¿Que tan probable es si....?

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Curso: Media 3
Libro: ¿Que tan probable es si....?
Imprimido por: Invitado
Día: jueves, 23 de julio de 2026, 20:02

1. Introducción a la Probabilidad: Conceptos Básicos

Introducción a la Probabilidad: Conceptos Básicos

¿Qué es la Probabilidad?

Definición

La probabilidad es una medida de la incertidumbre. Nos dice qué tan posible es que ocurra un evento. Se expresa como un número entre \(0\) y \(1\), o como un porcentaje entre \(0\%\) y \(100\%\).

  • Probabilidad \(=0\) o \(0\%\): evento imposible.
  • Probabilidad \(=1\) o \(100\%\): evento seguro.
  • Probabilidad entre \(0\) y \(1\): indica un grado de posibilidad. Mientras más cerca esté de \(1\), más probable es el evento.

Ejemplo 1: lanzamiento de una moneda

Al lanzar una moneda equilibrada, hay dos resultados posibles: cara o sello.

\[ P(\text{cara})=\frac{1}{2}=0{,}5=50\% \]

\[ P(\text{sello})=\frac{1}{2}=0{,}5=50\% \]

Ejemplo 2: extracción de una bola

En una bolsa hay \(3\) bolas rojas y \(2\) azules. En total hay \(5\) bolas.

La probabilidad de extraer una bola roja es:

\[ P(\text{roja})=\frac{3}{5}=0{,}6=60\% \]

Conceptos Fundamentales

Experimento aleatorio

Es un proceso con resultado incierto, que se puede repetir y cuyos resultados posibles se conocen.

Ejemplos: lanzar un dado, sacar una carta o medir el tiempo de reacción de una persona.

Espacio muestral \((\Omega)\)

Es el conjunto de todos los resultados posibles de un experimento aleatorio.

Ejemplos:

  • Al lanzar un dado: \(\Omega=\{1,2,3,4,5,6\}\).
  • Al lanzar dos monedas: \(\Omega=\{CC,CS,SC,SS\}\), donde \(C\) representa cara y \(S\) representa sello.

Evento o suceso

Es un subconjunto del espacio muestral. Puede estar formado por uno o más resultados posibles.

Ejemplos:

  • Al lanzar un dado, obtener un número par: \(A=\{2,4,6\}\).
  • Al lanzar dos monedas, obtener al menos una cara: \(B=\{CC,CS,SC\}\).
  • Evento simple: tiene un solo resultado.
  • Evento compuesto: tiene más de un resultado.

Cálculo de Probabilidades

Enfoque clásico o de Laplace

Si todos los resultados son igualmente probables, se calcula:

\[ P(A)=\frac{\text{casos favorables a }A}{\text{casos posibles}} \]

También puede escribirse como:

\[ P(A)=\frac{\text{número de elementos de }A}{\text{número de elementos de }\Omega} \]

Ejemplos de enfoque clásico

  • Al lanzar un dado, la probabilidad de obtener un \(3\) es \(P(3)=\frac{1}{6}\).
  • Al lanzar un dado, la probabilidad de obtener un número par es \(P(\text{par})=\frac{3}{6}=\frac{1}{2}\).
  • Al sacar una carta de una baraja inglesa de \(52\) cartas, la probabilidad de obtener un corazón es \(P(\text{corazón})=\frac{13}{52}=\frac{1}{4}\).

Enfoque frecuentista o frecuencia relativa

Si repetimos un experimento muchas veces, la probabilidad de un evento puede aproximarse mediante la frecuencia relativa:

\[ P(A)\approx \frac{\text{veces que ocurre }A}{\text{cantidad de repeticiones}} \]

Mientras mayor sea la cantidad de repeticiones, mejor puede ser la aproximación.

Ejemplo de frecuencia relativa

Si se lanza una moneda \(1000\) veces y se obtienen \(512\) caras, entonces la frecuencia relativa de obtener cara es:

\[ \frac{512}{1000}=0{,}512 \]

Esto corresponde aproximadamente a un \(51{,}2\%\).

Representación

Formas equivalentes de representar una probabilidad

Una probabilidad puede representarse como fracción, decimal o porcentaje.

Por ejemplo:

\[ \frac{1}{2}=0{,}5=50\% \]

Ejercicios y Problemas

Ejercicios (Nivel Básico)

Ejercicio 1

Describe el espacio muestral para cada experimento:

  1. Lanzar un dado de diez caras numeradas del \(1\) al \(10\).
  2. Elegir una vocal de la palabra “MURCIELAGO”.
  3. Lanzar una moneda tres veces.

Ejercicio 2

Calcula la probabilidad usando el enfoque clásico:

  1. Obtener un número mayor que \(4\) al lanzar un dado de seis caras.
  2. Sacar una carta de espadas de una baraja inglesa de \(52\) cartas.
  3. Obtener al menos un sello al lanzar una moneda dos veces.

Ejercicio 3

Clasifica los siguientes eventos al lanzar un dado de seis caras como simples o compuestos:

  1. Obtener un \(6\).
  2. Obtener un número impar.
  3. Obtener un número mayor que \(2\).
  4. Obtener un \(1\).

Ejercicio 4

Expresa las siguientes probabilidades como fracción, decimal y porcentaje:

  1. La probabilidad de que llueva mañana es \(0{,}3\).
  2. La probabilidad de ganar un premio es \(\frac{1}{5}\).
  3. La probabilidad de que un estudiante apruebe un examen es \(80\%\).
Ejercicios (Nivel Intermedio)

Ejercicio 5

Se lanza una moneda \(100\) veces y se obtienen \(45\) caras. Calcula la frecuencia relativa de obtener cara y compárala con la probabilidad teórica.

Ejercicio 6

En una caja hay \(6\) bolas rojas, \(4\) bolas azules y \(5\) bolas verdes. Se extrae una bola al azar. Calcula la probabilidad de que:

  1. La bola sea roja.
  2. La bola sea azul.
  3. La bola no sea verde.
  4. La bola sea roja o azul.

Ejercicio 7

Se elige al azar una letra de la palabra “PROBABILIDAD”. Calcula la probabilidad de que:

  1. Sea una vocal.
  2. Sea una consonante.
  3. Sea la letra \(B\).
  4. No sea la letra \(A\).
Problemas (Nivel Intermedio-Avanzado)

Problema 1

Se lanzan dos dados de seis caras. Calcula la probabilidad de que:

  1. La suma de los dos dados sea \(5\).
  2. La suma sea menor o igual que \(4\).
  3. Se obtenga al menos un \(4\).
  4. Se obtenga el mismo número en ambos dados.

Problema 2

En una clase, el \(60\%\) de los estudiantes son mujeres. Se elige un estudiante al azar. Si la probabilidad de que sea mujer y use lentes es del \(20\%\), ¿cuál es la probabilidad de que un estudiante elegido al azar no use lentes, sabiendo que sí es mujer?

Problema 3

Se tienen dos urnas. La urna A contiene \(3\) bolas rojas y \(2\) bolas blancas. La urna B contiene \(1\) bola roja y \(4\) bolas blancas.

  1. Se elige una urna al azar y se extrae una bola. ¿Cuál es la probabilidad de que la bola sea roja?
  2. Si se extraen \(2\) bolas de la urna A, sin reemplazo, ¿cuál es la probabilidad de que ambas sean rojas?

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2. Probabilidad: Regla de la Suma y del Complemento

Probabilidad: Regla de la Suma y del Complemento

Repaso Rápido

Recordemos

  • Experimento aleatorio: proceso cuyo resultado es incierto.
  • Espacio muestral \((\Omega)\): conjunto de todos los resultados posibles.
  • Evento: subconjunto del espacio muestral.
  • Probabilidad: medida de la posibilidad de que ocurra un evento, con valores entre \(0\) y \(1\).
  • Probabilidad clásica: si los resultados son equiprobables, entonces: \[ P(A)=\frac{\text{casos favorables}}{\text{casos posibles}} \]

Regla de la Suma

Eventos mutuamente excluyentes

Dos eventos son mutuamente excluyentes si no pueden ocurrir al mismo tiempo.

Ejemplos:

  • Al lanzar un dado: “obtener un \(1\)” y “obtener un \(6\)”.
  • Al sacar una carta: “sacar un rey” y “sacar una reina”.
  • En una carrera: “llegar primero” y “llegar segundo”.

Si \(A\) y \(B\) son mutuamente excluyentes, entonces:

\[ P(A \text{ o } B)=P(A\cup B)=P(A)+P(B) \]

Ejemplo: eventos mutuamente excluyentes

Al lanzar un dado, consideremos los eventos:

  • \(A\): obtener un \(1\).
  • \(B\): obtener un \(6\).

Estos eventos no pueden ocurrir al mismo tiempo, por lo tanto son mutuamente excluyentes.

\[ P(A\cup B)=P(A)+P(B)=\frac{1}{6}+\frac{1}{6}=\frac{2}{6}=\frac{1}{3} \]

Eventos no mutuamente excluyentes

Dos eventos son no mutuamente excluyentes si pueden ocurrir al mismo tiempo.

Ejemplos:

  • Al lanzar un dado: “obtener par” y “obtener un número mayor que \(3\)”.
  • Al sacar una carta: “sacar corazón” y “sacar figura”.
  • En una encuesta: “tener perro” y “tener gato”.

En este caso se usa la regla general de la suma:

\[ P(A \text{ o } B)=P(A\cup B)=P(A)+P(B)-P(A\cap B) \]

Se resta \(P(A\cap B)\) para evitar contar dos veces los casos que pertenecen a ambos eventos.

Ejemplo: eventos no mutuamente excluyentes

Al lanzar un dado, consideremos los eventos:

  • \(A\): obtener un número par, entonces \(A=\{2,4,6\}\).
  • \(B\): obtener un número mayor que \(3\), entonces \(B=\{4,5,6\}\).

Los eventos tienen resultados en común:

\[ A\cap B=\{4,6\} \]

Por lo tanto:

\[ P(A\cup B)=P(A)+P(B)-P(A\cap B) \]

\[ P(A\cup B)=\frac{3}{6}+\frac{3}{6}-\frac{2}{6}=\frac{4}{6}=\frac{2}{3} \]

Diagramas de Venn

Los diagramas de Venn ayudan a visualizar eventos. Cada círculo representa un evento. La intersección corresponde a “\(A\) y \(B\)”, mientras que la unión corresponde a “\(A\) o \(B\)”.

Regla del Complemento

Complemento de un evento

El complemento de un evento \(A\), escrito como \(A^c\), \(A'\) o \(\bar{A}\), es el evento en que no ocurre \(A\).

Ejemplos:

  • Si \(A\) es “obtener par en un dado”, entonces \(A^c\) es “obtener impar”.
  • Si \(A\) es “sacar rey”, entonces \(A^c\) es “no sacar rey”.
  • Si \(A\) es “obtener al menos una cara al lanzar tres monedas”, entonces \(A^c\) es “no obtener ninguna cara”.

La fórmula del complemento es:

\[ P(A^c)=1-P(A) \]

Ejemplo: uso del complemento

Al lanzar un dado, sea \(A\) el evento “obtener un \(2\)”. Entonces:

\[ P(A)=\frac{1}{6} \]

El complemento \(A^c\) corresponde a “no obtener un \(2\)”. Por la regla del complemento:

\[ P(A^c)=1-P(A)=1-\frac{1}{6}=\frac{5}{6} \]

Ejercicios y Problemas

Ejercicios (Nivel Básico)

Ejercicio 1

Clasifica los siguientes pares de eventos como mutuamente excluyentes (ME) o no mutuamente excluyentes (NME):

  1. Lanzar un dado: “obtener un \(2\)” y “obtener un número impar”.
  2. Sacar una carta: “sacar un trébol” y “sacar un \(7\)”.
  3. Elegir un estudiante: “ser mujer” y “tener ojos azules”.
  4. Lanzar dos monedas: “obtener dos caras” y “obtener al menos un sello”.

Ejercicio 2

Si \(P(A)=0{,}4\), \(P(B)=0{,}5\), y \(A\) y \(B\) son mutuamente excluyentes, calcula:

  1. \(P(A\text{ o }B)\)
  2. \(P(A^c)\)
  3. \(P(B^c)\)

Ejercicio 3

Si \(P(A)=0{,}6\), \(P(B)=0{,}3\), y \(P(A\cap B)=0{,}2\), calcula \(P(A\cup B)\).

Ejercicios (Nivel Intermedio)

Ejercicio 4

Se lanza un dado de seis caras. Calcula la probabilidad de:

  1. Obtener un \(3\) o un \(4\).
  2. Obtener un número par o un número mayor que \(4\).
  3. No obtener un \(2\).
  4. Obtener un número que no sea ni \(5\) ni \(6\).

Ejercicio 5

En una urna hay \(5\) bolas rojas, \(3\) bolas azules y \(2\) bolas blancas. Se extrae una bola al azar. Calcula la probabilidad de:

  1. Sacar una bola roja o blanca.
  2. No sacar una bola azul.
  3. Sacar una bola que no sea ni roja ni blanca.
Problemas (Nivel Intermedio-Avanzado)

Problema 1

En un grupo de \(100\) personas, \(60\) leen el periódico A, \(40\) leen el periódico B y \(15\) leen ambos periódicos. Se elige una persona al azar. Calcula la probabilidad de que:

  1. Lea el periódico A o el periódico B.
  2. No lea ninguno de los dos periódicos.
  3. Lea solo el periódico A.

Problema 2

Se tienen dos eventos \(A\) y \(B\), tales que \(P(A)=0{,}7\), \(P(B^c)=0{,}4\), y \(P(A\cup B)=0{,}8\). Calcula:

  1. \(P(B)\)
  2. \(P(A\cap B)\)
  3. \(P(A^c\cap B^c)\)

Problema 3

Demuestra que, para cualquier evento \(A\), se cumple:

\[ P(A)+P(A^c)=1 \]

Usa un diagrama de Venn y la definición de probabilidad para justificar tu respuesta.

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3. Probabilidad Condicional: Concepto y Cálculo

Probabilidad Condicional: Concepto y Cálculo

¿Qué es la Probabilidad Condicional?

Definición

La probabilidad condicional es la probabilidad de que ocurra un evento \(A\), dado que ya ha ocurrido otro evento \(B\). Es un recálculo de la probabilidad de \(A\), teniendo en cuenta la información de que \(B\) ha ocurrido.

Ejemplo intuitivo

Supongamos que hay una bolsa con \(5\) bolas: \(3\) rojas y \(2\) azules.

Antes de extraer una bola, la probabilidad de sacar una roja es:

\[ P(\text{roja})=\frac{3}{5} \]

Si ya se sacó una bola roja y no se devuelve a la bolsa, quedan \(4\) bolas en total, de las cuales \(2\) son rojas.

Entonces, la probabilidad de sacar otra roja, dado que ya se sacó una roja, es:

\[ P(\text{otra roja}\mid \text{ya salió roja})=\frac{2}{4}=\frac{1}{2} \]

La información adicional cambia la probabilidad.

Notación

Probabilidad de \(A\) dado \(B\)

La notación de probabilidad condicional es:

\[ P(A\mid B) \]

Se lee: “probabilidad de \(A\) dado \(B\)”.

Eventos Dependientes e Independientes

Eventos dependientes

Dos eventos son dependientes si la ocurrencia de uno afecta la probabilidad del otro.

Ejemplos:

  • Sacar bolas sin reemplazo.
  • El clima: “llueve hoy” y “llueve mañana”.

Eventos independientes

Dos eventos son independientes si la ocurrencia de uno no afecta la probabilidad del otro.

Ejemplos:

  • Lanzar una moneda dos veces.
  • Lanzar dos dados.

Cálculo de la Probabilidad Condicional

Fórmula

Si \(P(B)>0\), entonces:

\[ P(A\mid B)=\frac{P(A\cap B)}{P(B)} \]

Donde:

  • \(P(A\mid B)\): probabilidad de \(A\) dado \(B\).
  • \(P(A\cap B)\): probabilidad de que ocurran ambos eventos.
  • \(P(B)\): probabilidad del evento que ya se sabe que ocurrió.

Explicación intuitiva

Al calcular \(P(A\mid B)\), restringimos el espacio muestral al evento \(B\). Luego, dentro de ese nuevo espacio, calculamos la proporción de casos donde también ocurre \(A\).

Ejemplo paso a paso

En una clase, el \(60\%\) de los estudiantes son mujeres. Además, el \(42\%\) del total son mujeres con cabello largo.

Calcula la probabilidad de que una persona tenga cabello largo, dado que es mujer.

Definimos los eventos:

  • \(A\): tener cabello largo.
  • \(B\): ser mujer.

Los datos son:

\[ P(B)=0{,}6 \]

\[ P(A\cap B)=0{,}42 \]

Aplicamos la fórmula:

\[ P(A\mid B)=\frac{P(A\cap B)}{P(B)} \]

\[ P(A\mid B)=\frac{0{,}42}{0{,}6}=0{,}7 \]

Por lo tanto:

\[ P(\text{cabello largo}\mid \text{mujer})=0{,}7=70\% \]

Caso Especial: Eventos Independientes

Condición de independencia

Si \(A\) y \(B\) son eventos independientes, entonces la ocurrencia de \(B\) no afecta la probabilidad de \(A\). Por eso:

\[ P(A\mid B)=P(A) \]

Además, si \(A\) y \(B\) son independientes, se cumple:

\[ P(A\cap B)=P(A)\cdot P(B) \]

Relación con la fórmula condicional

Si \(A\) y \(B\) son independientes, entonces:

\[ P(A\mid B)=\frac{P(A\cap B)}{P(B)} \]

Como \(P(A\cap B)=P(A)\cdot P(B)\), se tiene:

\[ P(A\mid B)=\frac{P(A)\cdot P(B)}{P(B)}=P(A) \]

Ejercicios y Problemas

Ejercicios (Nivel Básico)

Ejercicio 1

Si \(P(A)=0{,}6\), \(P(B)=0{,}3\), y \(P(A\cap B)=0{,}1\), calcula:

  1. \(P(A\mid B)\)
  2. \(P(B\mid A)\)
  3. ¿Son \(A\) y \(B\) independientes?

Ejercicio 2

Se lanza un dado. Sean los eventos:

  • \(A\): obtener un número par.
  • \(B\): obtener un número menor que \(4\).

Calcula:

  1. \(P(A)\)
  2. \(P(B)\)
  3. \(P(A\cap B)\)
  4. \(P(A\mid B)\)
  5. \(P(B\mid A)\)
  6. ¿Son \(A\) y \(B\) independientes?

Ejercicio 3

Si \(A\) y \(B\) son eventos independientes, con \(P(A)=0{,}4\) y \(P(B)=0{,}6\), calcula \(P(A\cap B)\).

Ejercicios (Nivel Intermedio)

Ejercicio 4

En una urna hay \(4\) bolas blancas y \(6\) bolas negras. Se extraen dos bolas sin reemplazo. Calcula la probabilidad de que:

  1. La primera bola sea blanca.
  2. La segunda bola sea negra, dado que la primera fue blanca.
  3. Ambas bolas sean blancas.
  4. La segunda bola sea blanca, dado que la primera fue negra.

Ejercicio 5

Se lanza un dado dos veces. Calcula la probabilidad de:

  1. Obtener un \(5\) en el primer lanzamiento.
  2. Obtener un \(3\) en el segundo lanzamiento, dado que se obtuvo un \(5\) en el primero.
  3. Obtener un \(5\) en el primer lanzamiento y un \(3\) en el segundo.
  4. Obtener un \(5\) y un \(3\), en cualquier orden.
Problemas (Nivel Intermedio-Avanzado)

Problema 1

Una fábrica tiene dos máquinas, A y B, que producen el mismo tipo de pieza. La máquina A produce el \(60\%\) de las piezas y la máquina B el \(40\%\). El \(5\%\) de las piezas producidas por A son defectuosas, y el \(2\%\) de las producidas por B son defectuosas. Se elige una pieza al azar.

  1. Calcula la probabilidad de que la pieza sea defectuosa.
  2. Si la pieza elegida es defectuosa, ¿cuál es la probabilidad de que haya sido producida por la máquina A?
  3. Si la pieza elegida no es defectuosa, ¿cuál es la probabilidad de que haya sido producida por la máquina B?

Problema 2

Se tienen tres monedas. La primera moneda es normal, es decir, tiene una cara y un sello. La segunda moneda tiene dos caras. La tercera moneda está trucada de tal manera que la probabilidad de obtener cara es \(\frac{1}{3}\). Se elige una moneda al azar y se lanza.

  1. Calcula la probabilidad de obtener cara.
  2. Si el resultado del lanzamiento fue cara, ¿cuál es la probabilidad de que se haya elegido la moneda normal?

Problema 3

Demuestra que si \(A\) y \(B\) son eventos independientes, entonces \(A^c\) y \(B^c\) también son independientes.

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4. Tablas de Doble Entrada y Diagramas de Árbol

Tablas de Doble Entrada y Diagramas de Árbol

Repaso: Probabilidad Condicional

Recordemos

La probabilidad condicional se calcula mediante:

\[ P(A\mid B)=\frac{P(A\cap B)}{P(B)} \]

Se interpreta como la probabilidad de que ocurra \(A\), dado que \(B\) ya ocurrió. Para usar esta fórmula debe cumplirse que \(P(B)>0\).

Tablas de Doble Entrada (Tablas de Contingencia)

¿Qué son?

Las tablas de doble entrada, también llamadas tablas de contingencia, organizan información sobre dos variables categóricas o eventos al mismo tiempo. Muestran las frecuencias o probabilidades de las distintas combinaciones posibles entre esas variables.

Estructura

Una tabla de doble entrada típica tiene:

  • Filas: representan las categorías de una variable o los posibles resultados de un evento.
  • Columnas: representan las categorías de la otra variable o los posibles resultados de otro evento.
  • Celdas internas: contienen la frecuencia o probabilidad de la intersección entre categorías.
  • Márgenes: corresponden a los totales de filas y columnas, también llamados frecuencias o probabilidades marginales.

Ejemplo: encuesta sobre hábito de lectura y género

Se encuesta a \(100\) personas sobre su género y si leen regularmente:

  Lee regularmente \((L)\) No lee regularmente \((L^c)\) Total
Hombre \((H)\) 20 30 50
Mujer \((M)\) 35 15 50
Total 55 45 100

Cálculo de probabilidades a partir de una tabla

  • Probabilidades conjuntas: se encuentran en las celdas internas de la tabla. Por ejemplo: \[ P(H\cap L)=\frac{20}{100}=0{,}2 \]
  • Probabilidades marginales: se calculan usando los totales de filas o columnas. Por ejemplo: \[ P(H)=\frac{50}{100}=0{,}5 \] \[ P(L)=\frac{55}{100}=0{,}55 \]
  • Probabilidades condicionales: se calculan usando la fórmula de probabilidad condicional. Por ejemplo: \[ P(L\mid H)=\frac{P(L\cap H)}{P(H)}=\frac{\frac{20}{100}}{\frac{50}{100}}=\frac{20}{50}=0{,}4 \]

Diagramas de Árbol

¿Qué son?

Los diagramas de árbol son representaciones que muestran los posibles resultados de una secuencia de eventos, junto con sus probabilidades. Son especialmente útiles para visualizar experimentos que ocurren en etapas.

Estructura

  • Nodo inicial: representa el punto de partida.
  • Ramas: representan los posibles resultados de cada etapa.
  • Probabilidades en las ramas: indican la probabilidad asociada a cada resultado.
  • Nodos finales: representan los resultados finales de la secuencia.

Ejemplo: lanzar una moneda dos veces

Al lanzar una moneda dos veces, cada lanzamiento puede resultar en cara \((C)\) o sello \((S)\).

CaraP = 1/2SelloP = 1/2CaraP = 1/2CaraP = 1/2SelloP = 1/2SelloP = 1/2CCCSCSCSSSInicioResultado: CCP = 1/4Resultado: CSP = 1/4Resultado: SCP = 1/4Resultado: SSP = 1/4Arbol de probabilidad: moneda dos vecesPrimer lanzamientoSegundo lanzamientoCada camino final tiene probabilidad 1/4.

Los resultados finales son:

\[ CC,\ CS,\ SC,\ SS \]

Cada resultado final tiene probabilidad:

\[ \frac{1}{2}\cdot \frac{1}{2}=\frac{1}{4} \]

Cálculo de probabilidades con diagramas de árbol

  • Regla del producto: para calcular la probabilidad de una secuencia específica, se multiplican las probabilidades de las ramas del camino.
  • Probabilidad total: para calcular la probabilidad de un evento que puede ocurrir por varios caminos, se suman las probabilidades de esos caminos.

Ejemplo de cálculo con árbol

Usando el experimento de lanzar una moneda dos veces:

La probabilidad de obtener dos caras es:

\[ P(CC)=\frac{1}{2}\cdot \frac{1}{2}=\frac{1}{4} \]

La probabilidad de obtener exactamente una cara es:

\[ P(CS)+P(SC)=\frac{1}{2}\cdot \frac{1}{2}+\frac{1}{2}\cdot \frac{1}{2} \]

\[ P(\text{exactamente una cara})=\frac{1}{4}+\frac{1}{4}=\frac{1}{2} \]

Comparación: Tablas vs. Árboles

Comparación

  • Tablas de doble entrada: son útiles para mostrar todas las combinaciones posibles entre dos eventos o variables, junto con sus frecuencias o probabilidades conjuntas. También permiten calcular probabilidades marginales fácilmente.
  • Limitación de las tablas: se vuelven difíciles de manejar cuando hay más de dos eventos.
  • Diagramas de árbol: son útiles para visualizar secuencias de eventos y calcular probabilidades en etapas.
  • Limitación de los árboles: pueden volverse muy grandes si hay muchos eventos o muchos resultados posibles en cada etapa.

Ejercicios y Problemas

Ejercicio 1

Completa la siguiente tabla de doble entrada sobre la preferencia de color, rojo o azul, y el género, hombre o mujer, de un grupo de personas:

  Rojo Azul Total
Hombre   40  
Mujer 30    
Total 50   100

Ejercicio 2

Usando la tabla completa del Ejercicio 1, calcula:

  1. \(P(\text{Hombre})\)
  2. \(P(\text{Rojo})\)
  3. \(P(\text{Hombre}\cap \text{Rojo})\)
  4. \(P(\text{Hombre}\mid \text{Rojo})\)
  5. \(P(\text{Rojo}\mid \text{Mujer})\)

Ejercicio 3

Dibuja un diagrama de árbol para representar el experimento de lanzar un dado de seis caras y luego lanzar una moneda. Calcula la probabilidad de obtener un número par en el dado y cara en la moneda.

Problema 1

Una empresa realiza una encuesta sobre la satisfacción de sus clientes con dos productos, A y B. Los resultados se muestran en la siguiente tabla:

  Satisfecho \((S)\) No satisfecho \((S^c)\) Total
Producto A 120 30 150
Producto B 180 70 250
Total 300 100 400
  1. Calcula la probabilidad de que un cliente elegido al azar esté satisfecho.
  2. Calcula la probabilidad de que un cliente haya comprado el Producto A, dado que está satisfecho.
  3. Calcula la probabilidad de que un cliente esté satisfecho, dado que compró el Producto B.
  4. ¿Son los eventos “comprar el Producto A” y “estar satisfecho” independientes? Justifica tu respuesta.

Problema 2

Se tienen dos urnas. La Urna 1 contiene \(2\) bolas rojas y \(3\) bolas azules. La Urna 2 contiene \(4\) bolas rojas y \(1\) bola azul. Se elige una urna al azar y se extrae una bola.

  1. Dibuja un diagrama de árbol para representar este experimento.
  2. Calcula la probabilidad de que la bola extraída sea roja.
  3. Si la bola extraída es roja, ¿cuál es la probabilidad de que provenga de la Urna 1?

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5. Toma de Decisiones con Probabilidad Condicional

Toma de Decisiones con Probabilidad Condicional

Repaso: Probabilidad Condicional

Recordemos

La probabilidad condicional se calcula mediante:

\[ P(A\mid B)=\frac{P(A\cap B)}{P(B)} \]

Se interpreta como la probabilidad de que ocurra \(A\), dado que \(B\) ya ocurrió. La información sobre \(B\) modifica la probabilidad de \(A\).

Aplicaciones en la Toma de Decisiones

Idea principal

La probabilidad condicional es una herramienta fundamental para tomar decisiones informadas en situaciones de incertidumbre. Permite evaluar riesgos y beneficios, y elegir la opción más favorable o menos riesgosa según la información disponible.

Ejemplo 1: Pruebas Médicas (Diagnóstico)

Contexto

Este es un ejemplo clásico de aplicación de la probabilidad condicional.

  • Sensibilidad: probabilidad de que la prueba dé positivo si la persona tiene la enfermedad.
  • Especificidad: probabilidad de que la prueba dé negativo si la persona no tiene la enfermedad.
  • Prevalencia: proporción de personas de la población que tienen la enfermedad.

Ejemplo numérico: prueba médica

Consideremos una enfermedad \(X\) y una prueba cuyo resultado puede ser positivo \((T)\) o negativo \((T^c)\).

  • Prevalencia de la enfermedad: \(P(X)=0{,}01\).
  • Sensibilidad de la prueba: \(P(T\mid X)=0{,}95\).
  • Especificidad de la prueba: \(P(T^c\mid X^c)=0{,}90\).

La pregunta clave es:

\[ P(X\mid T) \]

Es decir, si una persona da positivo en la prueba, ¿cuál es la probabilidad de que realmente tenga la enfermedad?

PositivoP = 0,95NegativoP = 0,05Tiene enfermedadP = 0,01PositivoP = 0,10NegativoP = 0,90No tiene enfermedadP = 0,99TTcXTTcXcInicioX y TP = 0,0095X y TcP = 0,0005Xc y TP = 0,099Xc y TcP = 0,891Arbol: enfermedad y resultado de la pruebaEstado realResultado de la pruebaEl resultado positivo puede venir de una persona enferma o de una persona sana.

Primero calculamos las probabilidades conjuntas:

\[ P(X\cap T)=P(T\mid X)\cdot P(X)=0{,}95\cdot 0{,}01=0{,}0095 \]

También:

\[ P(X^c)=1-P(X)=1-0{,}01=0{,}99 \]

Como la especificidad es \(P(T^c\mid X^c)=0{,}90\), entonces:

\[ P(T\mid X^c)=1-P(T^c\mid X^c)=1-0{,}90=0{,}10 \]

Por lo tanto:

\[ P(X^c\cap T)=P(T\mid X^c)\cdot P(X^c)=0{,}10\cdot 0{,}99=0{,}099 \]

Ahora calculamos la probabilidad total de obtener un resultado positivo:

\[ P(T)=P(X\cap T)+P(X^c\cap T) \]

\[ P(T)=0{,}0095+0{,}099=0{,}1085 \]

Finalmente, aplicamos probabilidad condicional:

\[ P(X\mid T)=\frac{P(X\cap T)}{P(T)} \]

\[ P(X\mid T)=\frac{0{,}0095}{0{,}1085}\approx 0{,}0876 \]

Resultado:

\[ P(X\mid T)\approx 0{,}0876=8{,}76\% \]

Interpretación fundamental

Aunque la prueba tiene alta sensibilidad y especificidad, la probabilidad de realmente tener la enfermedad dado un resultado positivo es aproximadamente \(8{,}76\%\). Esto ocurre porque la enfermedad es poco frecuente en la población.

Un resultado positivo no significa automáticamente que la persona tiene la enfermedad. La interpretación depende de la sensibilidad, la especificidad y la prevalencia.

Ejemplo 2: Seguros

Aplicación en seguros

Las compañías de seguros usan la probabilidad condicional para evaluar riesgos y establecer primas.

Por ejemplo, sean los eventos:

  • \(A\): tener un accidente automovilístico en un año.
  • \(B\): ser un conductor joven, menor de \(25\) años.

Si se sabe que:

\[ P(A\mid B)>P(A) \]

entonces ser conductor joven aumenta la probabilidad de accidente en comparación con la población general. Por eso, las primas de seguro para conductores jóvenes suelen ser más altas.

Ejemplo 3: Marketing y Publicidad

Aplicación en marketing

Las empresas usan la probabilidad condicional para segmentar clientes y dirigir campañas de manera más efectiva.

Por ejemplo, sean los eventos:

  • \(A\): comprar un producto.
  • \(B\): haber hecho clic en un anuncio online.

Si \(P(A\mid B)\) es alta, significa que la probabilidad de comprar aumenta entre quienes hicieron clic en el anuncio. Esa información puede ayudar a decidir si conviene invertir más en ese tipo de publicidad.

Introducción al Valor Esperado

Concepto intuitivo

El valor esperado es una especie de promedio ponderado de los posibles resultados de un evento incierto, donde cada resultado se pondera según su probabilidad.

Ejemplo simple de valor esperado

Se lanza un dado. Si sale \(6\), se ganan \(\$10\). Si sale cualquier otro número, se pierde \(\$1\).

Las probabilidades son:

\[ P(6)=\frac{1}{6} \qquad P(\text{no }6)=\frac{5}{6} \]

El valor esperado se calcula como:

\[ VE=(\text{ganancia si sale }6)\cdot P(6)+(\text{pérdida si no sale }6)\cdot P(\text{no }6) \]

\[ VE=10\cdot \frac{1}{6}+(-1)\cdot \frac{5}{6} \]

\[ VE=\frac{10}{6}-\frac{5}{6}=\frac{5}{6}\approx 0{,}83 \]

Si se jugara muchas veces, se esperaría ganar en promedio aproximadamente \(\$0{,}83\) por juego.

Atención

El valor esperado no necesariamente es un resultado posible en un solo intento. En el ejemplo anterior, no se puede ganar exactamente \(\$0{,}83\) en un lanzamiento. Es una interpretación de promedio a largo plazo.

Ejercicios y Problemas

Ejercicio 1

Retomando el ejemplo de la prueba médica, supón que la prevalencia de la enfermedad es del \(10\%\), es decir, \(P(X)=0{,}1\). La sensibilidad y especificidad de la prueba se mantienen igual:

\[ P(T\mid X)=0{,}95 \]

\[ P(T^c\mid X^c)=0{,}90 \]

Calcula \(P(X\mid T)\), la probabilidad de tener la enfermedad dado un resultado positivo, y compara el resultado con el del ejemplo original. ¿Qué conclusión puedes sacar?

Problema 1

Una compañía de seguros clasifica a sus clientes en dos grupos: de alto riesgo y de bajo riesgo. El \(30\%\) de los clientes son de alto riesgo. La probabilidad de que un cliente de alto riesgo tenga un accidente en un año es \(0{,}1\), mientras que la probabilidad de que un cliente de bajo riesgo tenga un accidente es \(0{,}02\).

  1. Si un cliente no tuvo un accidente el año pasado, ¿cuál es la probabilidad de que sea de alto riesgo?
  2. Si un cliente sí tuvo un accidente el año pasado, ¿cuál es la probabilidad de que sea de bajo riesgo?

Problema 2

Adaptación del problema de Monty Hall:

Estás en un concurso. Hay tres puertas: detrás de una hay un coche y detrás de las otras dos hay cabras. Eliges una puerta, por ejemplo la Puerta 1. El presentador, que sabe dónde está el coche, abre una de las otras dos puertas y muestra una cabra, por ejemplo la Puerta 3. Luego te ofrece cambiar tu elección a la puerta restante, la Puerta 2, o mantener tu elección original.

¿Qué deberías hacer? ¿Cambiar de puerta aumenta tu probabilidad de ganar el coche? Justifica tu respuesta usando probabilidad condicional.

Material de apoyo

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6. Ejercicios de Selección Múltiple (Parte 1) - Probabilidad

Ejercicios de Selección Múltiple (Parte 1)

Subunidad 2: Probabilidad Condicional y Toma de Decisiones

Instrucciones

Elige la alternativa correcta. Haz clic en “Mostrar solución” para revisar la respuesta y su desarrollo.

Ejercicio 1

Si lanzas una moneda justa, ¿cuál es la probabilidad de obtener cara?

  1. 0
  2. 0,25
  3. 0,5
  4. 0,75
  5. 1

Ejercicio 2

Si lanzas un dado de seis caras, ¿cuál es la probabilidad de obtener un número par?

  1. 16
  2. 13
  3. 12
  4. 23
  5. 1

Ejercicio 3

Si 𝐴 y 𝐵 son eventos mutuamente excluyentes, con 𝑃(𝐴) =0,3 y 𝑃(𝐵) =0,4, ¿cuál es 𝑃(𝐴 o 𝐵)?

  1. 0,12
  2. 0,7
  3. 0,1
  4. 0
  5. 1

Ejercicio 4

Si 𝑃(𝐴) =0,6, ¿cuál es 𝑃(𝐴𝑐), el complemento de 𝐴?

  1. 0
  2. 0,4
  3. 0,6
  4. 1
  5. No se puede calcular.

Ejercicio 5

Si 𝑃(𝐴) =0,7, 𝑃(𝐵) =0,5, y 𝑃(𝐴 𝐵) =0,3, ¿cuál es 𝑃(𝐴 o 𝐵)?

  1. 1,2
  2. 0,9
  3. 0,8
  4. 0,2
  5. 0,35

Ejercicio 6

Si 𝑃(𝐴 𝐵) =0,6 y 𝑃(𝐵) =0,5, ¿cuál es 𝑃(𝐴 𝐵)?

  1. 0,1
  2. 0,9
  3. 0,3
  4. 1,2
  5. 1,1

7. Ejercicios de Selección Múltiple (Parte 2) - Probabilidad

Ejercicios de Selección Múltiple (Parte 2)

Subunidad 2: Probabilidad Condicional y Toma de Decisiones

Instrucciones

Elige la alternativa correcta. Haz clic en “Mostrar solución” para revisar la respuesta y su desarrollo.

Ejercicio 16

Se tiene la siguiente tabla de doble entrada sobre el género y el uso de lentes en un grupo:

  Usa lentes (𝐿) No usa lentes (𝐿𝑐) Total
Hombre (𝐻) 15 35 50
Mujer (𝑀) 25 25 50
Total 40 60 100

Calcula 𝑃(𝐻 𝐿).

  1. 0,15
  2. 0,375
  3. 0,5
  4. 0,6
  5. 0,75

Ejercicio 17

Usando la misma tabla del Ejercicio 16, calcula 𝑃(𝐿 𝑀).

  1. 0,25
  2. 0,4
  3. 0,5
  4. 0,6
  5. 0,75

Ejercicio 18

Se extraen dos cartas sin reemplazo de una baraja estándar de 52 cartas. ¿Cuál es la probabilidad de que ambas cartas sean reyes?

  1. 113
  2. 1169
  3. 1221
  4. 452
  5. 14

Ejercicio 19

Se lanzan 3 monedas. ¿Cuál es la probabilidad de obtener 3 caras?

  1. 12
  2. 13
  3. 14
  4. 18
  5. 19

Ejercicio 20

Si se tienen dos eventos independientes 𝐴 y 𝐵, y se sabe que 𝑃(𝐴) =0,3 y 𝑃(𝐵) =0,6, ¿cuál es 𝑃(𝐴 𝐵)?

  1. 0,9
  2. 0,18
  3. 0,72
  4. 0,6
  5. 0,8

Ejercicio 21

En una empresa, el 70% de los empleados son hombres (𝐻) y el 30% son mujeres