeuten Ereignisse, bei denen der Erfolg +auf keine Weise vorher zu bestimmen ist. Wenn ich mit einem +Würfel würfele, so kann ich vorher nicht wissen, welche Augenzahl +fällt. Ich kann auch aus den bei einer Reihe von Würfen +gefallenen Augenzahlen keinen Schluß darauf ziehen, welche Augenzahl +beim nächsten Wurf fällt. Alle einzelnen Würfe sind voneinander +unabhängig, keiner übt einen Einfluß auf den anderen +aus. Trotzdem soll sich ergeben, daß, wenn ich mit einem Würfel +eine große Anzahl Male würfele, die Anzahlen Male, die die verschiedenen +Augenzahlen gefallen sind, in einem bestimmten Verhältnis +zueinander stehen. Dieses Verhältnis ändert sich nur +unbedeutend, wenn ich den Versuch wiederhole, indem ich noch +einmal ebensooft mit demselben Würfel würfele. Wir haben +auf diese Weise ein typisches Beispiel konstruiert, in dem die angenäherte +Unveränderlichkeit bestimmter Verhältniszahlen erfüllt +ist. Dieses Beispiel gibt uns ein Mittel an die Hand, näher in +die Bedeutung der Unveränderlichkeit statistischer Verhältniszahlen +einzudringen. Für die Erkenntnis des inneren Grundes +dieser Unveränderlichkeit gewinnen wir allerdings zunächst nichts, +denn was daran rätselhaft ist, bleibt ebenso rätselhaft auch an +diesem besonderen Falle des wiederholten Würfelns. Die einzelnen +Würfe sind völlig unabhängig voneinander, so nehme ich +wenigstens an, und trotzdem sollen sie sich bei einer großen Anzahl +von Würfen in bestimmter Häufigkeit ergeben. Wie ist das +zu erklären? Wie kann ich zu der Überzeugung gelangen, daß +ich bei $600\,000$ Würfen ungefähr je $100\,000$\,mal die einzelnen +Augenzahlen werfe? Warum kann ich nicht ebensogut doppelt +so oft sechs Augen wie ein Auge werfen? Die einzelnen Würfe +können sich nicht untereinander regulieren, denn sie sind ja unabhängig +\DPPageSep{065}{51} +voneinander. Wenn ich schon hundertmal sechs Augen +geworfen habe, so hindert das nicht, daß ich auch noch das +nächste Mal sechs Augen werfe, aber fördert es auch nicht. + +Die Unabhängigkeit der einzelnen Fälle bei solchen Zufallsereignissen +wie das Würfelspiel ist allerdings keineswegs unbestritten. +Schon \so{d'Alembert} hat ernste Zweifel über sie geäußert +\index{Alembert@d'Alembert|f}% +(Réflexions sur le calcul des probabilités, Opuscules math., vol.~2, +1761; Doutes et questions sur le calcul des probabilités, Mélanges +de litérature, d'histoire et de philosophie, vol.~5, 1770). Es ist +merkwürdig, daß dieser Mann, der einer der führenden Geister +der Aufklärung und ein ungemein scharfsinniger Kopf war, gerade +in solchem entscheidenden Punkte so völlig anderer Meinung +war, wie die meisten seiner Zeit- und Gesinnungsgenossen\DPtypo{}{.} Er +konnte sich nicht darein finden, daß, nachdem mit einem Würfel +mehreremal hintereinander sechs Augen geworfen sind, nun das +nächste Mal ebenso leicht sechs Augen sollen fallen können, als +ob das Spiel erst begänne. Er konnte sich anscheinend der Vorstellung +nicht verschließen, daß in dem natürlichen Geschehen +gewisse regulierende Prinzipien wirksam seien, die ein Übermaß +nach der einen oder anderen Seite hin verhüten. Die Schwierigkeit +liegt aber in der Vereinigung dieser Prinzipien mit den Grundsätzen, +auf denen wir sonst die Naturerklärung aufbauen. Wir +müssen, um ihre Möglichkeit einzusehen, entweder annehmen, daß +eine Macht wirksam ist, die über den Zwang des Kausalitätsprinzips +erhaben ist, oder daß dieses Kausalitätsprinzip doch nicht +allgemein gültig ist, daß es gewisse Ereignisse oder gewisse +Momente des Geschehens gibt, die ihm nicht unterliegen, mit anderen +Worten, daß es einen absoluten Zufall gibt, daß aber dieser +Zufall doch nicht blind ist, wie man zu sagen pflegt, sondern +daß er vielmehr in bestimmter Weise gelenkt oder geleitet wird. +Der Ausgleich, den wir bei Zufallsereignissen beobachten sollen, +beruht dann eben darauf, daß diese Ereignisse, die nicht dem +Kausalitätsgesetz unterliegen, auf eine bestimmte Verteilung der +Resultate hingelenkt werden, so daß sie wohl im einzelnen Falle +einen außergewöhnlichen Erfolg oder eine beklagenswerte Zerstörung +mit sich führen, in ihrer Gesamtheit aber den Lauf der +Welt nicht beeinflussen können. Eine derartige Theorie, nach +der das Kausalitätsgesetz zwar eine Lücke hat, aber diese Lücke +durch ein anderes regulierendes Prinzip ergänzt und so erst der +\DPPageSep{066}{52} +wirkliche Verlauf des Geschehens zustande kommt, kann sich +darauf berufen, daß das Kausalitätsprinzip doch auch nur eine +Hypothese und durch die Erfahrung keineswegs vollständig zu +begründen ist. + +Der Verwendung, die \so{d'Alembert} von einer solchen Theorie +macht, um die Tatsache des Ausgleichs zu erklären, sind in +gewissem Sinne verwandt die Versuche, in der zeitlichen Anordnung +zufälliger Ereignisse eine bestimmte Regelmäßigkeit zu +finden. Das Gemeinsame ist bei beiden Erklärungen, daß sie die +von der klassischen Wahrscheinlichkeitsrechnung angenommene +Unabhängigkeit der einzelnen Zufallsereignisse leugnet. Man kennt +die seltsame Annahme einer "`Duplizität der Fälle"', daß jedes +außergewöhnliche Ereignis ein anderes von der gleichen Art, das +an sich ebenso ungewöhnlich ist, nach sich zieht. Diese Theorie, +für die jeder bereit sein wird, Belege aus seiner eigenen Erfahrung +beizubringen, ist nicht bloß auf die Mitteilung im persönlichen +Verkehr beschränkt geblieben, durch die sonst meistens +derartige Theorien fortgepflanzt werden, sie ist in einer etwas +anderen Form, die hauptsächlich die allgemeine Tatsache einer +Vergesellschaftung der Zufallsereignisse hervorkehrte, der wissenschaftlichen +Welt vorgelegt worden in der Studie von K.~\so{Marbe} +\index{Marbe}% +(Naturphilosophische Untersuchungen zur Wahrscheinlichkeitslehre, +Leipzig 1899). Die Behauptungen dieses Buches blieben +natürlich nicht ohne Widerspruch. Zunächst wandten sich \so{Brömse} +\index{Bromse@Brömse}% +und \so{Grimsehl} in der Zeitschrift für Philosophie 1901 (Bd.~118) +\index{Grimsehl}% +gegen die \so{Marbe}sche Theorie und ihre angebliche Begründung, +\so{Marbe} erwiderte darauf in der Vierteljahrsschrift für wissenschaftliche +Philosophie 1902, und darauf suchte noch einmal L.~v.~\DPtypo{\so{Borkewitsch}}{\so{Bortkewitsch}} +\index{Bortkewitsch@Bortkewitsch (Bortkiewicz), Lad.\ v.}% +in dem Aufsatz über Wahrscheinlichkeitslehre und Erfahrung +(Zeitschr.\ f.~Philosophie 1903, Bd.~121) nachzuweisen, daß +das von \so{Marbe} angeführte Tatsachenmaterial ebensogut auf der +Grundlage der klassischen Wahrscheinlichkeitsrechnung seine Erklärung +fände. Nach dieser ist ja bei dem bekannten Spiel der +geworfenen Münze, wo es sich darum handelt, ob beim Herunterfallen +Kopf oder Schrift oben liegt, eine genau alternierende Folge +von Kopf oder Schrift ebenso unwahrscheinlich, wie daß andauernd +nur Kopf oder nur Schrift fällt. Es ist also auch hiernach zu erwarten, +daß derselbe Erfolg häufiger mehreremal hintereinander +eintritt, daß sich also eine gewisse "`Knäuelung"' zeigt. +\DPPageSep{067}{53} + +Außerdem muß hinzugefügt werden, daß es bei den hier in +Betracht kommenden Ereignissen oft schwer ist, zu sagen, inwiefern +nicht systematische Ursachen mitspielen. Es ist bekannt, +daß man beim Schießen nach einer Scheibe leicht mehrere Treffer +hintereinander bekommt, weil die unbewußten physiologischen +Vorgänge beim Zielen nahezu gleich ablaufen können, wenn +die Aufmerksamkeit auf einen bestimmten Punkt konzentriert +ist, ferner ist ebenso bekannt, daß jemand leichter einen Laden +betritt, wenn er vor sich einen anderen hineingehen sieht, als +wenn er selbst der erste ist. Alles das macht eine objektive +Wertung des Beobachtungsmaterials außerordentlich schwierig. +Jedenfalls ist es meines Erachtens verfrüht, an solche Beobachtungen +eine radikale Kritik der gesamten Wahrscheinlichkeitslehre +anzuknüpfen, wie es neuerdings O.~\so{Sterzinger} (Zur +\index{Sterzinger}% +Logik und Naturphilosophie der Wahrscheinlichkeitslehre, Leipzig +1911) getan hat. Es mag aber vielleicht gut sein, zu bemerken, +daß die uns hier vorliegende Aufgabe von dem Phänomen der +Knäuelung, ob es nun vorhanden ist oder nicht, unberührt bleibt. +Unsere Betrachtungen knüpfen nur an die Durchschnittswerte +an, die sich bei großen Anzahlen von Einzelfällen herausstellen, +nicht aber an die Gruppierung der Einzelergebnisse, die auf den +Durchschnittswert ohne Einfluß bleibt. Es fand auch \so{Sterzinger} +bei seinen Feststellungen an geworfenen Münzen für die Gesamtzahlen +der beiden möglichen Fälle die Verhältnisse $626:606$ und +$1203:1245$, was dem theoretischen Wert~$1:1$ so nahe kommt, +wie es nach der Theorie zu erwarten ist. Wir benutzen demnach +hier die Glücksspiele nur, um die sich bei ihnen ergebenden +statistischen Ergebnisse mit den bei anderen Ereignissen gewonnenen +zu vergleichen. Wenn wir auch nicht unmittelbar auf +eine innere Gleichartigkeit aus der äußeren Übereinstimmung der +statistischen Ergebnisse schließen dürfen, so gewinnen wir doch +ein Bild davon, wie solche Ergebnisse zustande kommen können. + +Diese Verwendung der Glücksspiele ist nicht sicher vor Einwendungen, +die dagegen von vornherein erhoben werden können. +Die Zufallsspiele, auch die Ziehungen aus einer Urne, erscheinen +so belanglos und geringwertig, daß sie mit den Vorgängen in der +Natur und in der menschlichen Gesellschaft nicht verglichen +werden \so{dürfen}. "`Welcher blasphemische Gedanke, den Begriff +des Zufallsspieles auf die Allmutter Natur anzuwenden!"' ruft +\DPPageSep{068}{54} +L.~\so{Goldschmidt} (Die Wahrscheinlichkeitsrechnung, Versuch einer +\index{Goldschmidt}% +Kritik, Hamburg 1897) aus. Das ist wohl mehr tief empfunden +als tief gedacht. Eine Blasphemie gibt es nicht, wenn wir bestimmten, +ernsthaften Forschungsgrundsätzen treu bleiben. + +Das Zufallsspiel ist uns ebensoviel wert wie die Vorgänge in +der belebten und unbelebten Natur, wenn es unsere Erkenntnis +in einem wesentlichen Punkte fördert. Im übrigen ist der Vergleich +der Glücksspiele mit den Ereignissen im menschlichen Leben +so uralt, daß er geradezu trivial geworden ist. Schon in dem +lateinischen Worte sors (Los) für Schicksal findet er seinen deutlichen +Ausdruck. Das Wort erklärt sich wohl daraus, daß das +Ziehen eines Loses als Orakel benutzt wurde und man das Ergebnis +eines Orakels unmittelbar zur Bezeichnung des wirklichen +Ausganges benutzte. In diesem Sinne aber bedeutet der Vergleich +mit dem Ziehen des Loses keineswegs die Annahme, daß die Ereignisse +des menschlichen Lebens auf einem bloßen Zufall beruhen, +im Gegenteil lag bei den Römern sicher die Vorstellung zugrunde, +daß dieselbe Macht, die die Wechselfälle des menschlichen Lebens +unausweichlich bestimmt, sich auch in der Ziehung des Loses +offenbart, daß ein innerlicher Zusammenhang zwischen dem Ergebnis +der symbolischen Handlung und dem konkreten Ausgang, +der vorausbestimmt werden sollte, bestehe. + +Damit fiel für diese Auffassung die Schwierigkeit weg, die +für uns am Anfang steht: wie weit sich das schematische Bild +der Glücksspiele auf die damit verglichenen Ereignisse übertragen +lasse. Auf den inneren Mechanismus des Geschehens werden wir +nur dann einen Schluß ziehen können, wenn wir uns überzeugt +haben, daß die verglichenen Vorgänge wirklich in ihren Einzelheiten +gleichartig sind. Das wäre \zB~bei dem Vergleich des +Geschlechtsverhältnisses mit den Ergebnissen der Ziehungen aus +einer Urne der Fall, wenn die Entscheidung über das Geschlecht +eines geborenen Kindes dadurch getroffen wird, daß von männlichen +und weiblichen Keimzellen durch den Vorgang der Befruchtung +ebenso blindlings eine herausgegriffen wird, wie bei der +Ziehung aus einer Urne, in der schwarze und weiße Kugeln gemischt +enthalten sind, blindlings eine Kugel herausgenommen wird. +Eine solche Vergleichung der beiden Vorgänge in ihrer ganzen +Besonderheit ist nun aber in den seltensten Fällen möglich. Deshalb +sind wir in der Tat auf den anderen Ausweg angewiesen, +\DPPageSep{069}{55} +nur den äußeren Erfolg zu vergleichen und aus seiner Gleichartigkeit +auch auf eine gewisse Gleichartigkeit des inneren Vorganges +zu schließen. Dieser Schluß bleibt allerdings ein kühner +und zweifelhafter, doch hat er immerhin eine gewisse Berechtigung. + +Worin besteht nun bei den Glücksspielen der äußere Erfolg? +Das erste, was sich hierbei heraushebt, ist der bei Glücksspielen +in der Tat beobachtete Ausgleich der Chancen bei häufiger Wiederholung +des Spieles. Dieser Ausgleich hat zur Folge, daß, wenn +die Einsätze nicht genau den Chancen der Spieler entsprechend +festgesetzt sind, sondern etwas mehr betragen, der den Gegenpart +haltenden Bank mit großer Sicherheit ein mit der Zahl der Spiele +steigender Gewinn zufällt. Darauf beruhen alle Spielbanken, und +man wird eine Kapitalanlage in der Bank von Monte Carlo trotz +der hohen Summen, die dort täglich auf dem Spiele stehen, für +ebenso sicher halten wie irgend ein Staatspapier oder eine Grundschuld. +An der Tatsache des Ausgleichs, mit anderen Worten, +an der Tatsache, daß nach einer sehr großen Anzahl von Spielen +Gewinn und Verlust ziemlich genau den Spielchancen entsprechen, +besteht also wohl kein Zweifel. Es fragt sich nur, ob sich für +diese Tatsache eine Erklärung finden läßt. + +Der erste und einfachste Versuch einer solchen Erklärung +trifft nun von vornherein nicht bloß die Glücksspiele, sondern +alle Ereignisse, die mit den Glücksspielen das Gemeinsame haben, +daß sie eines verschiedenen Erfolges fähig sind, und bei denen +man auf keinerlei Weise vorher bestimmen kann, welcher Art der +Erfolg sein wird. Als derartige Erklärungsversuche sind die im +vorigen Kapitel erörterten Begründungen für das "`Gesetz der +großen Zahlen"' zu verstehen. Dieses Gesetz bedeutet ja die annähernde +Konstanz von Verhältniszahlen, die bei statistischen Erhebungen +auftreten. Auch das Aufzeichnen der Ziehungsresultate +bei der Urne müssen wir als eine statistische Erhebung betrachten. + +Als bedenklich erschien uns aber die Erklärung, die \so{Laplace} +\index{Laplace}% +und \so{Poisson} und mit ihnen viele andere für die Konstanz +\index{Poisson}% +der Verhältniszahlen gegeben haben. Was sollen wir unter der +Entfaltung der Möglichkeiten verstehen, auf die sich \so{Laplace} +beruft? Wenn er meint, daß er durch seine Erklärung das äußere +Wirken der Vorsehung beseitigt hat, so hat er eine innere Wirkung +eingeführt, die nicht minder rätselhaft ist, nämlich die Entwickelung +bestimmter Anlagen durch die Wirklichkeit, wobei durch +\DPPageSep{070}{56} +innere regulierende Prinzipien dafür gesorgt ist, daß die vorhandenen +Anlagen beständig in der gleichen Weise heraustreten. +Es ist eine Theorie der objektiven Möglichkeit, die auf diese Weise +gegeben wird. + +Der Begriff der Möglichkeit bedeutet ja in der Tat eine solche +vorausbestehende Anlage künftiger Ereignisse, deren Eintreten +nicht gewiß ist, die wir aber in den bestehenden Umständen in +gewisser Weise vorgebildet finden. Unser ganzes Leben zwingt uns +dazu, mit solchen Möglichkeiten zu rechnen, fortwährend Umstände +ins Auge zu fassen, mit denen wir den Gedanken eines bestimmten +künftigen Geschehens verbinden müssen, ohne deshalb sicher zu +sein, daß das, was wir als möglich voraussehen, wirklich eintreten +wird. So gefaßt, erscheint die Möglichkeit nur in subjektiver Bedeutung. +Daraus eine objektive Möglichkeit abzuleiten, liegt nahe, +ist aber nicht ohne Bedenken. Nach der Auffassung der modernen +Naturwissenschaft liegt die ganze Zukunft in der Vergangenheit +und Gegenwart als notwendig begründet. Der Verlauf des Geschehens +wickelt sich nach dem Kausalgesetz so ab, daß, was in +jedem Augenblick geschieht, mit Notwendigkeit geschehen muß. +Bei \so{Aristoteles} (vgl.\ insbesondere De interpretatione, Cap.~X) ist +\index{Aristoteles}% +diese Auffassung nicht vorhanden. Nach ihm braucht von zwei +entgegengesetzten Behauptungen über Zukünftiges nicht notwendigerweise +die eine falsch und die andere richtig zu sein, die +Sache selbst ist noch unentschieden und beide Behauptungen +können als problematische, als Möglichkeitsurteile, auch in objektivem +Sinne gelten. \so{Ueberweg} sucht in seiner Logik den aristotelischen +\index{Ueberweg}% +Gedanken mit der modernen Auffassung in Übereinstimmung +zu bringen, indem er sagt, "`daß unter den Momenten, +von denen die Verwirklichung abhängt, nicht bloß subjektiv durch +unser Wissen und Nichtwissen, sondern auch objektiv durch die +Natur der Sache eine wesentliche Scheidung begründet ist. Die +Gesamtheit dieser Umstände zerlegt sich in den (inneren) Grund +und die (äußeren) Bedingungen. Wo nur eines davon gegeben ist, +besteht eine reale oder objektive Möglichkeit, wo beides zusammen, +eine reale oder objektive Notwendigkeit. In der Eichel liegt in +diesem Sinne die objektive oder reale Möglichkeit der Entstehung +eines Eichbaumes."' Diese Begriffsbildung verdankt wohl hauptsächlich +der Verlegenheit des Philosophen ihren Ursprung, der sich +von dem Einfluß des großen Begründers seiner Wissenschaft nicht +\DPPageSep{071}{57} +losmachen kann und doch dem Standpunkt der modernen Forschung +Rechnung tragen soll. Wenn wir den Komplex aller Ursachen teilen +und sagen: ein Teil der Ursachen begründet keine Notwendigkeit, +so bedeutet das doch keine reale oder objektive Möglichkeit, +auch wenn die Teilung der Ursachen sich noch so natürlich ergibt. +Auch \so{Trendelenburg} sagt in seinen Logischen Untersuchungen: +\index{Trendelenburg}% +"`Aus dem Samen kann ein Baum, aus dem Ei ein Tier werden. +Es ist kein leeres Spiel des Gedankens. Die Möglichkeit liegt +gleichsam sinnlich vor Augen."' In dieser Formulierung ist verhüllt, +ob der bestimmte Artikel (\so{der} Same, \so{das} Ei) kollektiv gemeint +ist oder sich auf einen bestimmten Gegenstand bezieht. In +dem ersten Falle heißt die Behauptung nur: aus einigen Samenkörnern +werden Bäume, aus einigen Eiern Tiere, und das bedeutet +nicht im eigentlichen Sinne ein Möglichkeitsurteil. Das Wort +"`möglich"' bedeutet dann nur, wie F.~A.~\so{Lange} mit Recht bemerkt, +\index{Lange@Lange, Friedr.\ Albert}% +eine sprachliche Ausdrucksweise. Sprechen wir dagegen von einem +bestimmten Samenkorn, das wir in die Erde gelegt haben, und +sagen: es ist möglich, daß aus \so{diesem} Samenkorn ein Baum emporwächst, +so wenden wir die gemachte allgemeine Erfahrung auf +einen Fall an, von dem wir nicht wissen, wie er ausgehen wird. +Das Urteil ist ein subjektives, weil wir sicherlich nicht sagen +können, es sei auch in der Wirklichkeit unentschieden, ob aus dem +Samen ein Baum wird oder nicht, aber es ist doch objektiv begründet, +weil wir zu diesem Urteil auf Grund bestimmter realer +Erfahrungen gelangen. + +Wir empfinden aber bei einem solchen Möglichkeitsurteil das +Bedürfnis, die Möglichkeit auch graduell zu werten. Schon \so{Laurentius +Valla} hebt hervor, daß jede Möglichkeit als eine nach bestimmten +\index{Valla, Laurentius}% +Graden abgestufte Wahrscheinlichkeit zu betrachten sei. Diese +Abstufung des Möglichkeitsurteiles ist auf zwei grundverschiedenen +Wegen zu erreichen. Der eine Weg ist der, daß wir wissen, wie +oft in einer größeren Anzahl von beobachteten Fällen der Erfolg, +den wir als möglich ins Auge fassen, unter den beobachteten Bedingungen +eingetreten ist. Dieses Verfahren ist die \so{statistische +Methode}. Wir werten unsere Erwartung nach dem Prozentsatz +der Fälle, in denen der Erfolg bereits unter den festgestellten Bedingungen +eingetreten ist. Wir können aber auch davon ausgehen, +wieviele von den Bedingungen, die wir als notwendig für das Eintreten +des Erfolges erkannt haben, sich wirklich feststellen lassen. +\DPPageSep{072}{58} +Je mehr von ihnen erfüllt sind, mit um so größerer Sicherheit +können wir auf den in Rede stehenden Erfolg rechnen. Dieses +Verfahren nennen wir die \so{genetische Methode}. Es ist aber +schwer zu sehen, wie wir hierbei zu einer zahlenmäßigen Festlegung +gelangen können, denn alle die günstigen Momente, die wir konstatieren, +sind doch in den seltensten Fällen unmittelbar quantitativ +zu werten, während bei der statistischen Methode die beobachtete +relative Häufigkeit unmittelbar einen Anhaltspunkt für die quantitative +Wertung des Möglichkeitsurteiles liefert. + +Deshalb erscheint auch bei den Glücksspielen zunächst der +aussichtsreichere Weg nicht die genetische, sondern die statistische +Methode. Es handelt sich dabei allerdings nicht darum, bestimmte +relative Häufigkeiten zu beobachten und dann zur Grundlage des +Spieles in künftigen Fällen zu machen, sondern man kann sich +mit der Tatsache begnügen, daß sich in gewissen Grenzen eine +bestimmte Häufigkeitszahl und damit auch eine bestimmte Wertung +der Erwartung ergibt. Trotzdem ist es gerade die genetische +Methode gewesen, die sich bei den Glücksspielen zunächst durchgesetzt +hat. Sie hat der an die Glücksspiele anknüpfenden Theorie +ihren eigentümlichen Charakter gegeben, hat aber dann später zu +weitläufigen Erörterungen geführt, die die mehr und mehr auftauchenden +methodischen Bedenken betrafen. Fast alle diese Erörterungen +konzentrierten sich auf die Frage, wann wir auf Grund +der genetischen Methode zwei verschiedene Möglichkeiten als gleich +anzusehen haben. Diese Fragestellung ist recht zu verstehen nur, +wenn wir die geschichtliche Entwickelung, welche die Theorie +genommen hat, ins Auge fassen. Diese Entwickelung ist Schritt +für Schritt mit innerer Notwendigkeit weiter gegangen, aber die +Schwierigkeiten haben sich bei ihr immer mehr gehäuft, bis die +neueste Zeit den Knoten durchhauen und sich von dem Ballast der +Überlieferung einigermaßen frei gemacht hat. Den Ausgangspunkt +bildete die Berechnung der Spielchancen beim Würfelspiel oder der +Spieleinsätze, die den Spielchancen proportional sein müssen. Hierfür +hatte sich schon \so{Cardano}~($\dagger$\,1576), der ein leidenschaftlicher +\index{Cardano}% +Spieler war, lebhaft interessiert und eine Schrift De ludo aleae +verfaßt. Zu einer mathematischen Disziplin erhob diese Betrachtungen +aber erst \so{Galilei} (Considerazioni sopra il giuoco dei dadi, +\index{Galilei@Galilei|f}% +Opere Vol.~3, Florenz 1718). Daß mit drei Würfeln viel häufiger +zehn Augen als drei Augen geworfen werden, war bekannt. Wie +\DPPageSep{073}{59} +sich diese Tatsache aber zu einer quantitativen Bestimmung verdichten +ließe, war völlig unbekannt. Da faßte \so{Galilei} die Aufgabe +so an, daß er die verschiedenen Fälle trennte, in denen eine +bestimmte Augenzahl zustande kommt. Als einzelner Fall hat das +Werfen einer bestimmten Augenzahl mit dem ersten, mit dem +zweiten und mit dem dritten Würfel zu gelten. Zählt man diese +Fälle ab, so ergeben sich im ganzen $216$. Davon ist nur in einem +Falle die Augenzahl drei, dagegen in $27$ Fällen die Augenzahl zehn. +So hat das Fortschreiten von einer qualitativen Aussage zu einer +quantitativen Bestimmung, das überhaupt das entscheidende Moment +an der Entwickelung aller exakten Wissenschaft bildet, auch den +Ursprung der Wahrscheinlichkeitsrechnung ausgemacht. Die Zählung +der verschiedenen Fälle beim Würfelspiel ist aber nur von +Bedeutung, wenn mit den einzelnen Fällen eine gleiche Wertung verknüpft +werden kann. Das natürliche Gefühl stimmt dieser Annahme +sofort zu. Eine exakte wissenschaftliche Begründung dafür zu +finden, ist hingegen recht schwer und hat später viel Kopfzerbrechen +verursacht. \so{Galilei} ging davon aus, daß man ohne weitere Begründung +die Chancen, mit einem Würfel die eine oder andere +Augenzahl zu werfen, als gleich ansehen und deshalb diese sechs +verschiedenen Möglichkeiten gleich werten kann. Es fragt sich +dann nur, ob daraus folgt, daß auch die Chancen, bei dreimaligem +Werfen mit einem Würfel hintereinander oder mit drei Würfeln +zugleich eine bestimmte Augenzahl zu werfen, bei jedem Wurf +oder für jeden Würfel einander gleich sind. Das ist nun offenbar +der Fall, denn man braucht ja nur anzunehmen, daß jeder der +Spieler hintereinander auf das Werfen einer bestimmten Augenzahl +mit jedem einzelnen Würfel setzt, also drei Spiele zugleich +macht. Nehmen wir an, der Gewinn, den er erhoffen kann, betrage +$216$ Dukaten, dann setze er beim ersten Wurf einen Dukaten. Gewinnt +er, so hat er sechs Dukaten. Diese sechs Dukaten setzt er +wieder beim zweiten Wurf. Gewinnt er, so hat er $36$ Dukaten. +Diese $36$ Dukaten setzt er beim dritten Wurf aufs neue, um +$216$ Dukaten zu gewinnen. Er hat also für $216$ einen Dukaten +einzusetzen, und das unabhängig von den Augenzahlen, auf die er +bei den einzelnen Würfen oder Würfeln setzt. Setzt er nun nicht +auf bestimmte Augenzahlen bei den einzelnen Würfen, sondern +auf eine bestimmte Gesamtaugenzahl, so bedeutet das, daß er +mehrere der soeben betrachteten Spiele zugleich macht, nämlich so +\DPPageSep{074}{60} +viel, auf wieviel Arten sich durch bestimmte Augenzahlen bei den +einzelnen Würfen die fragliche Gesamtaugenzahl erreichen läßt, +das wäre also $27$, wenn die Gesamtaugenzahl zehn beträgt. + +In dieser einfachen Betrachtung liegt der Kern der ganzen +Wahrscheinlichkeitsrechnung enthalten. Zugrunde gelegt wird +eine Annahme gleicher Spielchancen, die nicht weiter begründet +wird und auch nicht weiter begründet werden kann, sondern nur +nach bestimmten Überlegungen oder aus einem gewissen Gefühl +heraus plausibel scheint. Wenn diese Annahme einmal gemacht +ist, so werden daraus andere, im allgemeinen ungleiche Spielchancen +durch bestimmte Rechnungen auf Grund eines sicheren Verfahrens +abgeleitet. Es erwies sich hierbei als zweckmäßig, die Spielchancen +allgemein als Verhältnis von Einsatz und Gewinn, \dh~weil der +Einsatz immer kleiner als der Gewinn ist, als einen bestimmten +echten Bruch zu bestimmen. So geschieht es \zB~bei \so{Huygens}. +\index{Huygens}% +Dieser Bruch heißt die mathematische \so{Wahrscheinlichkeit}, und +nach ihr ist die ganze Rechnung genannt. + +Dieser Begriff der mathematischen Wahrscheinlichkeit hat +sich im Laufe der Zeit nun weiter entwickelt. Die ursprüngliche +Festlegung als Verhältnis von Einsatz und Gewinn bringt ihn +noch mit einem fremden Element in Beziehung, nämlich einem +Geldbetrag, der sich aus dem Bruch doch wieder forthebt. Von +diesem fremden Element war der Begriff zu befreien und es zeigte +sich dabei, daß man nur die Frage aufzuwerfen hatte, wie man +das Spiel auf Spielchancen, die alle untereinander gleich sind, +aufbauen kann. So viel solcher gleicher Spielchancen man nimmt, +der so vielte Teil des Gewinnes ist auf jede einzelne Chance zu +setzen, und vereinigt ein Spieler mehrere dieser Chancen auf seine +Person, so wird für ihn die Wahrscheinlichkeit des Gewinnens +das entsprechende Vielfache des Bruches, der einer einzigen Chance +entspricht. Sind nun die Spielchancen gleich groß, so spricht man +von gleich möglichen Fällen des Gewinnens. Die mathematische +Wahrscheinlichkeit wird damit ein Bruch, dessen Nenner die Anzahl +aller der gleich möglichen Fälle und dessen Zähler die Anzahl +der hierunter dem Spieler günstigen Fälle ist. Mit dieser +Festlegung ist die Möglichkeit gegeben, die Definition der Wahrscheinlichkeit +über die Glücksspiele hinaus auf solche Ereignisse +im allgemeinen zu übertragen, die sich nach Analogie der Glücksspiele +beurteilen lassen und die generell als Zufallsereignisse +\DPPageSep{075}{61} +bezeichnet werden. Es wird derart die Beurteilung aller solcher +Ereignisse an die Scheidung gleich möglicher Fälle geknüpft. In +diesem Sinne sagt \zB~\so{Laplace}: "`La théorie des hasards consiste +\index{Laplace}% +à réduire tous les évènements du même genre à un certain nombre +de cas également possibles, c'est-à-dire tels que nous soyons +également indécis sur leur existence."' Die letzten Worte geben +schon an, wie in der klassischen Wahrscheinlichkeitsrechnung +immer die gleich möglichen Fälle festgelegt werden. Zwei Fälle +sollen als gleich möglich angesehen werden, wenn sich kein Grund +findet, unter ihnen einen für wahrscheinlicher zu halten als den +anderen. J.~v.~\so{Kries} (Die Prinzipien der Wahrscheinlichkeitsrechnung, +\index{Kries@Kries, Joh.\ v.}% +Freiburg 1886) hat mit Recht darauf hingewiesen, +daß diese Bestimmung zwar eine notwendige, aber die so gegebene +Erklärung keineswegs eine genügende sei, denn sie läßt noch der +Willkür einen großen Spielraum. Die Aufstellung der gleich möglichen +Fälle müsse aber eine in eindeutiger Weise und ohne jede +Willkür sich ergebende sein. Er findet die Aufstellung gleichberechtigter +Annahme überall da möglich, wo unserem Wissen +gemäß ein meßbarer und in Teile zu zerlegender Spielraum des +Verhaltens möglich ist. Gleichen Teilen des Spielraumes entsprechen +auch gleiche Möglichkeiten. Ich kann nicht finden, daß +die Schwierigkeit dadurch gehoben ist. Es ist nur ein besonderes +Bild für die Vorgänge geschaffen, das wohl sehr anschaulich ist +(wir müssen etwa an die Felder auf der Scheibe der Roulette +denken), aber doch nichts erklärt. \so{Kries} hat eine Art Stoßspiel +ersonnen, das wohl in der Art, wie er es verwendet, die Annahme +gleicher Möglichkeiten als berechtigt erscheinen läßt, an dem sich +aber auch zeigen läßt, daß allein das Vorhandensein eines meßbaren +und bestimmt teilbaren Spielraumes nicht ausreicht. Stoße +ich eine Kugel in einer Rinne vorwärts, die in gleich breite, abwechselnd +rote und schwarze Felder geteilt ist, so scheint es in +der Tat gleich möglich, daß die Kugel auf einem roten oder einem +schwarzen Felde liegen bleibt, aber doch wieder nur aus dem +Grunde, weil wir nicht einsehen können, warum sie eher auf einem +schwarzen als auf einem roten Felde liegen bleiben solle, wenn +die Breite der Felder gegen den Weg, den die Kugel zurücklegt, +sehr groß ist. Ist das aber nicht der Fall, folgt vielmehr auf ein +sehr breites schwarzes Feld ein ebenso breites rotes, so können wir, +wenn die Kugel nur mit schwacher Kraft gestoßen wird, nicht +\DPPageSep{076}{62} +mehr annehmen, daß sie ebenso leicht auf dem ferneren roten wie +auf dem näheren schwarzen Felde liegen bleiben wird. + +Um diesen Schwierigkeiten zu entgehen, hat schon F.~A. \so{Lange} +\index{Lange@Lange, Friedr.\ Albert|f}% +in seinen Logischen Studien den Weg gewiesen, die Scheidung +der gleich möglichen Fälle nur als eine logische Disjunktion anzusehen. +Im logischen Sinne, \dh~als getreues Bekenntnis unseres +geistigen Zustandes, kann die Bestimmung der gleich möglichen +Fälle als solcher Fälle, von denen wir keinen eher als den anderen +annehmen können, auf jeden Fall bestehen bleiben. Es ist nur +meines Erachtens zu sehr betont worden, daß hierin wesentlich +das Bekenntnis eines Nichtwissens liegt. In einem neueren Werke +(S.~\so{Lourié}, Die Prinzipien der Wahrscheinlichkeitsrechnung, +\index{Lourié}% +Tübingen 1910) wird die Wahrscheinlichkeitsrechnung geradezu +als die Methodisierung des Nichtwissens behandelt. Wenn wir die +negative Redewendung gebrauchen, daß wir keinen Grund haben, +einen Fall für wahrscheinlicher zu halten als den anderen, so bedeutet +das doch eine bestimmte Summe positiver Kenntnisse von +der Natur des Vorganges, wie wir sie bei den Glücksspielen, den +Lotterieziehungen und anderen Ereignissen mehr haben. Die +Lotterieziehungen haben eine bestimmte Technik, die es verhindert, +die Ziehung eines Loses als wahrscheinlicher erscheinen zu lassen +wie die eines anderen. Die Einrichtung der Roulette, die Art des +Würfelns, die Vorsichtsmaßregeln beim Ziehenlassen einer Karte, +alles das sind bestimmte technische Momente, die gewissen Erfahrungen +und einer Einsicht in die innere Natur der Vorgänge +ihren Ursprung verdanken. Es lassen sich nur die einzelnen Bestandteile +dieser Erfahrungen und Erkenntnisse schwer in Worte +fassen, sie werden meist mehr gefühlsmäßig hingenommen. + +Die eigentliche Schwierigkeit ist in der Darstellung, die +F.~A.~\so{Lange} gegeben hat, in eigentümlicher Weise verhüllt. Im +Grunde nähert sich seine Auffassung stark der statistischen +Methode. Er benutzt eine Art graphischer Darstellung, indem er +den gesamten Umfang des Begriffes durch ein Rechteck und die +Disjunktion durch eine Teilung dieses Rechteckes in kongruente +Teile darstellt. Diese Einteilung soll so verstanden werden, "`daß +die verschiedene Ausdehnung der Felder die Bedeutung hat, daß +der Umfang der untergeordneten Begriffe im Verhältnis dieser +Ausdehnung verschieden ist oder, was dasselbe sagen will, daß die +Häufigkeit, mit welcher man einen Fall der einen Klasse erwarten +\DPPageSep{077}{63} +darf, sich zu derjenigen einer anderen Klasse verhält wie die Ausdehnung +der betreffenden Felder"'. Die Schwierigkeit ist in dem +Ausdruck "`erwarten darf"' versteckt. Was heißt dürfen? Aus +inneren Gründen oder nach den äußeren Ergebnissen? Zu vermuten +ist, daß beides zugleich gemeint sein soll, in dem Sinne, +daß die aus inneren Gründen erwartete relative Häufigkeit sich +auch wirklich einstellen wird, und daß andererseits die einmal +beobachtete relative Häufigkeit sich immer wiederfinden wird. Darin +liegt aber schon alles, was überhaupt erörtert werden soll. Es +scheint klar, daß hiernach nicht das disjunktive Urteil in seiner +Allgemeinheit, sondern nur in den besonderen Fällen, wo eine +quantitative Wertung der Disjunktionsglieder möglich ist, gemeint +sein soll. Dem widerspricht aber, daß \so{Lange} als Beispiel ein +Urteil wie "`Ein Mensch kann entweder Europäer oder Asiate oder +Afrikaner oder Amerikaner oder Australier sein"' anführt. Er will +hieran erklären, daß eine weitergehende Disjunktion die ursprüngliche +nicht aufhebt, sondern nur ergänzt, indem die durch die +erste Disjunktion geschaffenen Spielräume nur noch weiter eingeteilt +werden. Wie soll aber in einem solchen Falle der Umfang +der einzelnen Spielräume bemessen werden? Dieser Fall hat doch +mit der quantitativen Wertung der Wahrscheinlichkeitsrechnung +nicht das mindeste zu tun. Es müßte denn die Bemessung der +Möglichkeiten nach den Einwohnerzahlen der verschiedenen Erdteile +getroffen werden, aber es ist offenbar sinnlos, zu schließen, +wenn ich einen unbekannten Menschen treffe, sei die Wahrscheinlichkeit, +daß er aus Asien stamme, ungefähr~$\frac{1}{2}$, weil die Einwohnerzahl +Asiens ungefähr die Hälfte von der Einwohnerzahl +der Erde ausmache. Das meint \so{Lange} offenbar auch nicht, im +Gegenteil scheint in den Worten, die er bei dem Beispiel des +Würfels gebraucht, "`der Umfang komme durch eine Zeitfolge +zustande, welche als räumliche Ausdehnung angeschaut wird"', zu +liegen, daß er sich wesentlich auf das Gesetz der großen Zahlen +stützen will. Die Annahme, daß der Umfang für die sechs Seiten +des Würfels gleich sei, habe nur als eine vorläufige zu gelten, die +durch die spätere Beobachtung entsprechend zu korrigieren sei. + +Entschiedener als Lange hat \so{Stumpf} in den Sitzungsberichten +\index{Stumpf}% +der historischen Klasse der Münchener Akademie (1892, +S.~37~ff.)\ den subjektiven Charakter des Wahrscheinlichkeitsbegriffes +betont. Seine Auffassung findet sich in \so{Sigwart}s Logik +\index{Sigwart|f}% +\DPPageSep{078}{64} +(4.~Aufl.,\ II.~Bd., S.~317~ff.)\ wieder. Es werden hier die Glieder der +Disjunktion insofern gleichwertig genannt, "`als sie für unsere +Kenntnis gleiche Spezialisierungen eines Allgemeinen oder gleiche +Teile seines Gesamtumfanges darstellen"'. Damit ist im Grunde +doch wieder alles hereingenommen, was der Begründung der Wahrscheinlichkeit +auch in der klassischen Theorie zugrunde gelegt +wurde. Dem entspricht es durchaus, wenn \so{Sigwart} weiter sagt: +"`Das Recht, die Methoden der Wahrscheinlichkeitsrechnung anzuwenden, +ist nicht auf die Fälle beschränkt, in denen wir befugt +sind, Voraussetzungen über eine gleichmäßige Variabilität der +Ursachen zu machen und zu glauben, daß bei zahlreichen Wiederholungen +alle Disjunktionsglieder sich in gleichem Verhältnis verwirklichen +werden; es gilt überall, wo eine Disjunktion mit gleichwertigen +Gliedern feststeht und wir keinen Grund haben, das eine +eher als das andere anzunehmen."' Es ist zu bedauern, daß in +diesen Darstellungen die wirkliche Anwendung der Wahrscheinlichkeitsrechnung +nie berücksichtigt, sondern immer nur mit allgemein +begrifflichen Festsetzungen operiert wird. Dadurch tritt +nie klar hervor, wie weit denn die tatsächliche Anwendbarkeit der +entwickelten Begriffe geht. Die Wahrscheinlichkeit, daß ein vorliegender +chemisch einfacher Körper Eisen ist, gleich $1/n$ zu setzen, +wenn $n$ die Anzahl der Elemente ist, ist eine leere Spielerei. Das +Auftreten verschiedener Elemente kann nie als gleich wahrscheinlich +angesehen werden, schon weil es sehr verbreitete Elemente +und sehr seltene Elemente gibt. Die Schwierigkeit liegt eben darin, +daß fast immer wirklich ein Grund vorliegt, eher das eine als +das andere anzunehmen, und daß es dann gilt, die Verschiedenheit +der Erwartung richtig zu bewerten. Wenn wir wissen, daß eine +Knabengeburt eher als eine Mädchengeburt zu erwarten ist, so +sollen wir das Verhältnis dieser Erwartungen zahlmäßig bestimmen. +Durch die Zurückführung auf das Schema der gleichmöglichen Fälle +ist das nicht zu erreichen. Wie sollen wir es dann tun? Es gibt +nur einen Weg, und das ist die statistische Methode. Der Einwand +\so{Sigwart}s, daß wir die zu berechnende Wahrscheinlichkeit so +nicht genau finden, ist nicht stichhaltig. Ist es denn als eine +absolut genaue Bestimmung anzusehen, wenn wir beim Würfelspiel +die Wahrscheinlichkeiten für die einzelnen Augenzahlen gleich +$\frac{1}{6}$ setzen, weil wir keinen Grund einsehen, sie für verschieden +zu halten? Wir müssen die Unsicherheit unserer Annahme doch +\DPPageSep{079}{65} +irgendwie in Rechnung ziehen und müssen danach die angesetzten +Zahlen verschieden werten, auch wenn wir davon ausgehen, daß +die Wahrscheinlichkeit nur eine subjektive Bedeutung hat. Dies +läßt sich nur erreichen, indem wir sagen, wir müssen bei der Bestimmung +der Zahlen ihnen einen bestimmten Spielraum geben, +der unserer Unsicherheit entspricht. Ob wir beim Würfeln die +Wahrscheinlichkeit des einzelnen Wurfes gleich $\frac{1}{6}$ oder nur wenig +davon verschieden, vielleicht gleich $0,17$ ansetzen, wird bei der +Unsicherheit der Bestimmung ohne Bedeutung sein. + +Welche Bedeutung überhaupt die Feststellung der Wahrscheinlichkeit +als das Maß der subjektiven Erwartung haben soll, +scheint mir schwer einzusehen. Eine solche Bedeutung würde +vorhanden sein, wenn es in allen oder wenigstens in vielen Fällen +gelänge, das Maß der subjektiven Erwartung zahlenmäßig zu werten. +Das ist aber offenbar nicht der Fall. Furcht und Hoffnung kleidet +sich für uns nicht in die Form einer bestimmten zahlenmäßigen +Festsetzung, es bleiben die einzelnen Momente, die das Für und +Wider ausmachen, bestehen, ohne daß sie als ein Beitrag zu einem +zahlenmäßigen Endresultat formuliert werden können. Es sind nur +die Glücksspiele, wo eine solche zahlenmäßige Festsetzung erreicht +wird, und zwar eben dadurch, daß die Vorgänge des Spieles künstlich, +in bestimmter Weise geregelt werden. Aber auch hier ist +das Ursprüngliche nicht die Bildung der Erwartung bei dem einzelnen +Mitspielenden, sondern die Festlegung der Einsätze nach +bestimmten Prinzipien. Tatsächlich bestimmt der Spieler fast immer +seine Erwartung anders, als der Bankhalter den Einsatz regelt. +Auch hier treiben Furcht und Hoffnung ihr trügerisches Spiel. +Die Festlegung der Wahrscheinlichkeit als einer quantitativ gewerteten +subjektiven Erwartung kann daher jedenfalls eine praktische +Bedeutung nie haben. Wenn man also betont, daß die +Wahrscheinlichkeit als das Maß unserer Erwartung ihrem Wesen +nach subjektiver Natur ist, so ist es am besten, diesen Begriff +ganz aufzugeben, wo es sich um rein objektive Feststellungen +handelt, und ihn durch die Tatsache einer gleichbleibenden relativen +Häufigkeit zu ersetzen, wobei dieser Begriff allerdings als +eine Art Grenzwert erscheint, also durch die Wirklichkeit nur +angenähert, aber nie vollkommen erreicht wird, weil sich, wie man +annimmt, der exakte Wert erst bei einer unendlichen Häufung +der Fälle herausstellen würde. +\DPPageSep{080}{66} + +Diesen Weg ist in der Praxis \zB~die Lebensversicherungstechnik +gegangen. Die Prämien und Reserven erscheinen nicht als +auf bestimmten mathematischen Wahrscheinlichkeiten begründet, +sondern sie beruhen nur auf den in einer Sterbetafel zusammengefaßten +statistischen Beobachtungen und auf der Annahme, daß +diese "`rechnungsmäßige Sterblichkeit"' auch bei den neuen Versicherten +ihre Geltung behalten werden. Es wird also das Gesetz +der großen Zahlen in der einfachen Form als eine in der Wirklichkeit +anzunehmende Regelmäßigkeit vorausgesetzt. Allerdings +bleibt es die Aufgabe der praktischen Handhabung des Lebensversicherungsgeschäftes, +durch geeignete Auswahl des Versichertenmaterials +dafür zu sorgen, daß die rechnungsmäßige Sterblichkeit +nicht überschritten wird. + +Aus diesen Gründen wollen wir es vorziehen, die statistische +Methode so rein wie möglich zur Geltung zu bringen. Der Schluß +auf den einzelnen noch unentschiedenen Fall, durch den der Wahrscheinlichkeitsbegriff +hineinspielen müßte, interessiert uns nicht. +Was wir wollen, ist vielmehr, aus den statistischen Ergebnissen +die Erscheinungsformen herauszuschälen, die als die Offenbarung +des Zufälligen zu gelten haben, und dadurch über den Charakter +des Zufälligen einen gewissen Aufschluß zu erhalten\footnote + {Die rein empirische Auffassung des Wahrscheinlichkeitsbegriffes + als eine bestimmte relative Häufigkeit oder den Grenzwert einer solchen + hat sich in der neueren Zeit mehr und mehr durchgesetzt. Vgl.\ \zB\ + \so{Bruns}, Wahrscheinlichkeitsrechnung und Kollektivmaßlehre, Leipzig +\index{Bruns}% + 1906. Nur die Franzosen halten an der Begriffsbestimmung der klassischen + Wahrscheinlichkeitsrechnung mit Zähigkeit fest. Dies gilt auch für + die neuesten Veröffentlichungen, unter denen ich hier nur zwei nennen + will: E.~\so{Borel}, Le Hasard (Nouvelle collection scientifique, Paris, Alcan, +\index{Borel}% + 1914), eine gemeinverständliche Darstellung ohne Formeln, und E.~\so{Carvallo}, +\index{Carvallo}% + Le calcul des probabilités et ses applications (Paris, Gauthier-Villars, + 1912) mit elementaren mathematischen Entwickelungen.}. + +Die Wahrscheinlichkeitsrechnung hat den Weg von dem Wahrscheinlichkeitsbegriff +zu den statistischen Ergebnissen durch einen +Satz gefunden, der als das \so{Bernoullische Theorem} bezeichnet +%[** TN: Typo "Bernoullisches Theorem" in original] +\index{Bernoullische Theorem}% +wird. Um dieses Theorem zu erläutern, ist es zweckmäßig, von +einem bestimmten Schema des Glücksspieles auszugehen. Man +denkt sich in einer Urne schwarze und weiße Kugeln in einem +bestimmten Verhältnis gemischt. Das Spiel besteht nun darin, +daß immer eine Kugel aus der Urne gezogen, ihre Farbe festgestellt +\DPPageSep{081}{67} +und sie dann wieder zurückgelegt wird. Das Bernoullische +Theorem soll dann aussagen, daß, wenn die Ziehung häufig genug +wiederholt wird, die Anzahl der gezogenen weißen zu der Anzahl +der schwarzen Kugeln in annähernd demselben Verhältnis steht, wie +die Anzahl der in der Urne enthaltenen weißen zu der Anzahl der +in der Urne enthaltenen schwarzen Kugeln, \dh~daß das Ziehungsverhältnis +das Mischungsverhältnis annähernd wiedergibt, wenn +die Anzahl der Ziehungen groß genug ist. Daraus würde wirklich +folgen, daß bei einer neuen Serie von sehr viel Ziehungen aus +derselben Urne sich auch wieder annähernd dasselbe Ziehungsverhältnis +ergeben muß, \dh~es würde für die Ziehungen aus einer +Urne die annähernde Konstanz des Verhältnisses, die in dem Gesetze +der großen Zahlen ausgesprochen wird, sich theoretisch begründen +lassen. Aber bei näherem Zusehen ergeben sich doch +gewichtige Bedenken. Zunächst bedeutet die Annahme des Bestehens +einer bestimmten Wahrscheinlichkeit für das Ziehen einer +weißen Kugel nur eine wohl plausible, aber keineswegs evidente +Voraussetzung. Wenn die Annahme einer bestimmten Wahrscheinlichkeit +nur das Maß unserer Erwartung gibt und nur subjektive +Bedeutung hat, wie kann dann hieraus eine objektive empirisch +festzustellende Tatsache gefolgert werden? Wie ist dieser Widerspruch +zu erklären? Es zeigt sich, daß in Wirklichkeit gar nicht +diese Tatsache direkt gefolgert wird, sondern es ergibt sich nur +eine sehr große Wahrscheinlichkeit dafür, daß bei einer großen +Anzahl von Ziehungen das Ziehungsverhältnis annähernd mit dem +Mischungsverhältnis zusammenfällt. Der Schluß ist dann einfach +der, daß, wenn für einen Erfolg eine sehr große, \dh~der Einheit +nahezu gleiche Wahrscheinlichkeit besteht, dieser Erfolg als gewiß +und bei jedem wirklichen Versuch als tatsächlich anzusehen +ist. Dadurch wird aber die Kluft zwischen der subjektiven Wertung, +die in dem Ansatz der Wahrscheinlichkeit liegt, und der +Feststellung einer empirischen Tatsache nur verhüllt, aber nicht +überbrückt. Die theoretische Begründung, die erstrebt wurde, +wird nicht geliefert, es wird nur die Darstellung so gewendet, +daß wir über die Schwierigkeit des Überganges von den Bedingungen +des Ereignisses zu seinem wirklichen Ausgang ahnungslos +hinweggleiten. Es wird \zB~auf keine Weise logisch widerlegt, +daß man aus einer Urne, die nur eine einzige weiße Kugel +enthält, fortwährend diese weiße Kugel ziehen kann. Gerade +\DPPageSep{082}{68} +dafür, daß ein Ereignis, dessen mathematische Wahrscheinlichkeit +wir sehr nahe gleich $1$ gefunden haben, auch so gut wie immer +eintritt, brauchen wir eine empirische Bestätigung. Darin liegt +eine erneute Mahnung, nicht den Begriff der subjektiven Wahrscheinlichkeit, +sondern nur die Bedeutung einer wenigstens näherungsweise +gleichbleibenden relativen Häufigkeit der Betrachtung +zugrunde zu legen. + +Daß die Zählung des Vorkommens in einer großen Anzahl +von beobachteten Fällen die einzig sichere Art ist, zu beurteilen, +ob verschiedene Fälle wirklich gleich möglich sind, kann man an +dem Beispiel des Würfelns erkennen. Wenn wir von vornherein +annehmen, daß mit einem Würfel jeder Wurf gleich wahrscheinlich +ist, so ist das zunächst eine unbewiesene und unbestätigte +Annahme, für die wir noch, wenn es sich um eine exakte Bestimmung +handeln soll und nicht bloß um einen ungefähren Ansatz, +wie er bei Glücksspielen allein verlangt wird, eine Kontrolle +durch die Erfahrung finden müssen. Diese Kontrolle kann nur +darin bestehen, daß man mit dem Würfel eine große Anzahl von +Würfen ausführt und aufzeichnet, wie oft dabei die einzelnen +Augenzahlen fallen. Eine wie große Abweichung von der ursprünglichen +Annahme sich hierbei ergeben kann, zeigen die Versuche +von R.~\so{Wolf} (Versuche zur Vergleichung der Erfahrungswahrscheinlichkeit +\index{Wolf, R.}% +mit der mathematischen Wahrscheinlichkeit, +Mitteilungen der naturforschenden Gesellschaft in Bern 1849 bis +1851, 1853), der bei $20\,000$ Würfen statt des Wertes $0,167$ für +die relative Häufigkeit des Auftretens der einzelnen Augenzahlen +die folgenden Werte fand: +\[ +\begin{array}{*{6}{c<{\quad}}} +1 & 2 & 3 & 4 & 5 & 6 \\ +0,170 & 0,186 & 0,159 & 0,146 & 0,172 & 0,171 +\end{array} +\] +Danach betragen die bei dem ursprünglichen Ansatz gemachten +Fehler der Reihe nach rund +\[ +\begin{array}{*{6}{c<{\qquad}}} ++2 & +13 & -5 & -14 & +3 & +2\rlap{\text{ Proz.}} +\end{array} +\] + +Es bedeutet also der Ansatz der gleich möglichen Fälle immer +eine mehr oder minder unbestimmte Vermutung, die noch der Bestätigung +bedarf, und da diese Bestätigung durch das "`Gesetz der +großen Zahlen"' geliefert wird, wird dieses Gesetz durch die Wahrscheinlichkeitsrechnung +nicht begründet, sondern muß ihr vielmehr +als eine unabhängige Tatsache zugrunde gelegt werden. +\EndChap +\DPPageSep{083}{69} + + +\Chapter{Sechstes Kapitel}{Die mathematische Analyse +stationärer Reihen} + +Bis hierher haben wir uns allen mathematischen Rechnungen +ferngehalten und nur die begriffliche Klärung angestrebt. Jetzt +aber wollen wir gerade die Hilfsmittel der mathematischen Analyse +heranziehen, um zu quantitativen Bestimmungen zu gelangen, +die einen sicheren Anhaltspunkt für die Beurteilung des Charakters +der zufälligen Ereignisse liefern. Die quantitative Bestimmung +bedeutet immer mit Notwendigkeit eine Beschränkung in der Betrachtung +der qualitativen Besonderheit. Jedes Beispiel aus der +Physik kann das klarmachen. Der Vorgang des freien Falles +bietet der Beobachtung eine große Mannigfaltigkeit qualitativer +Bestimmungen. Es ist, rein menschlich betrachtet, etwas ganz +anderes, ob ein Hagelkorn vom Himmel auf die Erde, ein +Blumentopf aus dem Fenster auf die Straße herunterfällt, oder ob +ein Dachdecker vom Dach stürzt und sich das Genick bricht. +Die Physik aber vereinigt alle diese Vorgänge unter einem Gesichtspunkte, +und in der Nichtberücksichtigung ihrer besonderen +Bedeutung im menschlichen Leben liegt das, was man wohl als die +Unerbittlichkeit oder die Blindheit der Naturgesetze bezeichnet. Bei +der Analyse, die wir hier beginnen, treten diese Eigentümlichkeiten +noch stärker hervor, eben weil das Interesse an der qualitativen +Besonderheit in den meisten Fällen besonders groß ist, so daß es +uns widerstrebt, von dieser ganzen Besonderheit abzusehen und +rein äußerlich die statistischen Ergebnisse zu betrachten. Es +tritt hier noch augenfälliger zutage, wie verschiedenartig im +Grunde die gemeinsam behandelten Vorgänge sind, und es kann +sinnlos erscheinen, sie nach einer rein äußerlich hervortretenden +quantitativen Gemeinsamkeit zu vereinigen. Und doch ist hierin +die Bedingung für einen wirklichen Fortschritt enthalten. +\DPPageSep{084}{70} + +Wir sehen also bei der folgenden Untersuchung davon ab, wie +die Zahlenreihen, die wir vor uns haben, entstanden sind, und +welche besonderen Vorgänge in ihnen ihren Ausdruck finden. +Wir nehmen dabei an, daß die vorgelegte Zahlenreihe eine \so{stationäre} +sei. Wir können jede solche stationäre Reihe auf einen besonderen +Fall zurückführen, wo die Werte der Reihe teils positiv, +teils negativ sind, sich also um den Wert~$0$ gruppieren. Wir erreichen +dies, indem wir von den Werten der vorgelegten Reihe +einen und denselben bestimmten Wert, den Durchschnittswert der +Reihe, abziehen. Dann wird in der neuen stationären Reihe die +Summe aller positiven Werte ebenso groß wie die Summe aller negativen +Werte. Wir wollen gleich bemerken, daß wir auch aus anderen +als stationären Zahlenreihen eine solche, sich um den Wert~$0$ +gruppierende stationäre Reihe ableiten können, indem wir von den +Werten der Reihe nun nicht mehr einen und denselben Zahlenwert, +sondern die durch eine bestimmte Näherungsfunktion gegebenen +Werte abziehen, möge diese Näherungsfunktion nun +durch einen analytischen Ausdruck oder graphisch durch eine +Kurve gefunden werden. + +Die so abgeleiteten stationären Reihen, die sich um den Wert~$0$ +gruppieren, liefern nun aber sofort eine Verteilungsreihe. Das +zweite wird also die besondere Behandlung der \so{Verteilungsreihen} +sein. Für diese lassen sich zunächst allgemeine Begriffsbestimmungen +treffen, durch die man eine Handhabe zur Beurteilung +der vorliegenden Verteilungsreihe gewinnt. Es zeigt sich +aber bald, daß solche allgemeinen Begriffsbestimmungen allein nicht +ausreichen. Vielmehr erweist es sich als nötig, bestimmte Typen +von Verteilungsreihen herauszugreifen, und die Frage wird sein, +wie man zu solchen Typen gelangt. Hierzu verhilft die sogenannte +Wahrscheinlichkeitsrechnung, \dh~die Betrachtung bestimmter +typischer Vorgänge, die einer besonderen mathematischen +Analyse fähig sind. Alle diese Vorgänge lassen sich schließlich +zurückführen auf den einen Vorgang der Ziehung von einer oder +mehreren Kugeln aus einer Urne, in der Kugeln von verschiedener +Farbe gemischt enthalten sind. Mit den aus diesem Urnenschema +abgeleiteten typischen Verteilungsreihen werden dann die irgendwie +entstandenen Verteilungsreihen verglichen. + +Unter den Typen von Verteilungsreihen, zu denen das Urnenschema +führt, ragen gewisse hervor, die wir als typische Zufallsreihen +\DPPageSep{085}{71} +ansehen. Ereignisse, die bei der statistischen Zusammenstellung +der Resultate vieler Einzelfälle den Typus einer solchen +Zufallsreihe zeigen, sehen wir als zufällige an. Es ist zu wiederholen, +daß wir dadurch im Grunde keine Aussage über die qualitative +Eigentümlichkeit der betreffenden Ereignisse machen. Eigentlich +handelt es sich gar nicht um eine Eigenschaft des einzelnen Ereignisses, +sondern nur um eine Eigenschaft der statistischen Gesamtheit. +Aber es zeigt sich doch, daß diese Festlegung des Zufälligen +die sicherste und gewisseste ist, die wir finden können, +ohne die Grenzen des durch die Erfahrung Erreichbaren zu überschreiten. +Wir müssen noch allgemein bemerken, daß wir den +Typus einer vorgelegten Verteilungsreihe nur dadurch erkennen, +daß wir versuchen, die empirisch festgestellten Werte durch die +Werte der einer typischen Verteilungsreihe entsprechenden Funktion +zu approximieren. Die dabei sich notwendigerweise ergebenden +Abweichungen können wir aufs neue derart analysieren, daß wir +aus ihnen wieder eine Verteilungsreihe ableiten. So würde sich +an die ursprüngliche Analyse noch eine weitergehende anreihen. +Diese weitere Durchführung der Analyse ist aber meistens unerreichbar. +Die bei dem Vergleich der vorgelegten Reihe mit der +typischen Verteilungsfunktion herauskommenden Abweichungen +sind nämlich verhältnismäßig klein, und die Gruppen, die wir aus +ihnen bei der Bildung der neuen Verteilungsreihe ableiten können, +sind entweder sehr wenig zahlreich oder enthalten jede sehr wenig +Glieder. Beides aber macht eine genaue Analyse unmöglich und +wir werden auf eine solche fast immer verzichten müssen. + +Wir wollen nun an die Ausführung der Arbeit im einzelnen +gehen und zunächst die mathematischen Definitionen und Formeln +erörtern, die sich unmittelbar an eine vorgelegte stationäre Zahlenreihe +anknüpfen. Das erste wird sein, daß wir ein bestimmtes +\so{Maß für die Schwankungen} der Werte innerhalb der stationären +Reihe suchen. Wir bezeichnen die aufgezeichneten Werte +der Reihe mit +\[ +y_1,\ y_2,\ y_3,\ \dots,\ y_n; +\] +das Maß für die Schwankungen soll dann gegeben sein durch den +Ausdruck +\[ +\Tag{(1)} +M = \frac{2}{n(n-1)}\Sum_{i,k}(y_i - y_k)^2, +\] +\DPPageSep{086}{72} +in dem sich die Summe auf die $\dfrac{n(n-1)}{2}$ Wertepaare $i$,~$k$ bezieht, +die sich aus den Zahlen $1$~bis~$n$ bilden lassen. Der Ausdruck +faßt alle Unterschiede zusammen, die überhaupt in der Zahlenreihe +vorkommen; er ist ferner unabhängig davon, in welcher Reihenfolge +die aufgezeichneten Werte genommen werden, ebenso von den +Vorzeichen der vorkommenden Differenzen, und wächst mit deren +absoluten Werten. + +Aus dem Wert~$M$ läßt sich ein anderer noch anschaulicherer +Wert ableiten: es ist dies die \so{mittlere Abweichung}~$m$, die gegeben +wird durch die Gleichung +\[ +\Tag{(2)} +m = \sqrt{M}. +\] +Es ist nämlich $\dfrac{n(n-1)}{2}$ die Anzahl der Glieder in der Summe +$\Sum(y_i - y_k)^2$, und dividieren wir die Summe durch die Anzahl +ihrer Glieder, so erhalten wir den mittleren Wert des einzelnen +Gliedes. Da dieser Wert sich aber auf die Quadrate der Abweichungen +bezieht, müssen wir noch die Wurzel ausziehen und +finden so für die mittlere Abweichung +\[ +\Tag{(2a)} +m = \sqrt{\frac{2\Sum(y_i - y_k)^2}{n(n-1)}}, +\] +\dh~den obenstehenden Wert. + +Wir formen nun den Ausdruck~$M$ derart um, daß die doppelte +Summation, die er bedingt, durch eine einfache Summation +ersetzt wird. Dies gelingt, indem wir den \so{Durchschnittswert} +(das arithmetische Mittel) +\[ +\Tag{(3)} +y_0 = \frac{y_1 + y_2 + \dots + y_n}{n} +\] +einführen. Dann ergibt sich nämlich aus~\Eqref{(1)}: +\begin{align*} +(n-1)M + & = \Sum_i (y_i - y_0)^2 + \Sum_k (y_k - y_0)^2 \\ + & - \frac{2}{n} \Sum_i (y_i - y_0) \Sum_k (y_k - y_0) +\end{align*} +und, da $\Sum(y_i - y_0) = 0$ und ebenso $\Sum(y_k - y_0) = 0$, +\[ +\Tag{(4)} +\frac{n-1}{2}·M = \Sum_i (y_i - y_0)^2, +\] +\DPPageSep{087}{73} +und daraus +\[ +\sqrt{\frac{n-1}{n}}m = \sqrt{2}\mu, +\] +wenn wir noch $\mu = \sqrt{\dfrac{\Sum(y_i - y_0)^2}{n}}$ einführen. + +Diese Darstellung empfängt noch eine neue Beleuchtung, wenn +man statt eines Maßes für die Abweichung der aufgezeichneten +Werte voneinander ein Maß für die Abweichung von einem beliebig +gegebenen Werte~$y$ einführt. Als solches Maß kann der Ausdruck +\[ +\Tag{(5)} +M(y) = \frac{1}{n} \Sum_k(y_k - y)^2 +\] +gelten. Man findet hieraus die früher eingeführte Zahl~$M$, indem +man den Ausdruck bildet +\[ +\Tag{(6)} +M(y) = \frac{1}{n-1} \Sum_iM(y_i). +\] + +Es liegt nun nahe, nach dem Werte~$y$ zu fragen, für den +das Maß der Abweichung von der aufgezeichneten Wertereihe +möglichst klein wird. Dieser Wert bestimmt sich daraus, daß +man allgemein +\begin{align*} +M(y) &= \frac{1}{n} \Sum_k(y_k - y_0)^2 + (y - y_0)^2 \\ + &- 2(y - y_0) \frac{1}{n} \Sum_k(y_k - y_0) +\end{align*} +setzen kann. Nimmt man daher an, daß +\[ +\Sum(y_k - y_0) = 0 +\] +wird, also für~$y_0$ den Wert +\[ +y_0 = \frac{y_1 + y_2 + \dots + y_n}{n}, +\] +so wird +\[ +\Tag{(7)} +M(y) = M(y_0) + (y - y_0)^2, +\] +und daraus erkennt man, daß das Maß der Abweichung am kleinsten +wird für $y_0$ selbst, denn für jeden anderen Wert~$y$ kommt zu +$M(y_0)$ noch der positive Betrag $(y - y_0)^2$ hinzu. $M(y_0)$~stimmt +aber mit dem Werte von $\mu^2$ überein. +\DPPageSep{088}{74} + +Als die \so{mittlere Abweichung} der Zahlenreihe \so{von einem +beliebigen} Werte~$y$ wollen wir den Ausdruck bezeichnen +\[ +\Tag{(8)} +\mu(y) = \sqrt{M(y)} = \sqrt{\frac{\Sum(y_i - y)^2}{n}}. +\] +Bilden wir diesen Ausdruck für den Mittelwert~$y_0$, so erhalten wir +den früheren Ausdruck~$\mu$, den wir als die \so{mittlere Ausweichung} +oder Streuung der vorgelegten Reihe bezeichnen wollen. + +Wir können aus der Begriffsbestimmung des arithmetischen +Mittels auch eine Regel für die Beurteilung ableiten, ob eine vorgelegte +Reihe als stationär zu gelten hat. Wir müssen dann die +Werte gruppenweise zusammenfassen, etwa zunächst zu~$10$, und +für jede Gruppe den Mittelwert~$y_0$ bestimmen. Dann müssen +wir weiter die aufgezeichneten Werte zu größeren Gruppen, etwa +zu~$100$, zusammenfassen und wieder von jeder Gruppe den Mittelwert +bilden. Es gehört nun zu den Eigenschaften des arithmetischen +Mittels, daß sich derselbe Wert ergibt, ob man erst aus +Gruppen von gleich viel Werten das Mittel und dann von diesen +Mitteln wieder das Mittel bestimmt, oder ob man unmittelbar von +den gegebenen Werten selbst das Mittel nimmt. In der Tat wird +\zB, wenn die Reihe nur sechs Glieder hat, +\begin{align*} +y_0 &= \frac{1}{6}(y_1 + y_2 + y_3 + y_4 + y_5 + y_6) \\ + &= \frac{1}{3}\left( + \frac{y_1 + y_2}{2} + + \frac{y_3 + y_4}{2} + + \frac{y_5 + y_6}{2}\right). +\end{align*} +Wir finden also jetzt mehrere Reihen, die aus immer weniger +Werten bestehen und die sich alle um denselben Mittelwert gruppieren. +Es läßt sich nun zeigen, daß die mittlere Abweichung +der neuen Reihen vom Durchschnittswert immer kleiner ist als +für die ursprüngliche Reihe. + +Denken wir uns nämlich eine Reihe, die aus $n = \rho\nu$ Werten +besteht, in $\nu$~Gruppen von je $\rho$~Werten zerlegt und die Durchschnittswerte +\[ +Y_1,\ Y_2,\ Y_3,\ \dots,\ Y_\nu +\] +jeder Gruppe gebildet, so wird die mittlere Abweichung der Gesamtreihe +von dem Durchschnittswert gefunden, indem man die +mittleren Abweichungen der einzelnen Gruppen von diesem Mittelwert +bildet und daraus wieder das Mittel nimmt. Wenn wir nun +\DPPageSep{089}{75} +aber die mittlere Ausweichung der $i$ten~Gruppe mit $\mu_i$~bezeichnen, +so ergibt sich für das Quadrat ihrer mittleren Ausweichung von +dem Mittel~$y_0$ aller Werte +\[ +(Y_i - y_0)^2 + \mu_i^2 +\] +und daraus die einfache Formel +\[ +\mu^2 + = \frac{1}{\nu} \Sum (Y_i - y_0)^2 + \frac{1}{\nu} \Sum \mu_i^2 + = \mu_0^2 + \frac{1}{\nu} \Sum \mu_i^2, +\] +wenn wir $\mu_0^2 = \dfrac{1}{\nu} \Sum(Y_i - y_0)^2$ setzen. + +Diese Formel zeigt in der Tat, wie die mittlere Ausweichung +mit der Gruppenbildung abnimmt, denn die mittlere Ausweichung +für die Mittelwerte~$Y_i$ der Gruppen wird ja +\[ +\Tag{(9)} +\mu_0 = \sqrt{\mu^2 - \frac{1}{\nu} \Sum \mu_i^2} +\] +und ist sonach notwendigerweise kleiner als die ursprüngliche +mittlere Ausweichung~$\mu$. + +Wir haben hier die Bildung des arithmetischen Mittels auf +stationäre Zahlenreihen beschränkt. In Wirklichkeit findet sie +in viel weiterem Umfange statt. Es werden Durchschnittswerte +für die verschiedenartigsten Größenfolgen angegeben, um zu einem +zusammenfassenden Ausdruck der ganzen Zahlenfolge zu gelangen. +Vor allen Dingen werden die Durchschnittswerte ohne Rücksicht +darauf gegeben, wie stark die einzelnen Zahlen, von denen der +Durchschnitt genommen ist, voneinander abweichen. So handelt +es sich \zB, wenn das durchschnittliche Vermögen eines Deutschen +berechnet wird, um die verschiedensten Summen, von denen der +Durchschnitt genommen wird, ja auf die größere Anzahl der Personen +entfällt der Betrag~$0$, und von da an steigt der Wert bis +zu Hunderten von Millionen hinauf. Hat es unter solchen Umständen +nun einen Sinn, den Durchschnittswert zu bilden? Seine +Bedeutung ist zunächst nur die, daß er einen Quotienten darstellt, +nämlich den Quotienten der Summe aller Werte der Zahlenfolge +und der Anzahl dieser Werte. Was man aus diesem Wert herauslesen +will, bleibt noch der Willkür überlassen. + +Nach dem, was wir gefunden haben, hat es nun keinen Zweck, +den Mittelwert da zu bilden, wo eine deutlich erkennbare Entwickelung +in der Zahlenfolge zu finden ist. Zum Beispiel ist es +\DPPageSep{090}{76} +sinnlos, von der mittleren Bevölkerung des deutschen Reichsgebietes +während der letzten $100$~Jahre zu sprechen, weil in diesen +$100$~Jahren eine deutlich erkennbare Entwickelung, nämlich +eine stetige Zunahme der Bevölkerung, stattgefunden hat. Die +Verteilung der Vermögen unter den einzelnen Einwohnern ist dagegen +eine solche, daß, wenn wir die Einwohner nach einer gewissen +Reihenfolge ihrer Wohnstätten in eine Liste eintragen und +die dazugehörigen Vermögen daneben schreiben, in dieser Zahlenfolge +keine bestimmte Entwickelung erkennbar ist. Die Bildung +der Durchschnittswerte ist daher gestattet, wie weit auch die einzelnen +Werte voneinander abweichen. Die Reihe kann trotzdem +als eine stationäre gelten, weil die absolute Größe der Abweichungen +bei dieser Begriffsbestimmung gar keine Rolle spielt. Im vorliegenden +Falle wird allerdings die Gruppierung der Werte um +den Durchschnittswert eine stark unsymmetrische sein, weil der +Durchschnittswert (etwa $7000\,\mathscr{M}$) sehr viel näher an der unteren +als an der oberen Grenze liegt. + +Wir gehen nun zur Betrachtung der \so{Verteilungsreihen} +über. Die Verteilungsreihen waren, wie wir sahen, sozusagen +sekundäre Tabellen, die aus einer ursprünglichen Tabelle dadurch +abgeleitet wurden, daß man die Tabellenwerte der Größe nach +ordnete und angab, wieviel Tabellenwerte zwischen bestimmte +Grenzen fallen. Wir werden diese Bildung einer sekundären Reihe +insbesondere auf die stationären Reihen anzuwenden haben. Wir +wollen aber zunächst die Verteilungsreihen allgemeiner betrachten. + +Wir nehmen an, daß sich die vorkommenden Werte, welche +jetzt den Eingang der Tabelle, in der ursprünglichen Tabelle aber +die eingetragenen Werte bilden, über ein bestimmtes Intervall +erstrecken. Wenn dieses Intervall nach einer oder nach beiden +Seiten unbegrenzt ist, so nehmen wir an, daß die zugehörigen +Häufigkeitszahlen schließlich sehr klein werden. Das bedeutet, daß +in der ursprünglichen Tabelle nur verhältnismäßig wenig sehr große +Werte enthalten sein sollen. Wir können uns praktisch immer +ein endliches Intervall abgegrenzt denken (indem wir nötigenfalls +die darüber hinausfallenden Werte vernachlässigen), so daß die +ganze Verteilungsreihe auf dieses Intervall beschränkt bleibt. Es +handelt sich nun zunächst darum, eine Reihe von Begriffen zu +entwickeln, welche zur allgemeinen Beurteilung einer vorgelegten +Verteilungsreihe dienen können. +\DPPageSep{091}{77} + +Den ersten Begriff, den wir verwenden, entnehmen wir der Betrachtung +der stationären Reihen, wie wir sie vorhin angestellt +haben. Es ist dies der Begriff des \so{arithmetischen Mittels}. +Wir finden das arithmetische Mittel, indem wir jeden Wert des +Einganges mit dem zugehörigen Tabellenwert multiplizieren und +die Summe aller dieser Produkte durch die Summen aller Tabellenwerte +teilen. Da der Eingang der Verteilungstabelle Intervalle +bedeutet, so müssen wir die Mitte~$y_\rho$ jedes Intervalls nehmen und +mit der Anzahl~$z_\rho$ der in das Intervall fallenden Werte der ursprünglichen +Tabelle multiplizieren. Wir finden also für das +arithmetische Mittel jetzt den Ausdruck +\[ +\Tag{(10)} +y_0 = \frac{\Sum y_\rho z_\rho}{\Sum z_\rho}. +\] + +Bei der graphischen Darstellung der Tabelle bedeutet das +arithmetische Mittel die Abszisse, die zu dem Schwerpunkt der +aus steifem Papier ausgeschnitten gedachten, die Tabelle darstellenden +Staffelfigur gehört. + +Außer dem arithmetischen Mittel wollen wir auch die \so{mittlere +Ausweichung} bilden. Wir finden hierfür +\[ +\Tag{(11)} +\mu^2 = \frac{\Sum(y_\rho - y_0)^2 z_\rho}{\Sum z_\rho}, +\] +wofür wir mit Rücksicht auf die Bedeutung von $y_0$ auch schreiben +können +\[ +\Tag{(11a)} +\mu^2 = \frac{\Sum y_\rho^2 z_\rho}{\Sum z_\rho} - y_0^2. +\] + +Unter Umständen ziehen wir der Staffelfigur das Bild einer +stetigen Kurve vor. Dementsprechend haben wir dann in den +obenstehenden Ausdrücken die Summen durch Integrale zu ersetzen +und finden, indem $z$ als Funktion von~$y$ erscheint, +\[ +y_0 = \frac{\Int yz\, dy}{\Int z\, dy}, \qquad +\mu^2 = \frac{\Int(y - y_0)^2 z\, dy}{\Int z\, dy}, +\] +wobei die Integrale über die ganze Ausdehnung der Verteilungskurve +auszudehnen sind, was man gewöhnlich so ausdrücken kann, +daß man die Grenzen gleich $-\infty$~und~$+\infty$ setzt. + +Es gibt nun aber noch eine zweite Art der Mittelbildung, +die an sich noch einfacher ist. Man grenzt nämlich das Intervall +\DPPageSep{092}{78} +ab, für das die Summe aller darunterliegenden Häufigkeitszahlen +möglichst gleich der Summe aller darüberliegenden Häufigkeitszahlen +wird. Wir bezeichnen den so gefundenen Wert der Abszissen als +den \so{Zentralwert}~$y_z$ und die zugehörigen Ordinate als die zentrale +Ordinate. Bei der graphischen Darstellung der Tabelle durch +eine Staffelfigur bedeutet die zentrale Ordinate einen Schnitt, durch +den die ganze Fläche der Figur in zwei gleiche Teile zerlegt wird +und analog bei der Darstellung der Verteilung durch eine stetige +Kurve. + +Wir bestimmen schließlich noch das Intervall, bei dem die +Häufigkeitszahl ein Maximum bildet, \dh~größer wird als für die +nach beiden Seiten benachbarten Intervalle. Den so ermittelten +Wert~$y_a$ bezeichnen wir als \so{Normalwert}. Es liegt nun auf +der Hand, daß sich unter Umständen auch mehrere solche Intervalle +finden können. Wir müßten dann von mehreren Normalwerten +sprechen, was aber nicht als zweckmäßig erscheint. Vielmehr +tritt die eigentliche Bedeutung des Normalwertes erst dann +hervor, wenn nur ein Maximum vorhanden ist. + +Um ein besonderes Beispiel für die drei verschiedenen Mittelwerte +zu haben, wollen wir die Zahlenreihe nehmen, die in einer +Sterbetafel vorliegt. Der erste Mittelwert, das arithmetische Mittel +oder der Durchschnittswert, wird in diesem Falle die \so{durchschnittliche +Lebensdauer}. Sie ist für die im Auszuge auf +S.~24 mitgeteilte Sterbetafel +\[ +44,8 \text{ Jahre.} +\] +Der zweite Mittelwert, der Zentralwert, ist in diesem Falle die +\so{wahrscheinliche Lebensdauer}, \dh~das Alter, das gerade die +Hälfte der Geborenen erreicht. Sie beträgt +\[ +55,6 \text{ Jahre.} +\] +Der dritte Mittelwert, der Normalwert, ist in diesem Falle das +\so{normale Lebensalter}, \dh~das Lebensalter, in dem mehr +Menschen sterben als in den auf beiden Seiten benachbarten +Altersstufen, wo also die Sterbekurve ein Maximum hat. Dieses +Alter beträgt +\[ +73,2 \text{ Jahre.} +\] +Man erkennt deutlich die Verschiedenheit der drei Mittelwerte und +sieht, daß die wahrscheinliche Lebensdauer zwischen der durchschnittlichen +\DPPageSep{093}{79} +und der normalen Lebensdauer liegt. Die drei Zahlen +zusammen können als die zusammenfassende Charakteristik der +Absterbeordnung gelten. + +Wir wollen die auf diese Weise abgeleiteten Begriffe sofort +benutzen, um eine vorgelegte stationäre Reihe weiter zu analysieren. +Das arithmetische Mittel gibt dabei wieder den schon früher betrachteten +Durchschnittswert. Dagegen liefert uns der Zentralwert +etwas wirklich Neues. Um ihn zu finden, haben wir folgendermaßen +zu verfahren. Wir ordnen die aufgezeichneten Werte der +Größe nach, hierauf zählen wir, vom niedrigsten Wert anfangend, +wenn die Anzahl der aufgezeichneten Werte gerade ist, die Hälfte +der Werte ab und notieren den Wert, der in der Mitte zwischen +dem so erreichten Wert und dem nächstfolgenden liegt, oder +direkt den aufgezeichneten Wert, der von dem kleinsten und dem +größten Wert um gleichviel Glieder entfernt ist, wenn die Anzahl +der aufgezeichneten Werte ungerade ist. + +Wir können diese Methode weiter fortsetzen, indem wir auch +die abgezählten Hälften der aufgezeichneten Werte aufs neue halbieren, +und die Werte notieren, zu denen wir so gelangen; unter +ihnen oder über ihnen liegt je ein Viertel aller aufgezeichneten +Werte. Die Abweichung dieser Werte voneinander können wir auch +als Maß für die Streuung der stationären Reihe betrachten. Einzeln +können wir die Unterschiede der letzten beiden Werte vom Mittelwert +als Maß für die Abweichung der stationären Reihe von dem +Mittelwert nach unten und nach oben hin ansehen. Wir erhalten +so auch einen Maßstab dafür, in welcher Weise die stationäre +Reihe unsymmetrisch ist. Wenn nämlich \zB~der obere Wert +erheblich weniger von dem Zentralwert abweicht als der untere +Wert, so ist dieses ein Zeichen dafür, daß die Reihe nach unten +zu weiter ausgedehnt ist als nach oben zu, daß sie also nach unten +zu unsymmetrisch ist. + +Wir wollen nun eine Art der Verteilung herausgreifen, die +den Typus einer \so{einfachen unsymmetrischen Verteilung} +darstellt. Sie soll durch folgende Merkmale gekennzeichnet sein: +Es ist ein Normalwert vorhanden, von dem aus die Verteilungsfunktion +nach beiden Seiten beständig abnimmt, um schließlich in +Null überzugehen. Die Asymmetrie der Verteilung soll sich dadurch +zu erkennen geben, daß gleiche Werte der Verteilungsfunktion +\DPPageSep{094}{80} +sich für solche Werte des Arguments, der eine $y_1$ rechts, +der andere $y_2$ links vom Normalwert~$y_a$, ergeben, für die +\[ +|y_1 - y_a| < |y_a - y_2| +\] +ist, und es soll, wenn auch für $y_1'$,~$y_2'$ gleiche Werte der Verteilungsfunktion +eintreten, auch +\[ +|y_1' - y_1| < |y_2 - y_2'| +\] +werden. Man kann aus dieser Ungleichheit auch ableiten +\[ +\left|\frac{\Delta\phi(y_1)}{\Delta y_1}\right| > +\left|\frac{\Delta\phi(y_2)}{\Delta y_2}\right|, +\] +indem man $\Delta y_1 = y_1' - y_1$, $\Delta y_2 = y_2' - y_2$ setzt und beachtet, +daß dann der Voraussetzung gemäß $\Delta\phi(y_1) = \Delta\phi(y_2)$ wird. +Aus der letzten Ungleichheit folgt aber, indem wir zur Grenze +übergehen, +\[ +\left|\frac{d\phi(y_1)}{d y_1}\right| > +\left|\frac{d\phi(y_2)}{d y_2}\right|. +\] +Die Kurve, welche die Verteilungsfunktion darstellt, ist also auf +der kürzeren Seite vom Normalwert aus überall stärker gegen die +Abszissenachse geneigt als an den entsprechenden (gleich hohen) +Stellen auf der längeren Seite. + +Unter diesen Voraussetzungen können wir eine wichtige +Lagenbeziehung zwischen den drei Mittelwerten beweisen. Zunächst +ist leicht zu erkennen, daß, wenn die Verteilungskurve vom Normalwerte +\begin{figure}[hbt!] + \centering + \caption{Fig.~5.} + \Input[0.75\textwidth]{094} +\end{figure} +aus nach rechts hin steiler abfällt, auf der rechten Seite +auch die von der Verteilungskurve über der Abszissenachse abgegrenzte +Fläche kleiner als auf der linken Seite sein muß. Die +zentrale Ordinate, welche die ganze Fläche halbiert, liegt also +notwendigerweise auf der linken Seite. Es handelt sich nun +\DPPageSep{095}{81} +darum, die Lage des Durchschnittswertes zu ermitteln. Zu diesem +Zweck gehen wir von dem Zentralwert~$y_z$ aus. Die zu ihm +gehörige Ordinate halbiert die ganze von der Verteilungskurve +über der Abszissenachse abgegrenzte Fläche. Übertragen wir +also den Teil der Kurve links vom Zentralwert spiegelbildlich auf +die rechte Seite, so muß dort die neue Linie die ursprüngliche +Kurve derart durchsetzen, daß beim Übergang von dieser zu jener +die abzutragenden Stücke an Flächeninhalt gleich den hinzuzufügenden +Stücken sind. Die beiden Kurven können sich aber nur +an einer Stelle~$y_1$ durchsetzen. Für diese Stelle~$y_1$ wird der Wert +der Verteilungsfunktion $\phi(y_1)$ ebenso groß, wie der Wert $\phi(y_2)$ für +die Abszisse~$y_2$, für die $y_z - y_2 = y_1 - y_z$. Gäbe es einen zweiten +solchen Wert~$y'_1$, so daß auch $\phi(y'_1) = \phi(y'_2)$, wenn $y_z - y'_2 += y'_1 - y_z$, dann müßte $|y'_1 - y_1| = |y_2 - y'_2|$ werden, während +wir davon ausgegangen waren, daß immer $|y'_1 - y_1| < |y_2 - y'_2|$ +ist. Wir finden also nur einen Durchsetzungspunkt und damit +nur zwei Flächenstücke, die sich ausgleichen, deren Inhalte also +gleich sein müssen. Daraus können wir schließen, daß der +Schwerpunkt der Fläche links von der Zentralordinate weiter von +dieser entfernt ist als der Schwerpunkt der Fläche rechts von der +Zentralordinate, denn um die erstere Fläche in die letztere zu +verwandeln, müssen wir ein weiter entferntes Stück (in der Figur +senkrecht schraffiert) in eine der Zentralordinate näher benachbarte +Lage (in der Figur schräg schraffiert) bringen. + +Die Mitte zwischen den beiden Schwerpunktsordinaten liefert +nun aber die Schwerpunktsordinate der ganzen von der Verteilungskurve +abgegrenzten Fläche und die zu dieser Ordinate gehörende +Abszisse ist der Durchschnittswert~$y_0$. Dieser Durchschnittswert +muß also links (auf der flacheren Seite) von dem +Zentralwert~$y_z$ liegen, und wir finden: \so{Der Zentralwert liegt +unter den angegebenen Voraussetzungen immer zwischen +dem Durchschnittswert und dem Normalwert} (\so{Fechnersches +Lagengesetz}). +\index{Fechnersches Lagengesetz}% + +Wir haben übrigens gesehen, daß dieses Gesetz \zB~auch für +die Absterbeordnung, trotzdem hierbei nicht eine einfache Verteilung +vorliegt, erfüllt ist. + +Wenn eine Verteilungsreihe symmetrisch ist, so fällt der +Durchschnittswert mit dem Zentralwert und, wenn ein solcher +vorhanden, auch mit dem Normalwert zusammen. Es ist noch +\DPPageSep{096}{82} +wichtig, für die Fälle, wo die Verteilung asymmetrisch oder, wie +man sagen kann, \so{schief} ist, ein bestimmtes \so{Maß für die +Schiefe} zu besitzen. Zu einem solchen Maß gelangt man, indem +man den Abstand des Normalwertes vom Durchschnittswert einführt. +Nennt man diesen Abstand~$d$, so würde $d$ in gewissem +Sinne ein Maß für die Schiefe geben. Dieses Maß ist aber ein +lineares und nicht unmittelbar bei den verschiedenen Verteilungsreihen +zu vergleichen. Man kann deshalb ein absolutes Maß für +die Schiefe ableiten, indem man $d$ mit der mittleren Ausweichung~$\mu$ +vergleicht. Es wird dann $d/\mu$ ein absolutes Maß für +die Schiefe. + +Als Beispiel wollen wir die Verteilungsfunktion +\[ +z = z_0e^{-\tfrac{y}{d}}, \quad 0 < y < \infty +\] +(Beispiel einer einseitigen Dispersion) nehmen. Dann ergibt sich +für das arithmetische Mittel: +\[ +y_0 = \frac + {\Int_{0}^{\infty} z_0 e^{-\tfrac{y}{d}} y\, dy} + {\Int_{0}^{\infty} z_0 e^{-\tfrac{y}{d}}\, dy} + = d. +\] + +Als Normalwert hat in diesem Falle der Wert $y = 0$ zu +gelten, weil für ihn die Verteilungsfunktion den größten Wert +erreicht; $d$~ist also in der Tat der Abstand des Normalwertes +vom Durchschnittswert. Ferner findet man für die mittlere Abweichung~$\mu_0$ +vom Anfangswert~$y = 0$: +\[ +\mu_0^2 = \frac + {\Int_{0}^{\infty} z_0 e^{-\tfrac{y}{d}} y^2\, dy} + {\Int_{0}^{\infty} z_0 e^{-\tfrac{y}{d}}\, dy} + = 2d^2 +\] +und damit für die mittlere Abweichung vom arithmetischen Mittel, +\dh~die mittlere Ausweichung: +\[ +\mu^2 = \mu_0^2 - d^2 = d^2, +\] +so daß sich in diesem Falle ergibt: +\[ +\frac{d}{\mu} = 1. +\] +\DPPageSep{097}{83} + +Eine besondere Auffassung der stationären Reihen kommt +dann zur Geltung, wenn ihre Glieder die verschiedenen beobachteten +Werte einer physikalischen Größe bedeuten. Die Abweichungen +der verschiedenen Werte voneinander führt man bekanntlich +darauf zurück, daß bei den einzelnen Beobachtungen +Fehler gemacht worden sind. Man glaubt in allen diesen Fällen an +die Existenz eines wahren Wertes, dem die beobachteten Werte +mehr oder weniger nahe kommen. Was der wahre Wert unabhängig +von den gemachten Beobachtungen bedeutet, bleibt allerdings zu +beantworten. Die Gewißheit seiner Existenz schöpft man erstlich +aus der Überzeugung von der Unveränderlichkeit des Gegenstandes, +auf den sich die Beobachtungen beziehen, wenigstens während der +Dauer dieser Beobachtungen. Sodann liegt aber auch ein über die +bloße Erfahrung hinausgehendes Urteil zugrunde, das uns die +von unseren Beobachtungen, \dh~von unseren Wahrnehmungen +unabhängige Existenz der Naturobjekte behaupten läßt. Wir gelangen +hiermit jedoch auf das unwegsamste Gebiet der ganzen +Naturphilosophie. Die Frage, um die es sich handelt, läßt sich +mit kurzen Worten gar nicht abmachen, weil sie wesentlich davon +abhängt, was man unter Existenz versteht. Darin sind die Auffassungen +sehr verschieden. Wir können aber die Betrachtung so +führen, daß der metaphysische Einschlag möglichst vermieden wird. +Dies läßt sich auf folgende Weise erreichen. + +Das arithmetische Mittel der beobachteten Werte, für das die +Abweichung der Beobachtungsreihe am kleinsten wird, bedeutet +den Wert, der dem durch die Beobachtungen erhaltenen Resultate +so nahe kommt, wie nur möglich, und den man als den zusammenfassenden +Ausdruck der Beobachtungen ansehen kann. + +Wenn die Beobachtungen nun mehr und mehr gehäuft +werden, so nähert sich das arithmetische Mittel mehr und mehr, +wie man annimmt, einer bestimmten Grenze, und als diese Grenze +läßt sich der "`wahre Wert"' festlegen. Derart würde der wahre +Wert nicht als etwas, was unabhängig von den Beobachtungen +existiert, wohl aber als ein auf den wirklich gemachten Beobachtungen +aufgebauter Idealwert erscheinen, dem man näher und +näher kommen kann, je mehr man die Beobachtungen häuft, ohne +ihn je mit Sicherheit zu erreichen. Im mathematischen Sinne +würde er also, wenn die Beobachtungen als eine beliebig weit +fortsetzbare Reihe angesehen werden, den Grenzwert bedeuten, +\DPPageSep{098}{84} +dem sich das arithmetische Mittel aus den Gliedern dieser Reihe +bei unbegrenzt wachsender Gliederzahl nähert. + +Wir können daher in bekannter Symbolik den so gebildeten +Wert, wenn wieder $y_1,~y_2,~\ldots$ der Reihe nach die beobachteten +Werte sind, mit +\[ +y = \lim_{N = \infty} \frac{y_1 + y_2 + \dots + y_N}{N} +\] +bezeichnen. Wir können auch die beobachteten Werte immer zu +einer bestimmten Zahl, etwa~$r$, aufeinander folgender Werte zusammenfassen +und das arithmetische Mittel dieser Gruppen aufeinander +folgender Werte nehmen. So würde sich, wenn +\[ +u_{\rho}' = \Sum_i \frac{y_{\rho r + i}}{r} +\] +das arithmetische Mittel für die $\rho$te~Wertegruppe ist, unmittelbar +ergeben, daß auch +\[ +y = \lim_{\nu = \infty} \frac{y_0' + y_1' + \dots + y_{\nu}'}{\nu + 1} +\] +wird. Der wahre Wert ist auch der Grenzwert für das arithmetische +Mittel der neuen Zahlenreihe. Die durch die Mittelbildung +aus $r$ Beobachtungen erreichte engere Annäherung an den wahren +Wert gibt sich dadurch zu erkennen, daß die mittlere Ausweichung +der neuen Zahlenreihe kleiner ist als die der ursprünglichen. + +Wenn die Beobachtungen außerordentlich gehäuft werden, so +wird sich jeder der beobachteten Werte (der natürlich nur mit +beschränkter Genauigkeit bestimmt werden kann) eine größere +Anzahl Male wiederfinden. Wir werden aber, falls sich eine regelmäßige +Verteilung der beobachteten Werte ergibt, für den jenem +unmittelbar benachbarten Wert annähernd die gleiche Häufigkeit +finden müssen. Es ist also die Häufigkeit des Vorkommens eines +Wertes $\eta$ zwischen zwei Grenzen, wenn diese Grenzen sehr nahe +benachbart sind, dem Intervall~$d\eta$ zwischen ihnen proportional, +und wir können die relative Häufigkeit eines Wertes~$\eta$ in einem +solchen Intervall in der Form +\[ +\psi(\eta)\, d\eta +\] +ansetzen, wo $\psi(\eta)$ eine bestimmte Funktion von~$\eta$, die \so{Häufigkeitsfunktion}, +bezeichnet. +\DPPageSep{099}{85} + +Da der Wert~$\eta$ zwischen den Grenzen $-\infty$~und~$+\infty$ liegen +muß, wird die relative Häufigkeit hierfür +\[ +\Tag{(12)} +\Int_{-\infty}^{+\infty} \psi(\eta)\, d\eta = 1. +\] + +Nach unserer Voraussetzung ist der wahre Wert~$y$ gegeben +durch das arithmetische Mittel aller Werte~$\eta$, also durch das +Integral +\[ +\Tag{(13)} +y = \Int_{-\infty}^{+\infty} \eta\psi(\eta)\, d\eta. +\] + +Bilden wir nun die Differenzen +\[ +x = \eta - y, +\] +die wir als den \so{Fehler} der einzelnen Beobachtung bezeichnen, so +zeigt sich sofort, daß, wenn wir $\psi(\eta) = \psi(y + x) = \phi(x)$ +setzen, +\[ +\psi(\eta)\, d\eta = \phi(x)\, dx +\] +wird. Wir erhalten weiter +\[ +\Tag{(14)} +\Int_{-\infty}^{+\infty} \phi(x)\, dx = 1 +\quad\text{und}\quad +\Int_{-\infty}^{+\infty} x\phi(x)\, dx = 0. +\] +Ferner soll noch eine Größe $\mu$ durch die Gleichung +\[ +\Tag{(15)} +\mu^2 = \Int_{-\infty}^{+\infty} x^2 \phi(x)\, dx +\] +eingeführt werden. Diese Größe bedeutet, da ja $x = \eta - y$, die +mittlere Abweichung der Werte~$\eta$ von dem "`wahren Wert"' und +heißt der \so{mittlere} (quadratische) \so{Fehler}. Sie entspricht genau +der früher eingeführten mittleren Ausweichung. + +Wir wollen nun noch fragen, was der Durchschnittswert für +das \so{Produkt}~$x·x'$ der Fehler zweier Beobachtungen wird. Für +die relative Häufigkeit eines bestimmten Wertes dieses Produktes +$X = x·x'$, \dh~eines Wertes, der zwischen den Grenzen $X$~und +$X + dX$ liegt, erhält man sofort das Integral +\[ +\iint \phi(x)\phi(x')\, dx\, dx', +\] +wobei für $x$,~$x'$ alle Werte zu nehmen sind, für die der Wert von +$X = x·x'$ zwischen den Grenzen $X$~und~$X + dX$ liegt. +\DPPageSep{100}{86} + +Dies bedeutet, wenn wir $x$,~$x'$ als rechtwinklige Koordinaten +eines Punktes in der Ebene deuten, daß das Integrationsgebiet +ein unendlich schmaler, zwischen zwei gleichseitigen Hyperbeln +\[ +x' = \frac{X}{x},\qquad x' = \frac{X + dX}{x} +\] +liegender Streifen ist. Dieser Streifen läßt sich aber auf andere +Weise in Flächenelemente zerlegen. Wir teilen ihn durch unendlich +benachbarte Ordinaten. Zwei solche schneiden dann ein +unendlich kleines Parallelogramm aus dem Streifen aus, von dem +die in den Streifen fallenden parallelen Seiten die Länge $\dfrac{dX}{x}$ +und den Abstand~$d$x haben, +so daß der Inhalt dieses +Flächenelementes +\[ += \frac{dx}{x}\, dX +\] +wird\DPtypo{}{.} Damit verwandelt +sich das obenstehende Integral, +wenn wir darin +\[ +x' = \frac{X}{x} +\] +einsetzen, in +\[ +dX \int\phi(x) \phi\left(\frac{X}{x}\right) \frac{dx}{x}. +\] +%[** TN: Illustration inset in the original] +\begin{figure}[hbt!] + \centering + \caption{Fig.~6.} + \Input[0.6\textwidth]{100} +\end{figure} + +Setzen wir also die relative Häufigkeit der Fälle, wo $X$ +zwischen $X$~und~$X + dX$ liegt, +\[ += \Phi(X)\, dX, +\] +so folgt +\[ +\Phi(x) + = \Int_{-\infty}^{+\infty} \phi(x) \phi\left(\frac{X}{x}\right) \frac{dx}{x}. +\] + +Nun wird der Durchschnitt aller Werte~$X$ gegeben durch das +Integral +\[ +\Int_{-\infty}^{+\infty} X\Phi(X)\, dX, +\] +\DPPageSep{101}{87} +wir erhalten dafür also den Wert +\[ +\Int_{-\infty}^{+\infty} \Int_{-\infty}^{+\infty} + X \phi(x) \phi\left(\frac{X}{x}\right) \frac{dx}{x}\, dX +\] +oder, indem wir in diesem über die ganze Ebene zu erstreckenden +Doppelintegral wieder die ursprünglichen Flächenelemente einführen, +\[ +\Int_{-\infty}^{+\infty} \Int_{-\infty}^{+\infty} + x · x' \phi(x) · \phi(x')\, dx\, dx'. +\] +Es wird aber dieses Doppelintegral das Produkt zweier einfacher +Integrale: +\[ +\Int_{-\infty}^{+\infty} x \phi(x)\, dx · \Int_{-\infty}^{+\infty} x'\phi(x')\, dx', +\] +und diese beiden Integrale sind~$0$, also auch ihr Produkt. \so{Der +Durchschnittswert des Produktes~$x·x'$ ist demnach~$0$.} + +Wir wollen dies benutzen, um den Zusammenhang des +mittleren Fehlers~$\mu$ der direkten Beobachtungen~$y_i$ mit dem mittleren +Fehler~$\mu'$ der zu $r$ zusammengefaßten und zum Mittelwert~$y'_{\rho}$ +vereinigten Beobachtungen zu suchen. Wir müssen, um +$\mu'^2$~zu erhalten, den Durchschnittswert bilden von +\[ +\frac{1}{r^2} (x_1 + x_2 + x_3 + \dots + x_r)^2 +\] +oder +\[ +\frac{x_1^2}{r^2} + \frac{x_2^2}{r^2} + \dots + +\frac{x_r^2}{r^2} + \frac{2x_1 x_2}{r^2} + \dots. +\] +Die Durchschnittswerte der $n$ ersten Glieder sind aber alle +\[ +\Int_{-\infty}^{+\infty} x^2 \phi(x)\, dx = \frac{\mu^2}{r^2} +\] +und die Durchschnittswerte der Produkte verschwinden, so daß +wir schließlich erhalten +\[ +\mu'^2 = r·\frac{\mu^2}{r^2} +\] +oder +\[ +\Tag{(16)} +\mu' = \frac{\mu}{\sqrt{r}}. +\] +\DPPageSep{102}{88} +Der mittlere Fehler ist also umgekehrt proportional der Quadratwurzel +aus der Anzahl der Beobachtungen, von denen man das +arithmetische Mittel nimmt. + +Setzen wir nun aber +\[ +\lambda_i = y_i - y_0, +\] +wobei $y_0 = \dfrac{1}{r}(y_1 + y_2 + \dots + y_r)$, so ergibt sich (da ja +$x_i = y_i - y = y_i - y_0 + y_0 - y$, wenn die Summation über +die $r$ zusammengefaßten Beobachtungen erstreckt wird, +\[ +\Sum x_i^2 = \Sum \lambda_i^2 + r(y_0 - y)^2 +\] +und daraus +\[ +\Sum \lambda_i^2 = \Sum x_i^2 - r(y_0 - y)^2. +\] + +Nehmen wir nun den Durchschnittswert, so ergibt sich für +das erste Glied der rechten Seite der Wert~$r·\mu^2$, für das zweite +Glied $r·\dfrac{\mu^2}{r} = \mu^2$, also wird der Durchschnittswert von~$\Sum\lambda_i^2$ +\[ += (r - 1)\mu^2, +\] +und $\mu$ kann als der Durchschnittswert von +\[ +\sqrt{\frac{\Sum \lambda_i^2}{r - 1}} +\] +angesehen werden. Sofern diese Größe von einer Beobachtungsserie +zur anderen sich wenig ändert, kann sie selbst für den +Wert~$\mu$ genommen, also +\[ +\Tag{(17)} +\mu = \sqrt{\frac{\Sum \lambda_i^2}{r - 1}} +\] +gesetzt werden. + +Wir wollen nun auch noch den Durchschnittswert des Ausdruckes +\begin{gather*} +\Tag{(18)} +\frakM = \frac{1}{r - 1} \bigl[ + (y_1 - y_2)^2 + (y_2 - y_3)^2 + (y_3 - y_4)^2 + \dots \\ + + (y_{r-1} - y_r)^2\bigr] +\end{gather*} +suchen. Wir können diesen Ausdruck schreiben +\[ +\frakM = \frac{1}{r - 1} \bigl[ + (x_1 - x_2)^2 + (x_2 - x_3)^2 + \dots + (x_{r-1} - y_r)^2 +\bigr] +\] +\DPPageSep{103}{89} +oder +\begin{align*} +\frakM + &= \frac{1}{r - 1} (x_1^2 + 2x_2^2 + 2x_3^2 + \dots + x_r^2) \\ + &- \frac{2}{r - 1} (x_1x_2 + x_2x_3 + \dots + x_{r-1}x_r), +\end{align*} +und daraus folgt sofort für den Mittelwert +\[ +2\mu^2. +\] + +Ist also die Anzahl der Beobachtungen groß genug und die +Verteilung der beobachteten Werte derart, daß man den gefundenen +Wert mit dem Mittelwert identifizieren kann, so muß man, da +offenbar auch +\[ +%[** TN: Broken across two lines in the original] +\frakM = \frac{1}{r-1} \bigl[ + (\lambda_1 - \lambda_2)^2 + (\lambda_2 - \lambda_3)^2 + + (\lambda_3 - \lambda_4)^2 + \dots + (\lambda_{r-1} - \lambda_r)^2 +\bigr] +\] +wird, zwischen diesem Ausdruck und dem Ausdruck +\[ +\mu^2 = \frac{\lambda_1^2 + \lambda_2^2 + \dots + \lambda_r^2}{r - 1} +\] +die Beziehung finden +\[ +\Tag{(19)} +\frakM = 2\mu^2, +\] +und die erste Quadratensumme muß das Doppelte von der zweiten +Quadratensumme sein. + +Hiermit haben wir ein Kriterium, das \so{Abbesche Kriterium}\footnote + {E.~\so{Abbe}, Dissertation, Werke Bd.~II, letzte Abhandlung. Vgl.\ +\index{Abbe}% + \so{Helmert}\DPtypo{}{,} Sitzungsberichte der Kgl.\ Preußischen Akademie der Wissenschaften +\index{Helmert}% + 1905, S.~594, der zeigt, daß sowohl die Vorzeichensumme der + Abweichungen $\lambda_i$ gleich $0$ wie der Ausdruck $\dfrac{\frakM}{2\mu^2}$ gleich $1$ wird mit + einem mittleren Fehler, der der Quadratwurzel aus der Anzahl der + Beobachtungen gleich ist.}, +gefunden, das sich sehr leicht anwenden läßt. Dieses +Kriterium gilt dafür, daß die Werte der stationären Reihe dieselbe +Verteilung zeigen, die sich bei wiederholten, gleich sorgfältigen +Beobachtungen derselben physikalischen Größe ergibt, wo +in der Tat angenommen werden kann, daß bei genügender Häufung +der Beobachtungen die idealen Mittelwerte mit großer Annäherung +erreicht werden. Insofern die bei solchen Beobachtungsreihen +entstehende Verteilung die typische Verteilung ist, die da +\DPPageSep{104}{90} +entsteht, wo die Abweichungen der einzelnen Werte der Reihe +voneinander auf bloßen Zufälligkeiten beruhen, kann des Kriterium +auch direkt als Zufallskriterium bezeichnet werden. + +Wir wollen es noch an einem Beispiel bestätigen. Wir nehmen +dafür die früher (S.~30) als Produkte zweier beobachteten Größen +gefundenen Zahlenwerte für die Konstante im \so{Boyle}schen +(\so{Mariotte}schen) Gesetz, so daß die Werte der stationären Reihe +jetzt sind +\begin{gather*} +y_1 = 1531,\ y_2 = 1547,\ y_3 = 1531,\ y_4 = 1520,\ y_5 = 1518, \\ +y_6 = 1541,\ y_7 = 1530,\ y_8 = 1535. +\end{gather*} +Der Durchschnittswert ist rund 1532, wir finden also +\begin{gather*} +\lambda_1 = -1,\ \lambda_2 = +15,\ \lambda_3 = -1,\ \lambda_4 = -12,\ \lambda_5 = -14, \\ +\lambda_6 = +9,\ \lambda_7 = -2,\ \lambda_8 = +3. +\end{gather*} + +Nun ist ein erstes Mittel, um zu beurteilen, ob diese Abweichungen +auf Rechnung des Zufalls gesetzt werden können, die +Untersuchung, ob sie eine symmetrische Verteilung zeigen. Man +kann sich hierbei darauf beschränken, festzustellen, ob der Durchschnittswert +mit dem Zentralwert ungefähr zusammenfällt. Der +Durchschnittswert der Zahlen~$\lambda$ ist aber $0$ (wegen der Abrundung +bei den obenstehenden Zahlen~$-0,~4$). Soll nun auch der Zentralwert~$0$ +sein, so müssen unter den $\lambda$ ebensoviel positive wie negative +sein. Wir können die sich so ergebende Regel fassen wie folgt: +Man ersetze alle positiven~$\lambda$ durch den Wert~$+1$, alle negativen +durch~$-1$, diejenigen, welche $0$ sind, lasse man gleich~$0$, dann +muß die algebraische Summe dieser Werte klein im Verhältnis zu +der Anzahl der Beobachtungen sein. Im vorliegenden Falle haben +wir fünf negative und drei positive Werte, würden also statt~$0$ +den Wert~$-2$ erhalten, was klein genug ist. + +Bilden wir jetzt die mittlere Ausweichung nach der Formel~\Eqref{(17)}, +so erhalten wir +\[ +2\mu^2 = 2·\frac{661}{7} = 189. +\] +Ferner wird +\[ +\frakM = \frac{1}{7}(16^2 + 16^2 + 11^2 + 2^2 + 23^2 + 11^2 + 5^2) +\] +oder +\[ +\frakM = 187. +\] +Die Übereinstimmung zwischen den Werten $2\mu$~und~$\frakM$ ist so +gut, wie man nur wünschen kann. +\EndChap +\DPPageSep{105}{91} + + +\Chapter{Siebentes Kapitel}{Das Urnenschema} + +Wir gehen nun den Weg, daß wir einen besonderen Fall von +stationären Zahlenreihen ins Auge fassen. In diesem Falle sollen +die beobachteten Werte relative Häufigkeiten gleichartiger Ereignisse +sein. Um aber ein bestimmtes Bild vor Augen zu haben, +denken wir uns eine Urne, in der schwarze und weiße Kugeln +gemischt enthalten sind und aus der eine bestimmte, sehr große +Anzahl Male hintereinander eine Kugel gezogen wird, die jedesmal +nach der Ziehung zurückgelegt wird. Das Verhältnis der Anzahl der +gezogenen weißen Kugeln zu der Anzahl der gemachten Ziehungen +überhaupt ergibt dann die aufzuzeichnende relative Häufigkeit. +Wir können es dabei als eine Erfahrungstatsache ansehen, daß +diese Verhältniszahl annähernd mit dem Verhältnis der in der +Urne enthaltenen weißen Kugeln zu der Gesamtzahl der überhaupt +vorhandenen Kugeln übereinstimmt. Wir können auch, wenn das +einfacher scheint, diese Behauptung so wenden, daß wir zunächst +von einer Urne ausgehen, in der die Kugeln einzeln, etwa mit +Zahlen, bezeichnet sind. Die Behauptung lautet dann so, daß bei +einer großen Anzahl von Ziehungen die verschiedenen Kugeln annähernd +gleich oft erscheinen, falls beim Ziehen gewisse Vorsichtsmaßregeln +(stets erneutes, gründliches Durcheinanderschütteln usw.) +beobachtet werden. (Die Behauptung geht sogar noch weiter, die +Anzahlen der Ziehungen für die verschiedenen Kugeln sollen um +so genauer einander relativ gleich werden, je größer ihre absoluten +Werte sind.) Die relative Häufigkeit wird sonach für die einzelnen +Kugeln, wenn $s$ Kugeln in der Urne enthalten sind, annähernd +gleich~$\dfrac{1}{s}$, und wenn darunter $r$ weiß gefärbt sind, wird die relative +Häufigkeit der Ziehung einer weißen Kugel annähernd gleich~$\dfrac{r}{s}$, +also gleich dem Mischungsverhältnis. +\DPPageSep{106}{92} + +Fassen wir nun die relativen Häufigkeiten ins Auge, die bei +einer Serie von Ziehungsgruppen (zu je $n$~Ziehungen) tatsächlich +gefunden sind, so können wir von vornherein sagen, daß die so +gefundenen Werte, weil sie keine systematische Veränderung zeigen, +sich vielmehr alle mehr oder weniger dem Mischungsverhältnis der +Kugeln nähern, in dem früher erörterten Sinne eine stationäre +Reihe bilden. + +Ist das Mischungsverhältnis also nicht bekannt, so liefert die +Bestimmung der relativen Häufigkeit der gezogenen weißen Kugeln +bei einer Serie von Ziehungsgruppen, deren jede eine große Anzahl +von Ziehungen umfaßt, ein Mittel, den Wert des Mischungsverhältnisses +wenigstens angenähert zu finden. Es sei eine Serie +von $m$ mal $n$ Beobachtungen angestellt und es seien hierbei +\[ +w_1 = \frac{p_1}{n},\quad +w_2 = \frac{p_2}{n},\quad +\dots,\quad +w_m = \frac{p_m}{n} +\] +die bei den einzelnen Beobachtungsgruppen gefundenen relativen +Häufigkeiten. Diese bilden die Elemente der stationären Reihen, +um die es sich handelt. Der Durchschnittswert aber, um den sich +die Werte der Reihe gruppieren, wird: +\[ +w = \frac{w_1 + w_2 + \dots + w_m}{m} + = \frac{p_1 + p_2 + \dots + p_n}{m·n}, +\] +er ist demnach nichts anderes als die relative Häufigkeit, die sich +ergibt, wenn wir direkt die relative Häufigkeit für die Gesamtheit +aller angestellten Beobachtungen bilden. Denken wir uns nun die +Beobachtungen weiter fortgesetzt, so daß wir neue Ziehungsserien +von je $m·n$~Ziehungen erhalten, dann bilden die aus diesen +folgenden relativen Häufigkeiten eine neue stationäre Reihe, von der +wir allgemein gezeigt haben, daß die Abweichung ihrer Werte voneinander +geringer ist als die der ursprünglichen Reihe. So können +wir noch weiter fortfahren, die gefundenen Reihen werden sich +dann immer enger um einen bestimmten Mittelwert zusammenziehen. +Es zeigt sich also, daß man einem bestimmten Wert +näher und näher kommt, der mit der beobachteten relativen +Häufigkeit um so genauer zusammenfällt, je größer die Anzahl +der beobachteten Fälle ist. Daß der so ermittelte Wert +das wirkliche Mischungsverhältnis der Kugeln in der Urne ist, +kommt nicht unmittelbar in Betracht. Dieser Wert, den wir +\DPPageSep{107}{93} +als Idealwert oder Grenzwert einer relativen Häufigkeit erhalten, +ist derselbe, der sonst als mathematische Wahrscheinlichkeit +bezeichnet wird. In dem hier angegebenen Sinne wurde der Begriff +vielleicht zum erstenmal von \so{Gauss} eingeführt (Theoria +\index{Gauß}% +combinationis observationum erroribus minimis obnoxiae 1821, +Werke, Bd.~IV, S.~5) und durch den Ausdruck \so{facilitas relativa} +bezeichnet. In der weiteren Darstellung gebraucht er jedoch durchweg +den gewöhnlicheren Ausdruck probabilitas und wir könnten +ebenso die Bezeichnung Wahrscheinlichkeit verwenden. Es scheint +aber doch besser, in dieser kurzen Darstellung, die nur das erkenntnistheoretische +Problem, nicht aber die weiteren Ausführungen +zu behandeln hat, um alle Mißverständnisse gegenüber der sonst +üblichen Definition der Wahrscheinlichkeit auf Grund der "`gleich +möglichen Fälle"' zu vermeiden, überall den Ausdruck "`relative +Häufigkeit"' zu verwenden, trotzdem dieser dann auch über seine +ursprüngliche Bedeutung hinaus eine besondere Prägung als +Kunstausdruck erhält. Wir müssen im folgenden immer die +Anzahl der Ziehungen so groß voraussetzen, daß die erreichte +Annäherung an den Idealwert als hinreichend angesehen werden +kann. + +Die Ziehung aus einer Urne läßt sich als Typus eines \so{einfachen} +Ereignisses ansehen. Wollen wir uns nun ein \so{zusammengesetztes} +Ereignis bilden, so denken wir uns zwei Urnen. Zuerst +wird aus der ersten Urne gezogen und nur, wenn hierbei eine weiße +Kugel gefunden ist, wird auch aus der zweiten Urne gezogen. Daß +hierbei wieder eine weiße Kugel gefunden wird, wird als das Eintreten +des in Betracht gezogenen zusammengesetzten Ereignisses +angesehen. Es fragt sich dann, ob die relative Häufigkeit dieses +zusammengesetzten Ereignisses sich aus den relativen Häufigkeiten +der Einzelereignisse ableiten läßt. Zu diesem Zweck denken wir +uns wieder eine Serie von Ziehungsgruppen. Wir nehmen zunächst +an, es sei $n$\,mal aus der ersten Urne gezogen worden. Nur bei +einem Teil dieser Ziehungen, etwa $p$ Ziehungen, ist dann eine weiße +Kugel gezogen worden, und in einem Teil dieser Fälle, etwa bei +$q$ Ziehungen, sei auch aus der zweiten Urne eine weiße Kugel gezogen +worden. Die relative Häufigkeit des zusammengesetzten +Ereignisses ist dann +\[ +w = \frac{q}{n}. +\] +\DPPageSep{108}{94} + +Die relative Häufigkeit der Ziehung einer weißen Kugel aus +der ersten Urne wird aber +\[ +w_1 = \frac{p}{n}, +\] +und die relative Häufigkeit der Ziehung einer weißen Kugel aus +der zweiten Urne wird +\[ +w_2 = \frac{q}{p}, +\] +man findet also +\[ +\Tag{(1)} +w = w_1·w_2, +\] +\dh~die \so{relative Häufigkeit des zusammengesetzten Ereignisses +ist das Produkt aus den relativen Häufigkeiten +der Einzelereignisse}. + +Wir müssen aber beachten, welche Voraussetzung hierbei gemacht +worden ist. Durch die Ziehungen aus der ersten Urne +werden bestimmte Fälle, die durch das Finden einer weißen Kugel +gegeben sind, herausgegriffen. Nur in diesen Fällen wird aus +der zweiten Urne gezogen und die relative Häufigkeit für diese +Ziehungen notiert. Liegt nun der Fall ebenso, als ob unabhängig +von der ersten Urne aus der zweiten Urne gezogen worden wäre? +Man wird die Frage hier unbedingt bejahen, sie wird sogar als +gänzlich überflüssig erscheinen. Ihre Entscheidung bedeutet aber +eine bestimmte Aussage über die beiden Einzelereignisse, aus +denen sich das Gesamtereignis zusammensetzt, nämlich die Aussage +darüber, daß \so{die durch die erste Urne getroffene Bestimmung +über die Ziehung aus der zweiten Urne keinen +Einfluß auf die Resultate der Ziehungen aus dieser +zweiten Urne ausübt}, daß mit anderen Worten \so{die beiden +Einzelereignisse voneinander unabhängig sind}. + +Die gleiche Überlegung bleibt natürlich auch dann bestehen, +wenn das Gesamtereignis sich aus mehr als zwei Einzelereignissen +zusammensetzt. Wir können daher allgemein sagen: + +\so{Die relative Häufigkeit eines aus mehreren Komponenten +zusammengesetzten Ereignisses ist gleich dem +Produkt aus den relativen Häufigkeiten seiner Komponenten, +wenn diese voneinander unabhängig sind.} + +Ein Ereignis kann aber noch auf eine andere Art aus Teilereignissen +zusammengesetzt sein. Nehmen wir \zB~an, das Ereignis +\DPPageSep{109}{95} +bestände darin, daß mit einem Würfel mehr als drei Augen +geworfen werden. Dann setzt sich dieses Ereignis sofort aus drei +Teilereignissen zusammen. Es können nämlich mit dem Würfel +entweder vier oder fünf oder sechs Augen geworfen sein. In allen +drei Fällen ist das Ereignis eingetreten. Nehmen wir nun an, es +sei allgemein $n$ die Gesamtzahl der Fälle. Dabei seien die Teilereignisse +der Reihe nach $p$-,~$q$-,~$r$\,mal eingetreten, dann ist das Gesamtereignis +$(p + q + r)$\,mal eingetreten. Die relative Häufigkeit +des Gesamtereignisses wird also +\[ +w = \frac{p + q + r}{n} + = \frac{p}{n} + \frac{q}{n} + \frac{r}{n}. +\] +Die relativen Häufigkeiten der Teilereignisse sind aber +\[ +w_1 = \frac{p}{n},\quad +w_2 = \frac{q}{n},\quad +w_3 = \frac{r}{n}. +\] +Es ergibt sich demnach +\[ +\Tag{(2)} +w = w_1 + w_2 + w_3, +\] +und wir können allgemein den Satz aussprechen: + +\so{Wenn bei einem Ereignis verschiedene Fälle möglich +sind, die alle das Eintreten des Ereignisses bedeuten, so +ergibt die Summe der relativen Häufigkeiten aller dieser +Fälle die relative Häufigkeit des betrachteten Ereignisses +selbst.} + +Bei jedem Ereignis sind aber immer von vornherein zwei +Fälle zu unterscheiden, die durch das Eintreten und das Ausbleiben +des Ereignisses gegeben sind. Das Eintreten und das Ausbleiben +eines Ereignisses setzen sich jedoch zu einem Ereignis zusammen, +das in allen Fällen eintritt, dessen relative Häufigkeit also gleich +$1$ ist. Nennen wir daher w die relative Häufigkeit des Eintretens +und $w'$ die relative Häufigkeit des Ausbleibens, so muß +\[ +w + w' = 1 +\] +werden, es ergibt sich also die relative Häufigkeit des Ausbleibens +eines Ereignisses aus der relativen Häufigkeit~$w$ seines Eintretens +durch die Gleichung +\[ +w' = 1 - w. +\] + +Wir benutzen die angestellten Überlegungen nun, um die +relative Häufigkeit des mehrmaligen Eintretens eines Ereignisses +in einer gewissen Anzahl von Fällen zu bestimmen. Wenn das +\DPPageSep{110}{96} +Ereignis in $n$ Fällen $p$\,mal eintreten soll, so müssen wir zunächst +dabei eine bestimmte Folge des Eintretens und Ausbleibens ins +Auge fassen. Es handelt sich dann um ein Ereignis, das aus +$n$ unabhängigen Teilereignissen besteht. Diese Teilereignisse sind +das Eintreten oder Ausbleiben des betrachteten Erfolges im ersten, +zweiten, dritten usw. Falle. Nach unserem Satze ist die relative +Häufigkeit des Gesamtereignisses das Produkt aus den relativen +Häufigkeiten der Teilereignisse, und von diesen n Faktoren sind $p$ +gleich~$w$, wenn wir mit~$w$ die relative Häufigkeit des Einzelereignisses +bezeichnen, von der wir voraussetzen, daß sie sich von +Fall zu Fall nicht ändert, die übrigen $n - p$~Faktoren dagegen +werden gleich~$1 - w$. Wir finden also für die relative Häufigkeit +des Gesamtereignisses den Wert +\[ +w^p(1 - w)^{n-p}. +\] + +Nun soll aber die Reihenfolge, in welcher der betrachtete Erfolg +eintritt oder ausbleibt, für das in Wirklichkeit betrachtete +Gesamtereignis (das $p$\,malige Eintreten des betrachteten Erfolges +in $n$~Fällen) gleichgültig sein. Wir müssen also alle diese verschiedenen +Reihenfolgen als verschiedene mögliche Fälle, in denen +das in Rede stehende Ereignis eintritt, ansehen und finden die +relative Häufigkeit dieses Ereignisses als die Summe der relativen +Häufigkeiten, die sich für die einzelnen möglichen Reihenfolgen +ergeben, \dh,~da diese relativen Häufigkeiten alle gleich sind, als +das Produkt ihres Wertes mit der Anzahl der Arten, auf die sich +aus $n$~Elementen~$p$ herausgreifen lassen. Diese Anzahl ist +\[ +\frac{1·2·3·4·5 \dots n}{1·2 \dots p·1·2 \dots (n - p)} + = \frac{n!}{p!(n - p)!}, +\] +wenn wir in der üblichen Weise +\[ +1·2·3 \dots n = n! +\] +setzen, und damit finden wir für die gesuchte relative Häufigkeit +den Wert +\[ +\Tag{(3)} +\frac{n!}{p!(n - p)!}\, w^p(1 - w)^{n-p}. +\] + +Dieser Wert ist, wie man sieht, einerseits eine einfache Funktion +der relativen Häufigkeit~$w$, andererseits hängt er in bestimmter +Weise von der Zahl~$p$ ab und wir wollen ihn deswegen mit +\[ +\phi_p(w) \text{ oder kürzer } \phi_p +\] +bezeichnen. +\DPPageSep{111}{97} + +Bei der Bestimmung des vorstehenden Ausdruckes ist zu bedenken, +daß der Wert~$w$ nie mit absoluter Genauigkeit, sondern +immer nur mit einer gewissen Annäherung gefunden werden kann. +Wir wollen nun untersuchen, welchen Einfluß eine kleine Abweichung~$\delta w$ +im Werte von~$w$ auf die Bestimmung des Wertes~$\phi_p$ +ausübt. Die der Abweichung~$\delta w$ entsprechende Änderung dieses +Wertes wird +\begin{align*} +\delta\phi_p + &= \frac{n!}{p!(n - p)!}\, w^p(1 - w)^{n-p} + \left(\frac{p}{w} - \frac{n - p}{1 - w}\right) \delta w \\ + &= \phi_p \left(\frac{p}{w} - \frac{n - p}{1 - w}\right) \delta w. +\end{align*} +Diese Änderung darf nur einen Bruchteil von $\phi_p$ ausmachen, damit +die Bestimmung von $\phi_p$ überhaupt einen Sinn hat. Wir fragen +also, wann +\[ +\delta\phi_p < \epsilon·\phi_p +\] +wird, wo $\epsilon$ einen bestimmten echten Bruch bedeutet, und finden +zunächst, daß dann dem absoluten Betrage nach +\[ +\left(\frac{p}{w} - \frac{n - p}{1 - w}\right) \delta w < \epsilon +\] +sein muß, woraus sich, indem wir die Werte +\[ +u = \frac{p}{n},\quad +1 - u = \frac{n - p}{n} +\] +einsetzen, ergibt: +\[ +\left(\frac{u}{w} - \frac{1 - u}{1 - w}\right) n\, \delta w < \epsilon +\] +oder +\[ +\frac{u - w}{w(1 - w)}\, n\, \delta w < \epsilon. +\] +Nehmen wir für $\delta w$ die größte zu befürchtende Schwankung in +der Bestimmung von~$w$, so folgt für die zugehörigen Grenzen des +Wertes~$u$ +\[ +u - w < \frac{w(1 - w)}{n\, \delta w} \epsilon +\] +dem absoluten Betrage nach, oder +\[ +p - nw < \frac{w(1 - w)}{\delta w}\, \epsilon. +\] +\DPPageSep{112}{98} +Nur wenn diese Bedingung für einen nicht zu großen Wert des +echten Bruches~$\epsilon$, also sicher auch die Bedingung +\[ +p - nw < \frac{w(1 - w)}{\delta w} +\] +erfüllt ist, kann von einer Bestimmung des Wertes~$\phi_p$ die Rede +sein. Es ergibt sich also eine gewisse Grenze für die Abweichung +des Wertes~$p$ von dem "`Normalwert"'~$nw$, die überhaupt zulässig +ist. Das ist für alles Folgende wichtig zu beachten. + +Nehmen wir nun die Reihe der Werte~$\phi_p$, welche die Häufigkeit +des Vorkommens eines bestimmten Wertes $\dfrac{p}{n} = u$ angeben, +so fragt es sich, welcher Art diese Zahlenreihe ist, wenn wir von +der Annahme eines festen Wertes~$w$ ausgehen. Es zeigt sich sofort, +daß die Reihe in dem früher (S.~79) angegebenen Sinne einen +\so{einfachen Verlauf} hat. Bilden wir nämlich den Ausdruck +\[ +\frac{\Delta \phi_p}{\phi_p} + = \frac{\phi_{p+1} - \phi_p}{\phi_p} + = \frac{n - p}{p+1}·\frac{w}{1 - w} - 1 + = \frac{(n + 1)w - (p + 1)}{(p + 1)(1 - w)}, +\] +so geht dieser durch Null hindurch, wenn mit möglichster Annäherung +\[ +\frac{n - p}{p + 1} = \frac{1 - w}{w} +\] +oder +\[ +\frac{p + 1}{n + 1} = w +\] +wird. Auf der einen Seite von diesem Werte ist der Ausdruck +von $\dfrac{\Delta \phi_p}{\phi_p}$ beständig positiv und nimmt mit $p$ zu, auf der anderen +Seite wird er negativ und nimmt ebenfalls mit $p$ zu, \dh~dem +absoluten Werte nach ab; es wird nämlich +\[ +\frac{\Delta \phi_p}{\phi_p} - \frac{\Delta \phi_{p+1}}{\phi_{p+1}} + = \frac{n + 1}{(p + 1)(p + 2)}\, \frac{w}{1 - w} +\] +beständig positiv, die Werte von $\phi_p$ nehmen also vom Höchstwert +aus nach beiden Seiten ab, wie \Fig{5} angibt. +\DPPageSep{113}{99} + +Auf eine andere Weise untersuchen wir die aus dem Ausdruck~$\phi_p$ +folgende Zahlenreihe, indem wir die Summen +\[ +\Sum_0^n \phi_p,\quad +\Sum_0^n p\phi_p,\quad +\Sum_0^n p^2\phi_p +\] +bilden. Was zunächst die erste angeht, so ergibt sich aus +\[ +1 = \bigl[w + (1 - w)\bigr]^n + = \Sum_{p=0}^n \frac{n!}{p!(n - p)!}\, w^p(1 - w)^{n-p} +\] +sofort +\[ +\Sum_0^n \phi_p = 1. +\] +Für das allgemeine Glied der zweiten Summe finden wir dagegen +\begin{align*} +p·\phi_p + &= \frac{n!}{(p - 1)!(n - p)!}\, w^p(1 - w)^{n-p} \\ + &= nw·\frac{(n - 1)!}{(p - 1)!(n - p)!}\, w^{p-1}(1 - w)^{n-p} +\end{align*} +und daraus folgt, indem wir die Werte, die aus $\phi_p$ hervorgehen, +wenn man $n - 1$ statt $n$ nimmt, mit $\phi'_p$ bezeichnen, +\[ +p·\phi_p = nw·\phi'_{p-1}; +\] +es wird also +\[ +\Sum_0^n p·\phi_p = nw·\Sum_0^{n-1} \phi'_{p-1} +\] +und damit +\[ +\Tag{(4)} +\Sum_0^n p·\phi_p = n·w. +\] +Weiter ergibt sich: +\begin{align*} +p^2·\phi_p + &= \frac{n!}{(p - 2)!(n - p)!}\, w^p(1 - w)^{n-p} \\ + &+ \frac{n!}{(p - 1)!(n - p)!}\, w^p(1 - w)^{n-p} \\ + &= n(n - 1) w^2·\phi''_{p-2} + nw·\phi'_{p-1}, +\end{align*} +indem wir den Ausdruck, der aus $\phi_p$ hervorgeht, wenn man $n - 2$ +statt $n$ nimmt, mit $ßphi''_p$ bezeichnen, und damit erhalten wir +\[ +\Sum p^2·\phi_p = n(n - 1) w^2·\phi''_{p-2} + nw·\Sum \phi'_{p-1}; +\] +\DPPageSep{114}{100} +da aber $\Sum \phi'_{p-1} = 1$, $\Sum \phi''_{p-2} = 1$, folgt hieraus: +\[ +\Tag{(5)} +\Sum p^2·\phi_p = n(n - 1) w^2 + nw. +\] + +Diese Resultate lassen sich verwerten, um die registrierten +Werte $p$ nach der im vorigen Kapitel angegebenen Methode als +die Glieder einer \so{stationären} Reihe zu untersuchen. Die Anzahl +der insgesamt aufgezeichneten Werte sei~$N$. Der Wert~$p$ +findet sich dann $\phi_p·N$\,mal, und wenn wir die Summe aller aufgezeichneten +Werte bilden, so ergibt sich +\[ +\Sum \phi_p N · p = N \Sum p · \phi_p = N · nw; +\] +das arithmetische Mittel aller aufgezeichneten Werte wird also +\[ +p_0 = n · w. +\] + +Berechnen wir nun die Summe der Quadrate der Abweichungen +der aufgezeichneten Werte von diesem Mittelwert, so ergibt sich +dafür der Ausdruck +\[ +\Sum \phi_p N · (p - p_0)^2 +\] +und hierfür finden wir weiter: +\begin{align*} + & N · \bigl[\Sum p^2 \phi_p - 2 nw \Sum p \phi_p + n^2 w^2\bigr] \\ + =& N · \bigl[n(n - 1)w^2 + nw - n^2w^2\bigr] = N · nw (1 - w). +\end{align*} +Der Mittelwert aller Abweichungen wird also +\[ +\sqrt{nw(1 - w)}. +\] + +Nehmen wir statt der Werte~$p$ selbst die Verhältniswerte~$\dfrac{p}{n}$, +so wird +\begin{align*} +&\Sum_0^n \frac{p}{n}·\phi_p = w +\intertext{und} +&\Sum_0^n \left(\frac{p}{n} - w\right)^2 · \phi_p = \frac{w(1 - w)}{n}, +\end{align*} +also in diesem Falle die mittlere Ausweichung +\[ +\Tag{(6)} +\mu = \sqrt{\frac{w(1 - w)}{n}}. +\] +\DPPageSep{115}{101} + +Diese mittlere Ausweichung wird sonach um so kleiner, je +größer~$n$ ist. + +Wenn aus einer Urne gezogen wird und sich hierbei unter $n$ +Ziehungen $p$\,mal eine weiße Kugel findet, so könnte man diesen +Vorgang als typisch für alle Fälle ansehen, wo bei $n$ Proben +$p$\,mal der gewünschte Erfolg eintritt. Man kann daher versucht +sein, die aus diesem einfachen Urnenschema abgeleiteten Resultate +auf alle Fälle zu übertragen, in denen sich nichts weiter offenbart +hat, als daß ein bestimmter Erfolg $p$\,mal unter $n$\,malen eingetreten +ist. Der Schluß ist aber sehr gewagt und wird in den meisten +Fällen auch als irrig nachgewiesen, wenn man die relative Häufigkeit +nicht bloß einmal, sondern eine größere Anzahl Male bestimmt, +und dann versucht, die mittlere Ausweichung der so gewonnenen +stationären Reihe mit dem nach der obigen Formel sich ergebenden +Ausdruck zu vergleichen. Man kann für diese mangelnde Übereinstimmung +zunächst folgende Erklärung versuchen. + +Bei dem Urnenschema ist man von vornherein gewiß, daß +die Bedingungen des Ereignisses, die durch das Mischungsverhältnis +der schwarzen und der weißen Kugeln in der Urne gegeben sind, +unverändert bleiben. Im allgemeinen Falle hat man diese Gewißheit +aber nicht. Man könnte nun diesen allgemeineren Fall an +das zuerst gegebene Urnenschema anschließen, indem man voraussetzt, +daß das Mischungsverhältnis der Kugel in der Urne wechselt, +oder besser noch, daß die Ziehungen nicht aus einer Urne, +sondern aus vielen Urnen mit verschiedenen Mischungsverhältnissen +stattfinden. Es ist dann die Frage, ob sich dadurch die +Verteilung der Anzahl Male, die ein bestimmtes Ziehungsverhältnis +bei einer großen Anzahl von Ziehungen herauskommt, wesentlich +ändert oder nicht. + +Um diese Frage zu beantworten, nehmen wir an, es sei das +Mischungsverhältnis der weißen und schwarzen Kugeln bei der +$i$ ten Ziehung~$w_i/w'_i$, wobei immer $w_i + w'_i = 1$. + +Bilden wir nun das Produkt +\[ +\Prod_i(w_i\xi + w'_i\eta) = \Sum_p \psi_p \xi^p \eta^{n-p}, +\] +über alle Ziehungen erstreckt, so gibt der Faktor~$\psi_p$ von~$\xi^p \eta^{n-p}$ in +diesem Ausdruck die relative Häufigkeit der Ziehung von $p$ weißen +Kugeln bei $n = p + q$ Ziehungen an. Dies ist sofort einzusehen, +\DPPageSep{116}{102} +weil das Entstehen eines Ziehungsverhältnisses, bei dem $p$ weiße +Kugeln $q$ schwarzen Kugeln gegenüberstehen, genau analog ist +dem Herausheben eines Gliedes mit $p$ Faktoren $\xi$~und $n - p = q$ +Faktoren~$\eta$ bei der Ausrechnung des angeschriebenen Produktes. +So oft sich ein solches Glied ergibt, so oft ergibt sich auch bei +den aufeinanderfolgenden Ziehungen eine Kombination, bei der +gerade $p$ weiße und $q$ schwarze Kugeln gezogen sind. + +Da die Summe aller dieser relativen Häufigkeiten gleich~$1$ +sein muß, folgt für $\xi = \eta = 1$ +\[ +\Sum \psi_p\xi^p\eta^q = \Prod_i(w_i\xi + w'_i\eta) = 1. +\] +Für die Zahlenreihe, welche die relativen Häufigkeiten bilden, finden +wir den Mittelwert~$w$, indem wir bilden +\[ +nw = \Sum p\psi_p + = \Sum p\psi_p \xi^{p-1}\eta^q \quad\text{für}\quad \xi = \eta = 1. +\] +Nun ergibt sich aber: +\begin{align*} +\Sum p\psi_p\xi^{p-1}\eta^q + &= \frac{\partial \Prod(w_i\xi + w'_i\eta)}{\partial\xi} \\ + &= \Prod(w_i\xi + w'_i\eta)·\Sum \frac{w_i}{w_i\xi + w'_i\eta} +\end{align*} +und daraus folgt für den Mittelwert~$w$, wenn wir $\xi = \eta = 1$ +setzen, +\[ +\Tag{(7)} +nw = \Sum w_i. +\] + +Wir haben jetzt auch noch die mittlere Ausweichung zu berechnen +und zu dem Zweck zu bilden +\[ +n^2\mu^2 = \Sum (p - nw)^2·\psi_p. +\] +Hierfür ergibt sich zunächst: +\begin{align*} +\Sum (p - nw)^2\psi_p + &= \Sum p^2\psi_p - n^2w^2 \\ + &= \Sum p(p - 1)\psi_p + nw - n^2w^2, +\end{align*} +und weiter finden wir für $\xi = \eta = 1$ +\[ +\Sum p(p - 1)\psi_p + = \Sum p(p - 1)\psi_p\xi^{p-2}\eta^q + = \frac{\partial \Prod(w_i\xi + w'_i\eta)}{\partial\xi^2}. +\] +\DPPageSep{117}{103} +Es wird aber für $\xi = \eta = 1$ +\begin{align*} +\frac{\partial^2 \Prod(w_i\xi + w'_i\eta)}{\partial\xi^2} + &= 2\Prod(w_i\xi + w'_i\eta) + · \Sum_{i,k}\frac{w_i w_k}{(w_i\xi + w'_i\eta)(w_k\xi + w'_k\eta)} \\ + &= 2\Sum_{i,k} w_i w_k, +\end{align*} +und damit erhalten wir: +\begin{align*} +n^2\mu^2 &= \Sum p(p - 1)\psi_p + nw - n^2w^2 \\ + &= 2\Sum_{i,k} w_i w_k + \Sum_i w_i - (\Sum_i w_i)^2 +\intertext{oder} +n^2\mu^2 &= \Sum_i w_i - \Sum_i w_i^2, +\intertext{also} +n^2\mu^2 &= \Sum_i w_i(1 - w_i). +\end{align*} +In diesem Falle ergibt sich demnach für die mittlere Ausweichung +der Wert +\[ +\Tag{(8)} +\mu = \sqrt{\frac{\Sum w_i(1 - w_i)}{n^2}}. +\] + +Wir haben bis jetzt über die Verteilung der relativen Häufigkeiten~$w_i$ +nichts vorausgesetzt. Wir wollen einmal annehmen, +daß diese Verteilung selbst eine solche ist, wie sie sich für das +Ziehungsverhältnis bei einer Urne ergibt. Die auftretenden +Werte~$w_i$ bilden dann eine typische Zufallsreihe. Der Mittelwert +dieser Reihe,~$w$, wird gegeben durch die Gleichung +\[ +\Sum w_i = nw. +\] +Dagegen wird die Quadratsumme~$\Sum w_i^2$ nach den früher gefundenen +Formeln gleich $(n - 1)w^2 + w$. Dies folgt nämlich aus der +Gleichung +\[ +\Sum p^2 \phi_p = n(n - 1) w^2 + nw, +\] +wenn wir bedenken, daß $n\phi_p$ die Anzahl Male ist, die der Wert~$p$ +unter den $n$~Gliedern der Reihe vorkommt, und daß jetzt $w_i = \dfrac{p}{n}$ +einzusetzen ist. Wir finden also: +\DPPageSep{118}{104} +\begin{align*} +\Sum w_i(1 - w_1) + &= \Sum w_i - \Sum w_i^2 = nw - (n - 1)w^2 - w \\ + &= (n - 1)w(1 - w) +\end{align*} +und damit +\[ +\Tag{(9)} +\mu = \sqrt{\frac{(n - 1)w(1 - w)}{n^2}}. +\] +Dieser Wert der mittleren Ausweichung unterscheidet sich von +dem früher gefundenen nur dadurch, daß der Faktor $\sqrt{\dfrac{n - 1}{n}}$ +hinzugetreten ist. Dieser Faktor wird für größeres $n$ sehr nahe +gleich~$1$ und wir finden so wieder dieselbe mittlere Ausweichung +wie früher, wenn wir nur für das Mischungsverhältnis den Mittelwert +$w = \dfrac{\Sum w_i}{n}$ nehmen. + +Daraus folgt, daß, wenn zwischen dem Wert von $w$ und dem +Wert von $\mu$ der früher gefundene Zusammenhang nicht bestehen +soll, die Abweichung der Werte~$w_i$ vom Mittelwert~$w$ jedenfalls +nicht selbst eine rein zufällige (wie sie sich bei der Ziehung +aus einer Urne als Abweichung des Ziehungsverhältnisses vom +Mischungsverhältnis ergibt) sein darf. Es muß vielmehr eine +andersgeartete Veränderung in dem Mischungsverhältnis der Urne, +aus der gezogen wird, mit anderen Worten eine systematische +Veränderung der dem beobachteten Ereignis zugrunde liegenden +Wahrscheinlichkeit angenommen werden. +\EndChap +\DPPageSep{119}{105} + + +\Chapter{Achtes Kapitel}{Näherungsformeln} + +Für die relative Häufigkeit oder Wahrscheinlichkeit des +$p$\,maligen Ziehens einer weißen Kugel bei $n$ Ziehungen aus der +Urne haben wir, wenn die relative Häufigkeit der Ziehung einer +weißen Kugel $w$ ist, den Ausdruck gefunden: +\[ +\phi_p = \frac{n!}{p!(n - p)!}\, w^p (1 - w)^{n-p}. +\] +Um diesen Ausdruck zu berechnen, etwa mit Hilfe von Logarithmen, +brauchen wir eine Tabelle der Fakultäten oder eine Tabelle +für die Logarithmen dieser Fakultäten, \dh~die Summe der +Logarithmen der ganzen Zahlen, von $1$ anfangend. Der Ausdruck +ist dann leicht für gegebene Werte von $p$~und~$n$ zu berechnen, +solange der Wert von $n$ nicht groß ist. Wird $n$ aber größer, so +entsteht schon in den Logarithmen von $w$~und~$1-w$, da der eine +mit~$p$, der andere mit~$n-p$ zu multiplizieren ist, eine erhebliche +Ungenauigkeit, und damit wird das Resultat nur dann zuverlässig, +wenn man Logarithmen mit hinreichend viel Stellen nimmt, was +sehr unbequem ist. + +Dann empfiehlt es sich, von bestimmten Näherungsformeln +Gebrauch zu machen. Es zeigt sich nämlich, daß unter gewissen +Umständen der Ausdruck von~$\phi_p$ sich auf einen solchen zurückführen +läßt, der eine Funktion bloß einer Veränderlichen ist und +sich deshalb in einer Tabelle mit einem einzigen Eingang darstellen +läßt. + +Der erste Fall, in dem dies eintritt, ist der, wo $n$ sehr groß +ist, aber $w$ sowohl von~$0$ als auch von~$1$ erheblich verschieden +ist. Die Art der sich so ergebenden Verteilung wollen wir uns +zunächst durch eine graphische Darstellung klar zu machen suchen. +\DPPageSep{120}{106} +Sie ist in der untenstehenden Figur für $999$~Ziehungen aus einer +Urne, in der gleich viel weiße und schwarze Kugeln enthalten +sind, angegeben. Es ergibt sich natürlich nicht im eigentlichen +Sinne eine Kurve, aber die $1000$~Punkte, die zu zeichnen sind, +liegen einander so nahe, daß, wenn man je zwei aufeinander +folgende von ihnen durch gerade Strecken verbindet, mit sehr +\begin{figure}[hbt!] + \centering + \caption{Fig.~7.} + \Input[\textwidth]{120} +\end{figure} +großer Annäherung das Bild einer Kurve entsteht. Analytisch +würde das bedeuten, daß, wenn der als Einheit gewählte Abstand +auf der Abszissenachse mit~$e$ bezeichnet wird und die der Kurve +entsprechende Funktion mit~$\phi(x)$, wobei $x = pe$, mit genügender +Annäherung +\[ +\frac{d\phi(x)}{dx} = \frac{\phi_{p+1} - \phi_p}{e} +\] +angenommen werden kann oder, falls man unmittelbar $e=1$ setzt, +\[ +\frac{d\phi(x)}{dx} = \phi_{p+1} - \phi_p. +\] +Die Kurve nähert sich in ihrem Verlauf so rasch der Abszissenachse, +daß von ihr nur ein kleiner Teil, der sich allein merklich +von der Abszissenachse entfernt, gezeichnet zu werden braucht. +Dieser Teil gruppiert sich hier um die Stelle, bei der die Anzahl +der gezogenen weißen Kugeln der Anzahl der gezogenen schwarzen +Kugeln möglichst gleich wird. +\DPPageSep{121}{107} + +Um nun einen angenäherten Ausdruck für $\phi_p$ zu finden, +bilden wir wieder +\[ +\frac{\phi_{p+1} - \phi_p}{\phi_p} = \frac{(n + 1)w - (p + 1)}{(p +1)(1 - w)}. +\] + +Wir haben dabei vorauszusetzen, daß $n$ sehr groß ist. Wir +müssen dann annehmen, damit sich überhaupt ein von~$0$ hinlänglich +verschiedener Wert von~$\phi_p$ ergibt, daß $p$ in der Nähe des +Maximalwertes liegt. Dieser Maximalwert ergibt sich, wenn der +Zähler des Bruches auf der rechten Seite der vorstehenden Gleichung +möglichst angenähert gleich $0$ wird, also wenn möglichst +angenähert +\begin{align*} +p + 1 &= (n + 1)w \\ +\intertext{wird. Es liegt deshalb nahe, allgemein} +p + 1 &= (n + 1)w + x_1 +\end{align*} +zu setzen. $x_1$~ist dann eine im Verhältnis zu $n$ kleine, wenn auch +an sich große Zahl. + +Die Zunahme um $1$ im Argument von~$\phi_p$ bedeutet demnach +eine relativ sehr kleine Zunahme, und die Differenz $\phi_{p+1} - \phi_p$ +kann einstweilen mit dem Differentialquotienten von~$\phi_p$, wenn +wir dies als Funktion eines kontinuierlich sich verändernden +Argumentes, nämlich von~$x_1$, ansehen, identifiziert werden. Wir +können also setzen, indem wir jetzt $\phi_0(x_1)$ statt $\phi_p$ schreiben, +\[ +\frac{\phi_{p+1} - \phi_p}{\phi_p} + = \frac{\ \dfrac{d\phi_0(x_1)}{dx_1}\ }{\phi_0(x_1)} + = \frac{d \ln \phi_0(x_1)}{dx_1} +\] +und erhalten +\[ +\frac{d \ln \phi_0(x_1)}{dx_1} + = - \frac{x_1}{nw(1 - w)\left(1 + \dfrac{x_1 + w}{nw}\right)}. +\] + +In dem Bruch rechter Hand können wir noch in dem letzten +Faktor des Nenners den nach Voraussetzung sehr kleinen Wert +$\dfrac{x_1 + w}{nw}$ weglassen und erhalten so einfach +\[ +\frac{d \ln \phi_0(x_1)}{dx_1} = -\frac{x_1}{nw(1 - w)}. +\] +\DPPageSep{122}{108} +Daraus folgt durch Integration +\[ +\phi_0(x_1) = Ce^{-\tfrac{x_1^2}{2nw(1 - w)}}, +\] +wobei $C$ eine noch zu bestimmende Konstante bezeichnet. + +Statt des Verhältnisses $\dfrac{\phi_{p+1} - \phi_p}{\phi_p}$ können wir ebensogut +aber auch das Verhältnis $\dfrac{\phi_p - \phi_{p-1}}{\phi_p}$ bilden und erhalten dann +\[ +\frac{\phi_p - \phi_{p-1}}{\phi_p} = \frac{(n + 1)w - p}{(n + 1 - p)w}. +\] +Der Ausdruck auf der linken Seite kann mit demselben Recht wie +der frühere gleich einer logarithmischen Derivierten gesetzt werden. +Auf der rechten Seite zeigt sich jetzt, daß der Ausdruck verschwindet, +wenn mit möglichster Annäherung +\begin{align*} +p &= (n + 1)w \\ +\intertext{wird. Wir müssen daher jetzt allgemein} +p &= (n + 1)w + x_2 +\end{align*} +setzen, dann erhalten wir genau wie vorher wieder +\begin{align*} +\frac{d \ln\phi_0(x_2)}{dx_2} &= -\frac{x_2}{nw(1 - w)} \\ +\intertext{und daraus} +\phi_0(x_2) &= Ce^{-\tfrac{x_2^2}{2nw(1 - w)}}. +\end{align*} + +Die genaueste Darstellung wird zwischen den beiden gefundenen +Näherungswerten liegen, \dh~sich auf ein Argument~$x$ +beziehen, für das +\[ +x_1 > x > x_2 +\] +ist. Da nun aber +\begin{align*} +x_1 &= (p - nw) + (1 - w), \\ +x_2 &= (p - nw) - w +\end{align*} +ist, liegt es nahe, +\[ +x = p - nw +\] +\DPPageSep{123}{109} +anzunehmen. Das kommt darauf hinaus, das Maximum an die +Stelle +\[ +w = \frac{p}{n} +\] +zu legen. Wir finden dann schließlich das Resultat +\[ +\Tag{(1)} +\phi_0(x) = Ce^{-\tfrac{x^2}{2nw(1 - w)}}. +\] + +Hiermit wäre die gesuchte Näherungsfunktion, die \so{Gauß}\-sche +\index{Gaußsche@Gaußsche Verteilungsfunktion|uo}% +Funktion, gefunden. Es ist aber zu beachten, daß das Argument~$x$ +eine sehr große Zahl bedeuten kann. Wenn wir statt $x$ das Verhältnis +$\xi = \dfrac{x}{n}$ einführen, erhalten wir statt $\phi_0(x)$ die Funktion +\[ +Ce^{-\tfrac{n\xi^2}{2w(1 - w)}}. +\] +Da $\phi_0(x)$ die relative Häufigkeit einer Anzahl der gezogenen +weißen Kugeln, die mit $x$ in den Stellen vor dem Komma übereinstimmt, +war, so ist der vorstehende Ausdruck die relative Häufigkeit +eines Wertes~$\xi$ innerhalb der Genauigkeitsgrenze~$\dfrac{1}{n}$. Setzen wir +\begin{align*} +Cn &= c \\ +\intertext{und} +\frac{1}{n} &= d\xi, +\end{align*} +so können wir dafür schreiben: +\[ +\Tag{(2)} +\phi_1(\xi)\, d\xi = ce^{-\tfrac{n\xi^2}{2w(1 - w)}}\, d\xi. +\] +Man sieht, daß $\phi_1(\xi)\, d\xi$, wenn wir noch +\[ +\Tag{(3)} +t = \frac{x}{\sqrt{2nw(1 - w)}} + = \sqrt{\frac{n}{2w(1 - w)}}\, \xi +\] +setzen, +\[ += c \sqrt{\frac{2w(1 - w)}{n}} e^{-t^2}\, dt +\] +wird. + +Um nun noch die Konstante~$c$ zu bestimmen, kann man einen +zweifachen Weg einschlagen. Einmal nämlich kann man davon +\DPPageSep{124}{110} +ausgehen, daß der Maximalwert der Funktion $\phi_0(x)$, der für $x=0$ +eintritt, mit dem Maximalwert von $\phi_p$ für $p = nw$ übereinstimmen +soll. Man hat hierbei wieder einen Näherungsausdruck, der für +sehr große $n$~und~$p$ gilt, zu verwenden. Zu dem Zweck geht man +aus von der sogenannten \so{Stirling}schen Formel +\index{Stirlingsche Formel}% +\[ +n! = \sqrt{2\pi}\, n^{n+\tfrac{1}{2}}\, e^{-n}, +\] +die für einen sehr großen Wert von $n$ gilt. Ebenso wird natürlich +auch +\[ +p! = \sqrt{2\pi}\, p^{p+\tfrac{1}{2}}\, e^{-p},\quad +(n - p)! = \sqrt{2\pi}\, (n - p)^{n-p+\tfrac{1}{2}}\, e^{-n+p} +\] +und es ergibt sich für $p=nw$: +\begin{align*} +\phi_{nw} + &= \frac{1}{\sqrt{2\pi nw(1 - w)}} + · \frac{n^n w^{nw} (1 - w)^{n(1-w)}}{\bigl[nw\bigr]^{nw} \bigl[n(1 - w)\bigr]^{n(1-w)}} \\ + &= \frac{1}{\sqrt{2\pi nw(1 - w)}}. +\end{align*} +Dieses muß aber mit der Konstanten~$C$ identisch sein, und wir +haben sonach +\[ +C = \frac{1}{\sqrt{2\pi nw(1 - w)}},\quad\text{also}\quad +c = \sqrt{\frac{n}{2\pi w(1 - w)}} +\] +und +\[ +\phi_1(\xi) = \sqrt{\frac{n}{2\pi w(1 - w)}}·e^{-\tfrac{n\xi^2}{2w(1 - w)}}. +\] + +Andererseits können wir aber auch davon ausgehen, daß die +Summe aller möglichen relativen Häufigkeiten oder Wahrscheinlichkeiten +gleich~$1$ werden muß, und diese Bedingung auch für die +Näherungsfunktion als streng erfüllt annehmen. Es wird nun +\[ +\phi_1(\xi)\, d\xi +\] +die Wahrscheinlichkeit dafür, daß der Wert von $\xi$ zwischen $\xi$ und +$\xi + d\xi$ liegt, und damit ergibt sich für die Summe aller möglichen +Wahrscheinlichkeiten das Integral +\[ +\Int_{-\infty}^{+\infty} \phi_1(\xi)\, d\xi + = c \sqrt{\frac{2w(1 - w)}{n}} \Int_{-\infty}^{+\infty} e^{-t^2}\, dt. +\] +\DPPageSep{125}{111} + +Um dieses letzte Integral zu berechnen, gehen wir den von +\so{Poisson} angegebenen Weg, daß wir es mit einer anderen Bezeichnung +\index{Poisson}% +der Veränderlichen noch einmal bilden und die beiden so +entstehenden Integrale +\[ +I = \Int_{-\infty}^{+\infty} e^{-t^2}\, dt,\quad +I = \Int_{-\infty}^{+\infty} e^{-s^2}\, ds +\] +miteinander multiplizieren. Es ergibt sich so das Doppelintegral +\[ +I^2 = \Int_{-\infty}^{+\infty}\Int_{-\infty}^{+\infty} e^{-(s^2+t^2)}\, ds\, dt, +\] +und um dieses auszuwerten, setzen wir +\[ +s = r \cos \rho,\quad t = r \sin \rho. +\] +Dadurch geht, weil das Flächenelement dann $r\, dr\, d\rho$ wird, das +Doppelintegral über in +\[ +I^2 = \Int_{0}^{\infty}\Int_0^{2\pi} e^{-r^2} r\, dr\, d\rho. +\] +In diesem neuen Doppelintegral lassen sich die beiden Integrationen +getrennt ausführen. Es wird +\[ +\Int_0^{2\pi} d\rho = 2\pi,\quad +\Int_{0}^{\infty} e^{-r^2} r\, dr = \frac{1}{2}, +\] +und damit ergibt sich schließlich +\[ +I^2 = \pi,\quad\text{also}\quad +I = \sqrt{\pi}. +\] +Hieraus aber folgt: +\[ +1 = \Int_{-\infty}^{+\infty} \phi_1(\xi)\, d\xi + = c \sqrt{\frac{2w(1 - w)}{n}} I + = c \sqrt{\frac{2\pi w(1 - w)}{n}}, +\] +also +\[ +\Tag{(4)} +c = \sqrt{\frac{n}{2\pi w(1 - w)}}, +\] +\dh~genau dasselbe Resultat, das früher auf anderem Wege gefunden +wurde. +\DPPageSep{126}{112} + +Die Veränderliche~$\xi$ kann, da das Verhältnis $\dfrac{x}{n}$ verhältnismäßig +klein bleibt, nur sehr kleine Werte haben. In der Tat zeigt +der Ausdruck von~$\phi_1(\xi)$, daß $n\xi^2$ einen mäßigen Wert haben +muß, damit der Funktionsausdruck $\phi(\xi)$ einen berechenbaren Wert +erhält. Führen wir statt $\xi$ die andere Relativzahl +\[ +\frakx = \sqrt{n}·\xi = \frac{x}{\sqrt{n}} +\] +ein, so erhalten wir jetzt ein Argument, das mäßige Werte annimmt, +und damit den Wert +\[ +\Tag{(5)} +\phi(\frakx)\, d\frakx + = \frac{1}{\sqrt{2\pi w(1 - w)}}\, + e^{-\tfrac{\frakx^2}{2w(1 - w)}}\, d\frakx +\] +für die Wahrscheinlichkeit, daß $\frakx$ zwischen $\frakx$~und~$\frakx + d\frakx$ liegt, \dh~das +ermittelte Ziehungsverhältnis zwischen +\[ +\frac{p}{n}\quad\text{und}\quad +\frac{p}{n} + \frac{\frakx + d\frakx}{\sqrt{n}}. +\] +Man sieht daraus unmittelbar, daß die Genauigkeit der Bestimmung +des Mischungsverhältnisses aus dem Ziehungsverhältnis proportional +mit der Quadratwurzel aus der Anzahl der gemachten +Ziehungen wächst. + +Der Verlauf der gefundenen Funktion ergibt sich aus folgender +Tabelle, wobei $t$ durch~\Eqref{(3)} bestimmt ist: +\[ +\begin{array}{c|c||c|c||c|c} +\hline\hline +\vphantom{\Bigg|} +±t & \dfrac{1}{\sqrt{\pi}}\, e^{-t^2} & +±t & \dfrac{1}{\sqrt{\pi}}\, e^{-t^2} & +±t & \dfrac{1}{\sqrt{\pi}}\, e^{-t^2} \\ +\hline\hline +0,0 & 0,5642 & 1,0 & 0,2076 & 2,0 & 0,0104 \\ +0,1 & 0,5586 & 1,1 & 0,1683 & 2,1 & 0,0069 \\ +0,2 & 0,5421 & 1,2 & 0,1337 & 2,2 & 0,0045 \\ +0,3 & 0,5157 & 1,3 & 0,1041 & 2,3 & 0,0029 \\ +0,4 & 0,4808 & 1,4 & 0,0795 & 2,4 & 0,0018 \\ +0,5 & 0,4394 & 1,5 & 0,0595 & 2,5 & 0,0011 \\ +0,6 & 0,3937 & 1,6 & 0,0436 & 2,6 & 0,0007 \\ +0,7 & 0,3457 & 1,7 & 0,0314 & 2,7 & 0,0004 \\ +0,8 & 0,2975 & 1,8 & 0,0222 & 2,8 & 0,0002 \\ +0,9 & 0,2510 & 1,9 & 0,0153 & 2,9 & 0,0001 \\ +\end{array} +\] +\DPPageSep{127}{113} + +Der zweite Fall, in dem sich ein einfacher Näherungsausdruck +für $\phi_p$ ergibt, ist der, wo wieder $n$ sehr groß, $w$~aber sehr klein +und $p$ nicht groß ist, so daß die Fakultät~$p!$ direkt berechnet +werden kann. + +Wir berechnen wieder $n!$ nach der \so{Stirling}schen Formel +\[ +n! = \sqrt{2\pi}\, n^{n+\tfrac{1}{2}}\, e^{-n} +\] +und ebenso können wir setzen +\[ +(n - p)! = \sqrt{2\pi}\, (n - p)^{n-p+\tfrac{1}{2}}\, e^{-n+p}. +\] +Es ergibt sich dann: +\[ +\phi_p = \frac{(n - p)^p}{p!\left(1 - \dfrac{p}{n}\right)^{n+\tfrac{1}{2}}}\, + e^{-p} w^p(1 - w)^{n-p}. +\] +Nun kann aber für sehr großes~$n$ +\[ +\left(1 - \frac{p}{n}\right)^{n+\tfrac{1}{2}} = e^{-p} +\] +gesetzt werden und ebenso ergibt sich auch: +\[ +(1 - w)^{n-p} = e^{-(n - p)w}. +\] +Mithin wird +\[ +\phi_p = \frac{(n - p)^p w^p}{p!}\, e^{-(n-p)w}, +\] +also schließlich, wenn noch +\[ +(n - p)·w = m \quad\text{(oder angenähert $n·w = m$)} +\] +gesetzt wird, +\[ +\phi_p = \frac{m^p e^{-m}}{p!}. +\] +Dies ist die gesuchte Näherungsformel, zu der noch gehört, daß +für~$p=0$ $\phi_p = e^{-m}$~zu nehmen ist. Es zeigt sich, daß, damit +berechenbare Werte herauskommen, die Anzahl~$n$ der gemachten +Ziehungen so groß sein muß, daß das Produkt~$n·w$ einen angebbaren +Wert erhält. +\DPPageSep{128}{114} + +Um einen Begriff von dem Verlauf dieser Funktion zu geben, +haben wir die folgende kleine Tabelle für einzelne Werte von~$m$ +angefügt: +\[ +\begin{array}{c||*{6}{c|}} +\hline\hline +\multirow{2}{*}{p} & \multicolumn{6}{c}{m} \\ +\cline{2-7} + & 0,1 & 0,5& 1,0& 2,0 & 3,0 & 4,0\\ +\hline\hline + 0 & 0,9048& 0,6065& 0,3679& 0,1353& 0,0498& 0,0183 \\ + 1 & 0,0905& 0,3033& 0,3679& 0,2707& 0,1494& 0,0733 \\ + 2 & 0,0045& 0,0758& 0,1839& 0,2707& 0,2240& 0,1465 \\ + 3 & 0,0002& 0,0126& 0,0613& 0,1804& 0,2240& 0,1954 \\ + 4 & \Dash & 0,0016& 0,0153& 0,0902& 0,1680& 0,1954 \\ + 5 & \Dash & 0,0002& 0,0031& 0,0361& 0,1008& 0,1563 \\ + 6 & \Dash & \Dash & 0,0005& 0,0120& 0,0504& 0,1042 \\ + 7 & \Dash & \Dash & 0,0001& 0,0034& 0,0216& 0,0595 \\ + 8 & \Dash & \Dash & \Dash & 0,0009& 0,0081& 0,0298 \\ + 9 & \Dash & \Dash & \Dash & 0,0002& 0,0027& 0,0132 \\ +10 & \Dash & \Dash & \Dash & \Dash & 0,0007& 0,0053 \\ +11 & \Dash & \Dash & \Dash & \Dash & 0,0001& 0,0019 \\ +12 & \Dash & \Dash & \Dash & \Dash & \Dash & 0,0006 \\ +13 & \Dash & \Dash & \Dash & \Dash & \Dash & 0,0002 \\ +14 & \Dash & \Dash & \Dash & \Dash & \Dash & 0,0001 \\ +\end{array} +\] + +Es bleibt noch der Fall zu erledigen, wo nicht aus einer Urne, +sondern bei jeder Ziehung wieder aus einer anderen Urne gezogen +wird, wobei die Mischungsverhältnisse der weißen und schwarzen +Kugeln in den Urnen, aus denen gezogen wird, der Reihe nach beliebig +gegeben sind. Wir können auch hier die Anzahl der Ziehungen +außerordentlich groß annehmen und dann nach einem Näherungsausdruck +suchen, der die herauskommende Verteilung darstellt. + +Wir hatten oben das Mischungsverhältnis der weißen und +schwarzen Kugeln in der $i$ ten Urne mit~$w_i/w'_i$ bezeichnet, wobei +$w_i + w'_i = 1$ war. Es wird hinreichen, wenn wir den Fall ins +Auge fassen, wo sowohl $w_i$ als auch $w'_i$ höchstens in vereinzelten +Fällen einen sehr kleinen Wert hat. Dann führt folgende Betrachtung +zum Ziel. + +Für die relative Häufigkeit des $p$\,maligen Ziehens einer +weißen Kugel in $n = p + q$ Fällen hatten wir oben (S.~101) den +Koeffizienten von~$\xi^p\eta^q$ in der Entwickelung des Produktes +\[ +\Prod_i(w_i\xi + w'_i\eta) +\] +\DPPageSep{129}{115} +gefunden. Wir können nun, indem wir $\xi = e^{i\zeta}$, $\eta = e^{-i\zeta}$ annehmen, +für diesen Koeffizienten den Integralausdruck setzen: +\[ +\psi_p = \frac{1}{\pi} \Int_{-\tfrac{\pi}{2}}^{+\tfrac{\pi}{2}} + \Prod_i (w_i\xi + w'_i\eta) \xi^{-p} \eta^{-q}\, d\zeta. +\] +Dieses Integral ergibt sich nämlich, wenn wir das Produkt ausführen, +aus einer Reihe von Integralen der Form +\[ +\Int_{-\alpha}^{+\alpha} \psi_\mu \xi^{\mu-p} \eta^{\nu-q}\, d\zeta. +\] +Hierin wird +\[ +\mu + \nu = p + q = n. +\] +Es findet sich also für das vorstehende Integral der Wert +\[ +\psi_\mu \Int_{-\alpha}^{+\alpha} e^{2(\mu - p)i\zeta}\, d\zeta, +\] +oder ausgerechnet, wenn $\mu - p \neq 0$, +\[ +\frac{\psi_\mu}{2(\mu - p)i} \bigl[e^{2(\mu-p)i\alpha} - e^{-2(\mu-p)i\alpha}\bigr] +\] +oder +\[ +\frac{\psi_\mu}{\mu - p} \sin 2(\mu - p)\alpha. +\] +Werden nun für die Integrationsgrenzen $-\alpha$~und~$+\alpha$ die Werte +$-\dfrac{\pi}{2}$ und~$+\dfrac{\pi}{2}$, also $\alpha = \dfrac{\pi}{2}$ genommen, so verschwindet dieser +Ausdruck, solange~$\mu \neq p$. Nur wenn $\mu = p$, ergibt sich der Wert +$\psi_p·\pi$, womit die Behauptung bewiesen ist. + +Um jetzt das eingeführte Integral umzuformen, setzen wir +\[ +w_i\xi + w'_i\eta = \rho_i e^{i\theta_i}, +\] +dann wird, da $\xi$~und~$\eta$ von der Form $\xi = e^{i\zeta}$, $\eta = e^{-i\zeta}$ +sein sollen, weiter +\[ +w_i\eta + w'_i\xi = \rho_i e^{-i\theta_i}. +\] +\DPPageSep{130}{116} +Durch Multiplikation der beiden vorstehenden Ausdrücke erhalten +wir +\[ +(w_i^2 + w_i'^2) \xi\eta + w_i w'_i (\xi^2 + \eta^2) = \rho_i^2 +\] +oder, da $w_i + w'_i = 1$, +\[ +\xi\eta + w_i w'_i(\xi - \eta)^2 = \rho_i^2. +\] +Führen wir hierin ein die aus $\xi = e^{i\zeta}$, $\eta = e^{-i\zeta}$ folgenden Werte +\[ +\xi\eta = 1,\quad +\xi - \eta = 2i \sin\xi, +\] +so erhalten wir +\[ +1 - 4 w_i w'_i \sin^2\zeta = \rho_i^2. +\] + +Wenn nun das Produkt sehr viele Faktoren enthält (deren +absolute Werte alle kleiner als $1$ sind) und trotzdem sein absoluter +Wert nicht sehr klein werden soll, so müssen in dem Ausdruck +$\Prod\rho_i$ für den absoluten Wert des Produktes die Werte~$\rho_i$ von~$1$ +sehr wenig verschieden sein. Das bedingt aber, daß in dem +Ausdruck +\[ +\sqrt{1 - 4 w_i w'_i \sin^2 \zeta} = \rho_i +\] +$\sin \zeta$ und damit $\zeta$ selbst sehr klein werden muß, so daß wir $\sin \zeta$ +durch $\zeta$ ersetzen können. Auf diese Weise erhalten wir +\[ +\sqrt{1 - 4 w_i w'_i \zeta^2} = \rho_i, +\] +oder, da $\zeta$ sehr klein ist, mit genügender Annäherung +\[ +e^{-2w_i w'_i \zeta^2} = \rho_i. +\] + +Ferner finden wir +\[ +\frac{w_i\xi + w'_i\eta}{w_i\eta + w'_i\xi} = e^{2i\theta_i}, +\] +und daraus +\[ +(w_i - w'_i) \tang \zeta = \tang \theta_i. +\] +Wird nun $\zeta$ sehr klein, so läßt sich statt dieser Gleichung +schreiben: +\[ +(w_i - w'_i) \zeta = \theta_i. +\] +\DPPageSep{131}{117} + +So ergibt sich schließlich für den zu bestimmenden Integralausdruck +der Wert +\[ +\frac{1}{\pi} \Int_{-\tfrac{\pi}{2}}^{+\tfrac{\pi}{2}} + e^{-2\Sum w_i w'_i\zeta^2}\, + e^{\bigl[\Sum(w_i - w'_i) - (p - q)\bigr]i\zeta}\, d\zeta. +\] +Wir wollen nun einführen +\[ +\Tag{(6)} +\frac{2 \Sum w_i(1 - w_i)}{n} = \frac{2 \Sum w_i w'_i}{n} = k^2 +\] +und außerdem die Mittelwerte +\[ +\frac{\Sum w_i}{n} = w,\qquad +\frac{\Sum w'_i}{n} = w'\quad (w + w' = 1), +\] +indem wir weiter setzen +\[ +w = \frac{p}{n} + \tau,\qquad +w' = \frac{q}{n} - \tau, +\] +dann nimmt der Integralausdruck die Form an: +\[ +\frac{1}{\pi} \Int_{-\infty}^{+\infty} e^{-nk^2\zeta^2 + 2ni\tau\zeta}\, d\zeta. +\] +Hierbei haben wir für die Grenzen sogleich $-\infty$~und~$+\infty$ genommen, +weil überhaupt nur kleine Werte des Argumentes~$\zeta$ in +Betracht kommen, indem für größere Werte der absolute Wert +des Integranden sehr klein wird. Ferner wollen wir berücksichtigen, +daß die Stufen, in denen $\tau$ zunimmt, durch $\dfrac{1}{n}$ gegeben sind, und +da nach Voraussetzung $n$ sehr groß ist, können wir $\dfrac{1}{n} = d\tau$\DPnote{** TN: [sic]} +setzen und den Wert des Integralausdruckes +\[ += \Phi(\tau)\, d\tau. +\] +\DPPageSep{132}{118} +So erhalten wir: +\begin{align*} +\Phi(\tau) + &= \frac{n}{\pi} \Int_{-\infty}^{+\infty} + e^{-nk^2 \left(\zeta - \tfrac{i\tau}{k^2}\right)^2}\, + e^{-\tfrac{n\tau^2}{k^2}}\, d\zeta \\ + &= \frac{\sqrt{n}}{\sqrt{\pi}k}\, e^{-\tfrac{n\tau^2}{k^2}} \Int_{-\infty}^{+\infty} + e^{-nk^2 \left(\zeta - \tfrac{i\tau}{k^2}\right)^2}\, \sqrt{n}k\, + \frac{d\zeta}{\sqrt{\pi}}, +\end{align*} +und daraus +\[ +\Phi(\tau) = \frac{\sqrt{n}}{\sqrt{\pi}k}\, e^{-\tfrac{n\tau^2}{k^2}}. +\] + +Wenn wir also noch +\[ +\Tag{(7)} +h_0 = \frac{\sqrt{n}}{k} +\] +machen, so finden wir genau denselben Ausdruck +\[ +\Tag{(8)} +\Phi(\tau)\, d\tau = \frac{h_0}{\sqrt{\pi}}\, e^{-h_0^2\tau^2}\, d\tau +\] +für die relative Häufigkeit der Abweichung~$\tau$ des beobachteten +Verhältnisses von dem Wert~$w$ wie früher. Der Wert~$w$ ist +einfach das Mittel +\[ +\Tag{(9)} +w = \frac{\Sum w_i}{n} +\] +aus den einzelnen Werten~$w_i$, und für $h_0$ ergibt sich die Gleichung +\[ +\frac{1}{2h_0^2} = \frac{1}{n} \Sum \frac{w_i(1 - w_i)}{n}. +\] +Dieser Ausdruck ist also auch das Mittel aus den entsprechenden +für die einzelnen relativen Häufigkeiten~$w_i$ gebildeten Werten +\[ +\frac{w_i(1 - w_i)}{n}. +\] + +Das letzte Resultat läßt sich auch so deuten, daß die durch +die Beziehung +\[ +\mu^2 = \Int_{-\infty}^{+\infty} e^{-h_0^2\tau^2}\, \tau^2 + \frac{h_0\, d\tau}{\sqrt{\pi}} +\] +\DPPageSep{133}{119} +bestimmte mittlere Ausweichung für den Wert~$\tau$ oder~$\dfrac{p}{n}$, da +\[ +\Int_{-\infty}^{+\infty} e^{-h_0^2\tau^2}\, \tau^2 \frac{h_0\, d\tau}{\sqrt{\pi}} + = \frac{1}{2h_0^2} +\] +ist, den Wert erhält: +\[ +\Tag{(10)} +\mu = \sqrt{\frac{\Sum w_i(1 - w_i)}{n^2}}. +\] + +Die Formeln \Eqref{(9)}~und~\Eqref{(10)} stimmen genau mit denen überein, +die wir im vorigen Kapitel bereits von dem ursprünglichen Ausdruck +für die relative Häufigkeit ausgehend gefunden haben. Wir +haben jetzt aber noch weiter gefunden, daß die Verteilung, die +sich für das Ziehungsverhältnis bei einer sehr großen Anzahl von +Ziehungen ergibt, wenn das Mischungsverhältnis (\dh~die zugrunde +liegende mathematische Wahrscheinlichkeit) nicht unveränderlich +ist, sondern beliebig wechselt, aber natürlich bei jeder +Ziehungsserie in der gleichen Weise, keine andere ist wie bei +dem gleichbleibenden Mischungsverhältnis, nämlich die durch die +\so{Gauß}sche Funktion gegebene. + +Dagegen besteht nicht mehr die frühere Beziehung zwischen +$w$~und~$\mu$ +\[ +\tag*{($\alpha$)} +\mu = \sqrt{\frac{w(1 - w)}{n}}. +\] +Statt dieser Gleichung läßt sich aber leicht eine Ungleichheit ableiten. +Wir haben +\[ +\Sum w_i^2 = \Sum(w_i - w)^2 + nw^2, +\] +also +\[ +\Sum w_i^2 > nw^2. +\] +Hieraus und aus $\Sum w_i = nw$ folgt aber +\[ +\Sum w_i(1 - w_i) < nw - nw^2, +\] +mithin +\[ +\frac{\Sum w_i(1 - w_i)}{n^2} < \frac{w(1 - w)}{n} +\] +und mit Rücksicht auf~\Eqref{(2)} +\[ +\tag*{($\beta$)} +\mu < \sqrt{\frac{w(1 - w)}{n}}. +\] +\DPPageSep{134}{120} + +Die Verwendung der gefundenen Näherungsformeln geht nun +so vor sich, daß man, wenn eine Verteilungsreihe vorliegt, von +der man vermutet, daß sie einer der Formeln angenähert entsprechen +wird, diese Verteilungsreihe mit den nach der Formel errechneten +Werten zu vergleichen sucht. Bei einer Verteilungsreihe, +die der \so{Gauß}schen Verteilungsfunktion entspricht, muß die Verteilung +eine symmetrische sein, \dh~bei gleichen Abständen von +dem Normalwert müssen sich auch näherungsweise gleiche Häufigkeitszahlen +ergeben. Bei einer Verteilungsreihe, die dem Ausdruck +$\dfrac{m^pe^{-m}}{p!}$ entspricht, ergibt sich dagegen eine wesentliche +Asymmetrie, und zwar ist der Normalwert nach dem Anfang der +Reihe zu verschoben, so daß sich erst eine verhältnismäßig rasche +Zunahme und nachher eine langsamere Abnahme ergibt. + +Die Formeln enthalten bestimmte Konstanten, und zwar ist, +wenn wir sie so auffassen, daß sie die jeweiligen Bruchteile der +beobachteten Gesamtfälle liefern, also die Summe aller durch sie +dargestellten relativen Häufigkeiten gleich~$1$ wird, in jeder Formel +nur eine Konstante enthalten. + +Im Falle der Formel~\Eqref{(5)} schreiben wir (für $\frakx = x:\sqrt{n}$): +\[ +\Tag{(A)} +\phi(\frakx)=\frac{h}{\sqrt{\pi}}\, e^{-h^2\frakx}, +\] +wobei $h = 1:\sqrt{2w(1 - w)}$. Im Falle der Formel~\Eqref{(8)} ist $\frakx = \tau\sqrt{n}$ +und $h = h_0:\sqrt{n} = 1:k = \sqrt{n}:\sqrt{2\Sum w_i(1- w_i)}$ zu setzen; $\frakx$~und +$h$ sind dann berechenbare Werte. + +Ist nun eine dieser Verteilungsfunktion folgende Verteilungsreihe +vorgelegt, so besteht eine erste Methode, um zu der Bestimmung +der Konstanten~$h$ in der Formel zu gelangen, darin, daß +man die Integrale +\[ +\Int_{0}^{\infty} \phi(\frakx)\frakx\, d\frakx \quad\text{und}\quad +\Int_{-\infty}^{0} \phi(\frakx)\frakx\, d\frakx +\] +betrachtet, die einander entgegengesetzt gleich werden und von +denen wir das erste mit $S$ bezeichnen wollen. Es ergibt sich +sofort: +\DPPageSep{135}{121} +\[ +S = \frac{1}{\sqrt{\pi}h} \Int_{0}^{\infty} e^{-h^2\frakx^2}h\frakx\, d(h\frakx) + = \frac{1}{2\sqrt{\pi}h}\bigl[e^{-h^2\frakx^2}\bigr]_\infty^0 + = \frac{1}{2\sqrt{\pi}h}, +\] +und daraus +\[ +\Tag{(a)} +\frac{1}{2h} = \sqrt{\pi}·S. +\] + +Die zweite Bestimmung von $h$ beruht auf der Auswertung +des Integrals +\[ +J = \Int_{-\infty}^{+\infty} \phi(\frakx)\frakx^2\, d\frakx. +\] +Für dieses Integral ergibt sich der Wert: +\[ +J = \frac{1}{\sqrt{\pi} h^2} \Int_{-\infty}^{+\infty} + e^{-h^2\frakx^2} h^2\frakx^2\, d(h\frakx) + = \frac{1}{\sqrt{\pi} h^2} \Int_{-\infty}^{+\infty} + e^{-t^2} t^2\, dt + = \frac{1}{2h^2}, +\] +weil durch partielle Integration +\[ +1 = \frac{1}{\sqrt{\pi}} \Int_{-\infty}^{+\infty} e^{-t^2}\, dt + = \frac{2}{\sqrt{\pi}} \Int_{-\infty}^{+\infty} e^{-t^2} t^2\, dt +\] +gefunden wird. Also folgt +\[ +\Tag{(b)} +\frac{1}{2h} = \sqrt{\frac{J}{2}}. +\] + +Die Vergleichung dieser beiden Bestimmungen zeigt, daß +\[ +\Tag{(c)} +\sqrt{J} = \sqrt{2\pi}·S +\] +sein muß, und dies ist eine Beziehung, der jede Reihe mit einer +solchen typischen Verteilung genügen muß. + +Eine dritte Bestimmung läßt sich schließlich aus der Einführung +des Wertes~$\alpha$ ableiten, für den +\[ +\Int_{-\alpha}^{+\alpha} e^{-t^2}\, \frac{dt}{\sqrt{\pi}} = \frac{1}{2} +\] +wird. Dieser Wert läßt sich ein für allemal bestimmen. Man +findet +\[ +\alpha = 0,4769. +\] +\DPPageSep{136}{122} + +Führt man nun auch den Wert~$\rho$ ein, für den +\[ +\Int_{-\rho}^{+\rho} \phi(\frakx)\, d\frakx + = \Int_{-\rho}^{+\rho} e^{-h^2 \frakx^2}\, \frac{h\, d\frakx}{\sqrt{\pi}} + = \frac{1}{2} +\] +wird, so ergibt sich sofort, daß +\[ +\alpha = h\rho +\] +sein muß. Man findet also +\[ +\Tag{(d)} +h = \frac{0,4769}{\rho} +\] +und daraus auch +\[ +\Tag{(e)} +\frac{\rho}{0,9538 \sqrt{\pi}} = S. +\] +Dies ist eine zweite Beziehung, der eine typische Verteilungsreihe +genügen muß. Was die Bestimmung von $\rho$ betrifft, so hat man +nur von unten und von oben ein Viertel der beobachteten Fälle +abzuzählen. Der Abstand der beiden so gefundenen Stellen ist +das Doppelte des Wertes~$\rho$. + +Wir wollen nun die analogen Bestimmungen auch für die +zweite Näherungsformel +\[ +\Tag{(B)} +\phi_p = \frac{m^p e^{-m}}{p!} +\] +durchzuführen suchen. Zunächst wollen wir bestätigen, daß auch +hier sich +\[ +\Sum \phi_p = 1 +\] +ergibt. Dies ist in der Tat der Fall, denn es wird +\[ +\Sum\phi_p + = \left\{1 + \frac{m}{1!} + \frac{m^2}{2!} + \frac{m^3}{3!} + \dots\right\} e^{-m} + = e^m·e^{-m} = 1. +\] +Bilden wir nun auch $\Sum p\phi_p$, so finden wir sofort +\[ +\Sum p\phi_p = m\left\{1 + \frac{m}{1!} + \frac{m^2}{2!} + \dots\right\} e^{-m}, +\] +also +\[ +\Tag{(I)} +\Sum p\phi_p = m. +\] +\DPPageSep{137}{123} +Hieraus ergibt sich eine erste Bestimmung für die Konstante~$m$. +Weiter wird aber +\[ +\Sum p(p - 1)\phi_p + = m^2\left\{1 + \frac{m}{1!} + \frac{m^2}{2!} + \dots\right\} e^{-m}, +\] +also +\[ +\Sum p(p - 1)\phi_p = m^2. +\] +Daraus folgt +\[ +\Sum p^2\phi_p = m(m+1) +\] +und +\[ +\Sum (p - m)\phi_p = \Sum p^2\phi_p - m^2\Sum \phi_p = m(m + 1) - m^2 = m. +\] +Die so sich ergebende Formel +\[ +\Tag{(II)} +\Sum (p - m)^2\phi_p = m +\] +liefert mit~\Eqref{(I)} zusammen eine Beziehung, der die dieser Verteilungsformel +folgenden Verteilungsreihen genügen müssen. + +Bis jetzt haben wir überall vorausgesetzt, daß die gezogene +Kugel immer wieder sofort in die Urne zurückgelegt wird. Diese +Voraussetzung entspricht aber nicht der Art, wie man sich etwa +von der Mischung zweier Getreidesorten in einem größeren Behälter +überzeugen würde. Man würde dann einfach ein kleineres +Maß voll Getreide herausschöpfen und durch Abzählen die +Mischung der Getreidesorten in diesem Maße feststellen, um das +gefundene Mischungsverhältnis sofort auf die ganze Getreidemenge +zu übertragen. Die Berechtigung dieses allgemein angewendeten +Verfahrens muß sich nun auch mathematisch begründen +lassen, indem wir von denselben grundlegenden Voraussetzungen +ausgehen wie bei dem gewöhnlichen Urnenschema. + +Wir setzen also voraus, in einer Urne seien $u$ weiße und $v$ +schwarze Kugeln enthalten, im ganzen $m = u + v$ Kugeln. Wir +greifen nun von den $m$ Kugeln $n$ heraus und fragen nach der +relativen Häufigkeit der Fälle, wo unter diesen $n$ Kugeln $p$ weiße +und $q$ schwarze sind. Wenn aber mit einem Griff $n$ Kugeln gezogen +werden, so ist dies für den Erfolg dasselbe, als wenn die +Kugeln einzeln gezogen, aber nicht wieder zurückgelegt werden. +Sind nun unter den gezogenen $n$ Kugeln $p$ weiße und $q$ schwarze, +so kann dieser Erfolg auf verschiedene Arten zustande gekommen +sein, je nachdem in welcher Reihenfolge die weißen und schwarzen +\DPPageSep{138}{124} +Kugeln erschienen sind. Solcher verschiedener Reihenfolgen der +Farben gibt es im ganzen +\[ +\frac{n!}{p!\, q!}. +\] +Für die verschiedenen Arten, auf die der Erfolg zustande kommen +kann, ergibt sich aber dieselbe relative Häufigkeit~$\omega$, für den +Erfolg selbst also die relative Häufigkeit +\[ +\frac{n!}{p!\, q!}\omega. +\] + +Um $\omega$ zu finden, zerlegen wir den gesamten Ziehungsprozeß, +der die Kugeln in einer bestimmten Reihenfolge liefert, in die +einzelnen Ziehungen, aus denen er besteht, und nehmen der Einfachheit +wegen die Reihenfolge, wo erst alle weißen und dann +alle schwarzen Kugeln erscheinen. Für die Ziehung der ersten +weißen Kugel finden wir die relative Häufigkeit +\[ +\frac{u}{m}, +\] +für die Ziehung der zweiten Kugel die relative Häufigkeit +\[ +\frac{u - 1}{m - 1}. +\] +So geht es fort. Für die Ziehung der letzten weißen Kugel wird +die relative Häufigkeit +\[ +\frac{u - p + 1}{m - p + 1}, +\] +für die Ziehung der ersten schwarzen Kugel +\[ +\frac{v}{m - p}, +\] +usw., für die letzte Kugel +\[ +\frac{v - q + 1}{m - p - q + 1}. +\] + +Die relative Häufigkeit des Gesamtereignisses entsteht durch +Multiplikation aller der vorstehenden Werte, also wird +\[ +\omega = \frac{u·(u - 1)\dots(u - p + 1)·v·(v - 1)\dots(v - q + 1)} + {m·(m - 1)\dots(m - n + 1)} +\] +\DPPageSep{139}{125} +oder +\[ +\omega = \frac{u!\, v!}{m!}·\frac{(m - n)!}{(u - p)!\, (v - q)!}, +\] +und damit finden wir für die gesuchte relative Häufigkeit den Wert +\[ +\psi_p = \frac{n!}{p!\, q!}·\frac{u!\, v!}{m!}·\frac{(m - n)!}{(u - p)!\,(v - q)!}. +\] + +Nehmen wir nun an, $m$~sei sehr groß, ebenso auch $u$~und~$v$, +derart, daß $\dfrac{u}{m}$~und~$\dfrac{v}{m}$ von $0$~und~$1$ erheblich verschieden sind, +dagegen sei $n$ eine mäßige Zahl, so wird man in dem ursprünglichen +Ausdruck für $\omega u - 1, \dots, u - p + 1$ durch~$u$, $v - 1, \dots, +v - q + 1$ durch~$v$, $m - 1, \dots, m - n + 1$ durch~$m$ ersetzen +können, und erhält dann statt $\psi_p$ den früheren Ausdruck +\[ +\psi_p = \frac{n!}{p!\, q!}\, \frac{u^p v^q}{m^n}, +\] +der ja für $\dfrac{u}{m} = w$, $\dfrac{v}{m} = 1 - w$ in die Form +\[ +\psi_p = \frac{n!}{p!\, q!} w^p(1 - w)^{n-p} +\] +übergeht. Man sieht also, daß sich in diesem Fall dieselbe Verteilung +ergibt, wie wenn die Kugeln einzeln gezogen und nach der +Ziehung immer wieder zurückgelegt würden. + +Es handelt sich nun darum, auch die Fälle zu untersuchen, +wo nicht bloß~$m$, sondern auch $n$ einen großen Wert hat. + +Um dann einen Überblick über die so entstehende Verteilungsreihe +zu erhalten (deren Summe wieder gleich~$1$ ist), bilden wir +zunächst den Quotienten +\[ +\frac{\psi_{p+1}}{\psi_p} = \frac{q}{p + 1}·\frac{u - p}{v - q + 1}. +\] +Hieraus leiten wir ab: +\[ +\frac{\psi_{p+1} - \psi_p}{\psi_p} + = \frac{(n + 1)(u + 1) - (p + 1)(m + 2)}{(p + 1)(v - n + p + 1)}. +\] +\DPPageSep{140}{126} +Dieser Ausdruck läßt sich einfacher schreiben, wenn wir die neuen +Zahlenwerte einführen +\[ +p' = p + 1,\ +n' = n + 1,\ +u' = u + 1,\ +v' = v + 1,\ +m' = m + 2 +\] +so daß +\[ +u' + v' = m'. +\] +Er wird dann +\[ +\frac{\psi_{p+1} - \psi_p}{\psi_p} = \frac{n'u' - p'm'}{p'(v' - n' + p')}. +\] + +Man sieht sofort, daß dieser Ausdruck verschwindet, daß sich +also ein Maximum der relativen Häufigkeit ergibt, wenn man +\[ +p' = n'·\frac{u'}{m'} +\] +macht. Dies entspricht der von vornherein annehmbaren Vermutung, +daß der wahrscheinlichste Wert für das Mischungsverhältnis +der schwarzen und weißen Kugeln innerhalb der herausgenommenen +Stichprobe durch das Mischungsverhältnis der sämtlichen +Kugeln in der Urne gegeben wird. + +Genau wie früher wird die relative Häufigkeit eines genauen +Zusammentreffens beider Verhältnisse an sich sehr gering, dagegen +die relative Häufigkeit eines angenäherten Zusammentreffens sehr +groß. Wir setzen dementsprechend wieder +\[ +p' = n'\frac{u'}{m'} + x +\] +und finden dann +\[ +\frac{\psi_{p+1} - \psi_p}{\psi_p} + = -\frac{m'x}{\left\{n'\dfrac{u'}{m'} + x\right\} + · \left\{(m' - n')\dfrac{v'}{m'} + x\right\}} +\] +oder +\[ +\frac{\psi_{p+1} - \psi_p}{\psi_p} + = -\frac{\xi}{\{w\chi + \xi\}·\{(1 - w)(1 - \chi) + \xi\}}, +\] +wenn wir einführen +\[ +\frac{u'}{m'} = w,\ +\frac{v'}{m'} = 1 - w,\ +\frac{n'}{m'} = \chi,\ +\frac{m' - n''}{m'} = 1 - \chi,\ +\frac{x}{m'} = \xi. +\] +\DPPageSep{141}{127} + +Wir haben nun, auch vorausgesetzt, daß w nicht nahezu +gleich~$0$ oder gleich~$1$ ist, zwei Fälle zu unterscheiden. Wenn $\chi$ +nahe an $0$ liegt, \dh~$n$ wohl an sich groß, aber gegen $m$ klein ist, +können wir auf der rechten Seite der Gleichung in dem einen +Faktor des Nenners den Wert~$\xi$, den wir als relativ klein voraussetzen, +gegen das erste Glied vernachlässigen, im anderen +Faktor aber nicht. Wenn wir also +\[ +\frac{1}{m'} = d\xi,\quad +\psi_p = \psi(\xi),\quad +\psi_{p+1} - \psi_p = d\psi(\xi) +\] +setzen, ferner +\[ +\frac{\psi_{p+1} - \psi_p}{\psi_p} + = \frac{1}{m'}\, \frac{d \ln \psi(\xi)}{d\xi}, +\] +so ergibt sich, falls wir $\chi$ sehr klein annehmen, +\[ +\frac{d \ln \psi(\xi)}{d\xi} = -\frac{m'\xi}{(1 - w)(1 - \chi)(w\chi + \xi)} +\] +oder +\[ +\frac{d \ln \psi(\xi)}{d\xi} + = -\frac{m'}{(1 - w)(1 - \chi)} + + \frac{m'}{(1 - w)(1 - \chi)} · \frac{1}{1 + \dfrac{\xi}{w\chi}} +\] +und daraus durch Integration +\[ +\ln \psi(\xi) + = \ln c - \frac{m'\xi}{(1 - w)(1 - \chi)} + + \frac{m'w\chi}{(1 - w)(1 - \chi)} \ln\left(1 + \frac{\xi}{w\chi}\right). +\] +Führen wir hierin noch ein +\[ +\frac{m'}{(1 - w)(1 - \chi)} = \gamma,\quad +w\chi = \epsilon, +\] +so können wir dafür schreiben +\[ +\ln \psi(\xi) + = \ln c - \gamma\xi + \gamma\epsilon\ln\left(1 - \frac{\xi}{\epsilon}\right). +\] + +Sollte dieser Ausdruck nun direkt berechenbar sein, so müßte +zunächst $\gamma\xi$ berechenbar sein, also auch~$x$. Damit würden wir +aber zu dem Fall zurückkommen, wo nur eine mäßige Anzahl +von Werten~$p$ in Frage kommt, während die vorliegende Ableitung +sich auf den Fall bezieht, wo die Anzahl der in Betracht zu +ziehenden Werte~$p$ sehr groß ist und nur für diesen Fall Gültigkeit +hat. Wir müssen also $\gamma\xi$ als groß voraussetzen und damit +\DPPageSep{142}{128} +$\gamma\epsilon$ als sehr groß auch gegen~$\gamma\xi$. Entwickeln wir nämlich den +letzten Logarithmus in eine Reihe, so erhalten wir +\[ +\ln \psi(\xi) + = \ln c - \frac{\gamma\xi^2}{2\epsilon} + + \frac{\gamma\xi^3}{3\epsilon^2} - \dots\DPtypo{}{.} +\] +Dieser Wert würde mit $\gamma\xi$ sehr groß werden, wenn $\gamma\epsilon$ nicht sehr +groß auch gegen $\gamma\xi$ wäre. Nun wird aber schon das Verhältnis +des dritten zum zweiten Gliede dem absoluten Werte nach +\[ += \frac{2}{3}\, \frac{\gamma\xi}{\gamma\epsilon}. +\] +Dies ist ein sehr kleiner Wert. Wir können uns also auf die zwei +ersten Glieder beschränken und finden +\begin{align*} +\ln \psi(\xi) &= \ln c - \frac{\gamma\xi^2}{2\epsilon} \\ +\intertext{woraus folgt} +\psi(\xi) &= ce^{-\tfrac{\gamma\xi^2}{2\epsilon}} \\ +\intertext{oder} +\Tag{(C)} +\psi(\xi) &= ce^{-h_0^2\xi^2} +\end{align*} +für +\[ +h_0^2 = \frac{\gamma}{2\epsilon} = \frac{m'}{2w(1 - w)\chi(1 - \chi)}. +\] + +Es ist aber $h_0$ eine sehr große, $\xi$~eine sehr kleine Zahl. Zu +berechenbaren Werten gelangen wir, wenn wir +\[ +\frakx = \frac{m'\xi}{\sqrt{n'}} = \frac{x}{\sqrt{n'}},\quad +h = \frac{\sqrt{n'}}{m'} h_0 +\] +einführen. Dann wird die Verteilungsfunktion +\[ +\psi(\frakx) = \frac{h}{\sqrt{\pi}}\, e^{-h^2 \frakx^2}, +\] +genau wie früher, und angenähert $h^2 = \dfrac{1}{2w(1 - w)}$. Dies war +zu erwarten, denn wir sahen schon, daß, wenn die Anzahl der +herausgegriffenen Kugeln klein ist im Verhältnis zu der Anzahl +der in der Urne enthaltenen Kugeln, der Fall genau so liegt, als +ob die Kugeln einzeln gezogen und nach der Ziehung jedesmal +zurückgelegt würden. +\DPPageSep{143}{129} + +In dem anderen Falle, wo weder $w$ noch $\chi$ nahe an $0$ oder~$1$ +liegen, können wir in den beiden Faktoren des Nenners~$\xi$ gegen +das erste Glied vernachlässigen und erhalten dann sofort +\[ +\frac{d \ln \psi(\xi)}{d\xi} = -\frac{m'\xi}{w(1 - w)\xi(1 - \xi)} +\] +und daraus durch Integration +\[ +\psi(\xi) = ce^{-h_0^2\xi^2}, +\] +\dh~dieselbe durch die \so{Gauß}sche Funktion gegebene typische +Verteilung wie vorhin und wie in dem Falle, wo die Kugeln +einzeln gezogen und nach der Ziehung jedesmal zurückgelegt +werden. Nur hat die frühere Größe $\sqrt{\dfrac{n}{2w(1 - w)}}$, in welcher +wir $m'$ statt $n$ geschrieben zu denken haben, sich jetzt verwandelt +in +\[ +h_0 = \sqrt{\frac{m'}{2w(1 - w)\chi(1 - \chi)}}. +\] +Es tritt also noch ein Faktor hinzu, der am kleinsten ist, wenn +die herausgegriffenen Kugeln die Hälfte von den in der Urne enthaltenen +Kugeln betragen, und um so größer wird, je mehr sich die +Anzahl der herausgegriffenen Kugeln von diesem Wert entfernt. +Damit die Funktionswerte in den Grenzen der Berechenbarkeit +liegen, muß~$h\xi$, \dh~auch $x:\sqrt{n'}$ einen berechenbaren Wert haben +und $x:n'$ daher einen sehr kleinen Wert. Das Mischungsverhältnis +$\dfrac{p'}{n'} = w + \dfrac{x}{n'}$ des herausgegriffenen Kugelhaufens weicht also +wenig von dem Mischungsverhältnis~$w$ der Kugeln in der Urne ab. + +Aus allen bisherigen Betrachtungen hat sich uns für den Fall, +daß sich die Verteilungsreihe einer kontinuierlichen Verteilungsfunktion +nähert, immer eine bestimmte Funktion, die \so{Gauß}sche +Funktion, ergeben. Diese Funktion ist ganz besonderer Art, unter +anderem ist sie wesentlich symmetrisch. + +Es gibt aber eine Erweiterung des Urnenschemas, durch +die eine wesentlich unsymmetrische Verteilung entspringt und +\DPPageSep{144}{130} +die sich als von großer Bedeutung erwiesen hat, weil sie den +Weg zeigt, wie man zu viel allgemeineren Verteilungsfunktionen +gelangen kann. + +Diese Verallgemeinerung des Urnenschemas besteht darin, daß +wir uns nicht bloß eine, sondern eine ganze Anzahl von Urnen +denken, und zunächst durch das Los bestimmen, aus welcher Urne +wir ziehen wollen. Für die Anzahl Male, die wir auf diese Weise +die $i$te Urne treffen, ergibt sich hierbei eine bestimmte relative +Häufigkeit $w_i$ derart, daß, wenn wir die Summation über alle Urnen +ausdehnen, +\[ +\Sum w_i = 1 +\] +wird. + +Denken wir uns nun die Ziehungen an der $i$ten Urne vollzogen, +so möge $u_{iz}$ die relative Häufigkeit der Fälle bezeichnen, wo das +Verhältnis der Anzahl der gezogenen weißen Kugeln zu der Anzahl +der überhaupt gezogenen Kugeln gleich $z$ ist. Wir haben dann +eine typische stationäre Reihe vor uns und es gelten die früher +abgeleiteten Beziehungen +\[ +\Sum_z u_{iz} = 1,\quad +\Sum_z u_{iz} z = u_i,\quad +\Sum_z u_{iz} (z - u_i)^2 = \frac{u_i(1 - u_i)}{n}. +\] + +Betrachten wir nun aber die Ziehungen so, daß wir alle Urnen +berücksichtigen, daß also von vornherein nicht entschieden ist, aus +welcher Urne wir ziehen, so müssen wir das zusammengesetzte +Ereignis ins Auge fassen, dessen erster Teil die Bestimmung der +Urne ist, aus welcher gezogen werden soll, und dessen zweiter Teil +in den Ziehungen aus der Urne selbst besteht. Für dieses zusammengesetzte +Ereignis wird nun die relative Häufigkeit +\[ +w_i u_{iz} +\] +und daraus ergibt sich der Mittelwert +\[ +w = \Sum_i \Sum_z w_i u_{iz} z = \Sum_i w_i u_i. +\] + +Die mittlere Ausweichung haben wir durch den Ausdruck zu +bestimmen +\[ +\mu^2 = \Sum_i \Sum_z w_i u_{iz} (z - w)^2. +\] +\DPPageSep{145}{131} +Diesen Ausdruck haben wir nun weiter auszurechnen. Zu dem +Zweck beachten wir zunächst, daß +\begin{align*} +\Sum_i \Sum_z w_i u_{iz} (z - u_i)^2 + &= \Sum_i w_i \frac{u_i(1 - u_i)}{n} \\ + &= \frac{w}{n} - \frac{\Sum w_i u_i^2}{n} +\end{align*} +wird. Wir finden dann weiter: +\begin{align*} +\mu^2 &= \Sum_i w_i \left[\Sum_z u_{iz} z^2 - 2\Sum_z u_{iz} z·w + w^2\right] \\ + &= \Sum_i \Sum_z w_i u_{iz} z^2 - w^2. +\end{align*} + +Nun wird, da $\Sum_z u_{iz} z^2 = \Sum_z u_{iz} (z - u_i)^2 + u_i^2$, +\begin{align*} +\Sum_i\Sum_z w_i u_{iz} z^2 + &= \Sum_i\Sum_z w_i u_{iz} (z - u_i)^2 + \Sum_i w_i u_i^2 \\ + &= \frac{w}{n} - \frac{\Sum w_i u_i^2}{n} + \Sum w_i u_i^2 + = \frac{w}{n} + \frac{n - 1}{n} \Sum w_i u_i^2 \\ + &= \frac{w}{n} + \frac{n - 1}{n} \Sum w_i(u_i - w)^2 + \frac{n - 1}{n} w^2, +\end{align*} +also ergibt sich: +\[ +\mu^2 = \frac{w(1 - w)}{n} + \frac{n - 1}{n} \Sum w_i(u_i - w)^2. +\] + +So gelangen wir zu dem Resultat, daß die mittlere Ausweichung +\[ +\mu = \sqrt{\frac{w(1 - w)}{n} + \frac{n - 1}{n} \Sum w_i(u_i - w)^2} +\] +wird, also in diesem Falle +\[ +\tag*{($\gamma$)} +\mu > \sqrt{\frac{w(1 - w)}{n}} +\] +ist. + +Läßt man die Anzahl der jedesmal aus einer Urne gemachten +Ziehungen unbegrenzt zunehmen, so wird die relative Häufigkeit +(oder Wahrscheinlichkeit) der Fälle, wo das Mischungsverhältnis +der gezogenen Kugeln zwischen $z$ und $z + dz$ liegt, wenn feststeht, +daß aus der $i$ten Urne gezogen wird, +\[ += e^{-h_i^2 (z - u_i)^2}\, \frac{h_i\, dz}{\sqrt{\pi}}\quad\text{für}\quad +h_i = \sqrt{\frac{n}{2u_i(1 - u_i)}} +\] +\DPPageSep{146}{132} +und damit wird die Wahrscheinlichkeit, daß überhaupt das Ziehungsverhältnis +zwischen $z$ und $z + dz$ liegt, +\[ +\Tag{(D)} +\Phi(z)\, dz = \Sum_i \frac{w_i h_i}{\sqrt{\pi}}\, e^{-h_i^2(z - u_i)^2} dz. +\] + +Daraus folgt sofort +\begin{align*} +\Int_{-\infty}^{+\infty} \Phi(z)\, dz &= 1, +\intertext{ferner} +\Int_{-\infty}^{+\infty} z\Phi(z)\,dz + &= \Sum_i w_i u_i = w. +\intertext{Endlich wird} +\Int_{-\infty}^{+\infty} z^2 \Phi(z)\, dz + &= \Sum w_i \frac{u_i(1 - u_i)}{n} + \Sum w_i u_i^2, +\end{align*} +entsprechend dem oben gefundenen Wert für~$\mu^2$. + +Wir sind so zu einer Verteilungsfunktion +\[ +\Phi(z) = \Sum_i\frac{w_i h_i}{\sqrt{\pi}}\, e^{-h_i^2(z - u_i)^2}\quad +(\Sum w_i = 1) +\] +gelangt, die eine sofort einleuchtende Verallgemeinerung der einfachen +\so{Gauß}schen Funktion bildet. Es ist allerdings keine ganz +leichte Aufgabe, eine vorliegende empirische Verteilungsfunktion +auf diese Form zu bringen. + +Was die Lösung dieser Aufgabe anbetrifft, so erinnert sie +auf den ersten Anblick stark an die viel einfachere Aufgabe der +Entwickelung einer gegebenen periodischen Funktion in eine +\so{Fourier}sche Reihe, aber bei näherem Zusehen bemerkt man doch +bald die tiefgreifende Verschiedenheit beider Entwickelungen. Zwar +kann man in beiden Fällen sagen, daß die wirklich vorhandene +Funktion aus gewissen Teilfunktionen, im einen Falle die wirkliche +Schwingung aus Sinusschwingungen, im anderen Falle die wirkliche +Dispersion aus typischen (der \so{Gauß}schen Verteilungsfunktion +folgenden) Dispersionen zusammengesetzt wird. Aber +während im Falle der \so{Fourier}schen Reihe die nähere Bestimmung +der Teilschwingungen durch einfache Teilung der ganzen Periode +\DPPageSep{147}{133} +in gleiche Teile gewonnen wird, sind im Falle der Entwickelung +einer Verteilungsfunktion nach \so{Gauß}schen Funktionen in jeder +von diesen zwei zu bestimmende Konstanten, $h_i$ und $u_i$, enthalten. +Will man diese Konstanten nicht von vornherein, sondern so bestimmen, +daß eine möglichste Annäherung an die wirkliche Verteilung +bei einer möglichst geringen Anzahl von Entwickelungsgliedern +erreicht wird, so erhält man schon in dem Falle, wo +die Entwickelung aus nur zwei Gliedern besteht, eine ziemlich +schwierige Rechnung. Es liegt daher nahe, die Reihenentwickelung +einer vorgelegten Verteilungsfunktion auf ganz anderem +Wege zu versuchen. Der einfachste Weg wäre der, daß man +nicht von der Funktion selbst, sondern von ihrer logarithmischen +Derivierten ausgeht und diese in eine gewöhnliche Potenzreihe +entwickelt. Für die Verteilungsfunktion selbst ergibt sich dann +ein Ausdruck +\[ +\psi(z) = e^{a_0 + a_1z + a_2z^2 + a_3z^3 + \dots}. +\] +Ein anderer, anscheinend besserer Weg ist der, daß das Produkt +der gegebenen Verteilungsfunktion und einer Funktion $e^{h^2(z - c)^2}$ +in eine Potenzreihe $a_0 + a_1z + a_2z^2 + \dots$ entwickelt wird. Für +die Verteilungsfunktion selbst ergibt sich dann ein Ausdruck +\[ +\psi(z) = e^{-h^2(z - c)^2} (a_0 + a_1z + a_2z^2 + \dots). +\] +Man kann diese Entwickelung auch so fassen, daß man von der +Funktion $\phi(z) = e^{-h^2(z - c)^2}$ die sukzessiven Derivierten $\phi_1(z), +\phi_2(z), \dots$ einführt und dann setzt +\[ +\psi(z) = b_0\phi(z) + b_1\phi_1(z) + b_2\phi_2(z) + \dots. +\] +Was diese Form der Entwickelung betrifft, so sei insbesondere +auf H.~\so{Bruns}, Wahrscheinlichkeitsrechnung und Kollektivmaßlehre +\index{Bruns}% +(Leipzig und Berlin 1906) verwiesen, wo die allgemeine Lösung +in einer allerdings nicht ganz leicht zu übersehenden Weise +gegeben ist. +\EndChap +\DPPageSep{148}{134} + + +\Chapter{Neuntes Kapitel}{Die statistische Theorie des Zufalls} + +Es handelt sich nun darum, aus den Entwickelungen der +letzten Kapitel sozusagen die Nutzanwendung zu ziehen, indem +wir in dem ganzen Bereich der Wirklichkeit die Erscheinungen +suchen, die dem Schema der Zufallsspiele entsprechen. Dieses +Entsprechen kann sich zunächst nur dadurch kundgeben, daß die +Verteilung der empirisch festgestellten Zahlenwerte dieselbe ist, +wie sie sich bei der Aufzeichnung der statistischen Ergebnisse im +Falle häufiger Wiederholung des Zufallsspiels, im besonderen bei +der Aufzeichnung der Ziehungsresultate, wenn das Zufallsspiel in +den Ziehungen aus einer Urne besteht, ergeben würde. Wir +wollen die Frage, inwieweit die äußere Übereinstimmung der +statistischen Ergebnisse auch auf eine innere Gleichartigkeit der +verglichenen Vorgänge schließen läßt, einstweilen beiseite lassen +und vielmehr nur danach fragen, inwieweit die Übereinstimmung +der statistischen Ergebnisse erreicht werden kann und wie man +beurteilen soll, ob sie in hinreichender Weise vorhanden ist. Dies +ist nicht so ganz einfach zu entscheiden, weil man bei der verhältnismäßig +geringen Anzahl von Beobachtungen, die man meistens +nur zur Verfügung hat, nicht eine völlige Regelmäßigkeit erwarten +darf, vielmehr müssen die so gefundenen Werte mehr oder minder +beträchtlich von den Zahlen abweichen, die sich bei unendlicher +Häufung der Beobachtungen herausstellen würden. + +Die statistischen Ergebnisse der Ziehungen aus der Urne +werden nicht wirklich aufgezeichnet, sie erscheinen ersetzt durch +die Formeln, welche wir bereits abgeleitet haben, und welchen die +Bedeutung zukommt, daß sie den aus bestimmten theoretischen +Erwägungen gefolgerten Ersatz für eine die wirklichen Ziehungsergebnisse +bei einer sehr großen Zahl von Ziehungen registrierende +Tabelle liefern. Wir haben so bestimmte Formeln, denen die aus +\DPPageSep{149}{135} +der Gesamtheit alles Geschehens herauszugreifenden Vorgänge in +ihren statistischen Ergebnissen zu entsprechen haben, \dh~wenn +wir diese Ergebnisse graphisch auftragen, muß die Formel eine +Kurve liefern, die verhältnismäßig nahe an den die statistischen +Ergebnisse darstellenden Punkten vorbeiläuft. Wir können dies +auch so ausdrücken, daß wir sagen: die Unterschiede zwischen den +empirisch festgestellten und den aus der Formel folgenden Werten +müssen eine stationäre Reihe bilden, die sich um den Mittelwert~$0$ +gruppiert. Die sich so ergebende stationäre Reihe läßt sich aber +meistens nicht mit genügender Sicherheit beurteilen, teils weil +ihre Gliederzahl zu gering ist, teils weil die Genauigkeit der bestimmten +Unterschiede verhältnismäßig zu klein ist. So ist eine +exakte Beurteilung der vorliegenden Verteilungsreihe auf diesem +Wege meistens nicht möglich. Deswegen ist es von Wichtigkeit, +bestimmte zahlenmäßige Feststellungen zu haben, die wenigstens +eine vorläufige Beurteilung, inwieweit die vorliegende Verteilungsreihe +sich dem abgeleiteten Schema anpaßt, ermöglichen. + +Diese zahlenmäßigen Feststellungen ergeben sich aus dem Gedanken, +daß, wenn die gefundene Verteilungsreihe die Form einer +aus dem Urnenschema folgenden Verteilungsreihe hat, auch für +sie die Beziehungen gelten müssen, die wir bei dem Urnenschema +fanden. Von solchen Beziehungen war die erste die Relation, +die wir bei dem ersten Urnenschema, den Ziehungen einer Kugel +aus einer Urne, zwischen dem Mischungsverhältnis und der mittleren +Ausweichung der entstehenden Verteilungsreihe erhielten. +\index{Lexis|ff}% +Diese Relation hat \so{Lexis}\footnote + {Vgl.\ die grundlegende Schrift Zur Theorie der Massenerscheinungen + in der menschlichen Gesellschaft, Freiburg~1877.} +benutzt, um einen ersten Anhaltspunkt +dafür zu gewinnen, inwiefern die Dispersionen, die sich bei statistischen +Verhältniszahlen ergeben, sich mit der aus dem einfachen +Urnenschema folgenden Verteilungsreihe vergleichen lassen. Zur +Aufstellung der Relation ist notwendig, daß zuerst der Durchschnittswert +$y_0$ der sämtlichen beobachteten $r$ Verhältniszahlen~$y_i$ +berechnet wird. Daraus wird der Wert für die mittlere Ausweichung +$\mu_1$ in folgender Weise bestimmt (indem $y_0$ an die Stelle +von $w$ tritt): +\[ +\Tag{(1)} +\mu_1 = \sqrt{\frac{y_0(1 - y_0)}{n}}, +\] +\DPPageSep{150}{136} +wenn $n$ die Durchschnittsanzahl der Fälle bezeichnet, auf die sich +die einzelnen Verhältniswerte beziehen. Dieses Verfahren bezeichnet +\so{Lexis} als die \so{statistische Methode}. Ihr steht die +sogenannte \so{physikalische Methode} gegenüber, bei welcher die +mittlere Ausweichung nach der Formel +\[ +\Tag{(2)} +\mu_2 = \sqrt{\frac{\Sum(y_i - y_0)^2}{r - 1}} +\] +bestimmt wird, indem der Fehlertheorie entsprechend $r - 1$ statt +$r$ genommen wird, was an sich belanglos ist (vgl.\ S.~88). Entspricht +die Verteilungsreihe dem einfachen Urnenschema, so müssen die +beiden gefundenen Werte gleich sein. \so{Lexis} setzt daher +\[ +\Tag{(3)} +Q = \frac{\mu_2}{\mu_1}, +\] +und spricht von einer \so{normalen Dispersion}, wenn wenigstens +angenähert +\[ +Q = 1 +\] +ist. Wird dagegen $Q > 1$, so spricht er von einer \so{übernormalen +Dispersion} und im Falle $Q < 1$ von einer \so{unternormalen +Dispersion}. Der Wert~$Q$ wird neuerdings als +\so{Divergenzkoeffizient} bezeichnet. Zu beachten ist von vornherein, +daß seine Bildung nur dann einen Sinn hat, wenn $\mu_1$ +und $\mu_2$ nicht zu klein sind, weil sonst aus der geringsten Abweichung +in $\mu_1$ oder $\mu_2$ eine große Schwankung im Werte von $Q$ +entstehen würde. Insbesondere darf also $y_0$ weder nahe an $0$ noch +nahe an $1$ liegen. + +Um einen Begriff davon zu geben, wie sich die Werte des +Divergenzkoeffizienten~$Q$ in der Wirklichkeit gestalten können, +wollen wir mit \so{Lexis}\footnote + {Conrads Jahrbücher für Nationalökonomie und Statistik, Bd.~32 + (1879), S.~60.} +das Beispiel des \so{Verhältnisses der +Sterblichkeiten für das männliche und weibliche Geschlecht +in den verschiedenen Lebensaltern} nehmen. Die +Zahlen entstammen der belgischen Statistik für die Jahre~1841 +bis~1860. Die Kolumne unter $z$ gibt an die Anzahl der gestorbenen +männlichen Individuen auf $1000$ weibliche. +\DPPageSep{151}{137} +\begin{table}[hbt!] +%[** TN: Original uses em-dashes for ranges] +\[ +\begin{array}{l||r|lTl||r|l} +\hline +\hline +\ColHeadbb{Alter}{Alter} & +\ColHeadb{$z$}{$z$} & +\ColHeadB{$Q$}{$Q$} & +\ColHeadbb{Alter}{Alter} & +\ColHeadb{$z$}{$z$} & +\ColHead{$Q$}{$Q$} \\ +\hline +\hline +\text{Totgeboren} &1348&0,99&\text{$15\EnDash20$ Jahre} & 770&2,1 \\ +\text{$\Z0\EnDash\Z1$ Monat} &1359&0,84&\text{$20\EnDash25$ \Ditto}&1095&1,7 \\ +\text{$\Z1\EnDash\Z2$ Monate} &1323&1,15&\text{$25\EnDash30$ \Ditto}& 905&1,5 \\ +\text{$\Z2\EnDash\Z3$ \Ditto[Monate]}&1253&0,91&\text{$30\EnDash40$ \Ditto}& 826&2,1 \\ +\text{$\Z3\EnDash\Z4$ \Ditto[Monate]}&1224&1,14&\text{$40\EnDash45$ \Ditto}& 943&2,3 \\ +\text{$\Z4\EnDash\Z5$ \Ditto[Monate]}&1284&1,04&\text{$45\EnDash50$ \Ditto}&1143&3,4 \\ +\text{$\Z5\EnDash\Z6$ \Ditto[Monate]}&1257&1,06&\text{$50\EnDash55$ \Ditto}&1124&4,3 \\ +\text{$\Z6\EnDash\Z9$ \Ditto[Monate]}&1179&1,13&\text{$55\EnDash60$ \Ditto}&1055&4,3 \\ +\text{$\Z9\EnDash12$ \Ditto[Monate]}&1085&1,12&\text{$60\EnDash65$ \Ditto}& 962&3,5 \\ +\text{$\Z1\EnDash\Z2$ Jahre} &1028&1,53&\text{$65\EnDash70$ \Ditto}& 913&4,3 \\ +\text{$\Z2\EnDash\Z3$ \Ditto} & 990&1,06&\text{$70\EnDash75$ \Ditto}& 906&4,1 \\ +\text{$\Z3\EnDash\Z5$ \Ditto} & 947&1,16&\text{$75\EnDash80$ \Ditto}& 903&2,1 \\ +\text{$\Z5\EnDash10$ \Ditto} & 878&1,66&\text{$80\EnDash85$ \Ditto}& 866&1,26\\ +\text{$10\EnDash15$ \Ditto} & 713&2,5 &\text{$85\EnDash90$ \Ditto}& 800&1,29\\ +\end{array} +\] +\end{table} + +Aus dieser Tabelle geht hervor, daß während des ersten +Lebensjahres die Dispersion als eine normale angesehen werden +kann, ja sogar während der ersten fünf Jahre, da der einzige zu +große Wert~$1,53$ in den Mängeln der Statistik begründet sein kann. +Während der folgenden Jahre finden wir dagegen zum Teil sehr +weitgehende Abweichungen von dem Normalwert~$1$. In der Tat +läßt sich eine solche Übereinstimmung, wie sie für die normale Dispersion +gefordert wird, nur aus einer vermuteten Gemeinsamkeit +gewisser allgemeiner Eigenschaften des vorliegenden Ereignisses mit +den Vorgängen bei den Ziehungen aus einer Urne erklären. Daß +eine solche Gemeinsamkeit aber nur in sehr vereinzelten Fällen angenommen +werden kann, liegt auf der Hand, und so finden sich +nur wenige Fälle, in denen wirklich angenähert $Q = 1$ wird. + +Wir haben aber nachgewiesen, daß auch die Fälle, wo $Q \neq 1$ +wird, sich auf Grund eines abgeänderten Urnenschemas erklären +lassen. Nahmen wir nämlich an, daß das Mischungsverhältnis +der schwarzen und weißen Kugeln in der Urne nicht von vornherein +feststeht, sondern während der Ziehungen sich ändert (wir +setzten voraus, es sei eine ganze Reihe von Urnen mit allen möglichen +Mischungsverhältnissen vorhanden, und ließen die einzelnen +Ziehungen aus je einer durch das Los oder sonstwie bestimmten +Urne stattfinden), dann zeigte sich, daß die Verteilung der Ziehungsergebnisse +wohl noch, wenn die Reihenfolge der gewählten Urnen +\DPPageSep{152}{138} +von der einen zur anderen Ziehungsreihe festgehalten wurde, der +gleichen Verteilungsfunktion wie früher, nämlich der \so{Gauß}schen +Funktion folgte, aber die Beziehung $\mu_2 = \mu_1$ zwischen den oben +angegebenen Werten \Eqref{(1)}~und~\Eqref{(2)} aufhörte zu bestehen und in die +Ungleichheit +\[ +\mu_2 < \mu_1 +\] +überging, so daß sich $Q < 1$, also eine unternormale Dispersion +ergibt. Nennen wir also das Mischungsverhältnis der Kugeln in +der Urne jedesmal die dem Ereignis (\dh~der Ziehung) zugrunde +liegende Wahrscheinlichkeit, so würde sich das allgemeine Resultat +herausstellen: + +\so{Die unternormale Dispersion läßt sich erklären +durch eine dem Ereignis zugrunde liegende, von Fall zu +Fall wechselnde Wahrscheinlichkeit.} + +Andererseits hatten wir gefunden, daß, wenn die Ziehungen +einer Reihe immer aus derselben Urne stattfinden, aber unter den +Urnen mit allen möglichen Mischungsverhältnissen diejenige, aus +welcher gezogen werden soll, erst durch das Los bestimmt wird, +dann sich eine Verteilung ergibt, bei der +\[ +\mu_2 > \mu_1, +\] +die Dispersion also eine übernormale ist. + +\so{Die übernormale Dispersion läßt sich also dadurch +erklären, daß die dem Ereignis zugrunde liegende Wahrscheinlichkeit +wohl bei allen den Fällen, die zur Bildung +dieses Wertes der relativen Häufigkeit benutzt wurden, +dieselbe ist, aber nicht dieselbe bei den verschiedenen +Gruppen von Fällen, die zu der Bildung der einzelnen +relativen Häufigkeitswerte benutzt sind.} + +Damit ist in der Tat eine gewisse Erklärung für das Auftreten +und die Unterscheidung der drei verschiedenen Dispersionsarten +gefunden\footnote + {Der Grundgedanke und ein Teil der analytischen Entwickelung + bei dieser Erklärung geht auf \so{Poisson} zurück; die Deutung der übernormalen +\index{Poisson}% + Dispersion, die \so{Lexis} ausführlich erörtert hatte, hat insbesondere + v.~\so{Bortkewitsch} (Das Gesetz der kleinen Zahlen, 1898, +\index{Bortkewitsch@Bortkewitsch (Bortkiewicz), Lad.\ v.}% + S.~29) noch weiter ausgestaltet. Man vgl., was allgemein die Anwendung + der Wahrscheinlichkeitsrechnung auf Statistik betrifft, desselben + Verfassers Kritische Betrachtungen zur theoretischen Statistik, Conrads + Jahrbücher~(3), Bd.~8, S.~641; Bd.~10, S.~321; Bd.~11, S.~671 (1894--1896).}. +Man darf aber die Bedeutung dieser Erklärung +\DPPageSep{153}{139} +nicht überschätzen. Vor allem ist schwer einzusehen, wie sich +in der Wirklichkeit eine von Fall zu Fall wechselnde, aber bei +jeder Gruppe von Fällen in der gleichen Weise wiederkehrende +Wahrscheinlichkeit ergeben soll. Nicht viel natürlicher ist die +Annahme, daß bei jeder Gruppe von Fällen eine andere, aber bei +den einzelnen Fällen einer Gruppe dieselbe Wahrscheinlichkeit +vorhanden sein soll, denn die Einteilung der Fälle in Gruppen, +an denen man die relative Häufigkeit bestimmt, ist doch meist +eine an sich willkürliche, und die Fälle schließen sich örtlich und +zeitlich kontinuierlich aneinander an. Man wird sich daher +darauf beschränken müssen, zu sagen: \so{ein Wechsel der Wahrscheinlichkeit +innerhalb einer Gruppe von Fällen verringert +die Dispersion, ein Wechsel von einer Gruppe +zur anderen erhöht sie.} + +Es bleibt noch übrig, kurz der anderen Deutungsart zu +gedenken, wo die Kugeln aus der Urne nicht einzeln, sondern auf +einmal gezogen werden. In diesem Falle tritt in dem Ausdruck +für die mittlere Ausweichung unter der Wurzel zu $w(1 - w)/n$ noch +ein Faktor $\chi(1 - \chi)$ hinzu, der immer $<1$ ist, es ergibt sich also +\[ +\mu_2 < \mu_1 +\] +und demnach wird +\[ +Q < 1, +\] +die Dispersion ist also unternormal. Diese Erklärung der unternormalen +Dispersion scheint an sich sehr einleuchtend. Aber +wieder erhebt sich der Einwand, daß es meistens durchaus nicht +der Wirklichkeit entspricht, wenn die Fälle einer Gruppe als eine +natürliche Gesamtheit angesehen werden, wie es doch geschieht, +wenn sie durch die mit \so{einem} Griff aus der Urne herausgeholten +Kugeln illustriert werden. Immerhin könnte man ja vermuten, +daß gerade da die unternormale Dispersion sich einstellt, wo die +Verhältniszahlen sich in gewisser Weise auf solche natürliche +Gruppen beziehen. + +Das bekannteste Beispiel für eine vermutliche normale Dispersion +bildet das \so{Geschlechtsverhältnis der Geborenen}. +Auch dieses hat \so{Lexis} ausführlich behandelt (Conrads Jahrbücher +für Nationalökonomie und Statistik, Bd.~27 (1876), S.~206; Abhandlungen +zur Theorie der Bevölkerungs- und Moralstatistik, 1903, +S.~130), indem er die Zahlen für die verschiedenen preußischen +\DPPageSep{154}{140} +Regierungsbezirke in den einzelnen Monaten der Jahre~1868 +und~1869 zugrunde legte. Wir wollen seine Resultate nur für +die größten Bezirke anführen. Es ergibt sich: +\[ +\begin{array}{l||c|c} +\hline +\hline +\ColHeadbb{Bezirk}{Bezirk} & +\ColHeadb{$n$}{$n$} & +\ColHead{$Q$}{$Q$} \\ +\hline +\hline +\DotBox{Königsberg} & 3426 & 1,06 \\ +\DotBox{Potsdam} & 3028 & 0,96 \\ +\DotBox{Frankfurt} & 3211 & 0,98 \\ +\DotBox{Posen} & 3738 & 1,01 \\ +\DotBox{Breslau} & 4766 & 0,89 \\ +\DotBox{Oppeln} & 4855 & 0,92 \\ +\DotBox{Magdeburg} & 3650 & 1,02 \\ +\DotBox{Düsseldorf} & 4305 & 1,12 \\ +\end{array} +\] + +Die Zahlen $n$ beziehen sich auf die Geburten während eines +Monates. Die Werte von $Q$ kommen hier der Einheit so nahe, wie +man es überhaupt erwarten kann, so daß wir hier in der Tat mit ziemlicher +Sicherheit von einer normalen Dispersion sprechen können. + +Trotzdem wäre der Schluß übereilt, daß wir mit Gewißheit +annehmen können, in dem Geschlechtsverhältnis der Geborenen +liege der Typus einer rein zufälligen Verteilung vor. Abgesehen +davon, daß die bloße Bestimmung des Divergenzkoeffizienten~$Q$ +allein dafür nicht ausreichend ist, beruht die Annäherung an +den Wert~$1$, die \so{Lexis} gefunden hat, wie es scheint, auf der +günstigen Auswahl der Beobachtungsbezirke und der verhältnismäßig +kurz genommenen Beobachtungsdauer. Jedenfalls gelangt +man zu anderen Ergebnissen, wenn man als Beobachtungsdauer statt +eines Monates je ein Jahr und als Beobachtungsbezirk das Königreich +Sachsen nimmt\footnote + {Vgl.\ E.~\so{Blaschke}, Vorlesungen über mathematische Statistik, +\index{Blaschke}% + Leipzig 1906; H.~\so{Forcher}, Die statistische Methode als selbständige +\index{Forcher}% + Wissenschaft, Leipzig 1913.}. +Es ergeben sich folgende Werte für das Verhältnis~$y$ +der männlichen Geburten zu der Gesamtzahl der Geburten: +\[ +\small +\begin{array}{@{}c||cTc||cTc||cTc||c@{}} +\hline +\hline +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHeadB{$y$}{$y$} & +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHeadB{$y$}{$y$} & +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHeadB{$y$}{$y$} & +\ColHeadbb{Jahr}{Jahr} & +\ColHead{$y$}{$y$} \\ +\hline +\hline +1891 & 0,512\,14 & 1896 & 0,513\,01 & 1901 & 0,511\,77 & 1906 & 0,511\,14 \\ +1892 & 0,513\,94 & 1897 & 0,512\,83 & 1902 & 0,512\,43 & 1907 & 0,512\,35 \\ +1893 & 0,512\,13 & 1898 & 0,511\,85 & 1903 & 0,510\,19 & 1908 & 0,511\,04 \\ +1894 & 0,510\,36 & 1899 & 0,512\,90 & 1904 & 0,512\,86 & 1909 & 0,513\,21 \\ +1895 & 0,512\,14 & 1900 & 0,514\,87 & 1905 & 0,513\,20 & 1910 & 0,512\,02 \\ +\end{array} +\] +\DPPageSep{155}{141} + +Für die Periode 1891 bis 1900 findet man hieraus den Wert +$Q = 0,904$, für die Periode 1901 bis 1910 den Wert $Q = 0,705$. +Diese Übereinstimmung ist weit weniger gut als die von \so{Lexis} +gefundene. + +Daß die Verschiedenheiten der Verhältniszahlen für die einzelnen +Jahre nicht auf bloßen Zufälligkeiten beruhen, kann man +aus den Zahlen für das gesamte Deutsche Reich während der +letzten Jahre ersehen. Es entfallen auf $100$ Mädchengeburten an +Knabengeburten: +\[ +\begin{array}{l@{}c|l@{}c} +\DotBox{1906} & 106,0 & \DotBox{1910} & 105,9 \\ +\DotBox{1907} & 106,3 & \DotBox{1911} & 106,1 \\ +\DotBox{1908} & 106,1 & \DotBox{1912} & 106,5 \\ +\DotBox{1909} & 105,9 && \\ +\end{array} +\] + +Dabei erscheint auffallend die Steigerung im letzten Jahre +1912. Sieht man nun zu, wie sie zustande gekommen ist, so +erkennt man merkwürdigerweise, daß sie wesentlich von den süddeutschen +Staaten herrührt. Die Zahl hat sich in Preußen von +$106,4$ für 1911 nur auf $106,5$ für 1912 bewegt, während wir für +die süddeutschen Staaten finden: +\[ +\begin{array}{l||c|c} +\hline +\hline +& \ColHeadb{1911}{1911} & \ColHead{1912}{1912} \\ +\hline +\hline +\DotBox[4cm]{Bayern} & 105,9 & 106,8 \\ +\DotBox[4cm]{Württemberg} & 103,6 & 106,4 \\ +\DotBox[4cm]{Baden} & 105,3 & 106,0 \\ +\DotBox[4cm]{Elsaß-Lothringen} & 105,3 & 106,5 \\ +\end{array} +\] +Es ist danach kein Zweifel, daß wesentlich auf diesen verhältnismäßig +bedeutenden Verschiebungen auch die Änderung in der +Gesamtziffer beruht. + +Der starke Einfluß des Landes auf das Geschlechtsverhältnis +der Geborenen ist bekannt. Es kamen \zB~auf $100$ Mädchengeburten +während des Zeitraumes 1887 bis 1891 an Knabengeburten +\[ +\begin{array}{l@{}c} +\DotBox{in England} & 103,6 \\ +\DotBox{in Spanien} & 108,3 \\ +\end{array} +\] + +Nach \so{Bertillon} (Anhang zum Annuaire statistique de la +\index{Bertillon}% +ville de Paris für 1905, Paris 1907) übt das Alter der Mutter +einen deutlich erkennbaren Einfluß auf das Geschlecht des Kindes +\DPPageSep{156}{142} +aus. Nach den Erhebungen in Paris 1891 bis~1905 ergeben sich +auf $100$ Mädchengeburten folgende Zahlen von Knabengeburten: +\[ +\small +\begin{array}{l|*{6}{c|}c} +\hline\hline +\ColHeadb{Alter der}{Alter der\\Mutter:} & +15 \EnDash 19 & +20 \EnDash 24 & +25 \EnDash 29 & +30 \EnDash 34 & +35 \EnDash 39 & +40 \EnDash 44 & +45 \EnDash 49 \\ +\hline\hline +\text{Eheliche} & +107,1 & 106,2 & 106,4 & 106,5 & 106,6 & 113,0 & 105,0 \\ +\text{Uneheliche} & +104,5 & 105,3 & 102,2 & 105,0 & 103,7 & 112,1 & 102,1 \\ +\end{array} +\] +Es zeigt sich also eine deutliche Zunahme der Knabengeburten +für die mittleren Lebensjahre der Mutter. + +Die Bestimmung des Divergenzkoeffizienten~$Q$ ist gewissermaßen +der erste Schritt zur Beurteilung der Dispersion. Sie gibt +\zB~noch keinen Anhaltspunkt für die Beurteilung einer vorhandenen +Asymmetrie. Hierfür ist, wie wir bereits gesehen haben, +von Wichtigkeit, daß außer dem arithmetischen Mittel auch der +Zentralwert, unter dem und über dem gleich viel der Beobachtungswerte +liegen, und der Normalwert, für den sich in der aus der +Urreihe abgeleiteten Verteilungsreihe die größte relative Häufigkeit +ergibt, gebildet werden. + +Fallen diese drei Werte zusammen, so liefert dies einen Anhaltspunkt +dafür, daß die Dispersion eine symmetrische ist. Wir haben +also folgende drei Werte zu bestimmen: + +1. Den Durchschnittswert der Beobachtungswerte +\[ +y_0 = \frac{\Sum y_i}{r} +\] +oder, wenn wir die Verteilungsfunktion $\phi(y)$ einführen, +\[ +\Tag{(4)} +y_0 = \Int_{-\infty}^{+\infty} \phi(y) y\, dy + : \Int_{-\infty}^{+\infty} \phi(y)\, dy. +\] + +2. Den Zentralwert~$y_z$, für den +\[ +\Tag{(5)} +\Int_{-\infty}^{y_z} \phi(y)\, dy = \Int_{y_z}^{+\infty} \phi(y)\, dy +\] +wird. + +3. Den Normalwert~$y_a$, für den +\[ +\Tag{(6)} +\phi(y_a) = \text{Max.} +\] +\DPPageSep{157}{143} +wird. Dann muß, wenn eine symmetrische Verteilung vorliegt, +\[ +y_0 = y_z = y_a +\] +werden. Dieser Wert kann als der \so{typische Wert} bezeichnet +werden. + +Man wird sich nun aber schwer entschließen, mit dieser Bestimmung +die Beurteilung der Verteilungsreihe abzuschließen. Der +letzte Zielpunkt muß vielmehr sein, ein "`Gesetz"' für die Verteilung +selbst herauszufinden. Auch dazu kann die Betrachtung des +Urnenschemas dienen. Hierbei hat sich uns überall, wo die Anzahl +der beobachteten Fälle sehr groß war, die \so{Gauß}sche Verteilungsfunktion +ergeben, und wenn wir eine allgemeinere Verteilungsfunktion +erstrebten, so mußten wir sie uns aus der Übereinanderlagerung +\so{Gauß}scher Funktionen hervorgegangen denken (ähnlich +wie man sich die allgemeine Schwingung aus der Superposition +von Sinuswellen hervorgegangen denkt). Das legt es nahe, zunächst +zu versuchen, wie weit man mit der einfachen \so{Gauß}schen +Verteilungsfunktion kommt. In diesen Fällen kann, wie wohl +nicht mehr besonders hervorgehoben zu werden braucht, die +Dispersion sowohl eine normale als auch eine unter- oder übernormale +sein, die Gültigkeit des \so{Gauß}schen Verteilungsgesetzes +und die \so{Lexis}sche Beurteilung der normalen Dispersion fallen +keineswegs zusammen. Es zeigt sich nun, daß unter der Voraussetzung +einer \so{typischen} Dispersion, die der \so{Gauß}schen Funktion +\[ +\phi(x) = \frac{h}{\sqrt{\pi}}\, e^{-h^2 x^2} +\] +folgt, sich für die Konstante $h$ in dieser Funktion eine dreifache +Bestimmung ergibt. Die eine Bestimmung benutzt die Werte, +unter oder über denen ein Viertel der beobachteten Zahlenwerte +liegt. Nennt man $\sigma$ den Unterschied dieser Werte, so wird +\[ +\Tag{(7)} +\frac{1}{h_1} = \frac{\sigma}{0,9539}. +\] +Die zweite Formel benutzt die Summe der Abweichungen~$y$ aller +Beobachtungswerte, \dh~aller Glieder~$y$ der Urreihe, die über +oder unter dem Mittelwert liegen, von diesem Mittelwert. Ist $r$ +die Gesamtzahl aller bestimmten Werte, so folgt +\DPPageSep{158}{144} +\[ +\Tag{(8)} +\frac{1}{h_2} + = 2 \sqrt{\pi}\, \frac{\Sum_{+} (y_i - y_0)}{r} + = -2 \sqrt{\pi}\, \frac{\Sum_{-} (y_i - y_0)}{r}, +\] +wenn $\Sum_{+}$, $\Sum_{-}$ bedeutet, daß die Summation über alle positiven oder +alle negativen Werte der Differenz $y_i - y_0$ erstreckt werden soll. +Die dritte Bestimmung beruht auf der Quadratensumme aller vorkommenden +Abweichungen vom Mittelwert und liefert +\[ +\Tag{(9)} +\frac{1}{h_3} = \sqrt{2\frac{\Sum (y_i - y_0)^2}{r - 1}}. +\] +Der letzte Wert stimmt bis auf den Faktor~$\sqrt{2}$ mit der mittleren +Ausweichung $\mu_2$ überein. Wenn man im vorliegenden Falle diese +Bestimmungen verwerten will, so muß man alle überhaupt vorliegenden +Bestimmungen, die sich auf die einzelnen Monate der +Jahre 1868 und 1869 beziehen, zusammenfassen und erhält dann +eine Gesamtheit von $816$ Einzelbestimmungen. \so{Lexis} zieht es +aber vor, zunächst eine Gruppe aus den $17$ größten Bezirken zu +wählen, zu denen auch die oben angeführten gehören. Es liegen +dann nur $408$ Einzelbestimmungen vor, für die sich in der Tat +nach den drei möglichen Methoden derselbe Mittelwert $1065,8$ +und folgende Verteilungsreihe ergibt: +\[ +\begin{array}{c||c|c} +\hline\hline +\ColHeadbb{Abweichung}{Abweichung} & +\multicolumn{2}{c}{\text{\thsize Beobachtete Fälle}} \\ +\cline{2-3} +\ColHeadbb{$+$ $-$}{$+$ $-$} & +\ColHeadb{\qquad\qquad}{$+$} & +\ColHead{\qquad\qquad}{$-$} \\ +\hline\hline +\Z0 \EnDash \Z20 & 82 & 73 \\ + 20 \EnDash \Z40 & 57 & 65 \\ + 40 \EnDash \Z60 & 41 & 43 \\ + 60 \EnDash \Z80 & 16 & \Z9 \\ + 80 \EnDash 100 & \Z5 & \Z9 \\ +\PadTxt[r]{$80$\EnDash}{Über } 100 & \Z3 & \Z5 \\ +\end{array} +\] + +Führt man nun die drei Bestimmungen von $h$ aus, so ergeben +sich die Werte +\[ +h_1 = 0,018,\qquad +h_2 = 0,019,\qquad +h_3 = 0,019, +\] +also eine gute Übereinstimmung. + +Rechnet man aber mit Hilfe des bestimmten Normalwertes +und des Wertes von $h$ nach der \so{Gauß}schen Funktion die Häufigkeitszahlen +aus, so findet man die folgenden Zahlenreihen: +\DPPageSep{159}{145} +\[ +\begin{array}{l@{\,}*{6}{r<{\quad}}} +\DotBox{Berechnet} & 82& 61& 37& 17& 5& 2 \\ +\multirow{2}{*}{Beobachtet % + $\dots\biggl\{\begin{array}{@{}c@{}}+\\-\end{array}$} +& 82 & 57 & 41 & 16& 5 & 3 \\ +& 74 & 65 & 43 & 9& 9 & 5 \\ +\end{array} +\] +Bei der Beurteilung der so erreichten Übereinstimmung muß man +die Unsicherheit bedenken, die an sich wegen der verhältnismäßig +geringen Zahl beobachteter Fälle vorhanden ist. Dann muß in +der Tat die gefundene Übereinstimmung als eine sehr gute gelten. + +Um noch ein Beispiel zu haben, das von vornherein jeder +solchen Bestimmung zu spotten scheint, wollen wir mit \so{Pearson} das +\index{Pearson|ff}% +Verhältnis der unionistischen Stimmen zur Gesamtzahl der Stimmen +bei den englischen Wahlen im Jahre 1891 nehmen. Wir haben +\begin{figure}[hbt!] + \centering +%[** TN: Verbal part of caption lies below figure in the original.] + \caption{Fig.~8. Verhältnis der unionistischen Stimmen zur Gesamtzahl der Stimmen + bei den englischen Wahlen 1891.} + \Input{159} +\end{figure} +die herauskommende Verteilungsreihe graphisch aufgezeichnet, indem +für die Abszisse die Prozente der Stimmenzahl und für die +Ordinate die zugehörigen Anzahlen von Wahlbezirken genommen +sind. Für den zugrunde zu legenden typischen Wert ergibt sich +$0,51 = 51$~Proz.\ und die drei Bestimmungen von $h_i$ liefern: +\[ +h_1 = 0,09,\qquad +h_2 = 0,11,\qquad +h_3 = 0,12. +\] +Die Verteilung, die sich nach der \so{Gauß}schen Funktion ergibt, +ist durch die eingezeichnete Kurve angedeutet. + +Die Übereinstimmung, die man hier erhält, darf man aber +nicht so deuten, als ob die herauskommenden Prozentsätze der +Stimmenzahl mit den Ziehungsverhältnissen des Urnenschemas +direkt verglichen werden könnten. Die überhaupt möglichen +\DPPageSep{160}{146} +Prozentsätze von $0$ bis $100$ Proz.\ entsprechen vielmehr alle einem +nur zwischen sehr engen Grenzen schwankenden Ziehungsverhältnis. +Es werden gar nicht mehr die Verhältniswerte als solche verglichen, +sondern nur die herauskommenden Verteilungsreihen. Die +Vergleichung wird damit viel äußerlicher. Wir vergleichen nicht +mehr den wirklichen Vorgang selbst mit dem Vorgang bei den +Ziehungen aus einer Urne. Wir versuchen nur, die aus dem +Urnenschema theoretisch abgeleitete Verteilungsfunktion der wirklich +beobachteten Verteilungsreihe anzupassen. Wir können höchstens +die Vorgänge bei der Ziehung aus der Urne symbolisch +fassen, indem wir sie als den Ausdruck für beliebige Zufallsvorgänge +deuten, die wir so einer Berechnung zugänglich machen. +Es würde in dem vorliegenden Beispiel etwa das Ziehen einer +weißen Kugel einen sehr kleinen Ausschlag der Stimmen nach der +unionistischen Seite bedeuten. + +Man kann aber auch von der Herleitung der Formel aus +dem Urnenschema, nachdem sie einmal gewonnen ist, völlig absehen +und sich darauf beschränken, die Vorgänge zu suchen, die +sich dieser Formel anpassen und damit einen gemeinsamen Charakter +zeigen, den man definitionsmäßig als den des Zufälligen +ansehen kann. + +Sehr wichtig erscheinen hierbei zunächst die Fälle, wo die +Gültigkeit der \so{Gauß}schen Verteilungsfunktion als eine physikalische +Hypothese erscheint. Dies gilt vor allen Dingen für die +Bewegungen der kleinsten Teile der Materie, zunächst der Moleküle. +Die Bewegungen der Moleküle sind unbeobachtbar und +daher ist eine unmittelbare Kontrolle durch die Erfahrung in +diesem Falle unmöglich. Eine solche gelingt jedoch bei sehr +kleinen, in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen, die den Molekularbewegungen +ähnliche und, wie man glaubt, durch die Molekularbewegungen +(nämlich die Stöße der Flüssigkeitsmoleküle auf +die festen Teilchen) unmittelbar veranlaßte Bewegungen, die sogenannten +\so{Brown}schen Bewegungen, ausführen. J.~\so{Perrin} +\index{Brownsche Bewegung}% +\index{Perrin}% +(Die Atome, deutsch von \so{Lottermoser}, Dresden und Leipzig +\index{Lottermoser (Übersetzer)}% +1914) hat in einem Falle die Verschiebungen der Teilchen in +Zwischenräumen von $30$ Zeitsekunden notiert und daraus folgende +Tabelle gefunden, in der den beobachteten die nach der \so{Gauß}schen +Verteilungsfunktion für die $500$ Beobachtungen berechneten +Anzahlen hinzugefügt sind. Der Wert von $\epsilon$ beträgt $1,96$~Mikron. +\DPPageSep{161}{147} +\index{Poisson|f}% +\[ +\begin{array}{c||c|c} +\hline\hline +\ColHeadbb{die enthalten sind}{Verschiebungen,\\die enthalten sind\\zwischen} & +\ColHeadb{berechnet}{Anzahl\\berechnet} & +\ColHead{beobachtet}{Anzahl\\beobachtet} \\ +\hline\hline +\Z0 \text{ und } \Z\epsilon & 32 & 34 \\ +\Z\epsilon \Ditto[ und ] 2\epsilon & 83 & 78 \\ + 2\epsilon \Ditto[ und ] 3\epsilon & \llap{1}07 & \llap{1}06 \\ + 3\epsilon \Ditto[ und ] 4\epsilon & \llap{1}05 & \llap{1}03 \\ + 4\epsilon \Ditto[ und ] 5\epsilon & 75 & 75 \\ + 5\epsilon \Ditto[ und ] 6\epsilon & 50 & 49 \\ + 6\epsilon \Ditto[ und ] 7\epsilon & 27 & 30 \\ + 7\epsilon \Ditto[ und ] 8\epsilon & 14 & 17 \\ + 8\epsilon \Ditto[ und ] \infty & \Z7 & \Z9 \\ +\end{array} +\] + +Die Tabelle ist zugleich lehrreich dafür, welche Übereinstimmung +man erwarten darf, wo die Gültigkeit der \so{Gauß}schen +Verteilungsfunktion von vornherein so gut wie sicher ist\footnote + {Man vergleiche des weiteren L.~v.\ \so{Bortkewitsch}, Die radioaktive +\index{Bortkewitsch@Bortkewitsch (Bortkiewicz), Lad.\ v.}% + Strahlung als Gegenstand wahrscheinlichkeitstheoretischer Untersuchungen, + Berlin 1913.}. +Ein +weiteres besonders hervorragendes Beispiel besteht in der Messung +der Körperlänge erwachsener Personen. Hierfür hat \so{Pearson}\footnote + {Man vgl.\ die Aufsätze von \so{Pearson} in den Transactions of + the Royal Society 1894 bis 1903 (Vol.~185 bis~198) und Philosophical + Magazine 1900, 1901 (Vol.~50,~1), ferner seine Schrift The chances of + death etc., London 1897. Daneben ist es interessant, die Arbeiten von + \so{Edgeworth} einzusehen, besonders Journal of the Royal Statistical +\index{Edgeworth}% + Society, Vol.~60 bis 62 (1897 bis 1899), und als besondere Schrift unter + dem Titel The representation of Statistics by mathematical formulae, + London 1900. An zusammenfassenden Darstellungen kann man außer + den bereits angeführten etwa vergleichen \so{King}, Elements of statistical +\index{King}% + method, New York u.~London, Macmillan, \so{Davenport}, Statistical +\index{Davenport}% + Methods, New York, Wiley \& Son. Ferner die Schriften von \so{Westergaard}, +\index{Westergaard}% + Grundzüge der Theorie der Statistik, Jena 1890, Lehre von + der Mortabilität und Morbidität, 2.~Aufl.\ 1901. Unter den Lehrbüchern + der Wahrscheinlichkeitsrechnung hat besonders das von + \so{Czuber} (Leipzig 1902) die statistischen Anwendungen ausführlich +\index{Czuber}% + behandelt.} +ausgezeichnetes Material in den Messungen der Körpergröße von +$25\,875$~Rekruten der Armee der Vereinigten Staaten angeführt. +Die Körpergrößen sind in Zoll und daneben die Anzahlen der +Rekruten von der betreffenden Größe angeführt. +\DPPageSep{162}{148} +\begin{table}[hbt!] +\[ +\begin{array}{c|r<{\ }||c|r<{\ }} +\hline\hline +\ColHeadb{Körpergröße}{Körpergröße} & +\ColHeadbb{Anzahl}{Anzahl} & +\ColHeadb{Körpergröße}{Körpergröße} & +\ColHead{Anzahl}{Anzahl} \\ +\hline\hline +78 \EnDash 77 & 2 & 64 \EnDash 63 & 1947 \\ +77 \EnDash 76 & 6 & 63 \EnDash 62 & 1237 \\ +76 \EnDash 75 & 9 & 62 \EnDash 61 & 526 \\ +75 \EnDash 74 & 42 & 61 \EnDash 60 & 50 \\ +74 \EnDash 73 & 118 & 60 \EnDash 59 & 15 \\ +73 \EnDash 72 & 343 & 59 \EnDash 58 & 10 \\ +72 \EnDash 71 & 680 & 58 \EnDash 57 & 6 \\ +71 \EnDash 70 & 1485 & 57 \EnDash 56 & 7 \\ +70 \EnDash 69 & 2075 & 56 \EnDash 55 & 3 \\ +69 \EnDash 68 & 3133 & 55 \EnDash 54 & 1 \\ +68 \EnDash 67 & 3631 & 54 \EnDash 53 & 2 \\ +67 \EnDash 66 & 4054 & 53 \EnDash 52 & 1 \\ +66 \EnDash 65 & 3475 & 52 \EnDash 51 & 1 \\ +65 \EnDash 64 & 3019 && \\ +\end{array} +\] +\end{table} + +Wir beginnen damit, daß wir den Mittelwert auf die drei +angegebenen Weisen bestimmen. Wir finden dann mit ziemlich +genauer Übereinstimmung den Mittelwert oder Normalwert +\[ +y_0 = 66,7. +\] +Hierauf berechnen wir die Größe $h$ nach den angegebenen drei +Methoden und finden so +\[ +h_1 = 0,27,\qquad +h_2 = 0,27,\qquad +h_3 = 0,28. +\] +Wir erhalten dann das Bild, das in \Fig{9} auf der folgenden Seite +dargestellt ist. Die Übereinstimmung ist recht gut, so daß wir in +der Tat annehmen können, daß die Verteilung der Körpergrößen +erwachsener Personen dem \so{Gauß}schen Verteilungsgesetz folgt. +Dagegen haben Messungen an gleichaltrigen Kindern gezeigt, daß +die Verteilung bei nicht erwachsenen Personen eine andere, nämlich +eine wesentlich unsymmetrische ist, indem ein Zurückbleiben +des Wachstums gegen den normalen Wert häufiger als ein Vorauseilen +ist. + +Die Auffassung, daß man in dem \so{Gauß}schen Verteilungsgesetz +das Symptom für eine auf bloßen Zufälligkeiten beruhende +Verteilung zu sehen habe, ist lange Zeit durchaus herrschend gewesen. +Ihr ist \zB~\so{Quételet} durchaus gefolgt, sie findet sich +\index{Quételet}% +auch in dem englischen Werke von \so{Venn}, The logic of chance +\index{Venn}% +\DPPageSep{163}{149} +(London 1876) konsequent vertreten. Diese Ansicht ist aber, wie +wir gesehen haben, weder in dem Sinne richtig, daß, wo die Verteilung +mit hinreichender Annäherung dem \so{Gauß}schen Verteilungsgesetz +folgt, die Abweichungen bestimmt in jedem einzelnen +Falle nur auf Zufälligkeiten beruhen, noch in dem Sinne, daß sich +immer die \so{Gaußs}che Verteilungsfunktion ergibt, wo wir zufällige +Schwankungen anzunehmen haben. Dies geht aus der Verallgemeinerung +hervor, die wir an das Urnenschema angeknüpft +haben, indem wir annahmen, daß erst durch das Los bestimmt +\begin{figure}[hbt!] + \centering + \caption{Fig.~9.} + \Input{163} +\end{figure} +wird, aus welcher von mehreren vorhandenen Urnen gezogen wird. +Wir haben dabei im Gegensatz zu der Symmetrie der \so{Gauß}schen +Verteilungsfunktion eine wesentlich unsymmetrische Verteilung +gefunden, und es scheint von Interesse, auch dafür ein Beispiel +zu finden. + +Der einfachste Fall, den wir hierbei annehmen können, ist +der, wo nur zwei Urnen vorhanden sind, wo also nur zwei Wahrscheinlichkeiten +$w_1$~und~$w_2$ dafür, daß aus der einen oder anderen +Urne gezogen wird, in Betracht kommen. Die Relation $w_1 + w_2 = 1$ +kommt weiter nicht in Frage, da noch mit einer Konstanten~$c$ +multipliziert werden muß. Wir können dann (indem wir $c_1 = cw_1$, +$c_2 = cw_2$ setzen) die Verteilungsfunktion schreiben: +\[ +\Tag{(10)} +\Phi(z) + = \frac{c_1 h_1}{\sqrt\pi}\, e^{-h_1^2(z - u_1)^2} + + \frac{c_2 h_2}{\sqrt\pi}\, e^{-h_2^2(z - u_2)^2}. +\] +\DPPageSep{164}{150} + +Für diese Verteilungsfunktion wollen wir, wiederum nach +\so{Pearson}, ein Beispiel geben. Dieses Beispiel hat eine gewisse +Berühmtheit erlangt, weil es den Ausgangspunkt weitergehender +Untersuchungen gebildet hat. Wenn eine solche Streuung wie +die angeführte besteht, so liegt der Fall genau so, als ob die beobachteten +Individuen aus zwei Gattungen gemischt seien, für deren +Verteilung einzeln die gewöhnliche \so{Gaußs}che Verteilungsfunktion +gilt. Man beobachtet nun eine entsprechende Verteilung bei +biologischen Individuen auch dann, wenn nicht sie selbst, wohl +aber ihre Vorfahren aus zwei verschiedenen Arten gemischt sind. +Es wird also das Bestehen einer solchen Verteilung das Kennzeichen +für eine stattgefundene Bastardierung. + +Das Beispiel, das wir geben wollen, bezieht sich auf die +"`Stirnbreite"' von $1000$ Krabben aus dem Golf von Neapel. Die +zugrunde liegende Tabelle ist die auf folgender Seite. + +Um die in der graphischen Darstellung (\Fig{10}) eingezeichnete +Kurve zu erhalten, die sich den beobachteten Werten möglichst +anschmiegt, sind für die Konstanten in der Formel folgende Werte +genommen (für den Durchschnittswert ist $z = 0$, woraus $-c_1u_1 += c_2u_2$): +\begin{align*} +c_1 &= 414,5, & u_1 &= -3,517, & h_1 &= 0,159,\\ +c_2 &= 585,5, & u_2 &= \phantom{-}2,490, & h_2 &= 0,228\footnotemark. +\end{align*} +\footnotetext{Außer den hier angeführten Verteilungsfunktionen, die alle auf + die \so{Gaußs}che Funktion zurückgehen, gibt \so{Pearson} (Transactions of + the Royal Society, London 1895) noch eine Anzahl anderer an, die er + ebenfalls an das Urnenschema anknüpft. Es wird hierbei das Urnenschema + aber nur als heuristisches Prinzip benutzt, indem in der abgeleiteten + Formel die Grenzen, in denen die Konstanten bleiben müssen, + und notwendige Voraussetzungen, die bei der Ableitung zu machen + sind, außer acht gelassen werden. Dieses Verfahren ist gewiß berechtigt, + wenn es sich um nichts anderes handelt als darum, passende + Annäherungsfunktionen für die empirisch gefundenen Verteilungen + zu gewinnen. Es ist dann die Aufgabe, an möglichst zahlreichen + Beispielen die angesetzten Funktionen zu erproben. In dieser Hinsicht + ist eine Durchsicht der Zeitschrift Biometrika, A Journal for the statistical + study of biological problems (Cambridge, seit 1901, herausgegeben von + \so{Weldon}, \so{Pearson}, \so{Davenport} und \so{Galton}) zu empfehlen, in deren +\index{Davenport}% +\index{Galton}% +\index{Weldon}% + ersten Bänden sich zahlreiche solche Beispiele finden. Durch die Art aber, + wie die \so{Pearson}schen Untersuchungen auch in der letzten Zeit (\zB~bei + \so{Forcher}, Die statistische Methode, Leipzig 1913) wiedergegeben +\index{Forcher}% + worden sind, wird nur zu leicht der Anschein erweckt, als ob es sich + um eine wirkliche Ableitung der entstehenden Verteilungen aus dem + Urnenschema handle. Die Darstellung bei Fechner (Kollektivmaßlehre, +\index{Fechner}% + herausgegeben von G.~F.~\so{Lipps}, Leipzig 1899), der auf andere Weise +\index{Lipps@Lipps, G. F. (Herausgeber)}% + eine Verallgemeinerung der \so{Gauß}schen Funktion anstrebt, ist darin + durchsichtiger.} +\DPPageSep{165}{151} +\index{Lexis}% +\begin{table}[hbtp!] +\begin{minipage}{3cm} +\[ +\footnotesize +\begin{array}{@{}c|c@{}} +\hline\hline +\ColHeadb{zahlen}{Maß-\\zahlen} & +\ColHead{Individuen}{Anzahl \\Individuen} \\ +\hline\hline +\Z1 & \Z1 \\ +\Z2 & \Z3 \\ +\Z3 & \Z5 \\ +\Z4 & \Z2 \\ +\Z5 & \Z7 \\ +\Z6 & 10 \\ +\Z7 & 13 \\ +\Z8 & 19 \\ +\Z9 & 20 \\ + 10 & 25 \\ + 11 & 40 \\ + 12 & 31 \\ + 13 & 60 \\ + 14 & 62 \\ + 15 & 54 \\ + 16 & 74 \\ + 17 & 84 \\ + 18 & 86 \\ + 19 & 96 \\ + 20 & 85 \\ + 21 & 75 \\ + 22 & 47 \\ + 23 & 43 \\ + 24 & 24 \\ + 25 & 19 \\ + 26 & \Z9 \\ + 27 & \Z5 \\ + 28 & \Dash \\ + 29 & \Z1 \\ + 30 & \Dash \\ +\end{array} +\] +\end{minipage} +\hfill +\begin{minipage}{\textwidth-3cm} + \centering + \caption{Fig.~10.} + \Input{165} +\end{minipage} +\end{table} + +Es bleibt noch übrig, die Anwendung der Formel, die für +verhältnismäßig seltene Ereignisse gilt, durch ein Beispiel zu erläutern. +L.~v.~\so{Bortkewitsch} hat in seiner Schrift Das Gesetz +\index{Bortkewitsch@Bortkewitsch (Bortkiewicz), Lad.\ v.|ff}% +der kleinen Zahlen (Leipzig 1898) die Bedeutung dieser Formel +besonders hervorgehoben. Es erscheint beinahe a priori einleuchtend, +daß die störenden Einwirkungen, die sonst das Zustandekommen +einer regulären Verteilung verhindern, indem in den +\DPPageSep{166}{152} +einzelnen verglichenen Bezirken verschiedene Verhältnisse obwalten, +sich am wenigsten geltend machen, wenn an den verschiedensten +Stellen durch ein verhältnismäßig seltenes Ereignis +einzelne Fälle, sozusagen Stichproben, herausgegriffen werden. + +Wir hatten gesehen, daß in diesem Falle die Formel gilt: +\[ +\Tag{(11)} +\phi_p = \frac{m^p e^{-m}}{p!}, +\] +wobei die Beziehungen bestehen müssen: +\[ +\Tag{(12)} +\Sum\phi_p = 1, \ +m = \Sum p\phi_p, \ +m' = \Sum(p - m)^2 \phi_p, \ +m' = m. +\] + +Es ist zunächst zu prüfen, ob diese Beziehungen erfüllt sind. +Wir wollen nun hierfür ein Beispiel nehmen und wählen mit +\so{Bortkewitsch} die Anzahl der Soldaten, die während der Jahre +1875 bis 1894 innerhalb der Armeekorps II~bis~V, VII~bis~X, +XIV~und~XV des preußischen Heeres durch Hufschlag eines +Pferdes getötet wurden. Die einzelnen Zahlen~$p_i$ usw.\ bedeuten +dann die innerhalb eines Armeekorps während eines Jahres Getöteten. +Es ergeben sich dabei: +\[ +\begin{array}{*{6}{c}l} + & 0 & 1 & 2 & 3 & 4 & 5 \text{ und mehr Getötete} \\ +\text{in} & 109 & 65 & 22 & 3 & 1 & 0 \text{ Fällen,} +\end{array} +\] +und daraus folgt der Wert +\[ +m = \frac{65·1 + 22·2 + 3·3 + 4·1}{200} = 0,61. +\] +Übereinstimmend damit ergibt sich auch für $m'$ der Wert~$0,61$. +Rechnet man nun mit Hilfe des Ausdruckes +\[ +z_0 \frac{m^p}{p!} +\] +die zu erwartenden Häufigkeiten von $p$ Todesfällen aus, indem +man $z_0$ (die Häufigkeit für $p = 0$) daraus bestimmt, daß die +Summe aller Häufigkeiten gleich $200$ sein muß, woraus +\[ +z_0 = 200·e^{-m} +\] +folgt, so findet man statt der obigen Werte die Zahlen: +\[ +109 \qquad 66 \qquad 20 \qquad 4 \qquad 1 \qquad 0. +\] +Die Übereinstimmung ist außerordentlich gut. Daß sie auf einem +bloßen Zufall beruht, ist nicht anzunehmen. Vielmehr haben wir +\DPPageSep{167}{153} +\index{Lipps@Lipps, G. F. (Herausgeber)}% +uns zu denken, daß alle örtlichen und zeitlichen Besonderheiten, +die sonst als systematische Abweichungen hervortreten, dadurch +unwirksam werden, daß eine rein zufällige Auswahl durch das +betrachtete seltene Ereignis getroffen wird und daß wir deswegen +annähernd dieselben Verhältnisse haben müssen, wie sie bei der +Begründung aus dem Urnenschema vorausgesetzt werden\footnote + {An kurz zusammenfassenden Darstellungen mit reichen Literaturangaben + vgl.\ man den Artikel von \so{Bortkiewicz}, Anwendungen der + Wahrscheinlichkeitsrechnung auf Statistik, Enzyklopädie der math.\ + Wissenschaften, Bd.~I, 2.~Teil, Leipzig 1900--1904, \so{Czuber}, Die Entwickelung +\index{Czuber}% + der Wahrscheinlichkeitstheorie und ihrer Anwendungen, + Jahresbericht der Deutschen Math.-Ver., Bd.~VII, Leipzig 1899, ferner die + Artikel Geschlechtsverhältnis der Geborenen und Gestorbenen (v.~\so{Mayr}), +\index{Mayr, v.}% + Gesetz (\so{Lexis}), Sterblichkeit (v.~\so{Bortkiewicz}) im Handwörterbuch +\index{Lexis}% + der Staatswissenschaften von \so{Lexis} und \so{Elster}.}. +\index{Elster (Herausgeber)}% +\EndChap +\DPPageSep{168}{154} + + +\Chapter{Zehntes Kapitel}{Die genetische Theorie des Zufalls} + +Die statistische Theorie des Zufalls offenbart einen gemeinschaftlichen +Charakter in der Verteilung der statistischen Ergebnisse +bei solchen Ereignissen, die wir als zufällige anzusehen +gewohnt sind. Wir erhalten aber keinen unmittelbaren Aufschluß +darüber, wie wir uns das Zustandekommen einer solchen Verteilung +in der Wirklichkeit denken können. Es bleibt daher das Bedürfnis +bestehen, sozusagen in den inneren Mechanismus des Geschehens +einzudringen und sich klar zu machen, wie die als typisch für die +Zufallsereignisse angesehene Verteilung auch auf einer inneren +Übereinstimmung der in Betracht kommenden Ereignisse beruht. + +Als die am sichersten als zufällig zu bezeichnenden Ereignisse +gelten nun die Ereignisse, die in dem Begehen eines bestimmten +Beobachtungsfehlers bei sehr sorgfältig ausgeführten Beobachtungen +bestehen, \dh~sich der in der Abweichung der in der +gleichen Weise und mit der gleichen Sorgfalt bestimmten Werte +voneinander kundgeben. Für diese Fehler hat die Erfahrung mit +hinreichender Gewißheit die Geltung des sogenannten \so{Gauß}schen +Fehlergesetzes, das durch die Funktion +\[ +\phi(x) = \frac{h}{\sqrt\pi}\, e^{-h^2 x^2} +\] +geliefert wird, ergeben. + +Man kann es nun als die Aufgabe hinstellen, eine Erklärung +dafür zu suchen, wie dieses eigentümliche Gesetz für die Verteilung +der Fehler zustande kommt. + +Der Astronom \so{Bessel} ist der erste gewesen, der diese Frage +\index{Bessel@Bessel|f}% +zu beantworten gesucht hat (Untersuchungen über die Wahrscheinlichkeit +der Beobachtungsfehler, Astron.\ Nachrichten, Bd.~15, +\DPPageSep{169}{155} +1838). Er dachte sich, daß jeder Fehler das Resultat des Zusammentreffens +einer großen Anzahl von Elementarfehlern ist, die +einzeln bestimmten Fehlerquellen entstammen. Die einfachste +Annahme ist dabei die, die Elementarfehler alle als dem absoluten +Betrag nach gleich vorauszusetzen, etwa gleich~$e$, und weiter zu +sagen, jeder einzelne Elementarfehler gehe gleich oft mit dem positiven +und dem negativen Vorzeichen in das Resultat ein. Dieses +Resultat entspricht dann einer bestimmten Vorzeichenkombination +der Elementarfehler. Man kann diesen Vorgang sehr einfach auf +das Urnenschema zurückführen, indem man eine Urne voraussetzt, +in der gleich viele schwarze und weiße Kugeln gemischt +enthalten sind. Das Ziehen einer weißen Kugel bedeutet denn +das Begehen des Elementarfehlers~$+e$, das Ziehen einer schwarzen +Kugel das Begehen des Elementarfehlers~$-e$. Wenn nun eine +große Anzahl $n = p + q$ Male eine Kugel aus der Urne gezogen +ist, so wird, wenn hierbei $p$\,mal eine weiße und $q$\,mal eine schwarze +Kugel gefunden wurde, +\[ +x = (p - q)e +\] +der begangene Gesamtfehler. + +Die relative Häufigkeit dieses Gesamtfehlers wird +\[ +\frac{(p + q)!}{p!\, q!} \left(\frac{1}{2}\right)^p \left(\frac{1}{2}\right)^q +\] +oder wenn man +\[ +p = \frac{n}{2} + u, \quad +q = \frac{n}{2} - u +\] +setzt, +\[ +w_u = \frac{n!}{\left(\dfrac{n}{2} + u\right)! \left(\dfrac{n}{2} - u\right)!} + · \left(\frac{1}{2}\right)^n. +\] +Es handelt sich nun darum, hierfür einen Näherungswert zu finden, +indem man $n$ sehr groß und $u$ als verhältnismäßig klein gegen $n$ +annimmt. + +Wir bilden zu dem Zweck +\[ +\frac{w_u}{w_{u-1}} = \frac{\dfrac{n}{2} - u}{\dfrac{n}{2} + u}, +\] +\DPPageSep{170}{156} +dividieren Zähler und Nenner dieses Bruches durch $\frac{1}{2} n$ und setzen +\[ +2 \frac{u}{n} = z, +\] +dann wird +\[ +\frac{w_u}{w_{u-1}} = \frac{1 - z}{1 + z}. +\] +Wir erhalten also, indem wir weiter setzen +\[ +z = \frac{x}{ne}, +\] +woraus +\[ +x = 2ue, +\] +da $z$ ein sehr kleiner Bruch ist, +\[ +\frac{w_u - w_{u-1}}{w_u} = -\frac{2z}{1 - z} = -2z = -\frac{2x}{ne}, +\] +also, wenn wir berücksichtigen, daß +\[ +w_u = \phi(x) \quad \text{und demnach} \quad +\frac{w_u - w_{u-1}}{w_u} = d \ln \phi(x) +\] +wird, +\[ +d \ln \phi(x) = -\frac{2x}{ne}, +\] +ferner $dx = 2e$, da einer Vermehrung von $u$ um $1$ eine Vermehrung +von $x$ um $2e$ entspricht, und somit schließlich +\[ +\phi(x) = C e^{-h^2x^2} +\] +entsprechend dem ursprünglichen Ansatz, wenn wir noch +$h = \dfrac{1}{\sqrt{2n}e}$ machen. + +Es ist aber wichtig, sich von der \so{Bessel}schen Annahme +frei zu machen, daß jede Fehlerquelle nur Fehler von bestimmtem +absoluten Betrage liefern könne, und dafür die allgemeinere Voraussetzung +einzuführen, daß jede Fehlerquelle + +1. gleich große positive und negative Fehler mit gleich großer +relativer Häufigkeit ergebe und + +2. nur sehr kleine Fehler, aber +\DPPageSep{171}{157} + +3. innerhalb gewisser Grenzen jeden beliebigen Fehler liefern +könne\footnote + {Vgl.\ \so{Crofton}, On the proof of the law of errors of observations, +\index{Crofton}% + Philosophical Transactions, Vol.~159 (1869), Artikel Probability, Encyclopaedia + Britannica, 9.~ed., Vol.~19 (1885).}. + +Sogar von der Voraussetzung~1.\ können wir, wie wir sehen +werden, Abstand nehmen. + +Wir nehmen an, die Aufgabe sei bereits gelöst, wenn die +Zahl der Fehlerquellen $n$ beträgt. Man habe die Fehlerfunktion +gefunden, die durch das Zusammenwirken dieser $n$ Fehlerquellen +entsteht, und man nenne diese Fehlerfunktion $\phi_n(x)$. Dann +komme noch eine Fehlerquelle hinzu, zu der die Fehlerfunktion +$\Theta_{n+1}(x)$ gehöre, und man suche die nun entstehende neue Fehlerfunktion +$\phi_{n+1}(x)$ zu bestimmen. Wir haben dann, da, wenn die +letzte Fehlerquelle den Fehler $u$ liefert, die übrigen Fehlerquellen +den Fehler $x - u$ liefern müssen, damit der Gesamtfehler $x$ werde, +\[ +\phi_{n+1}(x) = \Int_{-r}^{+r} \phi_n(x - u) \Theta_{n+1}(u)\, du, +\] +wo $+r$ und $-r$ die Extremwerte sind, bis zu denen die Argumente +der Funktion~$\Theta_{n+1}(u)$ reichen. + +Wir entwickeln unter dem Integralzeichen $\phi_n(x - u)$ nach +dem \so{Taylor}schen Lehrsatze, und finden +\[ +\phi_{n+1} (x) + = \Int_{-r}^{+r} \bigl[\phi_n(x) - u\phi'_n(x) + \tfrac{1}{2} u^2\phi''_n(x)\bigr] + \Theta_{n+1}(u)\, du. +\] +Die höheren Potenzen von $u$ können wir vernachlässigen. + +Es ist nun +\[ +\Int_{-r}^{+r} \Theta_{n+1}(u)\, du = 1, +\] +und setzen wir ferner +\[ +\Int_{-r}^{+r} u \Theta_{n+1}(u)\, du = j_{n+1}, \qquad +\Int_{-r}^{+r} u^2 \Theta_{n+1}(u)\, du = k_{n+1}, +\] +so wird jetzt +\[ +\phi_{n+1}(x) = \phi_n(x) - j_{n+1} \phi'_n(x) + \tfrac{1}{2} k_{n+1}\phi''_n(x). +\] +\DPPageSep{172}{158} + +Wir erkennen daraus, daß es gleichgültig ist, welche Form +wir der Funktion~$\Theta_{n+1}(u)$ geben, wenn sie nur die richtigen +Werte von $j_{n+1}$ und $k_{n+1}$ liefert. Wir wollen deshalb insbesondere +für die Funktion den Ansatz machen: +\[ +\Theta_{n+1}(u) = \frac{\lambda_{n+1}}{\sqrt\pi}\, e^{-\lambda_{n+1}^2 (u-u_{n+1})^2}, +\] +es ergibt sich dann: +\begin{align*} +j_{n+1} &= \Int_{-r}^{+r} u \Theta_{n+1}(u)\, du = u_{n+1},\\ +k_{n+1} &= \Int_{-r}^{+r} u^2 \Theta_{n+1}(u)\, du + = \frac{1}{2\lambda_{n+1}^2} + u_{n+1}^2. +\end{align*} + +Wir können nun bestätigen, daß unter dieser Voraussetzung +für die Verteilungsfunktion sich ebenfalls die Form +\[ +\phi_n(x) = \frac{h_n}{\sqrt\pi}\, e^{-h_n^2(x-x_n)^2} +\] +ergibt. Wir zeigen dies, indem wir nachweisen, daß durch das +Hinzutreten einer neuen Fehlerquelle sich diese Form nicht +ändert. Da diese Form aber für \so{eine} Fehlerquelle als gültig angenommen +werden kann, gilt sie nach dem Bewiesenen dann +auch für zwei, weiter für drei, vier usw.\ Fehlerquellen und damit +allgemein. + +Setzen wir also voraus, in der Formel +\[ +\Theta_{n+1}(x) = \Int_{-r}^{+r} \phi_n(x - u)\Theta_{n+1}(u)\, du +\] +seien die obigen Ausdrücke für $\phi_n(x - u)$ und $\Theta_{n+1}(u)$ eingesetzt, +dann wird, wenn wir noch für die Grenzen $-r$~und~$+r$ +$-\infty$~und~$+\infty$ schreiben, +\[ +\phi_{n+1}(x) + = \Int_{-\infty}^{+\infty} c e^{-h_n^2(x-u-x_n)^2}\, e^{-\lambda_{n+1}^2(u-u_{n+1})^2}\, du, +\] +\DPPageSep{173}{159} +wo $c$ eine Konstante ist. Die beiden Potenzen von $e$ vereinigen +sich zu einer einzigen, deren Exponent +\begin{align*} +&= -h_n^2(x-u-x_n)^2 - \lambda_{n+1}^2(u-u_{n+1})^2 \\ +&= \begin{aligned}[t] + -(h_n^2+\lambda_{n+1}^2)u^2 + 2 + & \bigl[h_n^2(x-x_n)+\lambda_{n+1}^2u_{n+1}\bigr]u \\ + -& \bigl[h_n^2(x-x_n)^2 + \lambda_{n+1}^2u_{n+1}^2\bigr] +\end{aligned} \\ +&= -(h_n^2 + \lambda_{n+1}^2)(u - u'_n)^2 + - \frac{\lambda_{n+1}^2h_n^2}{h_n^2 + \lambda_{n+1}^2}(x - x_n - u_{n+1})^2 +\end{align*} +ist, wenn +\[ +u'_n = \frac{h_n^2(x - x_n) + \lambda_{n+1}^2u_{n+1}}{h_n^2 + \lambda_{n+1}^2} +\] +gesetzt wird. Hieraus folgt: +\[ +\phi_{n+1}(x) = Ce^{-\tfrac{\lambda_{n+1}^2h_n^2}{h_n^2 + \lambda_{n+1}^2}(x-x_n-u_{n+1})^2}, +\] +wo $C$ eine neue Konstante ist. + +Setzen wir mithin +\[ +\phi_{n+1}(x) = Ce^{-h_{n+1}^2(x-x_{n+1})^2}, +\] +so wird +\[ +\frac{1}{h_{n+1}^2} = \frac{1}{h_n^2} + \frac{1}{\lambda_{n+1}^2}, \quad +x_{n+1} = x_n + u_{n+1}. +\] +Also ist +\[ +\Tag{(1)} +\frac{1}{h_n^2} + = \frac{1}{\lambda_1^2} + \frac{1}{\lambda_2^2} + \dots + + \frac{1}{\lambda_n^2} +\] +und +\[ +\Tag{(2)} +x_n = u_1 + u_2 + \dots + u_n. +\] +Nun ist, wie wir oben (S.~158) gefunden hatten, +\[ +\Tag{(3)} +u_i = \Int_{-\infty}^{+\infty} u\Theta_i(u)\, du. +\] +Also wird $u_i$ der Mittelwert, um den sich die aus der $i$ten Fehlerquelle +fließenden Fehler gruppieren, und die resultierende Fehlerfunktion +ist auf einen Mittelwert bezogen, der die Summe aus +\DPPageSep{174}{160} +den Mittelwerten aller einzelnen Fehlerquellen ist. Diesen Wert +können wir als den \so{systematischen Fehler} der Beobachtungen +ansehen. + +Ferner ergibt sich: +\[ +\Tag{(4)} +\frac{1}{2\lambda_i^2} = \Int_{-\infty}^{+\infty} (u - u_i)^2\Theta_i(u)\, du, +\] +also gleich dem Quadrat $\mu_i^2$ des \so{mittleren zufälligen Fehlers} +bei der $i$ten Fehlerquelle, und wir finden für den mittleren +Fehler $\mu$ bei der resultierenden Fehlerfunktion: +\[ +\Tag{(5)} +\mu^2 = \mu_1^2 + \mu_2^2 + \dots + \mu_n^2. +\] + +Die Resultate, die wir so für den besonderen Fall gefunden +haben, wo die zugrunde gelegte Messungsreihe aus verschiedenen +Messungen einer und derselben physikalischen Größe besteht, lassen +sich auch sofort auf den Fall übertragen, wo eine Reihe an verschiedenen +Objekten ausgeführter Beobachtungen in ihrer Verteilung +der \so{Gauß}schen Funktion folgt. Wir finden, daß eine solche +Verteilung entstehen muß, wenn die an den Objekten beobachteten +Verschiedenheiten auf zufälligen Abweichungen von einem bestimmten +Normaltypus beruhen, \dh~wenn eine große Anzahl an +sich sehr geringfügiger und voneinander unabhängiger Umstände +zusammenwirken, um die beobachtete Abweichung zu erzeugen. + +In diesem Sinne könnten wir von einem objektiven Zufalle +sprechen, der Zufall würde dann in dem Zusammentreffen einer +großen Anzahl von Umständen bestehen, die untereinander in keiner +unmittelbaren kausalen Beziehung stehen, und deren Zusammentreffen +den beobachteten Erfolg herbeiführt. + +Hierdurch wird der Bereich des Zufälligen aber außerordentlich +eingeschränkt, denn gerade daß eine große Menge von gegenseitig +unabhängigen Einzelumständen zusammentreffen soll, scheint +in der Wirklichkeit selten erfüllt. Wohl findet man, wenn man +ein Zufallsereignis in den Einzelheiten seines Zustandekommens +verfolgt, eine Reihe von Umständen, die zusammen das Ereignis +hervorgerufen haben, aber diese Umstände stehen nicht außer +Zusammenhang, sie bilden vielmehr die Glieder in wenigen Ketten +von kausalen Zusammenhängen. Meistens wird man sogar nur +zwei solcher Ketten feststellen können. So wird man, um auf das +\DPPageSep{175}{161} +Beispiel des von einem herabfallenden Ziegel getöteten Passanten +zurückzukommen, die zwei Ketten von Ursache und Wirkung verfolgen, +die auf der einen Seite das Vorübergehen des Menschen +gerade an dieser Stelle und auf der anderen Seite das Herabfallen +des Ziegels gerade zu dieser Zeit erklären. Damit aber wird die +Anwendung der in diesem Kapitel angestellten Analyse, wie es +scheint, in den meisten Fällen illusorisch. Es soll diese Analyse +jedoch auch gar nicht eine allgemeine genetische Erklärung der +Zufallsereignisse geben. Sie liefert nur \so{ein} Beispiel dafür, wie +die für die Zufallsereignisse typische Verteilung zustande kommen +kann. Dieses Beispiel ist deshalb von besonderer Bedeutung, weil +die gegebene Erklärung in einem sehr wichtigen Falle, nämlich +bei gleich sorgfältigen Beobachtungen einer und derselben physikalischen +Größe, tatsächlich zu stimmen scheint. Daß die typische +Verteilung auch auf ganz andere Art zustande kommen kann, +lehrt schon das Beispiel der Urnenziehungen. Es ist gerade das +Merkwürdige an der \so{Gauß}schen Verteilungsfunktion, daß sie sich +auf ganz verschiedene, anscheinend voneinander völlig unabhängige +Arten ergibt. %[** TN: Removed trailing em-dash] + +Wenn wir nun zum Schluß die Ergebnisse unserer Betrachtungen +kurz zusammenfassen, so ist der Gewinn, den wir erzielt +haben, nicht darin zu suchen, daß die Auffassung des einzelnen +zufälligen Ereignisses eine Vertiefung erfahren hat. Dagegen haben +wir gesucht, den Nachweis zu führen, daß auch die zufälligen +Ereignisse nicht die Regelmäßigkeit und Ordnung des allgemeinen +Geschehens durchbrechen, daß vielmehr auf eine bestimmte Weise +bei diesen zufälligen Ereignissen ein Ausgleich stattfindet für das, +was sie als störendes Element in die Gesetzmäßigkeit des Geschehens +hineintragen. + +Hierin liegt an sich nichts Neues und Überraschendes, vielmehr +etwas nahezu Selbstverständliches. Wir brauchen ja bloß +zu bedenken, daß die Vorgänge in den kleinsten Teilen der Materie +als Zufallsereignisse anzusehen sind, und daß sonach, wofern überhaupt +in dem physikalischen Geschehen eine Regelmäßigkeit zu +erkennen sein soll, diese auf einem Ausgleich der Zufälligkeiten +in den Veränderungen der kleinsten Elemente beruhen muß. Wir +verlassen uns auf diesen Ausgleich wie auf ein Naturgesetz, \zB~ist +der sogenannte zweite Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie, +nämlich der Satz, daß die Wärme nicht von selbst vom kälteren +\DPPageSep{176}{162} +zum wärmeren Körper strömt, nichts wie ein Ausdruck für den +Ausgleich, der in den molekularen Bewegungen stattfindet. Es ist +aber wichtig, sich klar bewußt zu sein, daß hiermit ein neues +Moment in die Naturerklärung hineingetragen wird, das von +anderer Art ist wie die eine regelmäßige kausale Verknüpfung +aussagenden Naturgesetze. Das Wesentliche an allen zufälligen +Ereignissen ist eben das, daß sie allein aus der Regelmäßigkeit +kausaler Verknüpfungen nicht zu erklären sind. Wenn daher sich +in der Gesamtheit der Zufallsereignisse einer bestimmten Gruppe +eine Regelmäßigkeit wiederfindet, so ist diese von anderer Art als +die kausalen Zusammenhänge, und die Voraussetzung einer unverbrüchlichen +Kausalität in allem Naturgeschehen mag wohl aufrecht +erhalten werden, sie reicht allein aber nicht hin, um die +Regelmäßigkeit des Weltgeschehens vollständig zu erklären. Es +gehört vielmehr die Tatsache hinzu, die wir als das Gesetz der +großen Zahlen bezeichnen und die bewirkt, daß die Unregelmäßigkeiten, +die sonst durch die zufälligen Ereignisse in die Welt hineingetragen +würden, in dem Gesamtergebnis doch wieder verschwinden. + +Wenn wir diese Elimination des Zufalls als eine allgemeine +Tatsache hinstellen, so müssen wir uns bewußt sein, daß wir für +diese Tatsache keine bestimmte Erklärung geben können, daß wir +sie vielmehr nur insoweit behaupten können, wie sie uns durch +die Erfahrung bestätigt wird. Unser Verstand sträubt sich allerdings +dagegen, ein so allgemeines Prinzip nur deshalb anzunehmen, +weil hier und dort seine Richtigkeit bezeugt wird, vielmehr +drängt er dahin, auch einen inneren Grund für einen solchen +Ausgleich zu finden. Ein solcher innerer Grund läßt sich aber +nicht ermitteln. Würden wir zu ihm gelangen können, so müßte +uns eine Einsicht in den Mechanismus des Geschehens zu Gebote +stehen, wie wir sie nicht haben. Was uns gegeben ist, sind die +einzelnen Erfahrungen. Nur indem wir diese zusammenhalten, +miteinander vergleichen, Gleichartiges zusammenschließen und die +dabei sich herausstellenden regelmäßigen Zusammenhänge aufdecken, +gelangen wir dazu, das zu erreichen, was wir eine Erklärung +des Naturgeschehens nennen. Auf diesem Wege können +wir aber nicht den Ausgleich erklären, der in dem Gesetz der +großen Zahlen ausgedrückt sein soll. + +Deshalb müssen wir uns damit begnügen, diesen Ausgleich, +indem wir seine Wirklichkeit von vornherein voraussetzen, in +\DPPageSep{177}{163} +seinen einzelnen Erscheinungsformen selbst zu verfolgen. Auf +diese Weise kann natürlich die Tatsache des Ausgleichs, weil wir +sie von Anfang an vorausgesetzt haben, nicht erst erklärt werden. +Wir können aber diese Tatsache uns sozusagen näher bringen, +indem wir solche Vorgänge herausgreifen, über deren inneren +Charakter wir glauben von vornherein Klarheit zu haben. Diese +Vorgänge sind die Glücksspiele, und unter den Glücksspielen +wählten wir noch insbesondere einen typischen Vorgang aus, der +in den Ziehungen aus einer Urne besteht. Alle Ergebnisse, die +aus diesen typischen Vorgängen gewonnen werden und die sich +in der Ableitung gewisser Formeln für die bei häufiger Wiederholung +des Vorganges zu erwartenden statistischen Ergebnisse +vollenden, können auf andere Vorgänge, deren inneres Zustandekommen +unserer Beobachtung verschlossen ist, nur so angewendet +werden, daß wir die statistischen Ergebnisse vergleichen. Das ist +es, was wir als die statistische Methode bezeichnet haben. + +Welches Recht haben wir nun, Ereignisse, deren Verteilung +mit der aus dem Urnenschema folgenden Verteilung eine gewisse +Übereinstimmung zeigt, auch innerlich als gleichartig anzusehen? +Dadurch, daß wir überhaupt über die innere Natur +eines Vorganges urteilen, gehen wir aus dem rein phänomenologischen +Gebiet in das ontologische Gebiet über. Die innere +Natur eines Vorganges, das eigentliche Warum und Wieso liegt +außerhalb des Bereiches der bloßen Erfahrung. Was uns dazu +hinführt, sind im Grunde immer Analogieschlüsse. Auf das Bedenkliche +solcher Schlüsse braucht nicht besonders hingewiesen +zu werden. Die Analogie verführt uns nur zu leicht, aus einer +gefundenen Übereinstimmung in einzelnen Punkten eine Übereinstimmung +auch in anderen Punkten zu erschließen, ohne daß dieser +Schluß logisch zwingende Kraft hätte. + +Trotzdem können wir ohne solche Analogieschlüsse nicht auskommen. +Sie sind es im wesentlichen, die uns die Dinge als begreiflich +erscheinen lassen. Das bloße Sammeln und Ordnen von +Erfahrungen würde uns unbefriedigt lassen. Wir würden das +innere Band vermissen. Dieses Band eben finden wir häufig +durch Analogieschlüsse. So beruht \zB~der Kraftbegriff, durch +den uns die physikalischen Vorgänge begreiflich erscheinen sollen, +auf einer Analogie mit physiologischen Vorgängen, nämlich dem +Gefühl der Anstrengung beim Heben einer Last, und daß uns die +\DPPageSep{178}{164} +Dinge auf diese Weise innerlich begreiflich erscheinen, liegt daran, +daß wir sie in Zusammenhang bringen mit persönlichen Empfindungen. +Wir bringen sie uns "`menschlich nahe"'. + +Etwas Ähnliches können wir nun auch in der Analyse der +zufälligen Vorgänge finden. Auch hier ist es die persönliche +Stimmung dem ungewissen Ereignis gegenüber, die das Verfahren +bestimmt hat und aus der heraus man ein inneres Verstehen der +Vorgänge zu erreichen geglaubt hat. Hierhin gehört es, wenn in +der klassischen Wahrscheinlichkeitsrechnung die gleich möglichen +Fälle dadurch definiert werden, daß wir keinen Grund haben, das +Eintreten des einen eher als das Eintreten des anderen zu erwarten. +Hierhin gehört es ferner, wenn angenommen wird, daß ein Ereignis, +dessen mathematische Wahrscheinlichkeit der Einheit sehr nahe +kommt, als gewiß angesehen werden kann, weil wir in unserem +Leben fortwährend gezwungen sind, wegen der Unsicherheit aller +unserer Lebensumstände als gewiß hinzunehmen, was im Grunde +nur sehr wahrscheinlich ist. Die Analogie geht sogar tiefer, indem +wir die Unentschiedenheit eines künftigen Ereignisses mit der +Unentschiedenheit eines Menschen vergleichen, der zwischen zwei +Möglichkeiten zu wählen hat. Wenn wir von dem blinden Zufall +sprechen, so beruht dies darauf, daß die Entscheidung verglichen +wird mit der Entscheidung eines Menschen, der eine Möglichkeit +ohne Überlegung ergreift. Diese Eindeutung innerer Erlebnisse +in die äußeren Vorgänge ist dem menschlichen Geiste durchaus +natürlich, sie ist aber auch mit großen Gefahren verknüpft. Das +tritt tatsächlich in der Geschichte der Wahrscheinlichkeitsrechnung +deutlich zutage. Bei aller Großartigkeit der Entwickelung krankt +\zB~das Werk von \so{Laplace} daran, daß der Bereich des Ungewissen +\index{Laplace}% +ohne eine sichere empirische Grundlage allein aus dem +Denken heraus mit Hilfe der mathematischen Rechnung einer bestimmten +Analyse unterworfen werden soll. Rein äußerlich gibt +sich das darin zu erkennen, daß zu viel mathematische Entwickelungen +und zu wenig statistisches Material gegeben wird. Die +mathematische Ableitung ist aber nur ein formales Hilfsmittel. Aus +ihr allein läßt sich keine reale Erkenntnis schöpfen, wenn sie +nicht mit wirklicher Beobachtung gepaart wird. Es werden daher +bei \so{Laplace} eigentlich nur Methoden gegeben, ohne daß überhaupt +feststeht, wie weit diese Methoden sich auf Probleme der +Wirklichkeit überhaupt anwenden lassen. Wo solche Anwendungen +\DPPageSep{179}{165} +\index{Lipps@Lipps, G. F. (Herausgeber)}% +aufzutreten scheinen, beruhen sie nur auf unbestimmten Vermutungen +und unberechtigten Annahmen. + +\so{Quételet} gebührt das große Verdienst, mit der Anwendung +\index{Quételet}% +der Wahrscheinlichkeitsrechnung auf die Wirklichkeit Ernst gemacht +zu haben\footnote + {Vgl.\ insbesondere seine Lettres sur la théorie des probabilités + appliquée aux sciences morales et politiques (Bruxelles 1846).}. +Aber auch er beging den Fehler, daß er zu selbstverständlich +die Übereinstimmung der Wirklichkeit mit den aus +dem einfachen Urnenschema folgenden Formeln der Wahrscheinlichkeitsrechnung +voraussetzte und sie häufig da zu sehen glaubte, +wo sie tatsächlich nicht vorhanden ist. Daher liegt ein ungeheurer +Vorteil in dem Aufkommen der eigentlich empirischen Methoden, +die sich eine unbefangene und sichere Feststellung der tatsächlichen +Verhältnisse zur Aufgabe machen und um deren Entwickelung +sich in Deutschland besonders W.~\so{Lexis} und G.~Th.~\so{Fechner} +\index{Fechner}% +\index{Lexis}% +und in England K.~\so{Pearson} verdient gemacht haben. Hier wird +\index{Pearson}% +in der Tat die mathematische Entwickelung nur ein Hilfsmittel, +um das statistische Material systematisch zu verarbeiten. Die +Verarbeitung besteht einerseits darin, daß die statistischen Ergebnisse +über solche Ereignisse, die in ihrer Verteilung eine gewisse +Gemeinsamkeit zeigen, vereinigt werden, und andererseits darin, +daß man in bestimmten Verteilungen eine einfache mathematisch +ausdrückbare Regelmäßigkeit nachzuweisen versucht. + +Das Bezeichnende der Methode darf man vielleicht darin +sehen, daß gerade die Rücksichtnahme auf den ursächlichen Zusammenhang, +die sonst den Kern der Naturerklärung bildet, vollständig +in Wegfall kommt. Es ist wohl gut, nochmals hervorzuheben, +daß nach der in Rede stehenden Methode zwischen den +einzelnen Fällen keinerlei ursächlicher Zusammenhang, sondern nur +eine Gleichartigkeit der Bedingungen bei ihnen allen angenommen +wird. Die bei dem Urnenschema herauskommende Verteilung wird +ausdrücklich unter der Voraussetzung abgeleitet, daß eine Ziehung +mit der anderen außer allem kausalen Zusammenhang steht, daß es +für das Resultat einer Ziehung völlig gleichgültig ist, welche Resultate +die vorhergehenden Ziehungen ergeben haben. Die Ziehung +einer weißen Kugel bleibt in der Sprache der Wahrscheinlichkeitsrechnung +gleich wahrscheinlich, auch wenn schon zehn- oder +zwanzigmal hintereinander eine weiße Kugel gezogen worden ist. +\DPPageSep{180}{166} + +Der Ausgleich zwischen den Resultaten der einzelnen Ziehungen +ist kein mechanischer, er beruht nicht auf einer Wirkung, +welche die Resultate der einen Ziehung auf das Resultat der +anderen ausüben. Er ist nur ein statistischer, \dh~wir haben uns +zu denken, daß er da zustande kommt, wo die Bedingungen des +Geschehens, soweit sie festliegen, unverändert bleiben. Wenn es +eine Ordnung des Geschehens in dem Sinne gibt, daß für das +Resultat des einen Falles es nicht gleichgültig ist, welches die +Resultate der vorhergehenden Fälle waren, so bleibt diese Ordnung +hier unberücksichtigt, sei es nun, daß sie in einer gewissen Neigung +der gleichartigen Resultate, sich räumlich oder zeitlich zusammenzuschließen +oder in einer bestimmten prädestinierten Verteilung +der verschiedenen Resultate bestehen soll. Das ganze Schwergewicht +der Betrachtung ruht darauf, daß eine Erklärung der +stattfindenden Verteilung auch möglich ist, ohne einen inneren +Zusammenhang der Einzelergebnisse vorauszusetzen. + +Wenn die Beiseiteschiebung des kausalen Zusammenhanges +das Bezeichnende an den angestellten Betrachtungen sein soll, so +scheint dieses Prinzip nur bei der genetischen Erklärung des +Zufalls durchbrochen zu sein. Es ist aber leicht zu erkennen, +daß auch hier nicht das Zufallsereignis aus einer großen Menge +voneinander unabhängiger Einzelursachen kausal erklärt werden +soll, sondern daß es vielmehr als zusammengesetzt erscheint aus +einer großen Menge voneinander unabhängiger Einzelmomente. +Das Wesentliche ist auch hier wieder gerade das Fehlen des +kausalen Zusammenhanges zwischen den einzelnen Bestandteilen +des Zufallsereignisses. Es bleibt also immer das Fehlen des kausalen +Zusammenhanges das Bezeichnende für die genetische Erklärung +der Zufallsereignisse, gleichgültig, ob wir dieses Fehlen +als ein absolutes oder als ein relatives, \dh~als das Fehlen einer +engeren kausalen Verknüpfung, ansehen wollen. + +Aber die genetische Erklärung des einzelnen Zufallsereignisses +war nicht das, worauf die angestellten Betrachtungen hauptsächlich +abzielten. Im Gegenteil kann man ihr Wesen darin erblicken, +daß sie von der Betrachtung des Zufalls im einzelnen +Ereignisse ablenken, daß sie die Fragestellung vielmehr auf die +Gesamtheit der Erscheinungen hinwenden. + +Auch von vornherein wird man zugeben, daß das einzelne +Zufallsereignis nicht das ist, was im Grunde unsere Teilnahme +\DPPageSep{181}{167} +erweckt, daß vielmehr die wirkliche Aufgabe in der Beantwortung +der Frage liegt, wie die Zufallsereignisse in ihrer Gesamtheit auf +das Getriebe der Welt einwirken. Die Antwort ist klipp und klar +die, daß das, was im einzelnen Ereignis als zufällig und unberechenbar +erscheint, in der Totalität der Erscheinungen durch einen +gewissen Ausgleich beseitigt wird. Allerdings eine Erklärung, die +im tieferen Sinne befriedigt, für diesen Ausgleich zu finden, ist uns +nicht gelungen. Unsere Betrachtung blieb auch hier auf die Beobachtung +des Tatsächlichen und die Feststellung der darin +liegenden Regelmäßigkeiten beschränkt, genau so wie sie es da ist, +wo die mit einer durchgängigen Kausalität des Naturgeschehens +in Zusammenhang stehenden "`Naturgesetze"' den Gegenstand der +Untersuchung bilden. + +Daß eine allgemeine genetische Erklärung des Zufalls nicht +geliefert ist, gibt sich auch darin zu erkennen, daß nach der +statistischen Theorie ein Ereignis als zufällig nur innerhalb einer +bestimmten Gesamtheit erscheint. So ergab sich die Verteilung +der Körpergröße unter den durch die Aushebungen in einem großen +Gebiete herausgegriffenen erwachsenen männlichen Individuen als +die typische Zufallsverteilung. Dabei können wir die Körpergröße, +die ein Mensch erreicht, doch nicht als rein zufällig hinstellen. +Im Gegenteil sind uns bestimmte Momente, \zB~die Körpergröße +der Eltern, bekannt, die einen Einfluß auf das körperliche Wachstum +ausüben. Diesen und ähnlichen Einflüssen nachzugehen, war +hier nicht unsere Aufgabe. Es scheint aber nötig, zum Schluß auf +ihr Bestehen noch nachdrücklich hinzuweisen, damit nicht der +Eindruck entsteht, als solle aus dem Vergleich mit dem Schema +der Glücksspiele, der uns für die mathematische Behandlung die +Handhabe gegeben hat, eine innere Gleichartigkeit gefolgert werden, +als solle verkannt werden, wie ungleich verwickelter in ihrer inneren +Beschaffenheit die Vorgänge in der menschlichen Gesellschaft sind, +als die wenigstens beim ersten Anblick sehr einfach scheinenden +Vorgänge der Urnenziehungen. +\EndChap +\DPPageSep{182}{168} +\PrintIndex +\iffalse +Namenverzeichnis +(Die Zahlen bedeuten die Seiten.) + +Abbe 89. +Alembert@{d'Alembert|f}#Alembert 51 +Aristoteles 56. + +Bernoullische Theorem 66. %[** TN: "Bernoullisches Theorem" in original] +Bertillon 141. +Bessel@{Bessel|f}#Bessel 14, 154. +Blaschke 140. +Borel 66. +Bortkewitsch@{Bortkewitsch (Bortkiewicz), Lad.\ v.}#Bortkewitsch 52, 138, 147, 151. %** 151 ff. +Boylesches (Mariottesches) Gesetz 31. +Bromse@{Brömse}#Brömse 52. +Brownsche Bewegung 146. +Bruns 66, 133. + +Cardano 58. +Carvallo 66. +Cournot 4. +Crofton 157. +Czuber 147, 153. + +Davenport 147, 150. +Edgeworth 147. +Elster (Herausgeber) 153. + +Fechner 151, 165. +Fechnersches Lagengesetz 81. +Forcher 140, 150. +Fries@{Fries, J. F.}#Fries VI. + +Galilei@{Galilei|f}#Galilei 58. +Galton 150. +Gauß 93. +Gaußsche@{Gaußsche Verteilungsfunktion|uo}#Gaußsche 109. +Goethe 6. +Goldschmidt 54. +Grimsehl 52. + +Helmert 89. +Hume 5. +Huygens 60. + +Iterson 31. + +Kant 3, 7. +King 147. +Kozak VIII. +Kries@{Kries, Joh.\ v.}#Kries 61. + +Lange@{Lange, Friedr.\ Albert}#Lange 47, 57, 62. %** 62 f. +Laplace 45 f., 55, 61, 164. +Lexis 40, 135, 151, 153, 165. %** 40 f. 135 ff. +Lipps@{Lipps, G. F. (Herausgeber)}#Lipps 151, 153, 165. +Lottermoser (Übersetzer) 146. +Lourié 62. + +Marbe 52. +Maxwell 43. +Mayr, v. 153. +Mill@{Mill, John Stuart|f}#Mill 1. + +Pearson 33, 145, 165. %** 145 ff. +Perrin 146. +Poisson 45, 55, 111, 138, 147. %** 147 f. + +Quételet 22, 148, 165. + +Rhumbler 31. + +Sabudski-Eberhard VIII. +Schnuse (Übersetzer) 45. +Schopenhauer 2. +Siebeck 6. +Sigwart 16, 47, 63. %** 63 f. +Spinoza 4, 6. %** 6 f. +Sterzinger 53. +Stirlingsche Formel 110. +Stumpf 63. + +Trendelenburg 57. + +Ueberweg 56. + +Valla, Laurentius 57. +Venn 148. + +Wagner, Ad. 38. +Weldon 150. +Westergaard 147. +Windelband 38, 44. +Wolf, R. 68. +Wundt, Wilh. 14, 46. %** 14 f. +\fi +%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% GUTENBERG LICENSE %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% +\LicenseInit +\begin{PGtext} +End of the Project Gutenberg EBook of Die Analyse des Zufalls, by +H. E. (Heinrich Emil) Timerding + +*** END OF THIS PROJECT GUTENBERG EBOOK DIE ANALYSE DES ZUFALLS *** + +***** This file should be named 36310-pdf.pdf or 36310-pdf.zip ***** +This and all associated files of various formats will be found in: + http://www.gutenberg.org/3/6/3/1/36310/ + +Produced by Andrew D. Hwang, R. Stephan, Joshua Hutchinson, +and the Online Distributed Proofreading Team at +http://www.pgdp.net. (This ebook was produced using images +provided by the Cornell University Library Historical +Mathematics Monographs collection.) + + +Updated editions will replace the previous one--the old editions +will be renamed. + +Creating the works from public domain print editions means that no +one owns a United States copyright in these works, so the Foundation +(and you!) can copy and distribute it in the United States without +permission and without paying copyright royalties. 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You may charge a reasonable fee for copies of or providing +access to or distributing Project Gutenberg-tm electronic works provided +that + +- You pay a royalty fee of 20% of the gross profits you derive from + the use of Project Gutenberg-tm works calculated using the method + you already use to calculate your applicable taxes. The fee is + owed to the owner of the Project Gutenberg-tm trademark, but he + has agreed to donate royalties under this paragraph to the + Project Gutenberg Literary Archive Foundation. Royalty payments + must be paid within 60 days following each date on which you + prepare (or are legally required to prepare) your periodic tax + returns. 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Project Gutenberg volunteers and employees expend considerable +effort to identify, do copyright research on, transcribe and proofread +public domain works in creating the Project Gutenberg-tm +collection. Despite these efforts, Project Gutenberg-tm electronic +works, and the medium on which they may be stored, may contain +"Defects," such as, but not limited to, incomplete, inaccurate or +corrupt data, transcription errors, a copyright or other intellectual +property infringement, a defective or damaged disk or other medium, a +computer virus, or computer codes that damage or cannot be read by +your equipment. + +1.F.2. LIMITED WARRANTY, DISCLAIMER OF DAMAGES - Except for the "Right +of Replacement or Refund" described in paragraph 1.F.3, the Project +Gutenberg Literary Archive Foundation, the owner of the Project +Gutenberg-tm trademark, and any other party distributing a Project +Gutenberg-tm electronic work under this agreement, disclaim all +liability to you for damages, costs and expenses, including legal +fees. YOU AGREE THAT YOU HAVE NO REMEDIES FOR NEGLIGENCE, STRICT +LIABILITY, BREACH OF WARRANTY OR BREACH OF CONTRACT EXCEPT THOSE +PROVIDED IN PARAGRAPH 1.F.3. YOU AGREE THAT THE FOUNDATION, THE +TRADEMARK OWNER, AND ANY DISTRIBUTOR UNDER THIS AGREEMENT WILL NOT BE +LIABLE TO YOU FOR ACTUAL, DIRECT, INDIRECT, CONSEQUENTIAL, PUNITIVE OR +INCIDENTAL DAMAGES EVEN IF YOU GIVE NOTICE OF THE POSSIBILITY OF SUCH +DAMAGE. + +1.F.3. LIMITED RIGHT OF REPLACEMENT OR REFUND - If you discover a +defect in this electronic work within 90 days of receiving it, you can +receive a refund of the money (if any) you paid for it by sending a +written explanation to the person you received the work from. If you +received the work on a physical medium, you must return the medium with +your written explanation. The person or entity that provided you with +the defective work may elect to provide a replacement copy in lieu of a +refund. If you received the work electronically, the person or entity +providing it to you may choose to give you a second opportunity to +receive the work electronically in lieu of a refund. If the second copy +is also defective, you may demand a refund in writing without further +opportunities to fix the problem. + +1.F.4. Except for the limited right of replacement or refund set forth +in paragraph 1.F.3, this work is provided to you 'AS-IS' WITH NO OTHER +WARRANTIES OF ANY KIND, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO +WARRANTIES OF MERCHANTIBILITY OR FITNESS FOR ANY PURPOSE. + +1.F.5. Some states do not allow disclaimers of certain implied +warranties or the exclusion or limitation of certain types of damages. +If any disclaimer or limitation set forth in this agreement violates the +law of the state applicable to this agreement, the agreement shall be +interpreted to make the maximum disclaimer or limitation permitted by +the applicable state law. The invalidity or unenforceability of any +provision of this agreement shall not void the remaining provisions. + +1.F.6. INDEMNITY - You agree to indemnify and hold the Foundation, the +trademark owner, any agent or employee of the Foundation, anyone +providing copies of Project Gutenberg-tm electronic works in accordance +with this agreement, and any volunteers associated with the production, +promotion and distribution of Project Gutenberg-tm electronic works, +harmless from all liability, costs and expenses, including legal fees, +that arise directly or indirectly from any of the following which you do +or cause to occur: (a) distribution of this or any Project Gutenberg-tm +work, (b) alteration, modification, or additions or deletions to any +Project Gutenberg-tm work, and (c) any Defect you cause. + + +Section 2. Information about the Mission of Project Gutenberg-tm + +Project Gutenberg-tm is synonymous with the free distribution of +electronic works in formats readable by the widest variety of computers +including obsolete, old, middle-aged and new computers. It exists +because of the efforts of hundreds of volunteers and donations from +people in all walks of life. + +Volunteers and financial support to provide volunteers with the +assistance they need are critical to reaching Project Gutenberg-tm's +goals and ensuring that the Project Gutenberg-tm collection will +remain freely available for generations to come. In 2001, the Project +Gutenberg Literary Archive Foundation was created to provide a secure +and permanent future for Project Gutenberg-tm and future generations. +To learn more about the Project Gutenberg Literary Archive Foundation +and how your efforts and donations can help, see Sections 3 and 4 +and the Foundation web page at http://www.pglaf.org. + + +Section 3. Information about the Project Gutenberg Literary Archive +Foundation + +The Project Gutenberg Literary Archive Foundation is a non profit +501(c)(3) educational corporation organized under the laws of the +state of Mississippi and granted tax exempt status by the Internal +Revenue Service. The Foundation's EIN or federal tax identification +number is 64-6221541. Its 501(c)(3) letter is posted at +http://pglaf.org/fundraising. Contributions to the Project Gutenberg +Literary Archive Foundation are tax deductible to the full extent +permitted by U.S. federal laws and your state's laws. + +The Foundation's principal office is located at 4557 Melan Dr. S. +Fairbanks, AK, 99712., but its volunteers and employees are scattered +throughout numerous locations. Its business office is located at +809 North 1500 West, Salt Lake City, UT 84116, (801) 596-1887, email +business@pglaf.org. Email contact links and up to date contact +information can be found at the Foundation's web site and official +page at http://pglaf.org + +For additional contact information: + Dr. Gregory B. Newby + Chief Executive and Director + gbnewby@pglaf.org + + +Section 4. Information about Donations to the Project Gutenberg +Literary Archive Foundation + +Project Gutenberg-tm depends upon and cannot survive without wide +spread public support and donations to carry out its mission of +increasing the number of public domain and licensed works that can be +freely distributed in machine readable form accessible by the widest +array of equipment including outdated equipment. Many small donations +($1 to $5,000) are particularly important to maintaining tax exempt +status with the IRS. + +The Foundation is committed to complying with the laws regulating +charities and charitable donations in all 50 states of the United +States. Compliance requirements are not uniform and it takes a +considerable effort, much paperwork and many fees to meet and keep up +with these requirements. We do not solicit donations in locations +where we have not received written confirmation of compliance. To +SEND DONATIONS or determine the status of compliance for any +particular state visit http://pglaf.org + +While we cannot and do not solicit contributions from states where we +have not met the solicitation requirements, we know of no prohibition +against accepting unsolicited donations from donors in such states who +approach us with offers to donate. + +International donations are gratefully accepted, but we cannot make +any statements concerning tax treatment of donations received from +outside the United States. U.S. laws alone swamp our small staff. + +Please check the Project Gutenberg Web pages for current donation +methods and addresses. Donations are accepted in a number of other +ways including including checks, online payments and credit card +donations. To donate, please visit: http://pglaf.org/donate + + +Section 5. General Information About Project Gutenberg-tm electronic +works. + +Professor Michael S. Hart is the originator of the Project Gutenberg-tm +concept of a library of electronic works that could be freely shared +with anyone. For thirty years, he produced and distributed Project +Gutenberg-tm eBooks with only a loose network of volunteer support. + + +Project Gutenberg-tm eBooks are often created from several printed +editions, all of which are confirmed as Public Domain in the U.S. +unless a copyright notice is included. Thus, we do not necessarily +keep eBooks in compliance with any particular paper edition. + + +Most people start at our Web site which has the main PG search facility: + + http://www.gutenberg.net + +This Web site includes information about Project Gutenberg-tm, +including how to make donations to the Project Gutenberg Literary +Archive Foundation, how to help produce our new eBooks, and how to +subscribe to our email newsletter to hear about new eBooks. +\end{PGtext} + +% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % +% % +% End of the Project Gutenberg EBook of Die Analyse des Zufalls, by % +% H. E. (Heinrich Emil) Timerding % +% % +% *** END OF THIS PROJECT GUTENBERG EBOOK DIE ANALYSE DES ZUFALLS *** % +% % +% ***** This file should be named 36310-t.tex or 36310-t.zip ***** % +% This and all associated files of various formats will be found in: % +% http://www.gutenberg.org/3/6/3/1/36310/ % +% % +% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % + +\end{document} +### +@ControlwordReplace = ( + ['\\tableofcontents', 'Inhaltverzeichnis.'], + ['\\Vorwort', 'Vorwort.'], + ['\\aaO', 'a. a. O.'], + ['\\dh', 'd. h.'], + ['\\zB', 'z. B.'] + ); + +@ControlwordArguments = ( + ['\\Chapter', 1, 1, '', '. ', 1, 1, '', '.'], + ['\\Signature', 1, 1, '', ' ', 1, 1, '', ''], + ['\\BookMark', 1, 0, '', '', 1, 0, '', ''], + ['\\DPPageSep', 1, 0, '', '-----', 1, 0, '', ''], + ['\\DPtypo', 1, 0, '', '', 1, 1, '', ''], + ['\\DPnote', 1, 0, '', ''], + ['\\Eqref', 1, 1, '', ''], + ['\\Fig', 1, 1, 'Fig. ', ' '] + ); +### +This is pdfTeXk, Version 3.141592-1.40.3 (Web2C 7.5.6) (format=pdflatex 2010.5.6) 5 JUN 2011 19:56 +entering extended mode + %&-line parsing enabled. +**36310-t.tex +(./36310-t.tex +LaTeX2e <2005/12/01> +Babel <v3.8h> and hyphenation patterns for english, usenglishmax, dumylang, noh +yphenation, arabic, farsi, croatian, ukrainian, russian, bulgarian, czech, slov +ak, danish, dutch, finnish, basque, french, german, ngerman, ibycus, greek, mon +ogreek, ancientgreek, hungarian, italian, latin, mongolian, norsk, icelandic, i +nterlingua, turkish, coptic, romanian, welsh, serbian, slovenian, estonian, esp +eranto, uppersorbian, indonesian, polish, portuguese, spanish, catalan, galicia 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+Package hyperref Info: Option `hyperfootnotes' set `false' on input line 2238. +Package hyperref Info: Option `bookmarks' set `true' on input line 2238. +Package hyperref Info: Option `linktocpage' set `false' on input line 2238. +Package hyperref Info: Option `pdfdisplaydoctitle' set `true' on input line 223 +8. +Package hyperref Info: Option `pdfpagelabels' set `true' on input line 2238. +Package hyperref Info: Option `bookmarksopen' set `true' on input line 2238. +Package hyperref Info: Option `colorlinks' set `true' on input line 2238. +Package hyperref Info: Hyper figures OFF on input line 2288. +Package hyperref Info: Link nesting OFF on input line 2293. +Package hyperref Info: Hyper index ON on input line 2296. +Package hyperref Info: Plain pages OFF on input line 2303. +Package hyperref Info: Backreferencing OFF on input line 2308. +Implicit mode ON; LaTeX internals redefined +Package hyperref Info: Bookmarks ON on input line 2444. +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/ltxmisc/url.sty +\Urlmuskip=\muskip11 +Package: url 2005/06/27 ver 3.2 Verb mode for urls, etc. +) +LaTeX Info: Redefining \url on input line 2599. +\Fld@menulength=\count125 +\Field@Width=\dimen144 +\Fld@charsize=\dimen145 +\Choice@toks=\toks31 +\Field@toks=\toks32 +Package hyperref Info: Hyper figures OFF on input line 3102. +Package hyperref Info: Link nesting OFF on input line 3107. +Package hyperref Info: Hyper index ON on input line 3110. +Package hyperref Info: backreferencing OFF on input line 3117. +Package hyperref Info: Link coloring ON on input line 3120. +\Hy@abspage=\count126 +\c@Item=\count127 +) +*hyperref using driver hpdftex* +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/hyperref/hpdftex.def +File: hpdftex.def 2007/02/07 v6.75r Hyperref driver for pdfTeX +\Fld@listcount=\count128 +) +\TmpLen=\skip67 +\c@FigNo=\count129 +\@indexfile=\write3 +\openout3 = `36310-t.idx'. + +Writing index file 36310-t.idx +\c@ChapNo=\count130 +(./36310-t.aux) +\openout1 = `36310-t.aux'. + +LaTeX Font Info: Checking defaults for OML/cmm/m/it on input line 487. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 487. +LaTeX Font Info: Checking defaults for T1/cmr/m/n on input line 487. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 487. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OT1/cmr/m/n on input line 487. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 487. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OMS/cmsy/m/n on input line 487. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 487. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OMX/cmex/m/n on input line 487. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 487. +LaTeX Font Info: Checking defaults for U/cmr/m/n on input line 487. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 487. +LaTeX Font Info: Checking defaults for LGR/cmr/m/n on input line 487. +LaTeX Font Info: Try loading font information for LGR+cmr on input line 487. + +(/usr/share/texmf-texlive/tex/generic/babel/lgrcmr.fd +File: lgrcmr.fd 2001/01/30 v2.2e Greek Computer Modern +) +LaTeX Font Info: ... okay on input line 487. +LaTeX Font Info: Checking defaults for PD1/pdf/m/n on input line 487. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 487. +(/usr/share/texmf/tex/context/base/supp-pdf.tex +[Loading MPS to PDF converter (version 2006.09.02).] +\scratchcounter=\count131 +\scratchdimen=\dimen146 +\scratchbox=\box58 +\nofMPsegments=\count132 +\nofMParguments=\count133 +\everyMPshowfont=\toks33 +\MPscratchCnt=\count134 +\MPscratchDim=\dimen147 +\MPnumerator=\count135 +\everyMPtoPDFconversion=\toks34 +) (/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/ragged2e/ragged2e.sty +Package: ragged2e 2003/03/25 v2.04 ragged2e Package (MS) +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/everysel/everysel.sty +Package: everysel 1999/06/08 v1.03 EverySelectfont Package (MS) +LaTeX Info: Redefining \selectfont on input line 125. +) +\CenteringLeftskip=\skip68 +\RaggedLeftLeftskip=\skip69 +\RaggedRightLeftskip=\skip70 +\CenteringRightskip=\skip71 +\RaggedLeftRightskip=\skip72 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Redefining \pageref on input line 487. +(./36310-t.out) (./36310-t.out) +\@outlinefile=\write4 +\openout4 = `36310-t.out'. + +LaTeX Font Info: Try loading font information for T1+cmtt on input line 497. + +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/base/t1cmtt.fd +File: t1cmtt.fd 1999/05/25 v2.5h Standard LaTeX font definitions +) +LaTeX Font Info: Try loading font information for U+msa on input line 519. +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/amsfonts/umsa.fd +File: umsa.fd 2002/01/19 v2.2g AMS font definitions +) +LaTeX Font Info: Try loading font information for U+msb on input line 519. +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/amsfonts/umsb.fd +File: umsb.fd 2002/01/19 v2.2g AMS font definitions +) +LaTeX Font Info: Try loading font information for U+rsfs on input line 519. +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/jknapltx/ursfs.fd +File: ursfs.fd 1998/03/24 rsfs font definition file (jk) +) [1 + +{/var/lib/texmf/fonts/map/pdftex/updmap/pdftex.map}] [2 + +] <./images/006.png, id=99, 289.08pt x 337.26pt> +File: ./images/006.png Graphic file (type png) +<use ./images/006.png> [1 + + <./images/006.png (PNG copy)>] [2 + +] [3 + +] [4] [5] [6] +Underfull \hbox (badness 10000) in paragraph at lines 777--779 + + [] + +[7] (./36310-t.toc) +\tf@toc=\write5 +\openout5 = `36310-t.toc'. + +[8 + +] [1 + + +] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17 + +] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28 + +] [29] [30] <./images/037.png, id=307, 1092.08pt x 908.39375pt> +File: ./images/037.png Graphic file (type png) +<use ./images/037.png> [31 <./images/037.png (PNG copy)>] [32] <./images/039.pn +g, id=323, 1148.29pt x 720.6925pt> +File: ./images/039.png Graphic file (type png) +<use ./images/039.png> [33] [34 <./images/039.png (PNG copy)>] [35] [36] [37] [ +38] [39] [40] [41] [42] <./images/046.png, id=373, 1092.08pt x 1065.9825pt> +File: ./images/046.png Graphic file (type png) +<use ./images/046.png> [43] [44 <./images/046.png (PNG copy)>] <./images/048.pn +g, id=389, 1062.97125pt x 599.23875pt> +File: ./images/048.png Graphic file (type png) +<use ./images/048.png> [45] [46 <./images/048.png (PNG copy)>] [47 + +] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [6 +3] [64] [65] [66 + +] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [8 +2] [83] [84] [85] [86] +Underfull \hbox (badness 2245) in paragraph at lines 3536--3594 +\T1/cmr/m/n/12 Wahr-schein-lich-keits-be-griff zu den sta-tis-ti-schen Er-geb-n +is-sen + [] + + +Underfull \hbox (badness 1052) in paragraph at lines 3536--3594 +\T1/cmr/m/n/12 durch einen Satz ge-fun-den, der als das B e r -n o u l -l i -s +c h e + [] + +[87] [88] [89] [90] [91] [92 + +] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] +<./images/094.png, id=692, 843.15pt x 372.39125pt> +File: ./images/094.png Graphic file (type png) +<use ./images/094.png> [107] [108 <./images/094.png (PNG copy)>] [109] [110] [1 +11] [112] [113] [114] <./images/100.png, id=739, 635.37375pt x 575.14874pt> +File: ./images/100.png Graphic file (type png) +<use ./images/100.png> [115] [116 <./images/100.png (PNG copy)>] [117] [118] +LaTeX Font Info: Try loading font information for U+euf on input line 4543. +(/usr/share/texmf-texlive/tex/latex/amsfonts/ueuf.fd +File: ueuf.fd 2002/01/19 v2.2g AMS font definitions +) [119] [120] [121] [122] [123 + +] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] + +LaTeX Warning: Command \ss invalid in math mode on input line 5065. + +Missing character: There is no ÿ in font cmr12! +[134] [135] [136] [137] +Overfull \hbox (2.90742pt too wide) in paragraph at lines 5220--5220 +[] + [] + +[138] [139] [140] [141] <./images/120.png, id=891, 1178.4025pt x 689.57625pt> +File: ./images/120.png Graphic file (type png) +<use ./images/120.png> [142 + +] [143 <./images/120.png (PNG copy)>] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] +[151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [ +164] [165] [166] +Underfull \hbox (badness 1603) in paragraph at lines 6202--6204 +[]\T1/cmr/m/n/12 Die re-la-ti-ve Häu-fig-keit des Ge-sam-ter-eig-nis-ses ent-st +eht + [] + +[167] [168] [169] [170] [171] [172] [173] [174] [175] [176] [177] [178] [179] [ +180 + +] [181] [182] [183] [184] [185] [186] [187] [188] + +LaTeX Font Warning: Command \small invalid in math mode on input line 6943. + +[189] + +LaTeX Font Warning: Command \small invalid in math mode on input line 7026. + + +Overfull \hbox (0.4068pt too wide) detected at line 7043 +[] + [] + +[190] [191] [192] [193] <./images/159.png, id=1195, 918.43124pt x 515.9275pt> +File: ./images/159.png Graphic file (type png) +<use ./images/159.png> [194] [195 <./images/159.png (PNG copy)>] [196] [197] [1 +98] <./images/163.png, id=1222, 791.95876pt x 640.3925pt> +File: ./images/163.png Graphic file (type png) +<use ./images/163.png> [199] [200] [201 <./images/163.png (PNG copy)>] + +LaTeX Font Warning: Command \footnotesize invalid in math mode on input line 74 +83. + + +Overfull \hbox (9.468pt too wide) detected at line 7520 +[] + [] + +<./images/165.png, id=1243, 794.97pt x 1264.725pt> +File: ./images/165.png Graphic file (type png) +<use ./images/165.png> +Overfull \hbox (2.61049pt too wide) in paragraph at lines 7481--7528 +[]$[]$ $[]$ + [] + +[202] [203 <./images/165.png (PNG copy)>] [204] [205] [206 + +] [207 + +] [208] [209] [210] [211] [212] [213] [214] [215] [216] [217] [218] [219] [220] + +Underfull \hbox (badness 1281) in paragraph at lines 8103--8129 +\T1/cmr/m/n/12 dung []der Wahr-schein-lich-keits-rech-nung auf die Wirk-lich-ke +it + [] + +[221] [222] [223] [224] [225] (./36310-t.ind [226 + + +]) [227] [228 + +] [229] [230] [231] [232] [233] [234] [235] (./36310-t.aux) + + *File List* + book.cls 2005/09/16 v1.4f Standard LaTeX document class + leqno.clo 1998/08/17 v1.1c Standard LaTeX option (left equation numbers) + bk12.clo 2005/09/16 v1.4f Standard LaTeX file (size option) 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array.sty 2005/08/23 v2.4b Tabular extension package (FMi) +longtable.sty 2004/02/01 v4.11 Multi-page Table package (DPC) +multirow.sty + soul.sty 2003/11/17 v2.4 letterspacing/underlining (mf) +footmisc.sty 2005/03/17 v5.3d a miscellany of footnote facilities +graphicx.sty 1999/02/16 v1.0f Enhanced LaTeX Graphics (DPC,SPQR) + keyval.sty 1999/03/16 v1.13 key=value parser (DPC) +graphics.sty 2006/02/20 v1.0o Standard LaTeX Graphics (DPC,SPQR) + trig.sty 1999/03/16 v1.09 sin cos tan (DPC) +graphics.cfg 2007/01/18 v1.5 graphics configuration of teTeX/TeXLive + pdftex.def 2007/01/08 v0.04d Graphics/color for pdfTeX + caption.sty 2007/01/07 v3.0k Customising captions (AR) +caption3.sty 2007/01/07 v3.0k caption3 kernel (AR) + calc.sty 2005/08/06 v4.2 Infix arithmetic (KKT,FJ) +fancyhdr.sty +geometry.sty 2002/07/08 v3.2 Page Geometry +geometry.cfg +hyperref.sty 2007/02/07 v6.75r Hypertext links for LaTeX + pd1enc.def 2007/02/07 v6.75r Hyperref: PDFDocEncoding definition (HO) +hyperref.cfg 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