Probabilidad básica
| Sitio: | MATEMÁTICAS × Profe Arauco |
| Curso: | Probabilidades y Estadística Descriptiva e Inferencial |
| Libro: | Probabilidad básica |
| Imprimido por: | Invitado |
| Día: | lunes, 25 de mayo de 2026, 15:18 |
Tabla de contenidos
- 1. Experimento aleatorio y espacio muestral
- 2. Eventos y tipos de eventos
- 3. Probabilidad clásica: regla de Laplace
- 4. Complemento de un evento
- 5. Unión de eventos: el “o” inclusivo
- 6. Intersección de eventos: el “y”
- 7. Problemas de unión e intersección
- 8. Probabilidad condicional: cambio del universo de referencia
- 9. Probabilidad condicional en problemas contextualizados
- 10. Independencia de eventos
- 11. Tablas de contingencia: frecuencias conjuntas
- 12. Tablas de contingencia: condicionales, marginales y conjuntas
- 13. Árboles de probabilidad
- 14. Evaluación y síntesis de probabilidad básica
1. Experimento aleatorio y espacio muestral
Experimento aleatorio y espacio muestral
Objetivo de aprendizaje
- Reconocer experimentos aleatorios y determinar su espacio muestral, distinguiendo qué resultado se está observando en cada situación.
Experimento aleatorio
Un experimento aleatorio es una acción o situación cuyo resultado no se puede predecir con certeza antes de realizarla, aunque sí se pueden conocer sus resultados posibles.
Por ejemplo, lanzar una moneda, lanzar un dado, extraer una tarjeta de una caja o escoger una persona al azar son experimentos aleatorios.
Espacio muestral
El espacio muestral es el conjunto de todos los resultados posibles de un experimento aleatorio. Se suele representar con \(S\) o \(\Omega\).
Si el experimento es lanzar una moneda y observar su resultado, entonces:
\[ S=\{\text{cara},\text{sello}\} \]
La cantidad de elementos del espacio muestral se puede representar como \(|S|\).
Atención
El espacio muestral depende de qué se observa en el experimento.
Por ejemplo, al lanzar un dado se puede observar el número exacto, si el número es par o impar, si es mayor que \(4\), o si es múltiplo de \(3\). Cada forma de observar produce un espacio muestral distinto.
Ejemplo 1: un mismo experimento, distintos espacios muestrales
Experimento: lanzar un dado común.
Si se observa el número exacto obtenido, entonces:
\[ S_1=\{1,2,3,4,5,6\} \]
Pero si se observa solo si el resultado es par o impar, entonces:
\[ S_2=\{\text{par},\text{impar}\} \]
El experimento físico es el mismo, pero cambia el espacio muestral porque cambia lo que se está registrando.
Ejemplo 2: lanzar dos monedas
Experimento: lanzar dos monedas y registrar los resultados en orden.
Escribimos cada resultado como un par:
\[ (\text{resultado de la primera moneda},\text{resultado de la segunda moneda}) \]
Entonces:
\[ S=\{(\text{cara},\text{cara}),(\text{cara},\text{sello}),(\text{sello},\text{cara}),(\text{sello},\text{sello})\} \]
Observa que \((\text{cara},\text{sello})\) y \((\text{sello},\text{cara})\) son resultados distintos si importa el orden.
Ejemplo 3: formar un código
Se forma un código de dos caracteres. El primer carácter debe ser una letra de \(\{A,B,C\}\) y el segundo debe ser un número de \(\{1,2\}\).
El espacio muestral es:
\[ S=\{A1,A2,B1,B2,C1,C2\} \]
Como hay \(3\) opciones para la letra y \(2\) opciones para el número, se tienen:
\[ |S|=3\cdot 2=6 \]
Ejemplo 4: cuando el orden cambia el resultado
En un grupo formado por Ana, Bruno y Camila se eligen dos personas.
Si se elige una presidencia y una secretaría, el orden importa, porque no es lo mismo que Ana sea presidenta y Bruno secretario, a que Bruno sea presidente y Ana secretaria.
En ese caso:
\[ S_1=\{(A,B),(A,C),(B,A),(B,C),(C,A),(C,B)\} \]
Pero si solo se elige un equipo de dos personas, sin cargos, el orden no importa:
\[ S_2=\{\{A,B\},\{A,C\},\{B,C\}\} \]
Por eso es fundamental leer con precisión qué resultado se está observando.
Estrategia para determinar el espacio muestral
- Identifica el experimento aleatorio.
- Determina exactamente qué se observa o registra como resultado.
- Decide si el orden importa o no importa.
- Anota todos los resultados posibles sin repetir ni omitir casos.
- Cuando el listado sea muy largo, describe el espacio muestral mediante una regla clara y calcula \(|S|\).
Error común
Un error frecuente es escribir como espacio muestral los objetos disponibles, sin considerar qué se está preguntando.
Por ejemplo, si se elige una persona y se registra si usa lentes o no usa lentes, el espacio muestral no es la lista de estudiantes del curso, sino:
\[ S=\{\text{usa lentes},\text{no usa lentes}\} \]
Ejercicios
Ejercicio 1
Indica si cada situación corresponde a un experimento aleatorio o a una situación determinista.
| Situación | Clasificación |
|---|---|
| Lanzar una moneda y observar el resultado. | |
| Calcular \(8+5\). | |
| Extraer una tarjeta al azar de una caja. | |
| Medir cuántos lados tiene un triángulo. |
Una situación es aleatoria cuando no se puede saber con certeza el resultado antes de realizarla.
| Situación | Clasificación | Justificación |
|---|---|---|
| Lanzar una moneda y observar el resultado. | Experimento aleatorio | No se sabe con certeza si saldrá cara o sello. |
| Calcular \(8+5\). | Situación determinista | Siempre da \(13\). |
| Extraer una tarjeta al azar de una caja. | Experimento aleatorio | No se sabe con certeza qué tarjeta será extraída. |
| Medir cuántos lados tiene un triángulo. | Situación determinista | Todo triángulo tiene exactamente \(3\) lados. |
Ejercicio 2
Se lanza un dado común y se observa si el número obtenido es menor que \(3\), igual a \(3\) o mayor que \(3\). Determina el espacio muestral.
El dado puede mostrar \(1,2,3,4,5\) o \(6\), pero no se está observando el número exacto.
Se registra una de estas tres categorías:
- menor que \(3\): ocurre si sale \(1\) o \(2\);
- igual a \(3\): ocurre si sale \(3\);
- mayor que \(3\): ocurre si sale \(4\), \(5\) o \(6\).
Por lo tanto:
\[ S=\{\text{menor que }3,\text{ igual a }3,\text{ mayor que }3\} \]
Ejercicio 3
Se lanzan dos dados comunes.
- Determina la cantidad de resultados posibles si se registra el resultado de cada dado en orden.
- Determina el espacio muestral si solo se registra la suma obtenida.
Si se registra el resultado de cada dado en orden, cada resultado tiene la forma:
\[ (\text{resultado del primer dado},\text{resultado del segundo dado}) \]
El primer dado tiene \(6\) posibilidades y el segundo también tiene \(6\), por lo tanto:
\[ |S|=6\cdot 6=36 \]
En cambio, si solo se registra la suma, la menor suma posible es:
\[ 1+1=2 \]
y la mayor suma posible es:
\[ 6+6=12 \]
Por lo tanto, el espacio muestral de las sumas es:
\[ S=\{2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12\} \]
Ejercicio 4
Se forma un código de dos caracteres. El primero debe ser una letra de \(\{M,N,P\}\) y el segundo debe ser un número de \(\{1,2,3,4\}\). Determina el espacio muestral y su cantidad de elementos.
Cada código se forma eligiendo primero una letra y luego un número.
El espacio muestral es:
\[ \begin{aligned} S=\{&M1,M2,M3,M4,\\ &N1,N2,N3,N4,\\ &P1,P2,P3,P4\} \end{aligned} \]
Hay \(3\) opciones para la letra y \(4\) opciones para el número, por lo tanto:
\[ |S|=3\cdot 4=12 \]
Ejercicio 5
De un grupo formado por Ana, Bruno, Camila y Diego se eligen dos estudiantes para representar al curso, sin cargos distintos. Escribe el espacio muestral.
Como no hay cargos distintos, el orden no importa. Por ejemplo, elegir a Ana y Bruno es lo mismo que elegir a Bruno y Ana.
Usando \(A\), \(B\), \(C\) y \(D\) para representar a Ana, Bruno, Camila y Diego, el espacio muestral es:
\[ S=\{\{A,B\},\{A,C\},\{A,D\},\{B,C\},\{B,D\},\{C,D\}\} \]
Hay \(6\) equipos posibles de dos estudiantes.
Ejercicio 6
Una estudiante dice que, al lanzar dos monedas y registrar los resultados en orden, el espacio muestral es:
\[ S=\{(\text{cara},\text{cara}),(\text{cara},\text{sello}),(\text{sello},\text{sello})\} \]
¿Está correcto? Justifica tu respuesta y escribe el espacio muestral correcto.
No está correcto, porque falta un resultado posible.
Si se registran los resultados en orden, entonces \((\text{cara},\text{sello})\) y \((\text{sello},\text{cara})\) son distintos.
El espacio muestral correcto es:
\[ S=\{(\text{cara},\text{cara}),(\text{cara},\text{sello}),(\text{sello},\text{cara}),(\text{sello},\text{sello})\} \]
El error fue tratar como un solo caso los resultados en que aparece una cara y un sello, aunque el orden sí se estaba registrando.
Problemas tipo PAES
Problema 1
Se lanzan dos dados comunes y se registra solamente la suma de los números obtenidos. ¿Cuál es el espacio muestral asociado a este experimento?
A) \(\{1,2,3,4,5,6\}\)
B) \(\{2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12\}\)
C) \(\{(1,1),(1,2),(1,3),\ldots,(6,6)\}\)
D) \(\{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12\}\)
El experimento no registra cada dado por separado, sino solamente la suma.
La suma menor posible es:
\[ 1+1=2 \]
La suma mayor posible es:
\[ 6+6=12 \]
Por lo tanto, las sumas posibles son:
\[ S=\{2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12\} \]
La alternativa correcta es B.
Problema 2
Se elige al azar un número del conjunto \(\{1,2,3,4,5,6,7,8\}\) y se registra si es primo y si es par. Cada respuesta puede ser “sí” o “no”. ¿Cuál es el espacio muestral correcto?
A) \(\{\text{primo},\text{par}\}\)
B) \(\{(\text{sí},\text{sí}),(\text{sí},\text{no}),(\text{no},\text{sí}),(\text{no},\text{no})\}\)
C) \(\{2,3,5,7\}\)
D) \(\{2,4,6,8\}\)
Se registran dos características del número elegido:
- si es primo;
- si es par.
Cada resultado debe escribirse como un par:
\[ (\text{respuesta sobre primo},\text{respuesta sobre par}) \]
Revisemos que las cuatro combinaciones aparecen:
- \((\text{sí},\text{sí})\): ocurre con \(2\), que es primo y par.
- \((\text{sí},\text{no})\): ocurre con \(3,5,7\), que son primos impares.
- \((\text{no},\text{sí})\): ocurre con \(4,6,8\), que son pares no primos.
- \((\text{no},\text{no})\): ocurre con \(1\), que no es primo ni par.
Por lo tanto:
\[ S=\{(\text{sí},\text{sí}),(\text{sí},\text{no}),(\text{no},\text{sí}),(\text{no},\text{no})\} \]
La alternativa correcta es B.
Problema 3
En un taller hay \(5\) estudiantes. Se elige una persona para coordinar y otra distinta para registrar los acuerdos. ¿Cuántos resultados posibles tiene el espacio muestral?
A) \(10\)
B) \(15\)
C) \(20\)
D) \(25\)
Hay dos cargos distintos: coordinar y registrar. Por eso, el orden importa.
Para elegir a la persona que coordina hay \(5\) opciones.
Luego, para elegir a una persona distinta que registre los acuerdos, quedan \(4\) opciones.
Entonces:
\[ |S|=5\cdot 4=20 \]
La alternativa correcta es C.
Problema 4
Una caja contiene tarjetas con las letras \(A\), \(B\), \(C\) y \(D\). Se extraen dos tarjetas sin reposición y se registra el orden en que aparecen. ¿Cuál de los siguientes conjuntos representa parte de la estructura correcta del espacio muestral?
A) \(\{AA,AB,AC,AD,\ldots\}\)
B) \(\{AB,AC,AD,BC,BD,CD\}\)
C) \(\{AB,AC,AD,BA,BC,BD,\ldots\}\)
D) \(\{A,B,C,D\}\)
Como se extraen dos tarjetas sin reposición, no se puede repetir la misma letra en un resultado. Por eso, \(AA\) no es posible.
Además, se registra el orden de aparición. Por lo tanto, \(AB\) y \(BA\) son resultados distintos.
La estructura correcta debe incluir pares ordenados de letras distintas, por ejemplo:
\[ AB,\;AC,\;AD,\;BA,\;BC,\;BD,\ldots \]
La alternativa que representa correctamente esa estructura es C.
Problema 5
Se lanza una moneda tres veces y se registra solamente la cantidad de caras obtenidas. ¿Cuál es el espacio muestral asociado a esta forma de observar el experimento?
A) \(\{0,1,2,3\}\)
B) \(\{1,2,3\}\)
C) \(\{(\text{cara},\text{cara},\text{cara}),(\text{cara},\text{cara},\text{sello}),\ldots\}\)
D) \(\{\text{cara},\text{sello}\}\)
No se registra la secuencia exacta de caras y sellos, sino solo la cantidad de caras obtenidas.
Al lanzar una moneda tres veces, la cantidad de caras puede ser:
- \(0\), si no aparece ninguna cara;
- \(1\), si aparece una cara;
- \(2\), si aparecen dos caras;
- \(3\), si aparecen tres caras.
Por lo tanto:
\[ S=\{0,1,2,3\} \]
La alternativa correcta es A.
2. Eventos y tipos de eventos
Eventos y tipos de eventos
Objetivo de aprendizaje
- Identificar eventos asociados a un experimento aleatorio y clasificarlos como simples, compuestos, seguros o imposibles según su relación con el espacio muestral.
Evento
Un evento es un conjunto de resultados del espacio muestral que cumplen una determinada condición.
Si \(S\) es el espacio muestral, entonces un evento \(A\) debe estar formado solo por resultados que pertenezcan a \(S\). Es decir:
\[ A\subseteq S \]
Tipos de eventos
| Tipo de evento | Característica | Forma general |
|---|---|---|
| Evento simple | Tiene exactamente un resultado. | \(|A|=1\) |
| Evento compuesto | Tiene dos o más resultados, pero no necesariamente todos. | \(|A|\geq 2\) |
| Evento seguro | Contiene todos los resultados del espacio muestral. | \(A=S\) |
| Evento imposible | No contiene resultados del espacio muestral. | \(A=\varnothing\) |
Atención
La clasificación de un evento depende del espacio muestral. Una misma frase puede representar eventos distintos si cambia lo que se está observando.
Por eso, antes de clasificar un evento, siempre conviene escribir o reconocer primero el espacio muestral \(S\).
Ejemplo 1: elegir una ficha numerada
Una caja contiene fichas numeradas con los siguientes valores:
\[ S=\{2,5,7,11,14,18,21,25\} \]
Se extrae una ficha al azar y se observa su número.
Consideremos los eventos:
- \(A\): obtener un número primo.
- \(B\): obtener un múltiplo de \(7\).
- \(C\): obtener un número positivo.
- \(D\): obtener un número menor que \(0\).
Entonces:
\[ A=\{2,5,7,11\} \]
\[ B=\{7,14,21\} \]
\[ C=\{2,5,7,11,14,18,21,25\}=S \]
\[ D=\varnothing \]
Por lo tanto, \(A\) y \(B\) son eventos compuestos, \(C\) es un evento seguro y \(D\) es un evento imposible.
Ejemplo 2: una ruleta de colores
Una ruleta tiene sectores de colores distintos. Al girarla se observa el color donde se detiene la flecha.
El espacio muestral es:
\[ S=\{\text{rojo},\text{azul},\text{verde},\text{amarillo},\text{morado}\} \]
Sea \(A\) el evento “obtener un color que contenga la letra \(r\) en su nombre”.
Revisamos los colores:
- rojo contiene \(r\),
- verde contiene \(r\),
- amarillo contiene \(r\),
- morado contiene \(r\),
- azul no contiene \(r\).
Entonces:
\[ A=\{\text{rojo},\text{verde},\text{amarillo},\text{morado}\} \]
Como \(A\) tiene cuatro resultados, es un evento compuesto.
Ejemplo 3: elegir una colación
En un kiosco se elige al azar una colación de la siguiente lista:
\[ S=\{\text{yogur},\text{barra de cereal},\text{fruta},\text{sándwich},\text{jugo},\text{galleta}\} \]
Sea \(B\) el evento “elegir una bebida”. En esta lista, la única bebida es el jugo.
Por lo tanto:
\[ B=\{\text{jugo}\} \]
Como contiene exactamente un resultado, \(B\) es un evento simple.
Ejemplo 4: evento definido en un espacio muestral de pares
Un estudiante debe escoger una actividad y un horario. Las actividades disponibles son teatro \(T\), robótica \(R\) y debate \(D\). Los horarios disponibles son mañana \(M\) y tarde \(T_a\).
El espacio muestral es:
\[ S=\{(T,M),(T,T_a),(R,M),(R,T_a),(D,M),(D,T_a)\} \]
Sea \(E\) el evento “escoger robótica o escoger horario de tarde”.
Los resultados que cumplen la condición son:
\[ E=\{(R,M),(R,T_a),(T,T_a),(D,T_a)\} \]
El resultado \((R,T_a)\) no se repite, aunque cumple ambas condiciones.
Como \(E\) tiene cuatro resultados, es un evento compuesto.
Estrategia para clasificar eventos
- Identifica el espacio muestral \(S\).
- Traduce la condición del evento a resultados concretos.
- Escribe el evento como conjunto.
- Compara el evento con \(S\): si es vacío, es imposible; si coincide con \(S\), es seguro.
- Si no es seguro ni imposible, cuenta sus resultados: uno significa simple; dos o más significa compuesto.
Error común
No basta con mirar cuántas palabras tiene la condición del evento. Lo importante es cuántos resultados del espacio muestral cumplen esa condición.
Por ejemplo, “obtener una figura geométrica con cuatro lados” puede sonar como una sola condición, pero podría incluir varios resultados: cuadrado, rectángulo, rombo o trapecio, dependiendo del espacio muestral.
Ejercicios
Ejercicio 1
Se elige al azar un número del conjunto:
\[ S=\{4,6,9,10,12,15,20,27\} \]
Determina cada evento y clasifícalo como simple, compuesto, seguro o imposible.
- \(A\): obtener un múltiplo de \(5\).
- \(B\): obtener un número cuadrado perfecto.
- \(C\): obtener un número menor que \(30\).
- \(D\): obtener un número primo.
Trabajamos con el espacio muestral:
\[ S=\{4,6,9,10,12,15,20,27\} \]
Para \(A\), los múltiplos de \(5\) son:
\[ A=\{10,15,20\} \]
Como tiene tres resultados, \(A\) es un evento compuesto.
Para \(B\), los cuadrados perfectos del conjunto son \(4=2^2\) y \(9=3^2\):
\[ B=\{4,9\} \]
Por lo tanto, \(B\) es un evento compuesto.
Para \(C\), todos los elementos de \(S\) son menores que \(30\):
\[ C=S \]
Entonces \(C\) es un evento seguro.
Para \(D\), ningún número del conjunto es primo:
\[ D=\varnothing \]
Entonces \(D\) es un evento imposible.
Ejercicio 2
En una aplicación de música se selecciona al azar una lista de reproducción entre las siguientes:
\[ S=\{\text{rock},\text{pop},\text{jazz},\text{clásica},\text{cueca},\text{reguetón},\text{electrónica}\} \]
Sea \(M\) el evento “seleccionar una lista cuyo nombre tiene exactamente cuatro letras”. Determina \(M\) y clasifícalo.
Buscamos los nombres con exactamente cuatro letras:
- rock tiene \(4\) letras;
- pop tiene \(3\) letras;
- jazz tiene \(4\) letras;
- clásica tiene más de \(4\) letras;
- cueca tiene \(5\) letras;
- reguetón tiene más de \(4\) letras;
- electrónica tiene más de \(4\) letras.
Por lo tanto:
\[ M=\{\text{rock},\text{jazz}\} \]
Como \(M\) tiene dos resultados, es un evento compuesto.
Ejercicio 3
Una persona elige al azar un medio de transporte para llegar a una actividad. Las opciones son:
\[ S=\{\text{metro},\text{bus},\text{bicicleta},\text{auto},\text{caminata}\} \]
Determina y clasifica los eventos:
- \(A\): elegir un medio motorizado.
- \(B\): elegir caminata.
- \(C\): elegir un medio disponible.
- \(D\): elegir avión.
Según el espacio muestral, los medios motorizados son metro, bus y auto:
\[ A=\{\text{metro},\text{bus},\text{auto}\} \]
Entonces \(A\) es un evento compuesto.
El evento \(B\), elegir caminata, es:
\[ B=\{\text{caminata}\} \]
Entonces \(B\) es un evento simple.
El evento \(C\), elegir un medio disponible, incluye todas las opciones del espacio muestral:
\[ C=S \]
Entonces \(C\) es un evento seguro.
El evento \(D\), elegir avión, no tiene resultados en \(S\):
\[ D=\varnothing \]
Entonces \(D\) es un evento imposible.
Ejercicio 4
Se escoge al azar una pieza de un set de figuras. El espacio muestral según forma y color es:
\[ S=\{(\text{círculo},\text{rojo}),(\text{círculo},\text{azul}),(\text{triángulo},\text{rojo}),(\text{cuadrado},\text{verde}),(\text{hexágono},\text{azul})\} \]
Sea \(A\) el evento “la pieza es azul o tiene cuatro lados”. Determina \(A\) y clasifícalo.
Primero identificamos las piezas azules:
\[ (\text{círculo},\text{azul}),\;(\text{hexágono},\text{azul}) \]
Luego identificamos las piezas con cuatro lados. En el espacio muestral, esa condición la cumple:
\[ (\text{cuadrado},\text{verde}) \]
Juntamos los resultados sin repetir:
\[ A=\{(\text{círculo},\text{azul}),(\text{hexágono},\text{azul}),(\text{cuadrado},\text{verde})\} \]
Como \(A\) tiene tres resultados, es un evento compuesto.
Ejercicio 5
Un restaurante ofrece al azar una promoción formada por un plato principal y una bebida. Los platos son pasta \(P\), ensalada \(E\) y sopa \(S\). Las bebidas son agua \(A\) y limonada \(L\).
El espacio muestral es:
\[ S=\{(P,A),(P,L),(E,A),(E,L),(S,A),(S,L)\} \]
Sea \(B\) el evento “la promoción incluye agua y no incluye sopa”. Determina \(B\) y clasifícalo.
Buscamos promociones que incluyan agua:
\[ (P,A),(E,A),(S,A) \]
Además, no deben incluir sopa, por lo que descartamos \((S,A)\).
Entonces:
\[ B=\{(P,A),(E,A)\} \]
Como \(B\) tiene dos resultados, es un evento compuesto.
Ejercicio 6
Una estudiante afirma: “Si un evento está descrito con una sola condición, entonces siempre es simple”. Analiza si la afirmación es correcta usando el siguiente espacio muestral:
\[ S=\{12,16,18,21,24,30,35\} \]
Considera el evento \(A\): “obtener un número divisible por \(6\)”.
La afirmación no es correcta. Un evento no es simple por estar escrito con una sola condición, sino por contener exactamente un resultado.
En este caso, los números divisibles por \(6\) en el espacio muestral son:
\[ 12,\;18,\;24,\;30 \]
Entonces:
\[ A=\{12,18,24,30\} \]
Como \(A\) tiene cuatro resultados, es un evento compuesto.
Por lo tanto, la afirmación de la estudiante es falsa.
Problemas tipo PAES
Problema 1
Se elige al azar una comuna de la lista:
\[ S=\{\text{Concepción},\text{Temuco},\text{Valdivia},\text{Osorno},\text{Talca},\text{Curicó}\} \]
Sea \(A\) el evento “elegir una comuna cuyo nombre termina en vocal”. ¿Cuál es \(A\) y qué tipo de evento es?
A) \(A=\{\text{Temuco},\text{Valdivia},\text{Osorno},\text{Talca},\text{Curicó}\}\), evento compuesto.
B) \(A=\{\text{Concepción},\text{Curicó}\}\), evento compuesto.
C) \(A=\{\text{Talca}\}\), evento simple.
D) \(A=S\), evento seguro.
Revisamos cada nombre:
- Concepción termina en \(n\), no en vocal.
- Temuco termina en \(o\).
- Valdivia termina en \(a\).
- Osorno termina en \(o\).
- Talca termina en \(a\).
- Curicó termina en vocal.
Entonces:
\[ A=\{\text{Temuco},\text{Valdivia},\text{Osorno},\text{Talca},\text{Curicó}\} \]
Como \(A\) tiene cinco resultados, es un evento compuesto.
La alternativa correcta es A.
Problema 2
Se escoge al azar un número del conjunto:
\[ S=\{8,13,17,22,26,31,34\} \]
¿Cuál de los siguientes eventos es imposible?
A) Obtener un número impar.
B) Obtener un número mayor que \(30\).
C) Obtener un múltiplo de \(3\).
D) Obtener un número par menor que \(10\).
Un evento imposible no tiene resultados dentro del espacio muestral.
Revisemos las opciones:
- Hay números impares: \(13,17,31\).
- Hay números mayores que \(30\): \(31,34\).
- No hay múltiplos de \(3\) en \(S\).
- Hay un número par menor que \(10\): \(8\).
Por lo tanto, el evento imposible es “obtener un múltiplo de \(3\)”.
La alternativa correcta es C.
Problema 3
Una biblioteca selecciona al azar un libro de una repisa con las siguientes categorías:
\[ S=\{\text{novela},\text{poesía},\text{ensayo},\text{cuento},\text{crónica},\text{biografía}\} \]
¿Cuál de los siguientes eventos es seguro?
A) Seleccionar un texto escrito en prosa.
B) Seleccionar una categoría literaria o informativa de la repisa.
C) Seleccionar poesía.
D) Seleccionar una categoría cuyo nombre tenga más de ocho letras.
Un evento seguro debe incluir todos los resultados de \(S\).
La opción “seleccionar una categoría literaria o informativa de la repisa” describe cualquiera de las categorías disponibles, por lo que incluye todo el espacio muestral.
Entonces ese evento coincide con:
\[ S=\{\text{novela},\text{poesía},\text{ensayo},\text{cuento},\text{crónica},\text{biografía}\} \]
La alternativa correcta es B.
Problema 4
Se elige al azar un par \((x,y)\) del siguiente espacio muestral:
\[ S=\{(1,2),(1,5),(2,2),(2,5),(3,2),(3,5)\} \]
Sea \(E\) el evento “la suma de las coordenadas es \(7\)”. ¿Cuál es \(E\) y qué tipo de evento es?
A) \(E=\{(2,5)\}\), evento simple.
B) \(E=\{(1,5),(2,5),(3,5)\}\), evento compuesto.
C) \(E=\{(2,5),(3,5)\}\), evento compuesto.
D) \(E=\varnothing\), evento imposible.
Calculamos la suma de las coordenadas en los pares que podrían servir:
\[ 1+5=6 \]
\[ 2+5=7 \]
\[ 3+5=8 \]
El único par cuya suma es \(7\) es \((2,5)\).
Por lo tanto:
\[ E=\{(2,5)\} \]
Como tiene un solo resultado, es un evento simple.
La alternativa correcta es A.
Problema 5
En una actividad se elige al azar una tarjeta con una de las siguientes instrucciones:
\[ S=\{\text{dibujar},\text{explicar},\text{comparar},\text{calcular},\text{argumentar}\} \]
Sea \(A\) el evento “la instrucción contiene la letra \(a\)”. ¿Qué tipo de evento es \(A\)?
A) Simple, porque la condición es una sola.
B) Compuesto, porque varios resultados cumplen la condición.
C) Seguro, porque todas las instrucciones contienen la letra \(a\).
D) Imposible, porque ninguna instrucción contiene la letra \(a\).
Revisamos las instrucciones:
- dibujar contiene \(a\);
- explicar contiene \(a\);
- comparar contiene \(a\);
- calcular contiene \(a\);
- argumentar contiene \(a\).
Todos los resultados del espacio muestral cumplen la condición.
Por lo tanto:
\[ A=S \]
El evento es seguro.
La alternativa correcta es C.
3. Probabilidad clásica: regla de Laplace
Objetivo de aprendizaje
- Calcular probabilidades en experimentos con resultados equiprobables usando la regla de Laplace, identificando correctamente los casos favorables y los casos posibles.
Probabilidad clásica
La probabilidad clásica se usa cuando todos los resultados del espacio muestral tienen la misma posibilidad de ocurrir.
Por ejemplo, si se escoge al azar un número de una lista y todos los números tienen la misma posibilidad de ser elegidos, se puede aplicar la regla de Laplace.
Regla de Laplace
Si todos los resultados del espacio muestral son equiprobables, entonces la probabilidad de un evento \(A\) se calcula como:
\[ P(A)=\frac{\text{número de casos favorables}}{\text{número de casos posibles}} \]
También se puede escribir como:
\[ P(A)=\frac{|A|}{|S|} \]
donde \(|A|\) es la cantidad de resultados del evento y \(|S|\) es la cantidad de resultados del espacio muestral.
Atención
La regla de Laplace solo se aplica directamente cuando los casos posibles son igualmente probables.
No basta con contar resultados: primero hay que verificar que cada resultado tenga la misma posibilidad de ocurrir.
Ejemplo 1: credenciales numeradas
En una actividad se entrega al azar una credencial numerada del \(1\) al \(18\). ¿Cuál es la probabilidad de recibir una credencial con número múltiplo de \(6\)?
El espacio muestral tiene \(18\) resultados posibles:
\[ S=\{1,2,3,\ldots,18\} \]
Los múltiplos de \(6\) entre \(1\) y \(18\) son:
\[ 6,\;12,\;18 \]
Entonces, hay \(3\) casos favorables y \(18\) casos posibles.
Aplicando la regla de Laplace:
\[ P=\frac{3}{18}=\frac{1}{6} \]
La probabilidad de recibir una credencial con número múltiplo de \(6\) es \(\frac{1}{6}\).
Ejemplo 2: selección de una entrada
Para una presentación se imprimen \(40\) entradas numeradas del \(1\) al \(40\). Se escoge una entrada al azar. ¿Cuál es la probabilidad de que el número termine en \(0\)?
Hay \(40\) casos posibles.
Los números del \(1\) al \(40\) que terminan en \(0\) son:
\[ 10,\;20,\;30,\;40 \]
Por lo tanto, hay \(4\) casos favorables.
\[ P=\frac{4}{40}=\frac{1}{10} \]
La probabilidad pedida es \(\frac{1}{10}\), es decir, \(0{,}1\) o \(10\%\).
Ejemplo 3: elegir una persona de un grupo
En un taller hay \(28\) participantes. De ellos, \(9\) eligieron fotografía, \(7\) eligieron programación, \(5\) eligieron ilustración y \(7\) eligieron edición de video. Si se elige una persona al azar, ¿cuál es la probabilidad de que haya elegido programación?
Como se elige una persona entre \(28\), hay \(28\) casos posibles.
Los casos favorables son las \(7\) personas que eligieron programación.
Entonces:
\[ P(\text{programación})=\frac{7}{28}=\frac{1}{4} \]
La probabilidad es \(\frac{1}{4}\), equivalente a \(25\%\).
Ejemplo 4: combinaciones equiprobables
Una plataforma permite crear una insignia eligiendo un fondo y un símbolo. Hay \(4\) fondos posibles y \(3\) símbolos posibles. Todas las combinaciones son igualmente probables.
¿Cuál es la probabilidad de obtener una insignia con fondo azul y cualquier símbolo?
La cantidad total de combinaciones es:
\[ 4\cdot 3=12 \]
Si el fondo debe ser azul, el símbolo puede ser cualquiera de los \(3\) disponibles. Entonces hay \(3\) casos favorables.
\[ P=\frac{3}{12}=\frac{1}{4} \]
La probabilidad de obtener una insignia con fondo azul es \(\frac{1}{4}\).
Estrategia para aplicar la regla de Laplace
- Verifica que los resultados sean equiprobables.
- Determina la cantidad total de casos posibles.
- Determina cuántos casos cumplen la condición del evento.
- Forma la fracción \(\frac{\text{favorables}}{\text{posibles}}\).
- Simplifica la fracción si es posible.
- Interpreta el resultado en el contexto del problema.
Error común
No confundas casos favorables con casos posibles.
Los casos posibles son todos los resultados que pueden ocurrir. Los casos favorables son solo los que cumplen la condición preguntada.
Ejercicios
Ejercicio 1
En una tómbola hay \(30\) boletos numerados del \(1\) al \(30\). Se extrae un boleto al azar. Calcula la probabilidad de que el número sea múltiplo de \(4\).
Hay \(30\) casos posibles, porque los boletos están numerados del \(1\) al \(30\).
Los múltiplos de \(4\) entre \(1\) y \(30\) son:
\[ 4,\;8,\;12,\;16,\;20,\;24,\;28 \]
Hay \(7\) casos favorables.
Por la regla de Laplace:
\[ P=\frac{7}{30} \]
La probabilidad de extraer un boleto con número múltiplo de \(4\) es \(\frac{7}{30}\).
Ejercicio 2
En un concurso se elige al azar una pregunta de un banco con \(50\) preguntas. De ellas, \(18\) son de álgebra, \(12\) de geometría, \(10\) de estadística y \(10\) de probabilidad. ¿Cuál es la probabilidad de que la pregunta elegida sea de estadística?
El total de preguntas es \(50\), por lo tanto hay \(50\) casos posibles.
Las preguntas de estadística son \(10\), por lo tanto hay \(10\) casos favorables.
Aplicamos la regla de Laplace:
\[ P(\text{estadística})=\frac{10}{50}=\frac{1}{5} \]
La probabilidad es \(\frac{1}{5}\), equivalente a \(20\%\).
Ejercicio 3
Se elige al azar un número entero entre \(20\) y \(45\), incluyendo ambos extremos. ¿Cuál es la probabilidad de elegir un número divisible por \(5\)?
Primero contamos cuántos enteros hay desde \(20\) hasta \(45\), incluyendo ambos extremos:
\[ 45-20+1=26 \]
Entonces hay \(26\) casos posibles.
Los números divisibles por \(5\) en ese intervalo son:
\[ 20,\;25,\;30,\;35,\;40,\;45 \]
Hay \(6\) casos favorables.
Por lo tanto:
\[ P=\frac{6}{26}=\frac{3}{13} \]
La probabilidad de elegir un número divisible por \(5\) es \(\frac{3}{13}\).
Ejercicio 4
Una caja contiene \(6\) lápices negros, \(5\) lápices azules, \(4\) lápices rojos y \(3\) lápices verdes. Se extrae un lápiz al azar. Calcula la probabilidad de extraer un lápiz que no sea verde.
El total de lápices es:
\[ 6+5+4+3=18 \]
Hay \(18\) casos posibles.
Los lápices que no son verdes son los negros, azules y rojos:
\[ 6+5+4=15 \]
Hay \(15\) casos favorables.
Entonces:
\[ P(\text{no verde})=\frac{15}{18}=\frac{5}{6} \]
La probabilidad de extraer un lápiz que no sea verde es \(\frac{5}{6}\).
Ejercicio 5
Para armar una credencial digital se elige un marco entre \(5\) opciones y un ícono entre \(4\) opciones. Todas las combinaciones son igualmente probables. ¿Cuál es la probabilidad de que la credencial tenga un marco específico y un ícono específico?
La cantidad total de combinaciones posibles es:
\[ 5\cdot 4=20 \]
Si se pide un marco específico y un ícono específico, hay solo \(1\) combinación favorable.
Por lo tanto:
\[ P=\frac{1}{20} \]
La probabilidad pedida es \(\frac{1}{20}\), equivalente a \(5\%\).
Ejercicio 6
En una fila de asientos numerados del \(101\) al \(128\), se asigna un asiento al azar. Calcula la probabilidad de que el número asignado sea impar y mayor que \(115\).
Primero contamos los asientos desde \(101\) hasta \(128\), incluyendo ambos extremos:
\[ 128-101+1=28 \]
Hay \(28\) casos posibles.
Los números impares mayores que \(115\) son:
\[ 117,\;119,\;121,\;123,\;125,\;127 \]
Hay \(6\) casos favorables.
Entonces:
\[ P=\frac{6}{28}=\frac{3}{14} \]
La probabilidad de recibir un asiento impar mayor que \(115\) es \(\frac{3}{14}\).
Problemas tipo PAES
Problema 1
En una lista hay \(36\) códigos numerados del \(1\) al \(36\). Se selecciona uno al azar. ¿Cuál es la probabilidad de seleccionar un código que sea múltiplo de \(6\) o múltiplo de \(9\)?
A) \(\frac{5}{36}\)
B) \(\frac{8}{36}\)
C) \(\frac{9}{36}\)
D) \(\frac{10}{36}\)
Los múltiplos de \(6\) entre \(1\) y \(36\) son:
\[ 6,\;12,\;18,\;24,\;30,\;36 \]
Los múltiplos de \(9\) entre \(1\) y \(36\) son:
\[ 9,\;18,\;27,\;36 \]
Juntamos los resultados sin repetir:
\[ \{6,9,12,18,24,27,30,36\} \]
Hay \(8\) casos favorables y \(36\) posibles.
Por lo tanto:
\[ P=\frac{8}{36} \]
La alternativa correcta es B.
Problema 2
Una tienda sortea un cupón entre \(24\) compras del día. De esas compras, \(9\) fueron pagadas en efectivo, \(8\) con tarjeta de débito, \(5\) con tarjeta de crédito y \(2\) con transferencia. Si todas las compras tienen la misma posibilidad de ser sorteadas, ¿cuál es la probabilidad de que el cupón corresponda a una compra pagada con tarjeta?
A) \(\frac{8}{24}\)
B) \(\frac{13}{24}\)
C) \(\frac{15}{24}\)
D) \(\frac{16}{24}\)
Las compras pagadas con tarjeta incluyen débito y crédito.
Entonces, los casos favorables son:
\[ 8+5=13 \]
El total de compras es \(24\), por lo tanto hay \(24\) casos posibles.
Así:
\[ P=\frac{13}{24} \]
La alternativa correcta es B.
Problema 3
Para diseñar una portada se elige al azar una plantilla entre \(6\) opciones y una tipografía entre \(5\) opciones. Todas las combinaciones son igualmente probables. ¿Cuál es la probabilidad de obtener una plantilla específica, sin importar la tipografía?
A) \(\frac{1}{30}\)
B) \(\frac{5}{30}\)
C) \(\frac{6}{30}\)
D) \(\frac{11}{30}\)
El total de combinaciones posibles es:
\[ 6\cdot 5=30 \]
Se pide una plantilla específica, pero la tipografía puede ser cualquiera de las \(5\) opciones.
Por lo tanto, hay \(5\) casos favorables.
Entonces:
\[ P=\frac{5}{30}=\frac{1}{6} \]
La alternativa correcta es B.
Problema 4
Se elige al azar un número entero desde \(50\) hasta \(80\), incluyendo ambos extremos. ¿Cuál es la probabilidad de elegir un número que termine en \(2\) o en \(7\)?
A) \(\frac{5}{31}\)
B) \(\frac{6}{31}\)
C) \(\frac{7}{31}\)
D) \(\frac{8}{31}\)
Primero contamos los números enteros desde \(50\) hasta \(80\):
\[ 80-50+1=31 \]
Hay \(31\) casos posibles.
Los números que terminan en \(2\) o en \(7\) son:
\[ 52,\;57,\;62,\;67,\;72,\;77 \]
Hay \(6\) casos favorables.
Por lo tanto:
\[ P=\frac{6}{31} \]
La alternativa correcta es B.
Problema 5
En una caja hay \(7\) conectores USB-C, \(4\) conectores HDMI, \(6\) adaptadores de audio y \(3\) cables de red. Se extrae un objeto al azar. ¿Cuál es la probabilidad de extraer un conector, considerando como conectores solo los USB-C y HDMI?
A) \(\frac{7}{20}\)
B) \(\frac{11}{20}\)
C) \(\frac{13}{20}\)
D) \(\frac{17}{20}\)
El total de objetos es:
\[ 7+4+6+3=20 \]
Los conectores considerados son USB-C y HDMI:
\[ 7+4=11 \]
Entonces hay \(11\) casos favorables y \(20\) casos posibles.
Por lo tanto:
\[ P=\frac{11}{20} \]
La alternativa correcta es B.
4. Complemento de un evento
Objetivo de aprendizaje
- Comprender el complemento de un evento y usarlo estratégicamente para calcular probabilidades de manera directa o indirecta.
¿Qué es el complemento de un evento?
Si \(A\) es un evento dentro de un espacio muestral \(S\), el complemento de \(A\) es el evento formado por todos los resultados de \(S\) que no pertenecen a \(A\).
Se representa como \(A^c\) y se lee “complemento de \(A\)” o “no ocurre \(A\)”.
Definición
Si \(A\subseteq S\), entonces:
\[ A^c=\{x\in S: x\notin A\} \]
En palabras: \(A^c\) contiene todos los resultados del espacio muestral que quedan fuera del evento \(A\).
Probabilidad del complemento
Como un evento y su complemento cubren todo el espacio muestral sin repetirse, se cumple:
\[ P(A)+P(A^c)=1 \]
Por lo tanto:
\[ P(A^c)=1-P(A) \]
Atención
El complemento siempre depende del espacio muestral. No basta con decir “lo contrario” de manera informal: hay que mirar cuáles resultados posibles quedan fuera de \(A\).
Ejemplo 1: seleccionar una etiqueta
Una impresora genera etiquetas numeradas del \(1\) al \(15\). Se selecciona una etiqueta al azar.
Sea \(A\) el evento “obtener un número menor que \(6\)”.
El espacio muestral es:
\[ S=\{1,2,3,\ldots,15\} \]
El evento \(A\) es:
\[ A=\{1,2,3,4,5\} \]
Entonces, el complemento de \(A\) está formado por los números que no son menores que \(6\):
\[ A^c=\{6,7,8,9,10,11,12,13,14,15\} \]
En este caso:
\[ P(A)=\frac{5}{15}=\frac{1}{3} \]
Por lo tanto:
\[ P(A^c)=1-\frac{1}{3}=\frac{2}{3} \]
Ejemplo 2: usar el complemento para evitar contar muchos casos
En una bandeja hay \(32\) sensores. De ellos, \(5\) presentan falla. Se escoge un sensor al azar.
¿Cuál es la probabilidad de escoger un sensor que no presente falla?
Sea \(F\) el evento “el sensor presenta falla”. Entonces:
\[ P(F)=\frac{5}{32} \]
El evento “el sensor no presenta falla” es \(F^c\).
Usamos el complemento:
\[ P(F^c)=1-P(F) \]
\[ P(F^c)=1-\frac{5}{32}=\frac{27}{32} \]
La probabilidad de escoger un sensor sin falla es \(\frac{27}{32}\).
Ejemplo 3: evento “al menos uno”
En una revisión de \(20\) formularios, se sabe que \(3\) tienen al menos un dato incompleto. Se elige un formulario al azar.
Sea \(A\) el evento “el formulario tiene al menos un dato incompleto”.
Entonces:
\[ P(A)=\frac{3}{20} \]
El complemento de “tener al menos un dato incompleto” es “no tener ningún dato incompleto”.
Por lo tanto:
\[ P(A^c)=1-\frac{3}{20}=\frac{17}{20} \]
La probabilidad de escoger un formulario completo es \(\frac{17}{20}\).
Ejemplo 4: complemento en un conjunto definido por condiciones
Se elige al azar un número del conjunto:
\[ S=\{14,15,18,20,21,24,25,27,30,32\} \]
Sea \(M\) el evento “obtener un múltiplo de \(3\)”.
Los múltiplos de \(3\) en \(S\) son:
\[ M=\{15,18,21,24,27,30\} \]
Entonces, el complemento es:
\[ M^c=\{14,20,25,32\} \]
Así:
\[ P(M^c)=\frac{4}{10}=\frac{2}{5} \]
También se podía calcular usando:
\[ P(M^c)=1-P(M)=1-\frac{6}{10}=\frac{4}{10}=\frac{2}{5} \]
Uso estratégico del complemento
Conviene usar el complemento cuando el evento pedido es más difícil de contar que su contrario.
Algunas frases que suelen indicar uso del complemento son:
- “no ocurre”,
- “ninguno”,
- “al menos uno”,
- “distinto de”,
- “que no sea”.
Error común
El complemento de “al menos uno” no es “al menos dos”.
El complemento de “al menos uno” es “ninguno”.
Por ejemplo, si \(A\) es “recibir al menos una notificación”, entonces \(A^c\) es “no recibir ninguna notificación”.
Ejercicios
Ejercicio 1
Se elige al azar un número del conjunto:
\[ S=\{31,32,33,34,35,36,37,38,39,40\} \]
Sea \(A\) el evento “obtener un número mayor que \(36\)”. Determina \(A\), \(A^c\), \(P(A)\) y \(P(A^c)\).
Los números mayores que \(36\) en el conjunto son:
\[ A=\{37,38,39,40\} \]
Los números que no son mayores que \(36\) forman el complemento:
\[ A^c=\{31,32,33,34,35,36\} \]
Como \(|S|=10\), tenemos:
\[ P(A)=\frac{4}{10}=\frac{2}{5} \]
y:
\[ P(A^c)=\frac{6}{10}=\frac{3}{5} \]
También se verifica que:
\[ P(A)+P(A^c)=\frac{2}{5}+\frac{3}{5}=1 \]
Ejercicio 2
Una bolsa contiene \(11\) fichas blancas, \(8\) fichas negras y \(6\) fichas grises. Se extrae una ficha al azar. Calcula la probabilidad de que la ficha no sea negra.
El total de fichas es:
\[ 11+8+6=25 \]
Sea \(N\) el evento “extraer una ficha negra”. Entonces:
\[ P(N)=\frac{8}{25} \]
El evento “extraer una ficha que no sea negra” es \(N^c\).
Usamos el complemento:
\[ P(N^c)=1-P(N) \]
\[ P(N^c)=1-\frac{8}{25}=\frac{17}{25} \]
La probabilidad de que la ficha no sea negra es \(\frac{17}{25}\).
Ejercicio 3
En una plataforma educativa hay \(48\) actividades publicadas. De ellas, \(9\) están marcadas como pendientes de revisión. Se selecciona una actividad al azar. ¿Cuál es la probabilidad de que no esté pendiente de revisión?
Sea \(R\) el evento “la actividad está pendiente de revisión”.
Hay \(9\) actividades pendientes de revisión de un total de \(48\), entonces:
\[ P(R)=\frac{9}{48}=\frac{3}{16} \]
El evento “no estar pendiente de revisión” es \(R^c\).
Por lo tanto:
\[ P(R^c)=1-P(R) \]
\[ P(R^c)=1-\frac{3}{16}=\frac{13}{16} \]
La probabilidad de que la actividad no esté pendiente de revisión es \(\frac{13}{16}\).
Ejercicio 4
Se elige al azar una clave de dos caracteres. El primer carácter puede ser \(L\), \(M\), \(N\) o \(P\), y el segundo puede ser \(4\), \(5\) o \(6\). Todas las claves son igualmente probables. Calcula la probabilidad de que la clave no comience con \(M\).
Hay \(4\) opciones para el primer carácter y \(3\) opciones para el segundo, entonces:
\[ |S|=4\cdot 3=12 \]
Sea \(A\) el evento “la clave comienza con \(M\)”.
Si comienza con \(M\), el segundo carácter puede ser \(4\), \(5\) o \(6\), por lo que hay \(3\) casos favorables para \(A\).
\[ P(A)=\frac{3}{12}=\frac{1}{4} \]
Se pide que la clave no comience con \(M\), es decir, \(A^c\).
\[ P(A^c)=1-\frac{1}{4}=\frac{3}{4} \]
La probabilidad de que la clave no comience con \(M\) es \(\frac{3}{4}\).
Ejercicio 5
Una revisión técnica clasifica \(60\) dispositivos. Se sabe que \(44\) aprobaron todas las pruebas. Se elige un dispositivo al azar. ¿Cuál es la probabilidad de que haya fallado al menos una prueba?
Sea \(A\) el evento “aprobar todas las pruebas”.
Entonces:
\[ P(A)=\frac{44}{60}=\frac{11}{15} \]
El evento “fallar al menos una prueba” es el complemento de aprobar todas las pruebas.
Por lo tanto:
\[ P(A^c)=1-P(A) \]
\[ P(A^c)=1-\frac{11}{15}=\frac{4}{15} \]
La probabilidad de que el dispositivo haya fallado al menos una prueba es \(\frac{4}{15}\).
Ejercicio 6
En una base de datos hay \(90\) registros. Al seleccionar uno al azar, la probabilidad de que tenga un error de formato es \(\frac{2}{15}\). ¿Cuál es la probabilidad de que el registro no tenga error de formato? ¿Cuántos registros no tienen ese error?
Sea \(E\) el evento “el registro tiene error de formato”.
Se sabe que:
\[ P(E)=\frac{2}{15} \]
Entonces, la probabilidad de que no tenga error de formato es:
\[ P(E^c)=1-P(E) \]
\[ P(E^c)=1-\frac{2}{15}=\frac{13}{15} \]
Como hay \(90\) registros en total, la cantidad de registros sin ese error es:
\[ 90\cdot \frac{13}{15}=6\cdot 13=78 \]
La probabilidad es \(\frac{13}{15}\) y hay \(78\) registros sin error de formato.
Problemas tipo PAES
Problema 1
En una caja hay \(18\) tarjetas de contenido, \(7\) tarjetas de portada y \(5\) tarjetas de instrucciones. Se extrae una tarjeta al azar. ¿Cuál es la probabilidad de que la tarjeta extraída no sea de portada?
A) \(\frac{7}{30}\)
B) \(\frac{18}{30}\)
C) \(\frac{23}{30}\)
D) \(\frac{25}{30}\)
El total de tarjetas es:
\[ 18+7+5=30 \]
Sea \(P\) el evento “extraer una tarjeta de portada”. Entonces:
\[ P(P)=\frac{7}{30} \]
Se pide que no sea de portada, es decir, \(P^c\).
\[ P(P^c)=1-\frac{7}{30}=\frac{23}{30} \]
La alternativa correcta es C.
Problema 2
Se elige al azar un número entero desde \(200\) hasta \(230\), incluyendo ambos extremos. ¿Cuál es la probabilidad de que el número no sea múltiplo de \(5\)?
A) \(\frac{6}{31}\)
B) \(\frac{7}{31}\)
C) \(\frac{24}{31}\)
D) \(\frac{25}{31}\)
Primero contamos los enteros desde \(200\) hasta \(230\):
\[ 230-200+1=31 \]
Hay \(31\) casos posibles.
Los múltiplos de \(5\) en ese intervalo son:
\[ 200,\;205,\;210,\;215,\;220,\;225,\;230 \]
Hay \(7\) múltiplos de \(5\).
Entonces, la cantidad de números que no son múltiplos de \(5\) es:
\[ 31-7=24 \]
La probabilidad pedida es:
\[ \frac{24}{31} \]
La alternativa correcta es C.
Problema 3
En un sistema de turnos, la probabilidad de que una solicitud sea respondida en menos de \(24\) horas es \(\frac{17}{20}\). ¿Cuál es la probabilidad de que una solicitud no sea respondida en menos de \(24\) horas?
A) \(\frac{3}{20}\)
B) \(\frac{17}{20}\)
C) \(\frac{20}{17}\)
D) \(\frac{37}{20}\)
Sea \(A\) el evento “la solicitud es respondida en menos de \(24\) horas”.
Se sabe que:
\[ P(A)=\frac{17}{20} \]
El evento pedido es \(A^c\): “la solicitud no es respondida en menos de \(24\) horas”.
Entonces:
\[ P(A^c)=1-P(A) \]
\[ P(A^c)=1-\frac{17}{20}=\frac{3}{20} \]
La alternativa correcta es A.
Problema 4
Una contraseña temporal se forma con una letra de \(\{R,S,T,U,V\}\) seguida de un número de \(\{1,2,3,4\}\). Todas las contraseñas son igualmente probables. ¿Cuál es la probabilidad de que la contraseña no termine en \(4\)?
A) \(\frac{1}{4}\)
B) \(\frac{3}{4}\)
C) \(\frac{4}{5}\)
D) \(\frac{19}{20}\)
Hay \(5\) opciones para la letra y \(4\) opciones para el número:
\[ |S|=5\cdot 4=20 \]
Sea \(A\) el evento “la contraseña termina en \(4\)”.
Si termina en \(4\), la letra puede ser cualquiera de las \(5\), por lo que hay \(5\) casos favorables:
\[ P(A)=\frac{5}{20}=\frac{1}{4} \]
Se pide que no termine en \(4\), es decir, \(A^c\):
\[ P(A^c)=1-\frac{1}{4}=\frac{3}{4} \]
La alternativa correcta es B.
Problema 5
En una revisión de \(72\) archivos, \(63\) no presentan inconsistencias. Se selecciona un archivo al azar. ¿Cuál es la probabilidad de que presente al menos una inconsistencia?
A) \(\frac{1}{8}\)
B) \(\frac{7}{8}\)
C) \(\frac{8}{9}\)
D) \(\frac{9}{63}\)
Sea \(A\) el evento “el archivo no presenta inconsistencias”.
Entonces:
\[ P(A)=\frac{63}{72}=\frac{7}{8} \]
El evento “presentar al menos una inconsistencia” es el complemento de no presentar inconsistencias.
Por lo tanto:
\[ P(A^c)=1-\frac{7}{8}=\frac{1}{8} \]
La alternativa correcta es A.
5. Unión de eventos: el “o” inclusivo
Objetivo de aprendizaje
- Comprender la unión de eventos y calcular probabilidades asociadas al “o” inclusivo, evitando contar dos veces los resultados comunes.
Unión de eventos
La unión de dos eventos \(A\) y \(B\) está formada por todos los resultados que pertenecen a \(A\), a \(B\), o a ambos eventos a la vez.
Se representa como:
\[ A\cup B \]
y se lee “\(A\) unión \(B\)”.
Definición
Si \(A\) y \(B\) son eventos de un mismo espacio muestral \(S\), entonces:
\[ A\cup B=\{x\in S: x\in A \text{ o } x\in B\} \]
La palabra “o” se usa en sentido inclusivo: basta con que el resultado pertenezca a uno de los eventos, pero también se incluye si pertenece a ambos.
Ejemplo 1: muestras de laboratorio
En un laboratorio se selecciona al azar una muestra del conjunto:
\[ S=\{M1,M2,M3,M4,M5,M6,M7,M8,M9,M10\} \]
Se definen los eventos:
- \(A\): la muestra presenta temperatura elevada.
- \(B\): la muestra presenta pH fuera de rango.
Los eventos son:
\[ A=\{M2,M5,M6,M9\} \]
\[ B=\{M1,M5,M8,M9\} \]
La unión \(A\cup B\) contiene las muestras que presentan temperatura elevada, pH fuera de rango, o ambas condiciones:
\[ A\cup B=\{M1,M2,M5,M6,M8,M9\} \]
Como hay \(6\) casos favorables de un total de \(10\), se tiene:
\[ P(A\cup B)=\frac{6}{10}=\frac{3}{5} \]
Regla de la unión
Cuando dos eventos pueden tener resultados en común, se cumple:
\[ P(A\cup B)=P(A)+P(B)-P(A\cap B) \]
La resta aparece porque los resultados que están en ambos eventos se cuentan dos veces al sumar \(P(A)+P(B)\).
Atención
En probabilidad, “\(A\) o \(B\)” normalmente significa “\(A\), \(B\), o ambos”.
Por eso, si una persona cumple las dos condiciones, sí pertenece a \(A\cup B\).
Ejemplo 2: actividades de una feria escolar
En una feria escolar participaron \(40\) estudiantes. De ellos, \(17\) se inscribieron en el desafío de cálculo mental, \(14\) se inscribieron en la charla de astronomía y \(6\) participaron en ambas actividades.
Si se elige un estudiante al azar, ¿cuál es la probabilidad de que haya participado en el desafío de cálculo mental o en la charla de astronomía?
Sea:
- \(A\): participar en cálculo mental.
- \(B\): participar en astronomía.
Se pide \(P(A\cup B)\).
Aplicamos la regla de la unión:
\[ P(A\cup B)=\frac{17+14-6}{40} \]
\[ P(A\cup B)=\frac{25}{40}=\frac{5}{8} \]
La probabilidad es \(\frac{5}{8}\).
Ejemplo 3: eventos sin resultados comunes
Una plataforma selecciona al azar una receta de un banco de \(54\) recetas. Hay \(20\) recetas saladas, \(16\) recetas dulces y \(18\) recetas de bebidas.
Se define:
- \(A\): seleccionar una receta salada.
- \(B\): seleccionar una receta dulce.
Como una receta no puede ser salada y dulce al mismo tiempo en esta clasificación, no hay resultados comunes entre \(A\) y \(B\):
\[ A\cap B=\varnothing \]
Entonces:
\[ P(A\cup B)=P(A)+P(B) \]
\[ P(A\cup B)=\frac{20}{54}+\frac{16}{54}=\frac{36}{54}=\frac{2}{3} \]
La probabilidad de seleccionar una receta salada o dulce es \(\frac{2}{3}\).
Ejemplo 4: detectar doble conteo
En un concurso de fotografía se revisan \(30\) trabajos. \(12\) usan técnica en blanco y negro, \(11\) usan formato panorámico y \(4\) usan ambas características.
Una estudiante calcula:
\[ \frac{12+11}{30}=\frac{23}{30} \]
El cálculo no es correcto, porque los \(4\) trabajos que usan ambas características fueron contados dos veces.
La cantidad correcta de trabajos que usan blanco y negro o formato panorámico es:
\[ 12+11-4=19 \]
Por lo tanto:
\[ P=\frac{19}{30} \]
Estrategia para resolver problemas de unión
- Identifica los eventos \(A\) y \(B\).
- Determina qué significa \(A\cup B\) en el contexto.
- Revisa si existen resultados que pertenecen a ambos eventos.
- Si hay resultados comunes, réstalos una vez para evitar doble conteo.
- Calcula la probabilidad dividiendo casos favorables por casos posibles.
Ejercicios
Ejercicio 1
En una revisión de prototipos se tiene el espacio muestral:
\[ S=\{P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9,P10,P11,P12\} \]
Sea \(A=\{P2,P4,P7,P9,P12\}\) el evento “requiere ajuste de diseño” y \(B=\{P1,P4,P8,P9,P10\}\) el evento “requiere ajuste de material”.
Determina \(A\cup B\) y calcula \(P(A\cup B)\).
La unión \(A\cup B\) contiene todos los prototipos que están en \(A\), en \(B\), o en ambos.
Juntamos los elementos sin repetir:
\[ A\cup B=\{P1,P2,P4,P7,P8,P9,P10,P12\} \]
Hay \(8\) prototipos en la unión y \(12\) prototipos en total.
Por lo tanto:
\[ P(A\cup B)=\frac{8}{12}=\frac{2}{3} \]
Ejercicio 2
En una encuesta a \(52\) estudiantes, \(21\) declararon participar en un club científico, \(18\) declararon participar en un taller artístico y \(7\) declararon participar en ambas actividades.
Si se elige un estudiante al azar, ¿cuál es la probabilidad de que participe en el club científico o en el taller artístico?
Sea:
- \(A\): participar en club científico.
- \(B\): participar en taller artístico.
Se pide \(P(A\cup B)\).
Como hay \(7\) estudiantes que participaron en ambas actividades, se debe restar ese grupo una vez:
\[ |A\cup B|=21+18-7=32 \]
Entonces:
\[ P(A\cup B)=\frac{32}{52}=\frac{8}{13} \]
La probabilidad es \(\frac{8}{13}\).
Ejercicio 3
En una colección de \(45\) afiches, \(16\) tienen ilustración digital, \(13\) tienen texto manuscrito y \(5\) tienen ambas características.
Una persona afirma que la probabilidad de elegir un afiche con ilustración digital o texto manuscrito es \(\frac{29}{45}\). ¿Es correcta la afirmación? Justifica.
La afirmación no es correcta.
La persona sumó:
\[ 16+13=29 \]
Pero los \(5\) afiches que tienen ambas características fueron contados dos veces.
La cantidad correcta de afiches con ilustración digital o texto manuscrito es:
\[ 16+13-5=24 \]
Por lo tanto, la probabilidad correcta es:
\[ \frac{24}{45}=\frac{8}{15} \]
Ejercicio 4
Una tienda virtual revisa \(80\) publicaciones. \(26\) tienen fotografías nuevas, \(31\) tienen descripción actualizada y \(12\) tienen ambas mejoras.
Calcula la probabilidad de seleccionar una publicación que tenga fotografías nuevas o descripción actualizada.
Sea:
- \(A\): tener fotografías nuevas.
- \(B\): tener descripción actualizada.
La cantidad de publicaciones que pertenecen a \(A\cup B\) es:
\[ |A\cup B|=26+31-12=45 \]
Como hay \(80\) publicaciones en total:
\[ P(A\cup B)=\frac{45}{80}=\frac{9}{16} \]
La probabilidad es \(\frac{9}{16}\).
Ejercicio 5
En una selección de \(38\) plantas de invernadero, \(15\) presentan floración temprana, \(9\) presentan hojas variegadas y ninguna planta presenta ambas características.
¿Cuál es la probabilidad de elegir una planta con floración temprana o con hojas variegadas?
Como ninguna planta presenta ambas características, los eventos no tienen resultados comunes.
Entonces:
\[ |A\cup B|=15+9=24 \]
La probabilidad pedida es:
\[ P(A\cup B)=\frac{24}{38}=\frac{12}{19} \]
La probabilidad es \(\frac{12}{19}\).
Ejercicio 6
En un registro de \(70\) postulaciones, \(28\) incluyen portafolio, \(34\) incluyen carta de recomendación y \(18\) no incluyen ninguno de esos dos documentos.
Calcula la probabilidad de seleccionar una postulación que incluya portafolio o carta de recomendación.
Se pide la probabilidad de que la postulación incluya portafolio o carta de recomendación.
Como \(18\) postulaciones no incluyen ninguno de esos documentos, entonces las que incluyen al menos uno de ellos son:
\[ 70-18=52 \]
Por lo tanto:
\[ P=\frac{52}{70}=\frac{26}{35} \]
La probabilidad es \(\frac{26}{35}\).
Problemas tipo PAES
Problema 1
En un festival de cortometrajes se revisan \(64\) obras. \(22\) fueron grabadas en exteriores, \(19\) usan música original y \(8\) cumplen ambas condiciones. Si se elige una obra al azar, ¿cuál es la probabilidad de que haya sido grabada en exteriores o use música original?
A) \(\frac{33}{64}\)
B) \(\frac{41}{64}\)
C) \(\frac{49}{64}\)
D) \(\frac{8}{64}\)
Sea:
- \(A\): obra grabada en exteriores.
- \(B\): obra que usa música original.
Se debe calcular \(P(A\cup B)\).
La cantidad de obras que cumplen al menos una de las condiciones es:
\[ |A\cup B|=22+19-8=33 \]
Entonces:
\[ P(A\cup B)=\frac{33}{64} \]
La alternativa correcta es A.
Problema 2
En una aplicación, \(120\) usuarios configuraron su perfil durante una semana. \(48\) activaron modo oscuro, \(57\) activaron recordatorios y \(23\) activaron ambas opciones. ¿Cuántos usuarios activaron modo oscuro o recordatorios?
A) \(82\)
B) \(105\)
C) \(128\)
D) \(23\)
Se pide la cantidad de usuarios en la unión de los eventos:
\[ |A\cup B|=|A|+|B|-|A\cap B| \]
Reemplazamos:
\[ |A\cup B|=48+57-23=82 \]
Por lo tanto, \(82\) usuarios activaron modo oscuro o recordatorios.
La alternativa correcta es A.
Problema 3
En una encuesta a \(95\) visitantes de una exposición, \(37\) indicaron interés por escultura, \(29\) indicaron interés por fotografía y \(44\) no indicaron interés por ninguna de esas dos áreas. ¿Cuál es la probabilidad de elegir al azar un visitante que haya indicado interés por escultura o fotografía?
A) \(\frac{44}{95}\)
B) \(\frac{51}{95}\)
C) \(\frac{66}{95}\)
D) \(\frac{73}{95}\)
Los visitantes que indicaron interés por escultura o fotografía son quienes pertenecen a la unión de esos eventos.
Como \(44\) visitantes no indicaron interés por ninguna de esas dos áreas, los que sí indicaron interés por al menos una son:
\[ 95-44=51 \]
Entonces:
\[ P=\frac{51}{95} \]
La alternativa correcta es B.
Problema 4
En una colección de \(72\) infografías, \(25\) usan íconos, \(33\) usan mapas y \(11\) usan tanto íconos como mapas. Una estudiante calcula \(25+33=58\) y concluye que hay \(58\) infografías con íconos o mapas. ¿Cuál es el error?
A) Debió sumar también las \(11\) infografías que tienen ambas características.
B) Debió restar las \(11\) infografías que tienen ambas características.
C) Debió calcular \(72-25-33\).
D) No hay error; el cálculo es correcto.
Al sumar \(25+33\), las infografías que tienen tanto íconos como mapas se cuentan dos veces.
Por eso, se deben restar una vez:
\[ 25+33-11=47 \]
El error fue no descontar la intersección.
La alternativa correcta es B.
Problema 5
En un catálogo de \(90\) productos, \(36\) tienen envío rápido, \(27\) tienen descuento activo y \(18\) tienen ambas características. ¿Cuál es la probabilidad de que un producto elegido al azar tenga envío rápido o descuento activo?
A) \(\frac{45}{90}\)
B) \(\frac{54}{90}\)
C) \(\frac{63}{90}\)
D) \(\frac{81}{90}\)
Sea:
- \(A\): producto con envío rápido.
- \(B\): producto con descuento activo.
Se pide \(P(A\cup B)\).
Calculamos la cantidad de productos que están en la unión:
\[ |A\cup B|=36+27-18=45 \]
Entonces:
\[ P(A\cup B)=\frac{45}{90}=\frac{1}{2} \]
La alternativa correcta es A.
6. Intersección de eventos: el “y”
Objetivo de aprendizaje
- Comprender la intersección de eventos y calcular probabilidades asociadas a resultados que cumplen dos condiciones simultáneamente.
Intersección de eventos
La intersección de dos eventos \(A\) y \(B\) está formada por los resultados que pertenecen a \(A\) y también pertenecen a \(B\).
Se representa como:
\[ A\cap B \]
y se lee “\(A\) intersección \(B\)”.
Definición
Si \(A\) y \(B\) son eventos de un mismo espacio muestral \(S\), entonces:
\[ A\cap B=\{x\in S: x\in A \text{ y } x\in B\} \]
La palabra “y” indica que ambas condiciones deben cumplirse al mismo tiempo.
Atención
No confundas unión con intersección.
La unión \(A\cup B\) contiene los resultados que cumplen al menos una de las condiciones. En cambio, la intersección \(A\cap B\) contiene solo los resultados que cumplen ambas condiciones simultáneamente.
Ejemplo 1: control de envases
En una revisión se selecciona al azar un envase del conjunto:
\[ S=\{E1,E2,E3,E4,E5,E6,E7,E8,E9,E10,E11,E12\} \]
Se definen los eventos:
- \(A\): el envase tiene tapa dañada.
- \(B\): el envase tiene etiqueta borrosa.
Los eventos son:
\[ A=\{E2,E4,E7,E10,E11\} \]
\[ B=\{E1,E4,E8,E10,E12\} \]
La intersección \(A\cap B\) contiene los envases que tienen tapa dañada y etiqueta borrosa:
\[ A\cap B=\{E4,E10\} \]
Como hay \(2\) casos favorables de un total de \(12\), entonces:
\[ P(A\cap B)=\frac{2}{12}=\frac{1}{6} \]
Probabilidad de una intersección
Cuando todos los resultados del espacio muestral son equiprobables:
\[ P(A\cap B)=\frac{|A\cap B|}{|S|} \]
Es decir, se cuentan los resultados que cumplen ambas condiciones y se divide por el total de resultados posibles.
Ejemplo 2: asistencia a dos instancias
En una capacitación participaron \(96\) personas. De ellas, \(41\) asistieron al módulo de comunicación, \(38\) asistieron al módulo de liderazgo y \(17\) asistieron a ambos módulos.
Si se elige una persona al azar, ¿cuál es la probabilidad de que haya asistido al módulo de comunicación y al módulo de liderazgo?
Sea:
- \(C\): asistir al módulo de comunicación.
- \(L\): asistir al módulo de liderazgo.
La frase “comunicación y liderazgo” corresponde a la intersección \(C\cap L\).
Como \(17\) personas asistieron a ambos módulos:
\[ P(C\cap L)=\frac{17}{96} \]
Ejemplo 3: intersección vacía
En una exposición se elige al azar una obra. Las obras están clasificadas por técnica única: grabado, acuarela, óleo o collage.
Sea:
- \(A\): la obra es acuarela.
- \(B\): la obra es óleo.
Como cada obra tiene una sola técnica en esta clasificación, una obra no puede ser acuarela y óleo al mismo tiempo.
Por lo tanto:
\[ A\cap B=\varnothing \]
La intersección es vacía y su probabilidad es:
\[ P(A\cap B)=0 \]
Ejemplo 4: calcular la intersección desde la unión
En un proceso de postulación hay \(120\) formularios. \(54\) tienen certificado adjunto, \(49\) tienen carta de respaldo y \(78\) tienen certificado adjunto o carta de respaldo.
¿Cuántos formularios tienen ambos documentos?
Sea:
- \(A\): tener certificado adjunto.
- \(B\): tener carta de respaldo.
Usamos la relación:
\[ |A\cup B|=|A|+|B|-|A\cap B| \]
Reemplazamos los datos:
\[ 78=54+49-|A\cap B| \]
\[ 78=103-|A\cap B| \]
\[ |A\cap B|=103-78=25 \]
Por lo tanto, \(25\) formularios tienen ambos documentos.
Estrategia para resolver problemas de intersección
- Identifica los eventos \(A\) y \(B\).
- Traduce la palabra “y” como cumplimiento simultáneo de ambas condiciones.
- Cuenta solo los resultados que pertenecen a ambos eventos.
- Si se entrega la unión, usa la relación \(|A\cup B|=|A|+|B|-|A\cap B|\).
- Calcula la probabilidad dividiendo los casos de la intersección por el total de casos posibles.
Error común
Al calcular \(A\cap B\), no se deben sumar los elementos de \(A\) y de \(B\). Eso corresponde a una unión si se corrige el doble conteo.
Para la intersección, se cuentan solamente los resultados comunes a ambos eventos.
Ejercicios
Ejercicio 1
En una revisión de equipos se tiene:
\[ S=\{Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8,Q9,Q10,Q11,Q12,Q13,Q14\} \]
Sea \(A=\{Q2,Q5,Q6,Q9,Q13\}\) el evento “requiere mantención” y \(B=\{Q1,Q5,Q7,Q9,Q10,Q13\}\) el evento “requiere calibración”.
Determina \(A\cap B\) y calcula \(P(A\cap B)\).
La intersección contiene los equipos que están en \(A\) y también en \(B\).
Los elementos comunes son:
\[ Q5,\;Q9,\;Q13 \]
Entonces:
\[ A\cap B=\{Q5,Q9,Q13\} \]
Como \(|A\cap B|=3\) y \(|S|=14\), se tiene:
\[ P(A\cap B)=\frac{3}{14} \]
Ejercicio 2
En una competencia de debate participaron \(68\) estudiantes. \(26\) defendieron postura afirmativa, \(31\) usaron evidencia estadística y \(14\) defendieron postura afirmativa usando evidencia estadística.
Si se elige un estudiante al azar, ¿cuál es la probabilidad de que haya defendido postura afirmativa y usado evidencia estadística?
Sea:
- \(A\): defender postura afirmativa.
- \(E\): usar evidencia estadística.
La frase “postura afirmativa y evidencia estadística” corresponde a \(A\cap E\).
El enunciado indica que \(14\) estudiantes cumplen ambas condiciones.
Como el total es \(68\), entonces:
\[ P(A\cap E)=\frac{14}{68}=\frac{7}{34} \]
La probabilidad es \(\frac{7}{34}\).
Ejercicio 3
La siguiente tabla muestra la clasificación de \(80\) solicitudes según si llegaron completas o incompletas y si fueron enviadas dentro o fuera de plazo.
| Dentro de plazo | Fuera de plazo | Total | |
|---|---|---|---|
| Completas | 34 | 11 | 45 |
| Incompletas | 18 | 17 | 35 |
| Total | 52 | 28 | 80 |
Si se selecciona una solicitud al azar, calcula la probabilidad de que esté completa y haya sido enviada dentro de plazo.
La condición pide que la solicitud cumpla dos condiciones simultáneamente:
- estar completa;
- haber sido enviada dentro de plazo.
En la tabla, esa intersección corresponde a la celda “Completas” y “Dentro de plazo”, que tiene \(34\) solicitudes.
Como el total es \(80\), la probabilidad es:
\[ P=\frac{34}{80}=\frac{17}{40} \]
Ejercicio 4
En una colección de \(58\) piezas gráficas, \(22\) usan tipografía serif, \(27\) usan una paleta monocromática y \(13\) usan ambas características.
Una persona afirma que la probabilidad de escoger una pieza que use tipografía serif y paleta monocromática es \(\frac{22+27}{58}\). ¿Es correcta la afirmación? Justifica.
La afirmación no es correcta.
La palabra “y” indica intersección, no unión. Por lo tanto, se deben contar solo las piezas que cumplen ambas condiciones.
El enunciado indica que \(13\) piezas usan tipografía serif y paleta monocromática.
Entonces:
\[ P=\frac{13}{58} \]
El cálculo \(\frac{22+27}{58}\) mezcla todos los casos de ambos eventos y no representa la intersección.
Ejercicio 5
En un registro de \(75\) becas, \(32\) postulantes cumplen el requisito académico, \(41\) cumplen el requisito socioeconómico y \(55\) cumplen al menos uno de esos dos requisitos.
¿Cuántos postulantes cumplen ambos requisitos? ¿Cuál es la probabilidad de seleccionar al azar un postulante que cumpla ambos requisitos?
Sea:
- \(A\): cumplir el requisito académico.
- \(B\): cumplir el requisito socioeconómico.
El dato “cumplen al menos uno” corresponde a la unión:
\[ |A\cup B|=55 \]
Usamos:
\[ |A\cup B|=|A|+|B|-|A\cap B| \]
Reemplazamos:
\[ 55=32+41-|A\cap B| \]
\[ 55=73-|A\cap B| \]
\[ |A\cap B|=18 \]
Por lo tanto, \(18\) postulantes cumplen ambos requisitos.
La probabilidad es:
\[ P(A\cap B)=\frac{18}{75}=\frac{6}{25} \]
Ejercicio 6
En una lista de \(64\) proyectos, \(29\) tienen presupuesto aprobado, \(24\) tienen equipo asignado y \(19\) no tienen presupuesto aprobado ni equipo asignado.
Calcula cuántos proyectos tienen presupuesto aprobado y equipo asignado.
Sea:
- \(A\): tener presupuesto aprobado.
- \(B\): tener equipo asignado.
Si \(19\) proyectos no tienen ninguna de las dos condiciones, entonces los que tienen al menos una son:
\[ |A\cup B|=64-19=45 \]
Usamos la fórmula:
\[ |A\cup B|=|A|+|B|-|A\cap B| \]
Reemplazamos:
\[ 45=29+24-|A\cap B| \]
\[ 45=53-|A\cap B| \]
\[ |A\cap B|=8 \]
Por lo tanto, \(8\) proyectos tienen presupuesto aprobado y equipo asignado.
Problemas tipo PAES
Problema 1
En una revisión de \(84\) informes, \(33\) incluyen gráficos, \(28\) incluyen conclusiones cuantitativas y \(15\) incluyen ambas características. Si se elige un informe al azar, ¿cuál es la probabilidad de que incluya gráficos y conclusiones cuantitativas?
A) \(\frac{15}{84}\)
B) \(\frac{46}{84}\)
C) \(\frac{61}{84}\)
D) \(\frac{33}{84}\)
La palabra “y” indica intersección.
El enunciado dice que \(15\) informes incluyen ambas características.
Por lo tanto:
\[ P=\frac{15}{84} \]
La alternativa correcta es A.
Problema 2
Se elige al azar un producto del siguiente espacio muestral:
\[ S=\{(P,1),(P,2),(P,3),(Q,1),(Q,2),(Q,3),(R,1),(R,2),(R,3)\} \]
Sea \(A\) el evento “la letra es \(Q\)” y \(B\) el evento “el número es mayor que \(1\)”. ¿Cuál es \(A\cap B\)?
A) \(\{(Q,1),(Q,2),(Q,3)\}\)
B) \(\{(P,2),(P,3),(Q,2),(Q,3),(R,2),(R,3)\}\)
C) \(\{(Q,2),(Q,3)\}\)
D) \(\{(Q,1)\}\)
El evento \(A\) contiene los resultados cuya letra es \(Q\):
\[ A=\{(Q,1),(Q,2),(Q,3)\} \]
El evento \(B\) contiene los resultados cuyo número es mayor que \(1\):
\[ B=\{(P,2),(P,3),(Q,2),(Q,3),(R,2),(R,3)\} \]
La intersección contiene los resultados que cumplen ambas condiciones:
\[ A\cap B=\{(Q,2),(Q,3)\} \]
La alternativa correcta es C.
Problema 3
En una encuesta a \(110\) personas, \(46\) usan bicicleta al menos una vez por semana, \(39\) usan transporte público al menos una vez por semana y \(62\) usan bicicleta o transporte público al menos una vez por semana. ¿Cuántas personas usan ambos medios al menos una vez por semana?
A) \(15\)
B) \(23\)
C) \(31\)
D) \(85\)
Sea:
- \(A\): usar bicicleta al menos una vez por semana.
- \(B\): usar transporte público al menos una vez por semana.
Se entrega:
\[ |A|=46,\qquad |B|=39,\qquad |A\cup B|=62 \]
Usamos:
\[ |A\cup B|=|A|+|B|-|A\cap B| \]
\[ 62=46+39-|A\cap B| \]
\[ 62=85-|A\cap B| \]
\[ |A\cap B|=23 \]
La alternativa correcta es B.
Problema 4
En un registro de \(100\) cursos inscritos, \(44\) tienen cupos completos, \(36\) tienen lista de espera y \(57\) tienen cupos completos o lista de espera. ¿Cuál es la probabilidad de seleccionar un curso que tenga cupos completos y lista de espera?
A) \(\frac{21}{100}\)
B) \(\frac{23}{100}\)
C) \(\frac{57}{100}\)
D) \(\frac{80}{100}\)
Sea:
- \(A\): tener cupos completos.
- \(B\): tener lista de espera.
Se sabe que:
\[ |A|=44,\qquad |B|=36,\qquad |A\cup B|=57 \]
Usamos:
\[ |A\cup B|=|A|+|B|-|A\cap B| \]
\[ 57=44+36-|A\cap B| \]
\[ 57=80-|A\cap B| \]
\[ |A\cap B|=23 \]
Como hay \(100\) cursos en total:
\[ P(A\cap B)=\frac{23}{100} \]
La alternativa correcta es B.
Problema 5
En una revisión de \(88\) carpetas, \(11\) tienen firma del apoderado y comprobante adjunto. ¿Cuál es la probabilidad de elegir una carpeta que no tenga ambas condiciones simultáneamente?
A) \(\frac{11}{88}\)
B) \(\frac{22}{88}\)
C) \(\frac{77}{88}\)
D) \(\frac{88}{77}\)
Sea \(A\cap B\) el evento “tener firma del apoderado y comprobante adjunto”.
Se sabe que:
\[ P(A\cap B)=\frac{11}{88} \]
Se pide la probabilidad de no tener ambas condiciones simultáneamente, es decir, el complemento de \(A\cap B\).
Entonces:
\[ 1-\frac{11}{88}=\frac{77}{88} \]
La alternativa correcta es C.
7. Problemas de unión e intersección
Objetivo de aprendizaje
- Resolver problemas de probabilidad que involucran unión e intersección de eventos, usando tablas, diagramas y relaciones entre cantidades.
Unión e intersección en problemas
En muchos problemas aparecen dos eventos relacionados. Para resolverlos correctamente, es necesario distinguir entre:
- \(A\cup B\): ocurre \(A\), ocurre \(B\), o ocurren ambos.
- \(A\cap B\): ocurren \(A\) y \(B\) simultáneamente.
La dificultad principal está en no contar dos veces los casos que pertenecen a ambos eventos.
Relaciones útiles
Si \(A\) y \(B\) son eventos de un mismo espacio muestral \(S\), entonces:
\[ |A\cup B|=|A|+|B|-|A\cap B| \]
De esta relación también se obtiene:
\[ |A\cap B|=|A|+|B|-|A\cup B| \]
Además:
\[ \text{solo }A=|A|-|A\cap B| \]
\[ \text{solo }B=|B|-|A\cap B| \]
\[ \text{ninguno}=|S|-|A\cup B| \]
Cómo interpretar frases frecuentes
| Frase del problema | Interpretación |
|---|---|
| “\(A\) o \(B\)” | \(A\cup B\) |
| “\(A\) y \(B\)” | \(A\cap B\) |
| “Al menos uno de los dos” | \(A\cup B\) |
| “Ninguno de los dos” | \((A\cup B)^c\) |
| “Solo \(A\)” | \(A\setminus B\) |
| “Solo \(B\)” | \(B\setminus A\) |
Ejemplo 1: organización en un diagrama
En una muestra de \(60\) estudiantes, \(28\) leen noticias científicas, \(24\) escuchan pódcast de divulgación y \(10\) hacen ambas actividades.
Si se elige un estudiante al azar, calculemos la probabilidad de que realice al menos una de esas dos actividades.
Sea:
- \(A\): leer noticias científicas.
- \(B\): escuchar pódcast de divulgación.
La intersección ya está dada:
\[ |A\cap B|=10 \]
Entonces:
\[ |A\cup B|=28+24-10=42 \]
Por lo tanto:
\[ P(A\cup B)=\frac{42}{60}=\frac{7}{10} \]
La probabilidad de que realice al menos una de las dos actividades es \(\frac{7}{10}\).
Ejemplo 2: encontrar la intersección desde la unión
En un centro cultural hay \(85\) inscripciones. \(37\) personas se inscribieron en cerámica, \(29\) en grabado y \(51\) en cerámica o grabado.
¿Cuántas personas se inscribieron en ambas actividades?
Sea:
- \(C\): inscripción en cerámica.
- \(G\): inscripción en grabado.
Se sabe que:
\[ |C|=37,\qquad |G|=29,\qquad |C\cup G|=51 \]
Usamos:
\[ |C\cap G|=|C|+|G|-|C\cup G| \]
\[ |C\cap G|=37+29-51=15 \]
Por lo tanto, \(15\) personas se inscribieron en ambas actividades.
Ejemplo 3: usar una tabla de doble entrada
La siguiente tabla clasifica \(100\) piezas arqueológicas según si fueron catalogadas digitalmente y si requieren restauración.
| Requiere restauración | No requiere restauración | Total | |
|---|---|---|---|
| Catalogada digitalmente | 18 | 42 | 60 |
| No catalogada digitalmente | 12 | 28 | 40 |
| Total | 30 | 70 | 100 |
Si se elige una pieza al azar, calculemos la probabilidad de que esté catalogada digitalmente o requiera restauración.
Sea:
- \(A\): estar catalogada digitalmente.
- \(B\): requerir restauración.
De la tabla:
\[ |A|=60,\qquad |B|=30,\qquad |A\cap B|=18 \]
Entonces:
\[ |A\cup B|=60+30-18=72 \]
Por lo tanto:
\[ P(A\cup B)=\frac{72}{100}=\frac{18}{25} \]
Ejemplo 4: “ninguno” como complemento de la unión
En una revisión de \(140\) archivos históricos, \(58\) tienen registro fotográfico, \(46\) tienen transcripción completa y \(22\) tienen ambos elementos.
¿Cuál es la probabilidad de seleccionar un archivo que no tenga registro fotográfico ni transcripción completa?
Sea:
- \(F\): tener registro fotográfico.
- \(T\): tener transcripción completa.
Primero calculamos la unión:
\[ |F\cup T|=58+46-22=82 \]
Los archivos que no tienen ninguno de los dos elementos son:
\[ 140-82=58 \]
Por lo tanto:
\[ P((F\cup T)^c)=\frac{58}{140}=\frac{29}{70} \]
Error común
Cuando un problema pregunta por “ninguno de los dos”, no se calcula \(A\cap B\).
“Ninguno de los dos” significa estar fuera de \(A\cup B\), es decir, corresponde al complemento de la unión.
Ejercicios
Ejercicio 1
En una observación de \(75\) aves, \(32\) fueron vistas cerca del río, \(27\) fueron vistas en árboles altos y \(11\) fueron vistas en ambas zonas. Si se elige una observación al azar, calcula:
- la cantidad de aves vistas cerca del río o en árboles altos;
- la probabilidad de que haya sido vista cerca del río o en árboles altos;
- la cantidad de aves que no fueron vistas en ninguna de esas dos zonas.
Sea:
- \(R\): vista cerca del río.
- \(A\): vista en árboles altos.
La unión se calcula como:
\[ |R\cup A|=|R|+|A|-|R\cap A| \]
\[ |R\cup A|=32+27-11=48 \]
Entonces, \(48\) aves fueron vistas cerca del río o en árboles altos.
La probabilidad pedida es:
\[ P(R\cup A)=\frac{48}{75}=\frac{16}{25} \]
Las aves que no fueron vistas en ninguna de esas dos zonas son:
\[ 75-48=27 \]
Ejercicio 2
En un registro de \(92\) recetas saludables, \(39\) incluyen legumbres, \(34\) incluyen frutos secos y \(57\) incluyen legumbres o frutos secos. ¿Cuántas recetas incluyen ambos ingredientes? ¿Cuál es la probabilidad de elegir una receta que incluya ambos?
Sea:
- \(L\): incluir legumbres.
- \(F\): incluir frutos secos.
Se sabe que:
\[ |L|=39,\qquad |F|=34,\qquad |L\cup F|=57 \]
Usamos:
\[ |L\cap F|=|L|+|F|-|L\cup F| \]
\[ |L\cap F|=39+34-57=16 \]
Entonces, \(16\) recetas incluyen ambos ingredientes.
La probabilidad de elegir una receta con ambos ingredientes es:
\[ P(L\cap F)=\frac{16}{92}=\frac{4}{23} \]
Ejercicio 3
La siguiente tabla clasifica \(120\) envíos según si llegaron con seguimiento activo y si llegaron antes de la fecha estimada.
| Antes de la fecha estimada | No antes de la fecha estimada | Total | |
|---|---|---|---|
| Con seguimiento activo | 44 | 26 | 70 |
| Sin seguimiento activo | 18 | 32 | 50 |
| Total | 62 | 58 | 120 |
Si se selecciona un envío al azar, calcula la probabilidad de que tenga seguimiento activo o haya llegado antes de la fecha estimada.
Sea:
- \(S\): tener seguimiento activo.
- \(A\): llegar antes de la fecha estimada.
De la tabla:
\[ |S|=70,\qquad |A|=62,\qquad |S\cap A|=44 \]
Entonces:
\[ |S\cup A|=70+62-44=88 \]
La probabilidad es:
\[ P(S\cup A)=\frac{88}{120}=\frac{11}{15} \]
Ejercicio 4
En una colección de \(110\) fotografías antiguas, \(47\) están restauradas, \(36\) están fechadas correctamente y \(15\) están restauradas y fechadas correctamente. Calcula:
- la cantidad de fotografías que están restauradas o fechadas correctamente;
- la cantidad de fotografías que solo están restauradas;
- la cantidad de fotografías que solo están fechadas correctamente;
- la probabilidad de elegir una fotografía que no cumpla ninguna de esas condiciones.
Sea:
- \(R\): estar restaurada.
- \(F\): estar fechada correctamente.
La cantidad que está restaurada o fechada correctamente es:
\[ |R\cup F|=47+36-15=68 \]
Las fotografías que solo están restauradas son:
\[ |R|-|R\cap F|=47-15=32 \]
Las fotografías que solo están fechadas correctamente son:
\[ |F|-|R\cap F|=36-15=21 \]
Las fotografías que no cumplen ninguna de las dos condiciones son:
\[ 110-68=42 \]
Por lo tanto, la probabilidad de elegir una fotografía que no cumpla ninguna de esas condiciones es:
\[ \frac{42}{110}=\frac{21}{55} \]
Ejercicio 5
En un banco de \(150\) preguntas, \(64\) requieren interpretar un gráfico, \(53\) requieren realizar un cálculo algebraico y \(41\) no requieren ninguna de esas dos habilidades. ¿Cuántas preguntas requieren ambas habilidades?
Sea:
- \(G\): requerir interpretar un gráfico.
- \(A\): requerir cálculo algebraico.
Si \(41\) preguntas no requieren ninguna de las dos habilidades, entonces las que requieren al menos una son:
\[ |G\cup A|=150-41=109 \]
Usamos:
\[ |G\cup A|=|G|+|A|-|G\cap A| \]
Reemplazamos:
\[ 109=64+53-|G\cap A| \]
\[ 109=117-|G\cap A| \]
\[ |G\cap A|=8 \]
Por lo tanto, \(8\) preguntas requieren ambas habilidades.
Ejercicio 6
En una muestra de \(96\) semillas, \(40\) germinaron antes de una semana, \(35\) alcanzaron más de \(12\) cm al finalizar el experimento y \(18\) cumplieron ambas condiciones.
Una persona afirma que \(40+35=75\) semillas germinaron antes de una semana o alcanzaron más de \(12\) cm. ¿Es correcta su afirmación? Justifica y calcula la probabilidad correcta.
La afirmación no es correcta, porque las \(18\) semillas que cumplieron ambas condiciones fueron contadas dos veces al sumar \(40+35\).
La cantidad correcta de semillas que germinaron antes de una semana o alcanzaron más de \(12\) cm es:
\[ 40+35-18=57 \]
Por lo tanto, la probabilidad correcta es:
\[ \frac{57}{96}=\frac{19}{32} \]
Problemas tipo PAES
Problema 1
En una muestra de \(180\) viviendas, \(82\) tienen paneles solares, \(76\) tienen sistema de recolección de agua lluvia y \(48\) tienen ambos sistemas. Si se elige una vivienda al azar, ¿cuál es la probabilidad de que tenga paneles solares o sistema de recolección de agua lluvia?
A) \(\frac{110}{180}\)
B) \(\frac{158}{180}\)
C) \(\frac{206}{180}\)
D) \(\frac{48}{180}\)
Sea:
- \(S\): tener paneles solares.
- \(R\): tener sistema de recolección de agua lluvia.
Se pide la unión:
\[ |S\cup R|=82+76-48=110 \]
Entonces:
\[ P(S\cup R)=\frac{110}{180} \]
La alternativa correcta es A.
Problema 2
En una muestra de \(135\) pacientes, \(58\) recibieron atención kinésica, \(49\) recibieron orientación nutricional y \(78\) recibieron al menos una de esas dos atenciones. ¿Cuántos pacientes recibieron ambas atenciones?
A) \(21\)
B) \(29\)
C) \(51\)
D) \(107\)
Sea:
- \(K\): recibir atención kinésica.
- \(N\): recibir orientación nutricional.
Se sabe que:
\[ |K|=58,\qquad |N|=49,\qquad |K\cup N|=78 \]
Calculamos la intersección:
\[ |K\cap N|=58+49-78=29 \]
La alternativa correcta es B.
Problema 3
La siguiente tabla resume \(200\) postulaciones a un fondo de investigación.
| Con carta institucional | Sin carta institucional | Total | |
|---|---|---|---|
| Con presupuesto detallado | 74 | 36 | 110 |
| Sin presupuesto detallado | 28 | 62 | 90 |
| Total | 102 | 98 | 200 |
Si se elige una postulación al azar, ¿cuál es la probabilidad de que tenga presupuesto detallado o carta institucional?
A) \(\frac{74}{200}\)
B) \(\frac{138}{200}\)
C) \(\frac{172}{200}\)
D) \(\frac{212}{200}\)
Sea:
- \(P\): tener presupuesto detallado.
- \(C\): tener carta institucional.
De la tabla:
\[ |P|=110,\qquad |C|=102,\qquad |P\cap C|=74 \]
Entonces:
\[ |P\cup C|=110+102-74=138 \]
La probabilidad es:
\[ P(P\cup C)=\frac{138}{200} \]
La alternativa correcta es B.
Problema 4
En un registro de \(240\) vehículos eléctricos, \(96\) tienen carga rápida, \(118\) tienen autonomía mayor a \(400\) km y \(72\) tienen ambas características. ¿Cuántos vehículos no tienen carga rápida ni autonomía mayor a \(400\) km?
A) \(26\)
B) \(72\)
C) \(98\)
D) \(194\)
Primero calculamos cuántos vehículos tienen al menos una de las dos características:
\[ 96+118-72=142 \]
Los que no tienen ninguna de las dos características son:
\[ 240-142=98 \]
La alternativa correcta es C.
Problema 5
En una muestra de \(160\) parcelas, \(67\) tienen riego tecnificado, \(54\) tienen sensores de humedad y \(18\) tienen ambas tecnologías. Si se selecciona una parcela al azar, ¿cuál es la probabilidad de que tenga solo riego tecnificado?
A) \(\frac{18}{160}\)
B) \(\frac{49}{160}\)
C) \(\frac{67}{160}\)
D) \(\frac{103}{160}\)
“Solo riego tecnificado” significa tener riego tecnificado, pero no sensores de humedad.
Por lo tanto, se resta la intersección:
\[ 67-18=49 \]
La probabilidad pedida es:
\[ \frac{49}{160} \]
La alternativa correcta es B.
8. Probabilidad condicional: cambio del universo de referencia
Objetivo de aprendizaje
- Comprender la probabilidad condicional como un cambio del universo de referencia y calcularla usando tablas, conjuntos y datos contextualizados.
¿Qué significa condicionar?
En probabilidad, condicionar significa calcular una probabilidad sabiendo que cierta información ya ocurrió o ya se conoce.
Por ejemplo, no es lo mismo preguntar “¿cuál es la probabilidad de que una persona haya comprado catálogo?” que preguntar “¿cuál es la probabilidad de que una persona haya comprado catálogo, sabiendo que participó en una visita guiada?”.
En el segundo caso, el universo de referencia ya no es todo el grupo, sino solo quienes participaron en la visita guiada.
Probabilidad condicional
Si \(A\) y \(B\) son eventos de un mismo espacio muestral y \(P(B)>0\), la probabilidad de que ocurra \(A\) sabiendo que ocurrió \(B\) se escribe:
\[ P(A\mid B) \]
y se calcula como:
\[ P(A\mid B)=\frac{P(A\cap B)}{P(B)} \]
Cuando se trabaja con cantidades de casos equiprobables:
\[ P(A\mid B)=\frac{|A\cap B|}{|B|} \]
Atención
En \(P(A\mid B)\), el evento que aparece después de la barra vertical, \(B\), es la condición. Por eso, el denominador corresponde a los casos de \(B\), no al total original.
La frase “sabiendo que ocurrió \(B\)” indica que el universo de referencia se reduce a \(B\).
Ejemplo 1: visita guiada en un museo
En un museo se registraron \(90\) visitantes según si participaron en visita guiada y si compraron catálogo.
| Compró catálogo | No compró catálogo | Total | |
|---|---|---|---|
| Visita guiada | 18 | 22 | 40 |
| Visita libre | 12 | 38 | 50 |
| Total | 30 | 60 | 90 |
Si se elige un visitante al azar, ¿cuál es la probabilidad de que haya comprado catálogo, sabiendo que participó en visita guiada?
La condición es “participó en visita guiada”. Por lo tanto, el universo de referencia tiene \(40\) visitantes.
Dentro de esos \(40\), compraron catálogo \(18\).
Entonces:
\[ P(\text{compró catálogo}\mid \text{visita guiada})=\frac{18}{40}=\frac{9}{20} \]
Ejemplo 2: modalidad y horario de inscripción
En una inscripción a cursos breves se registró la modalidad y el horario elegido por \(64\) personas.
| Horario diurno | Horario vespertino | Total | |
|---|---|---|---|
| Presencial | 19 | 17 | 36 |
| En línea | 11 | 17 | 28 |
| Total | 30 | 34 | 64 |
Calculemos la probabilidad de que una persona haya elegido horario vespertino, sabiendo que eligió modalidad en línea.
La condición es “modalidad en línea”, por lo que el denominador es \(28\).
De esas \(28\) personas, \(17\) eligieron horario vespertino.
\[ P(\text{vespertino}\mid \text{en línea})=\frac{17}{28} \]
Ejemplo 3: usando eventos y conjuntos
En una revisión de \(18\) piezas de un taller, se definen los eventos:
- \(A\): la pieza tiene recubrimiento especial.
- \(B\): la pieza supera la prueba de flexibilidad.
Se sabe que:
\[ A=\{p_1,p_3,p_4,p_7,p_9,p_{12},p_{15},p_{18}\} \]
\[ B=\{p_2,p_3,p_7,p_{10},p_{12},p_{14},p_{18}\} \]
Calculemos \(P(B\mid A)\), es decir, la probabilidad de que la pieza supere la prueba de flexibilidad sabiendo que tiene recubrimiento especial.
Primero encontramos la intersección:
\[ A\cap B=\{p_3,p_7,p_{12},p_{18}\} \]
Como \(|A|=8\) y \(|A\cap B|=4\), entonces:
\[ P(B\mid A)=\frac{|A\cap B|}{|A|}=\frac{4}{8}=\frac{1}{2} \]
Ejemplo 4: el orden de la condición importa
Una plataforma registró \(120\) recursos según su formato y si requieren subtítulos.
| Requiere subtítulos | No requiere subtítulos | Total | |
|---|---|---|---|
| Video tutorial | 36 | 24 | 60 |
| Infografía | 18 | 42 | 60 |
| Total | 54 | 66 | 120 |
Sea \(V\) el evento “ser video tutorial” y \(S\) el evento “requiere subtítulos”.
Calculemos primero \(P(V\mid S)\):
\[ P(V\mid S)=\frac{36}{54}=\frac{2}{3} \]
Ahora calculemos \(P(S\mid V)\):
\[ P(S\mid V)=\frac{36}{60}=\frac{3}{5} \]
Los resultados no son iguales, porque en cada caso cambia la condición y, por lo tanto, cambia el universo de referencia.
Estrategia para resolver probabilidades condicionales
- Identifica qué evento está después de la barra vertical o después de la frase “sabiendo que”.
- Usa ese evento como nuevo universo de referencia.
- Cuenta cuántos casos dentro de ese universo cumplen la condición pedida.
- Forma la fracción: \[ \frac{\text{casos que cumplen ambas condiciones}}{\text{casos que cumplen la condición dada}} \]
- Simplifica si es posible e interpreta el resultado.
Error común
Un error frecuente es dividir por el total original del problema.
Si se pregunta \(P(A\mid B)\), el denominador debe ser \(|B|\), no \(|S|\). Solo se mira el grupo donde \(B\) ya ocurrió.
Ejercicios
Ejercicio 1
En un taller de robótica se clasificaron \(70\) piezas según si están programadas y si requieren sensor adicional.
| Programada | No programada | Total | |
|---|---|---|---|
| Requiere sensor | 24 | 16 | 40 |
| No requiere sensor | 18 | 12 | 30 |
| Total | 42 | 28 | 70 |
Si se selecciona una pieza al azar, calcula la probabilidad de que esté programada, sabiendo que requiere sensor adicional.
La condición es “requiere sensor”. Por lo tanto, el universo de referencia tiene \(40\) piezas.
Dentro de esas \(40\) piezas, \(24\) están programadas.
Entonces:
\[ P(\text{programada}\mid \text{requiere sensor})=\frac{24}{40}=\frac{3}{5} \]
La probabilidad es \(\frac{3}{5}\).
Ejercicio 2
Una plataforma de lectura registró \(96\) cuentas según el tipo de plan y si activaron lectura sin conexión.
| Activó lectura sin conexión | No la activó | Total | |
|---|---|---|---|
| Plan mensual | 22 | 34 | 56 |
| Plan anual | 28 | 12 | 40 |
| Total | 50 | 46 | 96 |
Calcula \(P(\text{activó lectura sin conexión}\mid \text{plan anual})\).
La condición es “plan anual”. Por lo tanto, se consideran solo las \(40\) cuentas con plan anual.
De esas cuentas, \(28\) activaron lectura sin conexión.
Entonces:
\[ P(\text{activó lectura sin conexión}\mid \text{plan anual})=\frac{28}{40}=\frac{7}{10} \]
Ejercicio 3
En una muestra de \(84\) plantas nativas se registró si pertenecen a zona costera o interior y si florecieron durante el periodo observado.
| Floreció | No floreció | Total | |
|---|---|---|---|
| Zona costera | 30 | 18 | 48 |
| Zona interior | 21 | 15 | 36 |
| Total | 51 | 33 | 84 |
Calcula:
- la probabilidad de que una planta haya florecido, sabiendo que pertenece a zona costera;
- la probabilidad de que una planta pertenezca a zona costera, sabiendo que floreció.
Para la primera probabilidad, la condición es “pertenece a zona costera”. Hay \(48\) plantas costeras y \(30\) de ellas florecieron.
\[ P(\text{floreció}\mid \text{zona costera})=\frac{30}{48}=\frac{5}{8} \]
Para la segunda probabilidad, la condición es “floreció”. Hay \(51\) plantas que florecieron y \(30\) de ellas son de zona costera.
\[ P(\text{zona costera}\mid \text{floreció})=\frac{30}{51}=\frac{10}{17} \]
Los valores son distintos porque las condiciones cambian.
Ejercicio 4
Se elige al azar una reserva de cancha. De \(112\) reservas, \(46\) fueron para fútbol, \(32\) fueron en horario nocturno y \(18\) fueron reservas de fútbol en horario nocturno.
Calcula la probabilidad de que una reserva sea de fútbol, sabiendo que fue en horario nocturno.
Sea:
- \(F\): la reserva es de fútbol.
- \(N\): la reserva fue en horario nocturno.
Se pide:
\[ P(F\mid N) \]
La condición es \(N\), por lo tanto el denominador es la cantidad de reservas nocturnas: \(32\).
Las reservas que son de fútbol y nocturnas son \(18\).
Entonces:
\[ P(F\mid N)=\frac{18}{32}=\frac{9}{16} \]
Ejercicio 5
En un conjunto de \(20\) rutas de senderismo, se definen los eventos:
- \(A\): la ruta tiene mirador.
- \(B\): la ruta tiene dificultad alta.
Se sabe que:
\[ A=\{r_2,r_4,r_5,r_8,r_{11},r_{14},r_{16},r_{19}\} \]
\[ B=\{r_1,r_4,r_8,r_{10},r_{11},r_{17},r_{19},r_{20}\} \]
Calcula \(P(A\mid B)\) y \(P(B\mid A)\).
Primero encontramos la intersección:
\[ A\cap B=\{r_4,r_8,r_{11},r_{19}\} \]
Para \(P(A\mid B)\), el universo de referencia es \(B\). Como \(|B|=8\) y \(|A\cap B|=4\):
\[ P(A\mid B)=\frac{4}{8}=\frac{1}{2} \]
Para \(P(B\mid A)\), el universo de referencia es \(A\). Como \(|A|=8\):
\[ P(B\mid A)=\frac{4}{8}=\frac{1}{2} \]
En este caso particular coinciden, pero no siempre ocurre así.
Ejercicio 6
Una estudiante afirma: “Si en un grupo de \(150\) personas, \(64\) hablan francés, \(58\) hablan alemán y \(22\) hablan ambos idiomas, entonces la probabilidad de que una persona hable francés sabiendo que habla alemán es \(\frac{22}{150}\)”.
¿Es correcta la afirmación? Justifica y calcula la probabilidad correcta.
La afirmación no es correcta.
Se pide la probabilidad de que una persona hable francés sabiendo que habla alemán. La condición es “habla alemán”, por lo tanto el denominador debe ser \(58\), no \(150\).
Las personas que hablan francés y alemán son \(22\).
Entonces:
\[ P(\text{francés}\mid \text{alemán})=\frac{22}{58}=\frac{11}{29} \]
El error fue usar el total del grupo como denominador, en vez del grupo condicionado.
Problemas tipo PAES
Problema 1
En un seminario se registraron \(130\) asistentes según si asistieron en línea o presencialmente y si recibieron material digital.
| Recibió material digital | No recibió material digital | Total | |
|---|---|---|---|
| Presencial | 44 | 26 | 70 |
| En línea | 38 | 22 | 60 |
| Total | 82 | 48 | 130 |
Si se elige un asistente al azar, ¿cuál es la probabilidad de que haya recibido material digital, sabiendo que asistió en línea?
A) \(\frac{38}{130}\)
B) \(\frac{38}{60}\)
C) \(\frac{82}{130}\)
D) \(\frac{60}{130}\)
La condición es “asistió en línea”, por lo que se consideran solo los \(60\) asistentes en línea.
De ellos, \(38\) recibieron material digital.
Entonces:
\[ P(\text{material digital}\mid \text{en línea})=\frac{38}{60}=\frac{19}{30} \]
La alternativa correcta es B.
Problema 2
En \(180\) solicitudes de trámite, \(72\) usan firma electrónica, \(65\) tienen documento de respaldo y \(40\) usan firma electrónica y tienen documento de respaldo.
Si se sabe que una solicitud tiene documento de respaldo, ¿cuál es la probabilidad de que use firma electrónica?
A) \(\frac{40}{180}\)
B) \(\frac{72}{65}\)
C) \(\frac{40}{65}\)
D) \(\frac{112}{180}\)
Sea:
- \(F\): usa firma electrónica.
- \(R\): tiene documento de respaldo.
Se pide \(P(F\mid R)\). La condición es \(R\), por lo que el denominador es \(65\).
Las solicitudes que cumplen ambas condiciones son \(40\).
\[ P(F\mid R)=\frac{40}{65}=\frac{8}{13} \]
La alternativa correcta es C.
Problema 3
Una editorial clasificó \(80\) revistas según si son científicas y si están escritas en inglés.
| En inglés | No en inglés | Total | |
|---|---|---|---|
| Científica | 21 | 14 | 35 |
| No científica | 9 | 36 | 45 |
| Total | 30 | 50 | 80 |
¿Cuál de las siguientes expresiones representa la probabilidad de que una revista esté en inglés, sabiendo que es científica?
A) \(\frac{21}{80}\)
B) \(\frac{21}{35}\)
C) \(\frac{30}{80}\)
D) \(\frac{35}{80}\)
La condición es “es científica”. Por eso, se consideran solo las \(35\) revistas científicas.
Dentro de ese grupo, \(21\) están en inglés.
Entonces:
\[ P(\text{en inglés}\mid \text{científica})=\frac{21}{35} \]
La alternativa correcta es B.
Problema 4
Para dos eventos \(A\) y \(B\), se sabe que:
\[ P(A\cap B)=0{,}18 \]
\[ P(B)=0{,}45 \]
¿Cuál es el valor de \(P(A\mid B)\)?
A) \(0{,}27\)
B) \(0{,}40\)
C) \(0{,}63\)
D) \(2{,}50\)
Usamos la fórmula de probabilidad condicional:
\[ P(A\mid B)=\frac{P(A\cap B)}{P(B)} \]
Reemplazamos:
\[ P(A\mid B)=\frac{0{,}18}{0{,}45}=0{,}40 \]
La alternativa correcta es B.
Problema 5
En un registro de \(150\) instalaciones culturales, \(80\) tienen acceso universal, \(90\) abren los fines de semana y \(52\) tienen acceso universal y abren los fines de semana.
Si se sabe que una instalación abre los fines de semana, ¿cuál es la probabilidad de que no tenga acceso universal?
A) \(\frac{38}{90}\)
B) \(\frac{52}{90}\)
C) \(\frac{70}{150}\)
D) \(\frac{98}{150}\)
La condición es “abre los fines de semana”. Hay \(90\) instalaciones en ese grupo.
De esas \(90\), \(52\) tienen acceso universal. Por lo tanto, las que abren los fines de semana y no tienen acceso universal son:
\[ 90-52=38 \]
Entonces:
\[ P(\text{no tiene acceso universal}\mid \text{abre fines de semana})=\frac{38}{90}=\frac{19}{45} \]
La alternativa correcta es A.
9. Probabilidad condicional en problemas contextualizados
Objetivo de aprendizaje
- Resolver problemas contextualizados de probabilidad condicional, identificando correctamente la condición, el nuevo universo de referencia y los casos favorables dentro de ese universo.
Recordatorio: cambiar el universo de referencia
Cuando se calcula una probabilidad condicional, no se trabaja con todo el espacio muestral original, sino con el grupo que cumple la condición dada.
Por ejemplo, si se pregunta “¿cuál es la probabilidad de que un pedido haya llegado atrasado, sabiendo que fue enviado por despacho express?”, entonces solo se consideran los pedidos enviados por despacho express.
Fórmula de probabilidad condicional
Si \(P(B)>0\), entonces:
\[ P(A\mid B)=\frac{P(A\cap B)}{P(B)} \]
Si se trabaja con cantidades de casos:
\[ P(A\mid B)=\frac{|A\cap B|}{|B|} \]
El denominador corresponde siempre al evento que aparece después de la barra vertical.
Atención
No es lo mismo \(P(A\mid B)\) que \(P(B\mid A)\). En ambos casos aparece la misma intersección \(A\cap B\), pero cambia el denominador.
Por eso, antes de calcular, identifica cuidadosamente qué información se sabe de antemano.
Ejemplo 1: pedidos express y atraso
Una empresa registró \(150\) pedidos según el tipo de despacho y si llegaron dentro del plazo.
| Llegó dentro del plazo | Llegó atrasado | Total | |
|---|---|---|---|
| Despacho express | 48 | 12 | 60 |
| Despacho estándar | 63 | 27 | 90 |
| Total | 111 | 39 | 150 |
Calculemos la probabilidad de que un pedido haya llegado atrasado, sabiendo que fue enviado por despacho express.
La condición es “despacho express”, por lo que el universo de referencia tiene \(60\) pedidos.
Dentro de esos \(60\), llegaron atrasados \(12\).
\[ P(\text{atrasado}\mid \text{express})=\frac{12}{60}=\frac{1}{5} \]
La probabilidad es \(\frac{1}{5}\), equivalente a \(20\%\).
Ejemplo 2: comparar dos condicionales
Con la misma tabla anterior, comparemos:
\[ P(\text{atrasado}\mid \text{express}) \]
y
\[ P(\text{express}\mid \text{atrasado}) \]
Ya calculamos:
\[ P(\text{atrasado}\mid \text{express})=\frac{12}{60}=\frac{1}{5} \]
Ahora la condición es “atrasado”. Hay \(39\) pedidos atrasados en total, y de ellos \(12\) fueron express.
\[ P(\text{express}\mid \text{atrasado})=\frac{12}{39}=\frac{4}{13} \]
Los resultados son distintos porque el universo de referencia cambia.
Ejemplo 3: calcular desde datos de unión e intersección
En una revisión de \(200\) bicicletas públicas, \(82\) tenían luces operativas, \(74\) tenían frenos ajustados y \(51\) tenían ambas condiciones.
Si se sabe que una bicicleta tiene frenos ajustados, ¿cuál es la probabilidad de que también tenga luces operativas?
Sea:
- \(L\): tener luces operativas.
- \(F\): tener frenos ajustados.
Se pide:
\[ P(L\mid F) \]
La condición es \(F\), por lo tanto el denominador es \(|F|=74\).
La intersección es \(|L\cap F|=51\).
\[ P(L\mid F)=\frac{51}{74} \]
La probabilidad de que tenga luces operativas, sabiendo que tiene frenos ajustados, es \(\frac{51}{74}\).
Ejemplo 4: probabilidad condicional con porcentajes
En una comunidad de usuarios de una aplicación, el \(40\%\) usa autenticación de dos pasos. Además, el \(28\%\) usa autenticación de dos pasos y también tiene activadas las notificaciones de seguridad.
Si se sabe que un usuario usa autenticación de dos pasos, ¿cuál es la probabilidad de que tenga activadas las notificaciones de seguridad?
Sea:
- \(A\): usar autenticación de dos pasos.
- \(N\): tener activadas las notificaciones de seguridad.
Se pide \(P(N\mid A)\).
Usamos:
\[ P(N\mid A)=\frac{P(N\cap A)}{P(A)} \]
Reemplazamos:
\[ P(N\mid A)=\frac{0{,}28}{0{,}40}=0{,}70 \]
La probabilidad es \(0{,}70\), es decir, \(70\%\).
Ejemplo 5: extracción sin reposición
Una caja contiene \(5\) piezas rojas y \(4\) piezas negras. Se extraen dos piezas sin reposición.
Si se sabe que la primera pieza extraída fue roja, ¿cuál es la probabilidad de que la segunda también sea roja?
Al inicio hay \(5\) piezas rojas y \(4\) negras, es decir, \(9\) piezas en total.
Pero ya se sabe que la primera fue roja. Entonces, para la segunda extracción quedan:
- \(4\) piezas rojas;
- \(4\) piezas negras;
- \(8\) piezas en total.
Por lo tanto:
\[ P(\text{segunda roja}\mid \text{primera roja})=\frac{4}{8}=\frac{1}{2} \]
Estrategia para problemas contextualizados
- Subraya la frase “sabiendo que”, “dado que” o “si se sabe que”.
- Identifica el evento que queda como condición.
- Usa ese evento como denominador.
- Cuenta, dentro de ese grupo, cuántos casos cumplen lo pedido.
- Escribe la fracción y simplifica si corresponde.
Error común
En problemas con tablas, no siempre se divide por el total general. Si la pregunta dice “sabiendo que pertenece a cierto grupo”, el denominador debe ser el total de ese grupo.
Ejercicios
Ejercicio 1
Una cafetería registró \(180\) ventas según el tipo de bebida y si se pidió con endulzante.
| Con endulzante | Sin endulzante | Total | |
|---|---|---|---|
| Café | 46 | 54 | 100 |
| Té | 32 | 48 | 80 |
| Total | 78 | 102 | 180 |
Si se elige una venta al azar, calcula la probabilidad de que haya sido café, sabiendo que fue una bebida con endulzante.
La condición es “con endulzante”. Por lo tanto, se consideran solo las \(78\) ventas con endulzante.
Dentro de esas \(78\), \(46\) fueron café.
Entonces:
\[ P(\text{café}\mid \text{con endulzante})=\frac{46}{78}=\frac{23}{39} \]
La probabilidad es \(\frac{23}{39}\).
Ejercicio 2
En un registro de \(140\) bicicletas arrendadas, \(62\) fueron eléctricas, \(58\) se usaron por más de una hora y \(35\) fueron eléctricas y se usaron por más de una hora.
Calcula la probabilidad de que una bicicleta haya sido usada por más de una hora, sabiendo que era eléctrica.
Sea:
- \(E\): la bicicleta era eléctrica.
- \(H\): la bicicleta se usó por más de una hora.
Se pide:
\[ P(H\mid E) \]
La condición es \(E\), por lo que el denominador es \(|E|=62\).
La cantidad de bicicletas eléctricas usadas por más de una hora es:
\[ |H\cap E|=35 \]
Entonces:
\[ P(H\mid E)=\frac{35}{62} \]
Ejercicio 3
Una biblioteca móvil clasificó \(125\) préstamos según si fueron libros impresos o audiolibros, y según si fueron renovados.
| Renovado | No renovado | Total | |
|---|---|---|---|
| Libro impreso | 28 | 52 | 80 |
| Audiolibro | 21 | 24 | 45 |
| Total | 49 | 76 | 125 |
Calcula:
- \(P(\text{renovado}\mid \text{audiolibro})\);
- \(P(\text{audiolibro}\mid \text{renovado})\).
Para \(P(\text{renovado}\mid \text{audiolibro})\), la condición es “audiolibro”. Hay \(45\) audiolibros, de los cuales \(21\) fueron renovados.
\[ P(\text{renovado}\mid \text{audiolibro})=\frac{21}{45}=\frac{7}{15} \]
Para \(P(\text{audiolibro}\mid \text{renovado})\), la condición es “renovado”. Hay \(49\) préstamos renovados, de los cuales \(21\) fueron audiolibros.
\[ P(\text{audiolibro}\mid \text{renovado})=\frac{21}{49}=\frac{3}{7} \]
Los resultados son distintos porque cambia el grupo de referencia.
Ejercicio 4
En una fábrica de baldosas, el \(35\%\) de las piezas pasa por pulido adicional. Además, el \(21\%\) de todas las piezas pasa por pulido adicional y luego es etiquetada como premium.
Si se sabe que una pieza pasó por pulido adicional, ¿cuál es la probabilidad de que sea etiquetada como premium?
Sea:
- \(P\): pasar por pulido adicional.
- \(M\): ser etiquetada como premium.
Se pide:
\[ P(M\mid P) \]
Usamos:
\[ P(M\mid P)=\frac{P(M\cap P)}{P(P)} \]
Reemplazamos:
\[ P(M\mid P)=\frac{0{,}21}{0{,}35}=0{,}6 \]
La probabilidad es \(0{,}6\), es decir, \(60\%\).
Ejercicio 5
Una caja contiene \(7\) tarjetas verdes y \(5\) tarjetas naranjas. Se extraen dos tarjetas sin reposición.
Calcula la probabilidad de que la segunda tarjeta sea naranja, sabiendo que la primera fue verde.
Inicialmente hay \(7+5=12\) tarjetas.
Como se sabe que la primera fue verde, para la segunda extracción quedan:
- \(6\) tarjetas verdes;
- \(5\) tarjetas naranjas;
- \(11\) tarjetas en total.
La probabilidad de que la segunda sea naranja es:
\[ \frac{5}{11} \]
Ejercicio 6
Una persona afirma: “Si el \(24\%\) de los documentos son urgentes y el \(15\%\) son urgentes y confidenciales, entonces la probabilidad de que un documento sea confidencial sabiendo que es urgente es \(15\%\)”.
¿Es correcta la afirmación? Justifica y calcula la probabilidad correcta.
La afirmación no es correcta.
Sea:
- \(U\): el documento es urgente.
- \(C\): el documento es confidencial.
Se pide \(P(C\mid U)\), no \(P(C\cap U)\).
Usamos:
\[ P(C\mid U)=\frac{P(C\cap U)}{P(U)} \]
Reemplazamos:
\[ P(C\mid U)=\frac{0{,}15}{0{,}24}=\frac{15}{24}=\frac{5}{8} \]
La probabilidad correcta es \(\frac{5}{8}\), equivalente a \(62{,}5\%\).
El error fue interpretar la probabilidad conjunta como si fuera condicional.
Problemas tipo PAES
Problema 1
Un centro deportivo registró \(210\) inscripciones según si correspondían a clases grupales o entrenamiento personalizado, y según si fueron pagadas en línea.
| Pago en línea | Pago presencial | Total | |
|---|---|---|---|
| Clase grupal | 72 | 48 | 120 |
| Entrenamiento personalizado | 63 | 27 | 90 |
| Total | 135 | 75 | 210 |
Si se sabe que una inscripción fue pagada en línea, ¿cuál es la probabilidad de que corresponda a entrenamiento personalizado?
A) \(\frac{63}{210}\)
B) \(\frac{63}{135}\)
C) \(\frac{90}{210}\)
D) \(\frac{135}{210}\)
La condición es “pagada en línea”, por lo que el denominador debe ser \(135\).
Dentro de esas \(135\) inscripciones, \(63\) corresponden a entrenamiento personalizado.
Entonces:
\[ P(\text{personalizado}\mid \text{pago en línea})=\frac{63}{135}=\frac{7}{15} \]
La alternativa correcta es B.
Problema 2
En una colección de \(160\) mapas, \(68\) son topográficos, \(74\) están digitalizados y \(42\) son topográficos y están digitalizados. Si se elige un mapa digitalizado, ¿cuál es la probabilidad de que sea topográfico?
A) \(\frac{42}{160}\)
B) \(\frac{42}{74}\)
C) \(\frac{68}{160}\)
D) \(\frac{68}{74}\)
Sea:
- \(T\): el mapa es topográfico.
- \(D\): el mapa está digitalizado.
Se pide \(P(T\mid D)\).
La condición es \(D\), por lo tanto el denominador es \(74\).
La intersección \(T\cap D\) tiene \(42\) mapas.
\[ P(T\mid D)=\frac{42}{74}=\frac{21}{37} \]
La alternativa correcta es B.
Problema 3
En una muestra de productos agrícolas, el \(55\%\) cumple norma de empaque y el \(33\%\) cumple norma de empaque y además tiene certificación orgánica.
Si se sabe que un producto cumple norma de empaque, ¿cuál es la probabilidad de que tenga certificación orgánica?
A) \(0{,}22\)
B) \(0{,}33\)
C) \(0{,}60\)
D) \(0{,}88\)
Sea:
- \(E\): cumple norma de empaque.
- \(O\): tiene certificación orgánica.
Se pide:
\[ P(O\mid E)=\frac{P(O\cap E)}{P(E)} \]
Reemplazamos:
\[ P(O\mid E)=\frac{0{,}33}{0{,}55}=0{,}60 \]
La alternativa correcta es C.
Problema 4
En una urna hay \(9\) fichas azules y \(6\) fichas blancas. Se extraen dos fichas sin reposición. Si se sabe que la primera ficha extraída fue azul, ¿cuál es la probabilidad de que la segunda sea blanca?
A) \(\frac{6}{15}\)
B) \(\frac{6}{14}\)
C) \(\frac{9}{14}\)
D) \(\frac{5}{14}\)
Inicialmente hay \(9+6=15\) fichas.
Como se sabe que la primera fue azul, queda una ficha azul menos. Para la segunda extracción quedan:
- \(8\) fichas azules;
- \(6\) fichas blancas;
- \(14\) fichas en total.
La probabilidad de que la segunda sea blanca es:
\[ \frac{6}{14}=\frac{3}{7} \]
La alternativa correcta es B.
Problema 5
Para dos eventos \(A\) y \(B\), se sabe que \(P(A\mid B)=\frac{5}{9}\) y \(P(B)=\frac{3}{10}\). ¿Cuál es \(P(A\cap B)\)?
A) \(\frac{1}{6}\)
B) \(\frac{5}{19}\)
C) \(\frac{8}{19}\)
D) \(\frac{5}{27}\)
Usamos la fórmula:
\[ P(A\mid B)=\frac{P(A\cap B)}{P(B)} \]
Despejamos:
\[ P(A\cap B)=P(A\mid B)\cdot P(B) \]
Reemplazamos:
\[ P(A\cap B)=\frac{5}{9}\cdot\frac{3}{10}=\frac{15}{90}=\frac{1}{6} \]
La alternativa correcta es A.
10. Independencia de eventos
Objetivo de aprendizaje
- Determinar si dos eventos son independientes, usando probabilidades condicionales, productos de probabilidades y tablas de datos, distinguiendo independencia de incompatibilidad.
¿Qué significa que dos eventos sean independientes?
Dos eventos son independientes cuando saber que uno ocurrió no cambia la probabilidad de que ocurra el otro.
Es decir, si conocer que ocurrió \(B\) no cambia la probabilidad de \(A\), entonces \(A\) y \(B\) son independientes.
Definición mediante probabilidad condicional
Si \(P(B)>0\), los eventos \(A\) y \(B\) son independientes cuando:
\[ P(A\mid B)=P(A) \]
También, si \(P(A)>0\), puede verificarse con:
\[ P(B\mid A)=P(B) \]
Criterio del producto
Una forma muy usada para verificar independencia es:
\[ P(A\cap B)=P(A)\cdot P(B) \]
Si esta igualdad se cumple, los eventos son independientes. Si no se cumple, no son independientes.
Independencia no es lo mismo que incompatibilidad
Dos eventos son incompatibles cuando no pueden ocurrir al mismo tiempo, es decir:
\[ A\cap B=\varnothing \]
En cambio, dos eventos son independientes cuando la ocurrencia de uno no cambia la probabilidad del otro.
Si \(P(A)>0\) y \(P(B)>0\), dos eventos incompatibles no pueden ser independientes, porque \(P(A\cap B)=0\), pero \(P(A)\cdot P(B)>0\).
Ejemplo 1: eventos independientes en una tabla
Se revisaron \(120\) sensores según si tenían batería alta y si presentaban señal estable.
| Señal estable | Señal inestable | Total | |
|---|---|---|---|
| Batería alta | 30 | 18 | 48 |
| Batería baja o media | 45 | 27 | 72 |
| Total | 75 | 45 | 120 |
Sea:
- \(A\): el sensor tiene batería alta.
- \(B\): el sensor presenta señal estable.
Calculamos primero \(P(A)\):
\[ P(A)=\frac{48}{120}=\frac{2}{5} \]
Ahora calculamos \(P(A\mid B)\). Como la condición es \(B\), el denominador es \(75\):
\[ P(A\mid B)=\frac{30}{75}=\frac{2}{5} \]
Como:
\[ P(A\mid B)=P(A) \]
los eventos \(A\) y \(B\) son independientes.
Ejemplo 2: eventos que no son independientes
Una plataforma revisó \(150\) recursos digitales según si estaban adaptados para celular y si tenían guía descargable.
Se sabe que:
- \(60\) recursos estaban adaptados para celular;
- \(75\) recursos tenían guía descargable;
- \(38\) recursos estaban adaptados para celular y tenían guía descargable.
Sea:
- \(A\): recurso adaptado para celular.
- \(B\): recurso con guía descargable.
Calculamos:
\[ P(A)=\frac{60}{150}=\frac{2}{5} \]
y:
\[ P(A\mid B)=\frac{38}{75} \]
Como:
\[ \frac{38}{75}\neq \frac{2}{5} \]
los eventos no son independientes.
Ejemplo 3: usar el criterio del producto
Para dos eventos \(A\) y \(B\), se sabe que:
\[ P(A)=0{,}35,\qquad P(B)=0{,}60,\qquad P(A\cap B)=0{,}21 \]
Verificamos si se cumple:
\[ P(A\cap B)=P(A)\cdot P(B) \]
Calculamos:
\[ P(A)\cdot P(B)=0{,}35\cdot 0{,}60=0{,}21 \]
Como coincide con \(P(A\cap B)\), los eventos \(A\) y \(B\) son independientes.
Ejemplo 4: eventos incompatibles pero no independientes
En una biblioteca se elige al azar un recurso. Cada recurso está clasificado en una sola categoría: revista, libro, folleto o informe.
Sea:
- \(A\): elegir una revista.
- \(B\): elegir un libro.
Un mismo recurso no puede ser revista y libro al mismo tiempo. Entonces:
\[ A\cap B=\varnothing \]
Por lo tanto, \(A\) y \(B\) son incompatibles.
Pero si hay revistas y también hay libros en la biblioteca, entonces \(P(A)>0\) y \(P(B)>0\). En ese caso:
\[ P(A\cap B)=0 \]
mientras que:
\[ P(A)\cdot P(B)>0 \]
Como no se cumple el criterio del producto, los eventos no son independientes.
Estrategia para verificar independencia
- Identifica los eventos \(A\) y \(B\).
- Calcula \(P(A)\), \(P(B)\) y \(P(A\cap B)\), o bien una probabilidad condicional.
- Compara \(P(A\mid B)\) con \(P(A)\), o usa \(P(A\cap B)=P(A)\cdot P(B)\).
- Si la igualdad se cumple, los eventos son independientes.
- Si la igualdad no se cumple, los eventos no son independientes.
Error común
Decir que dos eventos son independientes porque “son distintos” es incorrecto.
Dos eventos pueden ser distintos y aun así influirse probabilísticamente. La independencia se decide comparando probabilidades, no solo leyendo los nombres de los eventos.
Ejercicios
Ejercicio 1
Se revisaron \(180\) componentes acústicos según si pasaron una prueba de frecuencia y si tenían carcasa reforzada.
| Carcasa reforzada | Carcasa estándar | Total | |
|---|---|---|---|
| Pasó prueba de frecuencia | 30 | 42 | 72 |
| No pasó prueba de frecuencia | 45 | 63 | 108 |
| Total | 75 | 105 | 180 |
Determina si los eventos \(A\): “pasar la prueba de frecuencia” y \(B\): “tener carcasa reforzada” son independientes.
Calculamos primero la probabilidad de pasar la prueba de frecuencia:
\[ P(A)=\frac{72}{180}=\frac{2}{5} \]
Ahora calculamos \(P(A\mid B)\). La condición \(B\) corresponde a tener carcasa reforzada, grupo que tiene \(75\) componentes.
Dentro de esos \(75\), pasaron la prueba de frecuencia \(30\):
\[ P(A\mid B)=\frac{30}{75}=\frac{2}{5} \]
Como:
\[ P(A\mid B)=P(A) \]
los eventos son independientes.
Ejercicio 2
Para dos eventos \(A\) y \(B\), se sabe que:
\[ P(A)=\frac{3}{8},\qquad P(B)=\frac{5}{12},\qquad P(A\cap B)=\frac{5}{32} \]
Determina si \(A\) y \(B\) son independientes.
Usamos el criterio del producto:
\[ P(A\cap B)=P(A)\cdot P(B) \]
Calculamos:
\[ P(A)\cdot P(B)=\frac{3}{8}\cdot\frac{5}{12}=\frac{15}{96}=\frac{5}{32} \]
Como:
\[ P(A)\cdot P(B)=P(A\cap B) \]
los eventos \(A\) y \(B\) son independientes.
Ejercicio 3
Se registraron \(100\) reservas de salas según si requerían proyector y si fueron solicitadas para la tarde.
| Horario tarde | Horario mañana | Total | |
|---|---|---|---|
| Requiere proyector | 30 | 15 | 45 |
| No requiere proyector | 20 | 35 | 55 |
| Total | 50 | 50 | 100 |
Determina si los eventos \(A\): “requiere proyector” y \(B\): “fue solicitada para la tarde” son independientes.
Calculamos la probabilidad de que una reserva requiera proyector:
\[ P(A)=\frac{45}{100}=\frac{9}{20} \]
Ahora calculamos la probabilidad de que requiera proyector sabiendo que fue solicitada para la tarde:
\[ P(A\mid B)=\frac{30}{50}=\frac{3}{5} \]
Comparamos:
\[ \frac{9}{20}\neq \frac{3}{5} \]
Como \(P(A\mid B)\neq P(A)\), los eventos no son independientes.
Ejercicio 4
En un conjunto de \(12\) rutas turísticas se definen los eventos:
\[ A=\{r_1,r_4,r_6,r_9\} \]
\[ B=\{r_2,r_3,r_7,r_{11}\} \]
Determina si \(A\) y \(B\) son incompatibles, independientes, ambas cosas o ninguna de las dos.
Primero observamos que \(A\) y \(B\) no tienen elementos en común:
\[ A\cap B=\varnothing \]
Por lo tanto, son eventos incompatibles.
Ahora revisamos independencia. Como:
\[ P(A)=\frac{4}{12}=\frac{1}{3} \]
y:
\[ P(B)=\frac{4}{12}=\frac{1}{3} \]
entonces:
\[ P(A)\cdot P(B)=\frac{1}{3}\cdot\frac{1}{3}=\frac{1}{9} \]
Pero:
\[ P(A\cap B)=0 \]
Como \(0\neq \frac{1}{9}\), los eventos no son independientes.
Conclusión: son incompatibles, pero no independientes.
Ejercicio 5
En una revisión de \(240\) paquetes, \(90\) tienen etiqueta QR y \(128\) tienen embalaje reciclable. Si los eventos \(A\): “tener etiqueta QR” y \(B\): “tener embalaje reciclable” son independientes, calcula cuántos paquetes tienen ambas características.
Como los eventos son independientes, se cumple:
\[ P(A\cap B)=P(A)\cdot P(B) \]
Calculamos:
\[ P(A)=\frac{90}{240} \]
\[ P(B)=\frac{128}{240} \]
Entonces:
\[ P(A\cap B)=\frac{90}{240}\cdot\frac{128}{240} \]
Para obtener la cantidad de paquetes en la intersección, multiplicamos esa probabilidad por \(240\):
\[ |A\cap B|=240\cdot\frac{90}{240}\cdot\frac{128}{240} \]
Simplificando:
\[ |A\cap B|=\frac{90\cdot 128}{240}=48 \]
Por lo tanto, \(48\) paquetes tienen etiqueta QR y embalaje reciclable.
Ejercicio 6
Un contenedor tiene \(4\) placas doradas y \(6\) placas plateadas. Se extraen dos placas.
- Si la extracción es con reposición, determina si los eventos “la primera placa es dorada” y “la segunda placa es dorada” son independientes.
- Si la extracción es sin reposición, determina si esos eventos son independientes.
Sea:
- \(A\): la primera placa es dorada.
- \(B\): la segunda placa es dorada.
Con reposición:
Después de extraer la primera placa, se devuelve al contenedor. Por lo tanto, para la segunda extracción vuelve a haber \(4\) placas doradas de \(10\) placas en total.
\[ P(B)=\frac{4}{10}=\frac{2}{5} \]
\[ P(B\mid A)=\frac{4}{10}=\frac{2}{5} \]
Como \(P(B\mid A)=P(B)\), los eventos son independientes con reposición.
Sin reposición:
Si la primera placa fue dorada, queda una dorada menos. Entonces quedan \(3\) placas doradas de \(9\) placas en total.
\[ P(B\mid A)=\frac{3}{9}=\frac{1}{3} \]
Pero inicialmente:
\[ P(B)=\frac{4}{10}=\frac{2}{5} \]
Como \(\frac{1}{3}\neq \frac{2}{5}\), los eventos no son independientes sin reposición.
Problemas tipo PAES
Problema 1
En una revisión de \(200\) dispositivos de medición, \(80\) tenían firmware actualizado, \(70\) tenían conexión satelital y \(28\) tenían ambas características.
Sea \(A\): “tener firmware actualizado” y \(B\): “tener conexión satelital”. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?
A) \(A\) y \(B\) son independientes.
B) \(A\) y \(B\) son incompatibles.
C) \(A\) y \(B\) no son independientes porque \(28\neq 80\).
D) \(A\) y \(B\) son independientes solo si \(80+70=200\).
Calculamos:
\[ P(A)=\frac{80}{200}=\frac{2}{5} \]
También:
\[ P(A\mid B)=\frac{28}{70}=\frac{2}{5} \]
Como:
\[ P(A\mid B)=P(A) \]
los eventos \(A\) y \(B\) son independientes.
La alternativa correcta es A.
Problema 2
Para dos eventos independientes \(A\) y \(B\), se sabe que:
\[ P(A)=0{,}55,\qquad P(B)=0{,}20 \]
¿Cuál es \(P(A\cap B)\)?
A) \(0{,}11\)
B) \(0{,}35\)
C) \(0{,}75\)
D) \(0{,}55\)
Si los eventos son independientes, entonces:
\[ P(A\cap B)=P(A)\cdot P(B) \]
Reemplazamos:
\[ P(A\cap B)=0{,}55\cdot 0{,}20=0{,}11 \]
La alternativa correcta es A.
Problema 3
Dos eventos \(A\) y \(B\) son incompatibles. Además:
\[ P(A)=0{,}30,\qquad P(B)=0{,}40 \]
¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?
A) Son independientes porque no ocurren al mismo tiempo.
B) No son independientes, porque \(P(A\cap B)=0\) y \(P(A)\cdot P(B)=0{,}12\).
C) Son independientes porque \(P(A)+P(B)<1\).
D) No se puede decidir porque falta conocer el espacio muestral.
Si \(A\) y \(B\) son incompatibles, entonces:
\[ P(A\cap B)=0 \]
Pero:
\[ P(A)\cdot P(B)=0{,}30\cdot 0{,}40=0{,}12 \]
Como:
\[ P(A\cap B)\neq P(A)\cdot P(B) \]
los eventos no son independientes.
La alternativa correcta es B.
Problema 4
En un registro de \(150\) contratos, \(60\) fueron firmados digitalmente, \(90\) tuvieron revisión jurídica y \(45\) fueron firmados digitalmente y tuvieron revisión jurídica.
Sea \(A\): “contrato firmado digitalmente” y \(B\): “contrato con revisión jurídica”. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones permite concluir correctamente si \(A\) y \(B\) son independientes?
A) Son independientes porque \(P(A\mid B)=\frac{45}{90}\) y \(P(A)=\frac{60}{150}\), y ambos valores son iguales.
B) No son independientes porque \(P(A\mid B)=\frac{45}{90}\) y \(P(A)=\frac{60}{150}\), y esos valores son distintos.
C) Son independientes porque \(45\) contratos cumplen ambas condiciones.
D) No son independientes porque \(60+90>150\).
Calculamos:
\[ P(A\mid B)=\frac{45}{90}=\frac{1}{2} \]
y:
\[ P(A)=\frac{60}{150}=\frac{2}{5} \]
Como:
\[ \frac{1}{2}\neq \frac{2}{5} \]
los eventos no son independientes.
La alternativa correcta es B.
Problema 5
En un registro de \(320\) invernaderos, \(128\) usan control automático de temperatura y \(200\) usan monitoreo remoto de humedad.
Si los eventos \(A\): “usar control automático de temperatura” y \(B\): “usar monitoreo remoto de humedad” son independientes, ¿cuántos invernaderos usan ambas tecnologías?
A) \(48\)
B) \(80\)
C) \(128\)
D) \(200\)
Si los eventos son independientes, entonces:
\[ P(A\cap B)=P(A)\cdot P(B) \]
En cantidad de casos:
\[ |A\cap B|=320\cdot \frac{128}{320}\cdot \frac{200}{320} \]
Simplificamos:
\[ |A\cap B|=\frac{128\cdot 200}{320}=80 \]
Por lo tanto, \(80\) invernaderos usan ambas tecnologías.
La alternativa correcta es B.
11. Tablas de contingencia: frecuencias conjuntas
Objetivo de aprendizaje
- Leer e interpretar tablas de contingencia, identificando frecuencias conjuntas, totales por fila, totales por columna y total general.
¿Qué es una tabla de contingencia?
Una tabla de contingencia organiza datos considerando dos características al mismo tiempo.
Por ejemplo, una muestra puede clasificarse según su origen y también según si cumple o no cierta condición. Cada celda interior de la tabla representa una combinación de ambas características.
Frecuencia conjunta
Una frecuencia conjunta corresponde a la cantidad de casos que cumplen dos condiciones simultáneamente.
En una tabla, normalmente se encuentra en las celdas interiores.
Por ejemplo, si una celda indica \(18\), eso puede significar “\(18\) casos cumplen la condición de la fila y la condición de la columna”.
Totales marginales y total general
- Los totales por fila indican cuántos casos pertenecen a cada categoría de la primera característica.
- Los totales por columna indican cuántos casos pertenecen a cada categoría de la segunda característica.
- El total general es la cantidad total de casos observados.
Atención
No confundas una frecuencia conjunta con un total marginal.
Si se pregunta por casos que cumplen dos condiciones a la vez, se debe mirar una celda interior. Si se pregunta por todos los casos de una categoría, se debe mirar un total de fila o columna.
Ejemplo 1: muestras de agua
La siguiente tabla clasifica \(120\) muestras de agua según su origen y si cumplen una norma de calidad.
| Origen | Cumple norma | No cumple norma | Total |
|---|---|---|---|
| Río | 38 | 17 | 55 |
| Pozo | 29 | 11 | 40 |
| Estero | 15 | 10 | 25 |
| Total | 82 | 38 | 120 |
La frecuencia conjunta “muestra de río y cumple norma” es \(38\), porque está en la fila “Río” y la columna “Cumple norma”.
El total de muestras que cumplen norma es \(82\), porque corresponde al total de esa columna.
El total de muestras de pozo es \(40\), porque corresponde al total de esa fila.
Ejemplo 2: leer una frecuencia conjunta
La siguiente tabla clasifica \(96\) piezas textiles según el tipo de fibra y si pasaron una prueba de resistencia.
| Tipo de fibra | Pasó prueba | No pasó prueba | Total |
|---|---|---|---|
| Algodón | 26 | 14 | 40 |
| Lino | 19 | 8 | 27 |
| Lana | 21 | 8 | 29 |
| Total | 66 | 30 | 96 |
Si se pregunta cuántas piezas eran de lino y pasaron la prueba, se busca la intersección entre la fila “Lino” y la columna “Pasó prueba”.
Por lo tanto, la frecuencia conjunta es:
\[ 19 \]
Esto significa que \(19\) piezas textiles eran de lino y pasaron la prueba.
Ejemplo 3: completar una tabla
La siguiente tabla clasifica \(84\) informes según si fueron revisados por pares y si contienen anexos.
| Con anexos | Sin anexos | Total | |
|---|---|---|---|
| Revisado por pares | 31 | 17 | 48 |
| No revisado por pares | 22 | 14 | 36 |
| Total | 53 | 31 | 84 |
Los totales se obtienen sumando filas o columnas.
Por ejemplo, el total de informes con anexos es:
\[ 31+22=53 \]
El total de informes revisados por pares es:
\[ 31+17=48 \]
El total general es:
\[ 48+36=84 \]
Ejemplo 4: calcular probabilidad desde una frecuencia conjunta
La tabla muestra \(150\) observaciones astronómicas según el tipo de objeto observado y si la noche fue despejada.
| Objeto observado | Noche despejada | Noche parcialmente nublada | Total |
|---|---|---|---|
| Planeta | 34 | 16 | 50 |
| Estrella doble | 28 | 22 | 50 |
| Nebulosa | 18 | 32 | 50 |
| Total | 80 | 70 | 150 |
Si se elige una observación al azar, la probabilidad de que corresponda a una nebulosa y a una noche despejada se obtiene usando la frecuencia conjunta \(18\).
Como el total general es \(150\), entonces:
\[ P(\text{nebulosa y noche despejada})=\frac{18}{150}=\frac{3}{25} \]
Estrategia para leer tablas de contingencia
- Identifica qué representa cada fila.
- Identifica qué representa cada columna.
- Para una frecuencia conjunta, busca la celda donde se cruzan la fila y la columna pedidas.
- Para un total por categoría, mira el total de la fila o de la columna.
- Para una probabilidad conjunta, divide la frecuencia conjunta por el total general.
Error común
Si la pregunta dice “y”, normalmente se busca una frecuencia conjunta.
Por ejemplo, “reciclable y de vidrio” corresponde a una celda interior, no al total de reciclables ni al total de objetos de vidrio.
Ejercicios
Ejercicio 1
La siguiente tabla clasifica \(110\) envases según material y si son retornables.
| Material | Retornable | No retornable | Total |
|---|---|---|---|
| Vidrio | 24 | 16 | 40 |
| Aluminio | 18 | 22 | 40 |
| Cartón | 9 | 21 | 30 |
| Total | 51 | 59 | 110 |
Responde:
- ¿Cuántos envases son de aluminio y no retornables?
- ¿Cuántos envases son retornables?
- ¿Cuántos envases son de cartón?
- ¿Cuál es la probabilidad de seleccionar un envase de vidrio y retornable?
La frecuencia conjunta “aluminio y no retornable” está en la fila “Aluminio” y la columna “No retornable”:
\[ 22 \]
El total de envases retornables está en el total de la columna “Retornable”:
\[ 51 \]
El total de envases de cartón está en el total de la fila “Cartón”:
\[ 30 \]
La frecuencia conjunta “vidrio y retornable” es \(24\). Como el total general es \(110\):
\[ P(\text{vidrio y retornable})=\frac{24}{110}=\frac{12}{55} \]
Ejercicio 2
La tabla clasifica \(135\) muestras de suelo según textura y presencia de humedad alta.
| Textura | Humedad alta | Humedad normal | Total |
|---|---|---|---|
| Arenosa | 15 | 30 | 45 |
| Arcillosa | 28 | 22 | 50 |
| Limosa | 16 | 24 | 40 |
| Total | 59 | 76 | 135 |
Identifica dos frecuencias conjuntas y dos totales marginales de la tabla.
Algunos ejemplos de frecuencias conjuntas son:
- \(15\): muestras arenosas con humedad alta.
- \(22\): muestras arcillosas con humedad normal.
- \(16\): muestras limosas con humedad alta.
Algunos ejemplos de totales marginales son:
- \(45\): total de muestras arenosas.
- \(50\): total de muestras arcillosas.
- \(59\): total de muestras con humedad alta.
- \(76\): total de muestras con humedad normal.
Las frecuencias conjuntas están en las celdas interiores; los totales marginales están en los bordes de la tabla.
Ejercicio 3
Completa mentalmente la tabla y responde las preguntas. Se clasificaron \(160\) libros según formato y disponibilidad.
| Formato | Disponible | Prestado | Total |
|---|---|---|---|
| Tapa dura | 34 | 26 | 60 |
| Tapa blanda | 41 | 29 | 70 |
| Edición de bolsillo | 18 | 12 | 30 |
| Total | 160 |
Calcula el total de libros disponibles, el total de libros prestados y la probabilidad de escoger un libro de tapa blanda y prestado.
Sumamos la columna “Disponible”:
\[ 34+41+18=93 \]
Por lo tanto, hay \(93\) libros disponibles.
Sumamos la columna “Prestado”:
\[ 26+29+12=67 \]
Por lo tanto, hay \(67\) libros prestados.
La frecuencia conjunta “tapa blanda y prestado” es \(29\).
Como el total general es \(160\), la probabilidad es:
\[ \frac{29}{160} \]
Ejercicio 4
Una organización clasificó \(200\) donaciones según tipo y destino.
| Tipo de donación | Destino urbano | Destino rural | Total |
|---|---|---|---|
| Alimentos | 38 | 42 | 80 |
| Útiles escolares | 31 | 29 | 60 |
| Ropa de abrigo | 24 | 36 | 60 |
| Total | 93 | 107 | 200 |
Una persona afirma: “La cantidad de donaciones de ropa de abrigo con destino rural es \(107\), porque \(107\) aparece en la columna rural”. ¿Es correcta la afirmación? Justifica.
La afirmación no es correcta.
El número \(107\) corresponde al total de todas las donaciones con destino rural, sin importar el tipo de donación.
La cantidad de donaciones de ropa de abrigo con destino rural se encuentra en la intersección entre la fila “Ropa de abrigo” y la columna “Destino rural”.
Por lo tanto, la frecuencia conjunta correcta es:
\[ 36 \]
El error fue confundir una frecuencia conjunta con un total marginal de columna.
Ejercicio 5
La tabla clasifica \(180\) fotografías de archivo según época y estado de conservación.
| Época | Buen estado | Estado regular | Deteriorada | Total |
|---|---|---|---|---|
| Antes de 1950 | 18 | 24 | 18 | 60 |
| 1950 a 1980 | 32 | 26 | 12 | 70 |
| Después de 1980 | 28 | 16 | 6 | 50 |
| Total | 78 | 66 | 36 | 180 |
Calcula:
- la cantidad de fotografías posteriores a 1980 y en buen estado;
- la cantidad total de fotografías deterioradas;
- la probabilidad de escoger una fotografía de 1950 a 1980 y en estado regular;
- la probabilidad de escoger una fotografía deteriorada.
La frecuencia conjunta “después de 1980 y buen estado” es:
\[ 28 \]
El total de fotografías deterioradas es el total de la columna “Deteriorada”:
\[ 36 \]
La frecuencia conjunta “1950 a 1980 y estado regular” es \(26\). Entonces:
\[ P(\text{1950 a 1980 y regular})=\frac{26}{180}=\frac{13}{90} \]
La probabilidad de escoger una fotografía deteriorada es:
\[ \frac{36}{180}=\frac{1}{5} \]
Ejercicio 6
En una feria tecnológica se clasificaron \(240\) prototipos según área y estado de evaluación.
| Área | Aprobado | En revisión | Rechazado | Total |
|---|---|---|---|---|
| Salud | 35 | 27 | 18 | 80 |
| Energía | 42 | 30 | 8 | 80 |
| Educación | 31 | 25 | 24 | 80 |
| Total | 108 | 82 | 50 | 240 |
Escribe una interpretación contextual para las frecuencias \(30\), \(50\) y \(80\).
El número \(30\) está en la fila “Energía” y la columna “En revisión”. Por lo tanto, significa que \(30\) prototipos del área de energía están en revisión.
El número \(50\) está en el total de la columna “Rechazado”. Por lo tanto, significa que \(50\) prototipos fueron rechazados en total, sin importar el área.
El número \(80\) aparece como total de cada área. Por ejemplo, en la fila “Salud” significa que hay \(80\) prototipos del área de salud en total.
Problemas tipo PAES
Problema 1
La tabla muestra \(300\) atenciones veterinarias según especie y tipo de consulta.
| Especie | Control preventivo | Tratamiento | Urgencia | Total |
|---|---|---|---|---|
| Canino | 58 | 42 | 20 | 120 |
| Felino | 47 | 39 | 14 | 100 |
| Otra especie | 31 | 28 | 21 | 80 |
| Total | 136 | 109 | 55 | 300 |
¿Cuál es la frecuencia conjunta de atenciones de felinos por tratamiento?
A) \(39\)
B) \(100\)
C) \(109\)
D) \(300\)
La frecuencia conjunta se encuentra en la celda donde se cruzan la fila “Felino” y la columna “Tratamiento”.
Esa celda contiene el valor:
\[ 39 \]
La alternativa correcta es A.
Problema 2
La siguiente tabla clasifica \(250\) piezas de cerámica según acabado y tamaño.
| Acabado | Pequeña | Mediana | Grande | Total |
|---|---|---|---|---|
| Mate | 32 | 41 | 27 | 100 |
| Brillante | 28 | 36 | 26 | 90 |
| Texturizado | 18 | 22 | 20 | 60 |
| Total | 78 | 99 | 73 | 250 |
Si se escoge una pieza al azar, ¿cuál es la probabilidad de que tenga acabado brillante y sea grande?
A) \(\frac{26}{250}\)
B) \(\frac{90}{250}\)
C) \(\frac{73}{250}\)
D) \(\frac{116}{250}\)
La condición “brillante y grande” corresponde a una frecuencia conjunta.
En la fila “Brillante” y la columna “Grande” aparece:
\[ 26 \]
Como el total general es \(250\), la probabilidad es:
\[ \frac{26}{250} \]
La alternativa correcta es A.
Problema 3
La tabla resume \(180\) solicitudes de permisos según canal de ingreso y estado.
| Canal | Aprobada | Pendiente | Rechazada | Total |
|---|---|---|---|---|
| Presencial | 29 | 21 | 10 | 60 |
| Web | 46 | 28 | 16 | 90 |
| Correo | 13 | 11 | 6 | 30 |
| Total | 88 | 60 | 32 | 180 |
¿Qué representa el número \(60\) ubicado en el total de la columna “Pendiente”?
A) Las solicitudes web pendientes.
B) Todas las solicitudes pendientes, sin importar el canal.
C) Todas las solicitudes presenciales.
D) Las solicitudes pendientes y rechazadas.
El número \(60\) está en el total de la columna “Pendiente”.
Por lo tanto, representa todas las solicitudes pendientes, sin distinguir si ingresaron por canal presencial, web o correo.
La alternativa correcta es B.
Problema 4
La tabla clasifica \(144\) instrumentos musicales según familia y condición.
| Familia | Nuevo | Usado | En reparación | Total |
|---|---|---|---|---|
| Cuerda | 24 | 18 | 6 | 48 |
| Viento | 20 | 22 | 6 | 48 |
| Percusión | 16 | 14 | 18 | 48 |
| Total | 60 | 54 | 30 | 144 |
¿Cuál de las siguientes interpretaciones es correcta?
A) Hay \(54\) instrumentos usados en total.
B) Hay \(54\) instrumentos de viento usados.
C) Hay \(30\) instrumentos de percusión en reparación.
D) Hay \(48\) instrumentos nuevos en total.
El número \(54\) aparece como total de la columna “Usado”.
Eso significa que hay \(54\) instrumentos usados en total, considerando todas las familias.
La alternativa correcta es A.
La opción B es incorrecta porque los instrumentos de viento usados son \(22\). La opción C es incorrecta porque los instrumentos de percusión en reparación son \(18\). La opción D es incorrecta porque el total de instrumentos nuevos es \(60\).
Problema 5
Una tabla de contingencia clasifica \(N\) casos según dos características. Se sabe que una frecuencia conjunta es \(36\) y que el total general es \(180\). ¿Cuál es la probabilidad asociada a esa frecuencia conjunta?
A) \(\frac{36}{180}\)
B) \(\frac{180}{36}\)
C) \(36+180\)
D) \(180-36\)
Para calcular la probabilidad asociada a una frecuencia conjunta, se divide esa frecuencia por el total general.
Por lo tanto:
\[ P=\frac{36}{180}=\frac{1}{5} \]
La alternativa correcta es A.
12. Tablas de contingencia: condicionales, marginales y conjuntas
Objetivo de aprendizaje
- Calcular e interpretar probabilidades conjuntas, marginales y condicionales a partir de tablas de contingencia.
Tres lecturas de una misma tabla
Una tabla de contingencia permite estudiar dos características al mismo tiempo. A partir de ella se pueden obtener tres tipos de probabilidades:
- Probabilidad conjunta: considera dos condiciones simultáneamente.
- Probabilidad marginal: considera una sola característica, usando un total de fila o columna.
- Probabilidad condicional: considera una característica sabiendo que otra ya ocurrió.
Tipos de probabilidad en una tabla
| Tipo | Pregunta típica | Forma de cálculo |
|---|---|---|
| Conjunta | ¿Cuál es la probabilidad de que ocurra \(A\) y \(B\)? | \(P(A\cap B)=\dfrac{|A\cap B|}{|S|}\) |
| Marginal | ¿Cuál es la probabilidad de que ocurra \(A\)? | \(P(A)=\dfrac{|A|}{|S|}\) |
| Condicional | ¿Cuál es la probabilidad de que ocurra \(A\), sabiendo que ocurrió \(B\)? | \(P(A\mid B)=\dfrac{|A\cap B|}{|B|}\) |
Atención
El denominador cambia según el tipo de probabilidad.
- En una probabilidad conjunta o marginal, normalmente se divide por el total general.
- En una probabilidad condicional, se divide por el total del grupo condicionado.
Ejemplo 1: lectura conjunta, marginal y condicional
La siguiente tabla clasifica \(160\) parcelas experimentales según si usaron riego por goteo y si tuvieron producción alta.
| Producción alta | Producción no alta | Total | |
|---|---|---|---|
| Con riego por goteo | 54 | 26 | 80 |
| Sin riego por goteo | 32 | 48 | 80 |
| Total | 86 | 74 | 160 |
Probabilidad conjunta: que una parcela tenga riego por goteo y producción alta.
\[ P(\text{riego por goteo y producción alta})=\frac{54}{160}=\frac{27}{80} \]
Probabilidad marginal: que una parcela tenga producción alta.
\[ P(\text{producción alta})=\frac{86}{160}=\frac{43}{80} \]
Probabilidad condicional: que una parcela tenga producción alta, sabiendo que tuvo riego por goteo.
Ahora el universo de referencia son las \(80\) parcelas con riego por goteo:
\[ P(\text{producción alta}\mid \text{riego por goteo})=\frac{54}{80}=\frac{27}{40} \]
Ejemplo 2: distinguir el denominador correcto
La tabla muestra \(210\) muestras de alimentos según tipo de envase y si superaron una prueba de conservación.
| Tipo de envase | Superó prueba | No superó prueba | Total |
|---|---|---|---|
| Vidrio sellado | 58 | 22 | 80 |
| Bolsa sellada | 47 | 33 | 80 |
| Envase compostable | 29 | 21 | 50 |
| Total | 134 | 76 | 210 |
Calculemos la probabilidad de que una muestra haya superado la prueba, sabiendo que usó envase compostable.
La condición es “envase compostable”, por lo que se consideran solo \(50\) muestras.
De esas \(50\), \(29\) superaron la prueba.
\[ P(\text{superó prueba}\mid \text{envase compostable})=\frac{29}{50} \]
No se divide por \(210\), porque la pregunta es condicional.
Ejemplo 3: comparar condicionales
En una evaluación de \(120\) rutas de evacuación se registró si estaban señalizadas y si fueron completadas en menos de \(4\) minutos durante un simulacro.
| Menos de \(4\) minutos | \(4\) minutos o más | Total | |
|---|---|---|---|
| Señalizada | 45 | 15 | 60 |
| No señalizada | 24 | 36 | 60 |
| Total | 69 | 51 | 120 |
Calculemos dos probabilidades condicionales distintas.
Primero, la probabilidad de que una ruta haya sido completada en menos de \(4\) minutos, sabiendo que estaba señalizada:
\[ P(\text{menos de }4\text{ min}\mid \text{señalizada})=\frac{45}{60}=\frac{3}{4} \]
Ahora, la probabilidad de que una ruta estuviera señalizada, sabiendo que fue completada en menos de \(4\) minutos:
\[ P(\text{señalizada}\mid \text{menos de }4\text{ min})=\frac{45}{69}=\frac{15}{23} \]
Aunque ambas usan la misma celda \(45\), el denominador cambia porque la condición cambia.
Ejemplo 4: completar una tabla antes de calcular
Una organización registró \(180\) participantes según si asistieron a una inducción y si aprobaron una evaluación inicial.
| Aprobó evaluación | No aprobó evaluación | Total | |
|---|---|---|---|
| Asistió a inducción | 72 | 28 | 100 |
| No asistió a inducción | 36 | 44 | 80 |
| Total | 108 | 72 | 180 |
La probabilidad marginal de aprobar la evaluación es:
\[ P(\text{aprobó})=\frac{108}{180}=\frac{3}{5} \]
La probabilidad conjunta de asistir a inducción y aprobar es:
\[ P(\text{inducción y aprobó})=\frac{72}{180}=\frac{2}{5} \]
La probabilidad condicional de aprobar sabiendo que asistió a inducción es:
\[ P(\text{aprobó}\mid \text{inducción})=\frac{72}{100}=\frac{18}{25} \]
Estrategia de lectura
- Lee la pregunta y decide si pide una probabilidad conjunta, marginal o condicional.
- Si aparece “y”, busca una celda interior.
- Si aparece solo una característica, busca un total de fila o columna.
- Si aparece “sabiendo que”, identifica el grupo condicionado y úsalo como denominador.
- Simplifica la fracción si corresponde.
Error común
Confundir una probabilidad conjunta con una condicional puede cambiar completamente el resultado.
Por ejemplo, \(\frac{54}{160}\) representa “riego por goteo y producción alta” respecto del total, mientras que \(\frac{54}{80}\) representa “producción alta sabiendo que hubo riego por goteo”.
Ejercicios
Ejercicio 1
La tabla clasifica \(180\) reactivos de laboratorio según si fueron almacenados en frío y si mantuvieron estabilidad química.
| Mantuvo estabilidad | No mantuvo estabilidad | Total | |
|---|---|---|---|
| Almacenado en frío | 68 | 22 | 90 |
| No almacenado en frío | 45 | 45 | 90 |
| Total | 113 | 67 | 180 |
Calcula:
- la probabilidad conjunta de que un reactivo haya sido almacenado en frío y mantuviera estabilidad;
- la probabilidad marginal de que un reactivo mantuviera estabilidad;
- la probabilidad condicional de que mantuviera estabilidad, sabiendo que fue almacenado en frío.
La frecuencia conjunta “almacenado en frío y mantuvo estabilidad” es \(68\). Entonces:
\[ P(\text{frío y estable})=\frac{68}{180}=\frac{17}{45} \]
El total de reactivos que mantuvieron estabilidad es \(113\). Entonces:
\[ P(\text{estable})=\frac{113}{180} \]
Para la probabilidad condicional, el universo de referencia son los \(90\) reactivos almacenados en frío. De ellos, \(68\) mantuvieron estabilidad:
\[ P(\text{estable}\mid \text{frío})=\frac{68}{90}=\frac{34}{45} \]
Ejercicio 2
La siguiente tabla muestra \(150\) registros de asistencia a sesiones de orientación académica.
| Nivel | Asistió a orientación | No asistió | Total |
|---|---|---|---|
| Primero medio | 34 | 26 | 60 |
| Segundo medio | 28 | 22 | 50 |
| Tercero medio | 31 | 9 | 40 |
| Total | 93 | 57 | 150 |
Calcula la probabilidad de que un registro corresponda a tercero medio, sabiendo que asistió a orientación académica.
La condición es “asistió a orientación académica”. Por lo tanto, se consideran los \(93\) registros de esa columna.
Dentro de esos \(93\), \(31\) corresponden a tercero medio.
Entonces:
\[ P(\text{tercero medio}\mid \text{asistió})=\frac{31}{93}=\frac{1}{3} \]
Ejercicio 3
Una base de \(240\) cursos en línea fue clasificada según duración y si entregan certificado.
| Duración | Con certificado | Sin certificado | Total |
|---|---|---|---|
| Corta | 44 | 36 | 80 |
| Media | 58 | 42 | 100 |
| Larga | 39 | 21 | 60 |
| Total | 141 | 99 | 240 |
Calcula:
- \(P(\text{curso largo y con certificado})\);
- \(P(\text{con certificado})\);
- \(P(\text{curso largo}\mid \text{con certificado})\);
- \(P(\text{con certificado}\mid \text{curso largo})\).
La frecuencia conjunta “curso largo y con certificado” es \(39\):
\[ P(\text{largo y certificado})=\frac{39}{240}=\frac{13}{80} \]
El total de cursos con certificado es \(141\):
\[ P(\text{con certificado})=\frac{141}{240}=\frac{47}{80} \]
Para \(P(\text{curso largo}\mid \text{con certificado})\), el denominador es \(141\):
\[ P(\text{largo}\mid \text{certificado})=\frac{39}{141}=\frac{13}{47} \]
Para \(P(\text{con certificado}\mid \text{curso largo})\), el denominador es \(60\):
\[ P(\text{certificado}\mid \text{largo})=\frac{39}{60}=\frac{13}{20} \]
Ejercicio 4
Se clasificaron \(300\) viajes interurbanos según horario de salida y puntualidad.
| Horario | Puntual | Con retraso | Total |
|---|---|---|---|
| Mañana | 72 | 28 | 100 |
| Tarde | 65 | 35 | 100 |
| Noche | 48 | 52 | 100 |
| Total | 185 | 115 | 300 |
Una persona afirma que \(P(\text{mañana}\mid \text{puntual})=\frac{72}{100}\), porque hay \(100\) viajes de la mañana. ¿Es correcta su afirmación? Justifica y calcula la probabilidad correcta.
La afirmación no es correcta.
En \(P(\text{mañana}\mid \text{puntual})\), la condición es “puntual”. Por lo tanto, el denominador debe ser el total de viajes puntuales, que es \(185\), no el total de viajes de la mañana.
De los \(185\) viajes puntuales, \(72\) fueron en la mañana.
Entonces:
\[ P(\text{mañana}\mid \text{puntual})=\frac{72}{185} \]
El error fue usar como denominador el total de la fila en vez del total del grupo condicionado.
Ejercicio 5
La tabla muestra \(220\) solicitudes de soporte técnico según tipo de problema y si fueron resueltas en el primer contacto.
| Tipo de problema | Resuelta en primer contacto | No resuelta en primer contacto | Total |
|---|---|---|---|
| Acceso | 38 | 22 | 60 |
| Configuración | 52 | 28 | 80 |
| Funcionamiento | 41 | 39 | 80 |
| Total | 131 | 89 | 220 |
Determina cuál de las siguientes probabilidades es mayor:
\[ P(\text{resuelta en primer contacto}\mid \text{configuración}) \]
o
\[ P(\text{resuelta en primer contacto}\mid \text{funcionamiento}) \]
Para problemas de configuración:
\[ P(\text{resuelta}\mid \text{configuración})=\frac{52}{80}=\frac{13}{20}=0{,}65 \]
Para problemas de funcionamiento:
\[ P(\text{resuelta}\mid \text{funcionamiento})=\frac{41}{80}=0{,}5125 \]
Como \(0{,}65>0{,}5125\), es mayor la probabilidad de resolución en primer contacto sabiendo que el problema era de configuración.
Ejercicio 6
La siguiente tabla está incompleta. Se clasificaron \(180\) participantes según si usaron guía de estudio y si aprobaron una prueba diagnóstica.
| Aprobó | No aprobó | Total | |
|---|---|---|---|
| Usó guía | 64 | 26 | 90 |
| No usó guía | 38 | 52 | 90 |
| Total | 102 | 78 | 180 |
Calcula la probabilidad de que una persona haya usado guía, sabiendo que aprobó la prueba diagnóstica. Luego calcula la probabilidad de que haya aprobado, sabiendo que usó guía.
Para \(P(\text{usó guía}\mid \text{aprobó})\), la condición es “aprobó”. Hay \(102\) personas que aprobaron y \(64\) de ellas usaron guía.
\[ P(\text{usó guía}\mid \text{aprobó})=\frac{64}{102}=\frac{32}{51} \]
Para \(P(\text{aprobó}\mid \text{usó guía})\), la condición es “usó guía”. Hay \(90\) personas que usaron guía y \(64\) aprobaron.
\[ P(\text{aprobó}\mid \text{usó guía})=\frac{64}{90}=\frac{32}{45} \]
Las fracciones son distintas porque se cambia el universo de referencia.
Problemas tipo PAES
Problema 1
La tabla clasifica \(250\) análisis de aire según zona y nivel de material particulado.
| Zona | Nivel alto | Nivel moderado | Nivel bajo | Total |
|---|---|---|---|---|
| Norte | 28 | 32 | 20 | 80 |
| Centro | 45 | 39 | 16 | 100 |
| Sur | 21 | 27 | 22 | 70 |
| Total | 94 | 98 | 58 | 250 |
Si se sabe que un análisis corresponde a la zona centro, ¿cuál es la probabilidad de que tenga nivel alto?
A) \(\frac{45}{250}\)
B) \(\frac{45}{100}\)
C) \(\frac{94}{250}\)
D) \(\frac{100}{250}\)
La condición es “zona centro”, por lo que el denominador es \(100\).
Dentro de los análisis de la zona centro, \(45\) tienen nivel alto.
Entonces:
\[ P(\text{nivel alto}\mid \text{centro})=\frac{45}{100} \]
La alternativa correcta es B.
Problema 2
En una tabla de contingencia con total general \(N=400\), una celda interior tiene valor \(72\). ¿Qué representa \(\frac{72}{400}\)?
A) Una probabilidad conjunta.
B) Una probabilidad condicional.
C) Una frecuencia marginal.
D) Un total por fila.
Una celda interior representa una frecuencia conjunta.
Al dividir esa frecuencia conjunta por el total general, se obtiene una probabilidad conjunta.
Por lo tanto, \(\frac{72}{400}\) representa una probabilidad conjunta.
La alternativa correcta es A.
Problema 3
La tabla clasifica \(180\) proyectos según área y si fueron financiados.
| Área | Financiado | No financiado | Total |
|---|---|---|---|
| Medio ambiente | 36 | 24 | 60 |
| Tecnología social | 42 | 38 | 80 |
| Patrimonio | 18 | 22 | 40 |
| Total | 96 | 84 | 180 |
¿Cuál es la probabilidad marginal de que un proyecto haya sido financiado?
A) \(\frac{36}{180}\)
B) \(\frac{96}{180}\)
C) \(\frac{36}{60}\)
D) \(\frac{96}{60}\)
La probabilidad marginal de que un proyecto haya sido financiado usa el total de la columna “Financiado”.
Ese total es \(96\), y el total general es \(180\).
Entonces:
\[ P(\text{financiado})=\frac{96}{180} \]
La alternativa correcta es B.
Problema 4
En una tabla de contingencia se estudian dos eventos \(A\) y \(B\). Se sabe que \(|A\cap B|=54\), \(|B|=90\) y \(|S|=240\). ¿Cuál expresión representa \(P(A\mid B)\)?
A) \(\frac{54}{240}\)
B) \(\frac{90}{240}\)
C) \(\frac{54}{90}\)
D) \(\frac{90}{54}\)
La probabilidad condicional se calcula como:
\[ P(A\mid B)=\frac{|A\cap B|}{|B|} \]
Reemplazando:
\[ P(A\mid B)=\frac{54}{90} \]
La alternativa correcta es C.
Problema 5
La tabla clasifica \(320\) observaciones de fauna según horario y tipo de registro.
| Horario | Registro visual | Registro auditivo | Total |
|---|---|---|---|
| Amanecer | 58 | 42 | 100 |
| Tarde | 64 | 56 | 120 |
| Noche | 36 | 64 | 100 |
| Total | 158 | 162 | 320 |
¿Cuál de las siguientes probabilidades es mayor?
A) \(P(\text{registro visual}\mid \text{amanecer})\)
B) \(P(\text{registro visual}\mid \text{tarde})\)
C) \(P(\text{registro visual}\mid \text{noche})\)
D) Las tres son iguales.
Calculamos cada probabilidad condicional:
\[ P(\text{visual}\mid \text{amanecer})=\frac{58}{100}=0{,}58 \]
\[ P(\text{visual}\mid \text{tarde})=\frac{64}{120}=\frac{8}{15}\approx 0{,}533 \]
\[ P(\text{visual}\mid \text{noche})=\frac{36}{100}=0{,}36 \]
La mayor probabilidad es \(P(\text{registro visual}\mid \text{amanecer})\).
La alternativa correcta es A.
13. Árboles de probabilidad
Objetivo de aprendizaje
- Representar experimentos de varias etapas mediante árboles de probabilidad, calculando probabilidades de caminos y eventos compuestos.
Experimentos por etapas
Un árbol de probabilidad permite organizar experimentos aleatorios que ocurren en etapas sucesivas.
Cada rama representa una posibilidad y cada camino completo representa un resultado compuesto.
Regla del producto en un camino
La probabilidad de un camino completo se obtiene multiplicando las probabilidades de sus ramas.
Si un camino pasa por \(A\) y luego por \(B\), entonces:
\[ P(A\text{ y }B)=P(A)\cdot P(B\mid A) \]
Regla de la suma entre caminos
Si un evento puede ocurrir por varios caminos distintos, se suman las probabilidades de esos caminos.
\[ P(E)=P(\text{camino 1})+P(\text{camino 2})+\cdots \]
Atención
Las probabilidades que salen de un mismo punto del árbol deben sumar \(1\).
Primero se multiplican las ramas de cada camino y luego, si corresponde, se suman caminos distintos.
Ejemplo 1: taller elegido y entrega de actividad
En una actividad escolar, una persona puede elegir taller de animación o taller de sonido.
- La probabilidad de elegir animación es \(0{,}4\).
- La probabilidad de elegir sonido es \(0{,}6\).
- Si elige animación, la probabilidad de entregar la actividad es \(0{,}75\).
- Si elige sonido, la probabilidad de entregar la actividad es \(0{,}5\).
La probabilidad de que la persona entregue la actividad se obtiene sumando los caminos que terminan en “Entrega”:
\[ P(\text{entrega})=0{,}4\cdot 0{,}75+0{,}6\cdot 0{,}5=0{,}30+0{,}30=0{,}60 \]
Ejemplo 2: control de empaques
Una fábrica produce empaques en dos líneas. El \(55\%\) proviene de la línea \(L_1\) y el \(45\%\) de la línea \(L_2\).
En la línea \(L_1\), la probabilidad de que un empaque salga con sello correcto es \(0{,}92\). En la línea \(L_2\), esa probabilidad es \(0{,}88\).
La probabilidad de escoger un empaque con sello correcto es:
\[ 0{,}55\cdot 0{,}92+0{,}45\cdot 0{,}88=0{,}506+0{,}396=0{,}902 \]
Ejemplo 3: extracción sin reposición
Una caja contiene \(5\) tarjetas verdes y \(3\) tarjetas moradas. Se extraen dos tarjetas sin reposición.
La probabilidad de extraer dos tarjetas verdes es:
\[ P(\text{verde y verde})=\frac{5}{8}\cdot\frac{4}{7}=\frac{20}{56}=\frac{5}{14} \]
Ejemplo 4: evento que ocurre por dos caminos
Con la misma caja del ejemplo anterior, calculemos la probabilidad de extraer tarjetas de colores distintos.
Este evento puede ocurrir por dos caminos:
- verde y luego morada;
- morada y luego verde.
\[ P(\text{colores distintos})=\frac{5}{8}\cdot\frac{3}{7}+\frac{3}{8}\cdot\frac{5}{7} \]
\[ P(\text{colores distintos})=\frac{15}{56}+\frac{15}{56}=\frac{30}{56}=\frac{15}{28} \]
Estrategia para resolver con árboles
- Identifica las etapas del experimento.
- Escribe las probabilidades de cada rama.
- Verifica que las ramas que salen de un mismo punto sumen \(1\).
- Multiplica las probabilidades a lo largo de cada camino.
- Suma los caminos que cumplen el evento pedido.
Error común
En extracciones sin reposición, las probabilidades de la segunda etapa cambian según el resultado de la primera.
Ejercicios
Ejercicio 1
En una plataforma de cursos, el \(30\%\) de los usuarios se inscribe en un curso de diseño y el \(70\%\) en un curso de análisis de datos. En diseño, el \(80\%\) finaliza el curso; en análisis de datos, el \(65\%\) lo finaliza.
Calcula la probabilidad de que un usuario elegido al azar finalice su curso.
El evento “finaliza el curso” puede ocurrir por dos caminos:
- diseño y finaliza;
- análisis de datos y finaliza.
\[ P(\text{finaliza})=0{,}30\cdot 0{,}80+0{,}70\cdot 0{,}65 \]
\[ P(\text{finaliza})=0{,}24+0{,}455=0{,}695 \]
La probabilidad es \(0{,}695\), equivalente a \(69{,}5\%\).
Ejercicio 2
Una imprenta usa dos máquinas. La máquina \(A\) produce el \(40\%\) de las láminas y la máquina \(B\) produce el \(60\%\). La probabilidad de que una lámina salga sin manchas es \(0{,}96\) si viene de \(A\) y \(0{,}91\) si viene de \(B\).
Calcula la probabilidad de escoger una lámina sin manchas.
Hay dos caminos favorables:
- máquina \(A\) y sin manchas;
- máquina \(B\) y sin manchas.
\[ P(\text{sin manchas})=0{,}40\cdot 0{,}96+0{,}60\cdot 0{,}91 \]
\[ P(\text{sin manchas})=0{,}384+0{,}546=0{,}93 \]
La probabilidad es \(0{,}93\), equivalente a \(93\%\).
Ejercicio 3
Una bolsa contiene \(6\) fichas celestes y \(4\) fichas grises. Se extraen dos fichas sin reposición.
Calcula la probabilidad de que ambas fichas sean grises.
En la primera extracción:
\[ P(\text{gris})=\frac{4}{10} \]
Si la primera fue gris, quedan \(3\) fichas grises de \(9\) fichas en total.
\[ P(\text{gris y gris})=\frac{4}{10}\cdot\frac{3}{9}=\frac{12}{90}=\frac{2}{15} \]
Ejercicio 4
Una experiencia de laboratorio se realiza en dos fases. En la primera fase, la probabilidad de que una muestra sea clasificada como estable es \(0{,}7\). Si es estable, la probabilidad de que apruebe la segunda fase es \(0{,}85\). Si no es estable, la probabilidad de que apruebe la segunda fase es \(0{,}30\).
Calcula la probabilidad de que una muestra apruebe la segunda fase.
La muestra puede aprobar por dos caminos:
- estable y aprueba;
- no estable y aprueba.
\[ P(\text{aprueba})=0{,}7\cdot 0{,}85+0{,}3\cdot 0{,}30 \]
\[ P(\text{aprueba})=0{,}595+0{,}09=0{,}685 \]
Ejercicio 5
En una caja hay \(3\) credenciales doradas, \(5\) plateadas y \(4\) negras. Se extraen dos credenciales sin reposición.
Calcula la probabilidad de que la primera sea dorada y la segunda no sea dorada.
Hay \(3+5+4=12\) credenciales en total.
La probabilidad de que la primera sea dorada es:
\[ \frac{3}{12} \]
Si la primera fue dorada, quedan \(11\) credenciales, de las cuales \(9\) no son doradas.
\[ P=\frac{3}{12}\cdot\frac{9}{11}=\frac{27}{132}=\frac{9}{44} \]
Ejercicio 6
Una persona calcula la probabilidad de obtener dos etiquetas azules en dos extracciones sin reposición desde una caja con \(7\) etiquetas azules y \(5\) etiquetas rojas así:
\[ \frac{7}{12}\cdot\frac{7}{12} \]
¿Es correcto el cálculo? Justifica y calcula la probabilidad correcta.
No es correcto, porque la extracción es sin reposición.
Si la primera etiqueta fue azul, queda una azul menos y también una etiqueta menos en total.
La probabilidad correcta es:
\[ \frac{7}{12}\cdot\frac{6}{11}=\frac{42}{132}=\frac{7}{22} \]
Problemas tipo PAES
Problema 1
Una editorial distribuye libros en formato físico o digital. El \(45\%\) de los libros vendidos son físicos. De los físicos, el \(20\%\) corresponde a literatura científica. De los digitales, el \(30\%\) corresponde a literatura científica.
¿Cuál es la probabilidad de que un libro vendido sea de literatura científica?
A) \(0{,}235\)
B) \(0{,}255\)
C) \(0{,}275\)
D) \(0{,}500\)
Si el \(45\%\) es físico, entonces el \(55\%\) es digital.
\[ P(\text{científico})=0{,}45\cdot 0{,}20+0{,}55\cdot 0{,}30 \]
\[ P(\text{científico})=0{,}09+0{,}165=0{,}255 \]
La alternativa correcta es B.
Problema 2
Una caja contiene \(8\) tarjetas blancas y \(6\) tarjetas negras. Se extraen dos tarjetas sin reposición. ¿Cuál es la probabilidad de que las dos tarjetas sean de colores distintos?
A) \(\frac{24}{91}\)
B) \(\frac{48}{91}\)
C) \(\frac{56}{91}\)
D) \(\frac{80}{91}\)
Hay dos caminos favorables:
- blanca y luego negra;
- negra y luego blanca.
\[ \frac{8}{14}\cdot\frac{6}{13}+\frac{6}{14}\cdot\frac{8}{13} \]
\[ \frac{48}{182}+\frac{48}{182}=\frac{96}{182}=\frac{48}{91} \]
La alternativa correcta es B.
Problema 3
Una empresa de alimentos tiene dos plantas de producción. La planta \(A\) produce el \(35\%\) de los envases y la planta \(B\) produce el resto. En la planta \(A\), el \(4\%\) de los envases presenta error de rotulado. En la planta \(B\), el \(2\%\) presenta error de rotulado.
¿Cuál es la probabilidad de escoger un envase con error de rotulado?
A) \(0{,}014\)
B) \(0{,}027\)
C) \(0{,}040\)
D) \(0{,}060\)
La planta \(B\) produce el \(65\%\) de los envases.
\[ P(\text{error})=0{,}35\cdot 0{,}04+0{,}65\cdot 0{,}02 \]
\[ P(\text{error})=0{,}014+0{,}013=0{,}027 \]
La alternativa correcta es B.
Problema 4
En una encuesta, el \(60\%\) de las personas declara usar una aplicación de organización semanal. Entre quienes la usan, el \(75\%\) cumple sus metas de estudio. Entre quienes no la usan, el \(45\%\) cumple sus metas de estudio.
¿Cuál es la probabilidad de que una persona elegida al azar cumpla sus metas de estudio?
A) \(0{,}45\)
B) \(0{,}60\)
C) \(0{,}63\)
D) \(0{,}75\)
La probabilidad de no usar la aplicación es:
\[ 1-0{,}60=0{,}40 \]
\[ P(\text{cumple})=0{,}60\cdot 0{,}75+0{,}40\cdot 0{,}45 \]
\[ P(\text{cumple})=0{,}45+0{,}18=0{,}63 \]
La alternativa correcta es C.
Problema 5
Una bolsa contiene \(5\) fichas amarillas, \(4\) fichas verdes y \(3\) fichas azules. Se extraen dos fichas sin reposición. ¿Cuál es la probabilidad de que la primera sea amarilla y la segunda sea azul?
A) \(\frac{5}{12}\cdot\frac{3}{12}\)
B) \(\frac{5}{12}\cdot\frac{3}{11}\)
C) \(\frac{5}{12}+\frac{3}{11}\)
D) \(\frac{8}{12}\cdot\frac{3}{11}\)
En total hay \(12\) fichas.
La probabilidad de que la primera ficha sea amarilla es \(\frac{5}{12}\).
Como no hay reposición, después de extraer una amarilla quedan \(11\) fichas. Las azules siguen siendo \(3\).
Por lo tanto:
\[ \frac{5}{12}\cdot\frac{3}{11} \]
La alternativa correcta es B.
14. Evaluación y síntesis de probabilidad básica
Objetivo de aprendizaje
- Integrar conceptos de probabilidad básica para resolver problemas que involucren espacio muestral, eventos, probabilidad clásica, complemento, unión e intersección.
Síntesis de ideas centrales
En probabilidad básica, el primer paso es reconocer el experimento aleatorio y el conjunto de resultados posibles. Luego se identifican los eventos y se calcula la probabilidad según la información disponible.
Cuando los resultados son equiprobables, se usa la regla de Laplace:
\[ P(A)=\frac{|A|}{|S|} \]
Relaciones importantes
- Complemento: \[ P(A^c)=1-P(A) \]
- Unión de eventos: \[ P(A\cup B)=P(A)+P(B)-P(A\cap B) \]
- Intersección en casos equiprobables: \[ P(A\cap B)=\frac{|A\cap B|}{|S|} \]
- Ninguno de dos eventos: \[ P((A\cup B)^c)=1-P(A\cup B) \]
Estrategia general de resolución
- Identifica qué se está observando en el experimento.
- Determina el espacio muestral o el total de casos posibles.
- Traduce la frase del problema a un evento.
- Distingue si se pide complemento, unión, intersección o una probabilidad directa.
- Calcula los casos favorables y divide por los casos posibles.
- Revisa si el resultado tiene sentido: toda probabilidad debe estar entre \(0\) y \(1\).
Errores frecuentes
- Confundir “\(A\) o \(B\)” con “solo uno de los dos”.
- Sumar \(|A|+|B|\) sin restar la intersección.
- Calcular “ninguno” como si fuera una intersección.
- Usar como denominador un total que no corresponde al experimento descrito.
Ejercicios
Ejercicio 1
Una empresa de reciclaje clasifica \(90\) residuos según su material. Hay \(26\) de papel, \(18\) de vidrio, \(21\) de plástico, \(15\) de metal y \(10\) orgánicos. Se selecciona un residuo al azar.
- Calcula la probabilidad de seleccionar un residuo de vidrio.
- Calcula la probabilidad de seleccionar un residuo que no sea plástico.
- Calcula la probabilidad de seleccionar un residuo reciclable, considerando reciclables papel, vidrio, plástico y metal.
El total de residuos es \(90\).
La probabilidad de seleccionar vidrio es:
\[ P(\text{vidrio})=\frac{18}{90}=\frac{1}{5} \]
Para que no sea plástico, usamos el complemento. Hay \(21\) residuos plásticos:
\[ P(\text{no plástico})=1-\frac{21}{90} \]
\[ P(\text{no plástico})=\frac{69}{90}=\frac{23}{30} \]
Los residuos reciclables considerados son papel, vidrio, plástico y metal:
\[ 26+18+21+15=80 \]
Entonces:
\[ P(\text{reciclable})=\frac{80}{90}=\frac{8}{9} \]
Ejercicio 2
Se elige al azar un número entero desde \(120\) hasta \(150\), incluyendo ambos extremos.
- ¿Cuántos resultados posibles tiene el experimento?
- Calcula la probabilidad de elegir un múltiplo de \(4\).
- Calcula la probabilidad de elegir un número que termine en \(3\) o en \(8\).
Primero contamos los enteros desde \(120\) hasta \(150\):
\[ 150-120+1=31 \]
Por lo tanto, hay \(31\) resultados posibles.
Los múltiplos de \(4\) entre \(120\) y \(150\) son:
\[ 120,\;124,\;128,\;132,\;136,\;140,\;144,\;148 \]
Hay \(8\) casos favorables, entonces:
\[ P(\text{múltiplo de }4)=\frac{8}{31} \]
Los números que terminan en \(3\) o en \(8\) son:
\[ 123,\;128,\;133,\;138,\;143,\;148 \]
Hay \(6\) casos favorables, por lo tanto:
\[ P(\text{termina en }3\text{ o }8)=\frac{6}{31} \]
Ejercicio 3
En un banco de \(140\) imágenes médicas, \(52\) tienen contraste aumentado, \(47\) fueron tomadas con alta resolución y \(19\) tienen ambas características.
- Calcula la cantidad de imágenes que tienen contraste aumentado o alta resolución.
- Calcula la probabilidad de seleccionar una imagen con contraste aumentado o alta resolución.
- Calcula la cantidad de imágenes que no tienen ninguna de esas dos características.
Sea:
- \(A\): imagen con contraste aumentado.
- \(B\): imagen tomada con alta resolución.
La cantidad de imágenes en la unión es:
\[ |A\cup B|=52+47-19=80 \]
Por lo tanto, \(80\) imágenes tienen contraste aumentado o alta resolución.
La probabilidad correspondiente es:
\[ P(A\cup B)=\frac{80}{140}=\frac{4}{7} \]
Las imágenes que no tienen ninguna de esas dos características son:
\[ 140-80=60 \]
Ejercicio 4
La siguiente tabla clasifica \(160\) piezas de madera según si fueron tratadas contra humedad y si presentaron deformación.
| Presentó deformación | No presentó deformación | Total | |
|---|---|---|---|
| Tratada contra humedad | 18 | 62 | 80 |
| No tratada contra humedad | 46 | 34 | 80 |
| Total | 64 | 96 | 160 |
- Calcula la probabilidad de seleccionar una pieza tratada contra humedad y que presentó deformación.
- Calcula la probabilidad de seleccionar una pieza que presentó deformación.
- Calcula la probabilidad de seleccionar una pieza que no presentó deformación.
La probabilidad conjunta de “tratada contra humedad y presentó deformación” usa la celda \(18\):
\[ P=\frac{18}{160}=\frac{9}{80} \]
El total de piezas que presentaron deformación es \(64\), por lo tanto:
\[ P(\text{deformación})=\frac{64}{160}=\frac{2}{5} \]
El total de piezas que no presentaron deformación es \(96\), por lo tanto:
\[ P(\text{no deformación})=\frac{96}{160}=\frac{3}{5} \]
También se podía obtener como complemento:
\[ 1-\frac{2}{5}=\frac{3}{5} \]
Ejercicio 5
Una plataforma tiene \(72\) recursos digitales. \(29\) incluyen audio descriptivo, \(34\) incluyen subtítulos y \(16\) incluyen ambos recursos de accesibilidad.
- ¿Cuántos recursos incluyen solo audio descriptivo?
- ¿Cuántos recursos incluyen solo subtítulos?
- ¿Cuál es la probabilidad de elegir un recurso que incluya exactamente uno de esos dos recursos de accesibilidad?
Sea:
- \(A\): incluir audio descriptivo.
- \(S\): incluir subtítulos.
Los recursos que incluyen solo audio descriptivo son:
\[ |A|-|A\cap S|=29-16=13 \]
Los recursos que incluyen solo subtítulos son:
\[ |S|-|A\cap S|=34-16=18 \]
Los que incluyen exactamente uno de los dos recursos son:
\[ 13+18=31 \]
Por lo tanto, la probabilidad pedida es:
\[ \frac{31}{72} \]
Ejercicio 6
En una caja hay \(9\) placas transparentes, \(6\) placas opacas y \(5\) placas translúcidas. Se extrae una placa al azar.
Una persona afirma: “La probabilidad de extraer una placa que no sea transparente es \(\frac{9}{20}\), porque hay \(9\) placas transparentes de \(20\)”.
¿Es correcta la afirmación? Justifica y calcula la probabilidad correcta.
La afirmación no es correcta.
El total de placas es:
\[ 9+6+5=20 \]
La probabilidad de extraer una placa transparente es:
\[ \frac{9}{20} \]
Pero se pregunta por una placa que no sea transparente. Ese evento es el complemento.
Entonces:
\[ P(\text{no transparente})=1-\frac{9}{20}=\frac{11}{20} \]
También se puede contar directamente:
\[ 6+5=11 \]
Por lo tanto, la probabilidad correcta es \(\frac{11}{20}\).
Problemas tipo PAES
Problema 1
En una muestra de \(250\) botellas, \(92\) son retornables, \(78\) son de vidrio y \(41\) son retornables y de vidrio. Si se elige una botella al azar, ¿cuál es la probabilidad de que sea retornable o de vidrio?
A) \(\frac{129}{250}\)
B) \(\frac{170}{250}\)
C) \(\frac{211}{250}\)
D) \(\frac{41}{250}\)
Sea:
- \(R\): botella retornable.
- \(V\): botella de vidrio.
Se pide \(P(R\cup V)\).
Calculamos:
\[ |R\cup V|=92+78-41=129 \]
Entonces:
\[ P(R\cup V)=\frac{129}{250} \]
La alternativa correcta es A.
Problema 2
Se elige al azar un número entero desde \(300\) hasta \(340\), incluyendo ambos extremos. ¿Cuál es la probabilidad de que el número no termine en \(0\)?
A) \(\frac{4}{41}\)
B) \(\frac{5}{41}\)
C) \(\frac{36}{41}\)
D) \(\frac{37}{41}\)
Primero contamos los enteros desde \(300\) hasta \(340\):
\[ 340-300+1=41 \]
Los números que terminan en \(0\) son:
\[ 300,\;310,\;320,\;330,\;340 \]
Hay \(5\) números que terminan en \(0\).
Entonces, los que no terminan en \(0\) son:
\[ 41-5=36 \]
La probabilidad pedida es:
\[ \frac{36}{41} \]
La alternativa correcta es C.
Problema 3
La tabla muestra \(180\) análisis de minerales según tipo y si contienen impurezas detectables.
| Tipo de mineral | Con impurezas | Sin impurezas | Total |
|---|---|---|---|
| Cuarzo | 28 | 42 | 70 |
| Feldespato | 36 | 24 | 60 |
| Mica | 18 | 32 | 50 |
| Total | 82 | 98 | 180 |
Si se elige un análisis al azar, ¿cuál es la probabilidad de que corresponda a feldespato y tenga impurezas?
A) \(\frac{36}{180}\)
B) \(\frac{60}{180}\)
C) \(\frac{82}{180}\)
D) \(\frac{36}{60}\)
La frase “feldespato y con impurezas” corresponde a una frecuencia conjunta.
En la fila “Feldespato” y la columna “Con impurezas” está el valor \(36\).
Como el total general es \(180\), la probabilidad es:
\[ \frac{36}{180} \]
La alternativa correcta es A.
Problema 4
En una revisión de \(120\) documentos, \(74\) tienen formato correcto. Si se selecciona un documento al azar, ¿cuál es la probabilidad de que no tenga formato correcto?
A) \(\frac{46}{120}\)
B) \(\frac{74}{120}\)
C) \(\frac{120}{74}\)
D) \(\frac{120}{46}\)
El evento pedido es el complemento de “tener formato correcto”.
Si \(74\) documentos tienen formato correcto, entonces los que no lo tienen son:
\[ 120-74=46 \]
Por lo tanto:
\[ P(\text{no formato correcto})=\frac{46}{120} \]
La alternativa correcta es A.
Problema 5
En una colección de \(96\) modelos 3D, \(38\) tienen textura realista, \(44\) tienen animación básica y \(27\) no tienen ninguna de esas dos características. ¿Cuántos modelos tienen textura realista y animación básica?
A) \(13\)
B) \(17\)
C) \(55\)
D) \(69\)
Si \(27\) modelos no tienen ninguna de las dos características, entonces los que tienen al menos una son:
\[ 96-27=69 \]
Sea:
- \(T\): tener textura realista.
- \(A\): tener animación básica.
Usamos:
\[ |T\cup A|=|T|+|A|-|T\cap A| \]
Reemplazamos:
\[ 69=38+44-|T\cap A| \]
\[ 69=82-|T\cap A| \]
\[ |T\cap A|=13 \]
La alternativa correcta es A.