Libro de variables aleatorias y probabilidad social
7. Comparación de distribuciones de probabilidad
Objetivos de la página
- Comparar dos distribuciones de probabilidad de variables aleatorias finitas.
- Determinar qué distribución asigna mayor probabilidad a ciertos valores o eventos.
- Interpretar diferencias entre distribuciones usando tablas y gráficos.
- Justificar conclusiones a partir de probabilidades calculadas.
¿Qué significa comparar distribuciones?
Comparar distribuciones de probabilidad significa analizar en qué se parecen y en qué se diferencian dos tablas o gráficos de probabilidades.
Para comparar, se pueden observar aspectos como:
- el valor más probable en cada distribución;
- la probabilidad de valores altos o bajos;
- la probabilidad de ciertos eventos, como \(X\geq 2\) o \(X\leq 1\);
- si las probabilidades están repartidas de forma uniforme o concentradas en pocos valores.
Procedimiento para comparar
- Verifica que ambas distribuciones sean válidas.
- Identifica los valores posibles de cada variable.
- Compara las probabilidades de valores específicos.
- Calcula probabilidades de eventos relevantes.
- Escribe una conclusión en el contexto del problema.
Ejemplo 1: comparar resultados en dos cursos
En dos cursos se aplica una actividad con puntaje de \(0\) a \(3\). Se elige al azar un estudiante de cada curso. La variable \(X\) representa el puntaje obtenido.
| \(x\) | Curso A: \(P(X=x)\) | Curso B: \(P(X=x)\) |
|---|---|---|
| \(0\) | \(0{,}10\) | \(0{,}30\) |
| \(1\) | \(0{,}20\) | \(0{,}30\) |
| \(2\) | \(0{,}40\) | \(0{,}20\) |
| \(3\) | \(0{,}30\) | \(0{,}20\) |
Curso A:
Curso B:
En el Curso A, el valor más probable es \(X=2\), con probabilidad \(0{,}40\). En el Curso B, los valores más probables son \(X=0\) y \(X=1\), ambos con probabilidad \(0{,}30\).
Si comparamos la probabilidad de obtener puntaje \(2\) o \(3\):
\[ P_A(X\geq 2)=P_A(X=2)+P_A(X=3)=0{,}40+0{,}30=0{,}70 \]
\[ P_B(X\geq 2)=P_B(X=2)+P_B(X=3)=0{,}20+0{,}20=0{,}40 \]
Por lo tanto, según estas distribuciones, es más probable obtener un puntaje alto en el Curso A que en el Curso B.
Ejemplo 2: distribución concentrada y distribución uniforme
Dos variables aleatorias \(X\) e \(Y\) pueden tomar los valores \(0\), \(1\), \(2\) y \(3\).
| Valor | \(P(X=x)\) | \(P(Y=y)\) |
|---|---|---|
| \(0\) | \(0{,}10\) | \(0{,}25\) |
| \(1\) | \(0{,}20\) | \(0{,}25\) |
| \(2\) | \(0{,}50\) | \(0{,}25\) |
| \(3\) | \(0{,}20\) | \(0{,}25\) |
Distribución de \(X\):
Distribución de \(Y\):
La distribución de \(X\) está más concentrada en el valor \(2\), porque \(P(X=2)=0{,}50\).
La distribución de \(Y\) es uniforme, porque todos sus valores tienen la misma probabilidad:
\[ P(Y=0)=P(Y=1)=P(Y=2)=P(Y=3)=0{,}25 \]
Ejemplo 3: comparar probabilidades en contexto
Dos plataformas muestran contenido a sus usuarios. Se define la variable \(A\) como:
\[ A=1 \text{ si el contenido mostrado es un anuncio} \]
\[ A=0 \text{ si el contenido mostrado no es un anuncio} \]
| Valor de \(A\) | Plataforma 1 | Plataforma 2 |
|---|---|---|
| \(0\) | \(0{,}80\) | \(0{,}55\) |
| \(1\) | \(0{,}20\) | \(0{,}45\) |
En la Plataforma 1:
\[ P(A=1)=0{,}20 \]
En la Plataforma 2:
\[ P(A=1)=0{,}45 \]
Como \(0{,}45>0{,}20\), la probabilidad de ver un anuncio es mayor en la Plataforma 2.
Esto no significa que siempre se verá un anuncio en la Plataforma 2, sino que, según la distribución, es más probable que aparezca un anuncio allí que en la Plataforma 1.
Error frecuente
No se debe concluir que una distribución es “mejor” solo porque una barra es más alta.
Primero se debe aclarar qué se está comparando. Por ejemplo, en algunos contextos puede interesar que \(X\) sea alto, pero en otros puede interesar que \(X\) sea bajo.
Conclusiones justificadas
Una buena comparación no se basa solo en mirar el gráfico. Debe incluir una probabilidad calculada y una interpretación.
Por ejemplo: “En el Curso A, \(P(X\geq 2)=0{,}70\), mientras que en el Curso B, \(P(X\geq 2)=0{,}40\). Por lo tanto, es más probable obtener puntaje \(2\) o superior en el Curso A”.
Ejercicio 1
Dos distribuciones de probabilidad se muestran en la tabla:
| \(x\) | Distribución A | Distribución B |
|---|---|---|
| \(0\) | \(0{,}20\) | \(0{,}40\) |
| \(1\) | \(0{,}50\) | \(0{,}30\) |
| \(2\) | \(0{,}30\) | \(0{,}30\) |
a) ¿Cuál es el valor más probable en cada distribución?
b) Calcula \(P_A(X\geq 1)\) y \(P_B(X\geq 1)\).
c) ¿En cuál distribución es más probable obtener \(1\) o más?
a) En la Distribución A, el valor más probable es \(X=1\), porque:
\[ P_A(X=1)=0{,}50 \]
En la Distribución B, el valor más probable es \(X=0\), porque:
\[ P_B(X=0)=0{,}40 \]
b) Calculamos:
\[ P_A(X\geq 1)=P_A(X=1)+P_A(X=2)=0{,}50+0{,}30=0{,}80 \]
\[ P_B(X\geq 1)=P_B(X=1)+P_B(X=2)=0{,}30+0{,}30=0{,}60 \]
c) Es más probable obtener \(1\) o más en la Distribución A, porque:
\[ 0{,}80>0{,}60 \]
Ejercicio 2
Observa las distribuciones de dos variables \(X\) e \(Y\):
Distribución de \(X\):
Distribución de \(Y\):
a) ¿Cuál es el valor más probable de \(X\)?
b) ¿Cuál es el valor más probable de \(Y\)?
c) Calcula \(P(X\geq 2)\) y \(P(Y\geq 2)\).
d) ¿Cuál distribución asigna mayor probabilidad a valores \(2\) o superiores?
Del gráfico de \(X\):
\[ P(X=0)=0{,}15,\quad P(X=1)=0{,}25,\quad P(X=2)=0{,}35,\quad P(X=3)=0{,}25 \]
Del gráfico de \(Y\):
\[ P(Y=0)=0{,}25,\quad P(Y=1)=0{,}35,\quad P(Y=2)=0{,}25,\quad P(Y=3)=0{,}15 \]
a) El valor más probable de \(X\) es \(2\), con probabilidad \(0{,}35\).
b) El valor más probable de \(Y\) es \(1\), con probabilidad \(0{,}35\).
c)
\[ P(X\geq 2)=P(X=2)+P(X=3)=0{,}35+0{,}25=0{,}60 \]
\[ P(Y\geq 2)=P(Y=2)+P(Y=3)=0{,}25+0{,}15=0{,}40 \]
d) La distribución de \(X\) asigna mayor probabilidad a valores \(2\) o superiores, porque \(0{,}60>0{,}40\).
Ejercicio 3
En dos cursos se mide el nivel de satisfacción con una actividad. Se define:
\[ S=1 \text{ satisfacción baja},\quad S=2 \text{ satisfacción media},\quad S=3 \text{ satisfacción alta} \]
| \(s\) | Curso A | Curso B |
|---|---|---|
| \(1\) | \(0{,}20\) | \(0{,}35\) |
| \(2\) | \(0{,}45\) | \(0{,}40\) |
| \(3\) | \(0{,}35\) | \(0{,}25\) |
a) Calcula la probabilidad de satisfacción media o alta en cada curso.
b) ¿En qué curso es mayor esa probabilidad?
c) Escribe una conclusión contextual.
a) Satisfacción media o alta corresponde a \(S=2\) o \(S=3\).
Para el Curso A:
\[ P_A(S\geq 2)=P_A(S=2)+P_A(S=3)=0{,}45+0{,}35=0{,}80 \]
Para el Curso B:
\[ P_B(S\geq 2)=P_B(S=2)+P_B(S=3)=0{,}40+0{,}25=0{,}65 \]
b) Es mayor en el Curso A, porque:
\[ 0{,}80>0{,}65 \]
c) Una conclusión posible es: según estas distribuciones, en el Curso A es más probable encontrar estudiantes con satisfacción media o alta respecto de la actividad.
Ejercicio 4
Dos distribuciones tienen los mismos valores posibles:
| \(x\) | Distribución A | Distribución B |
|---|---|---|
| \(0\) | \(0{,}05\) | \(0{,}25\) |
| \(1\) | \(0{,}15\) | \(0{,}25\) |
| \(2\) | \(0{,}50\) | \(0{,}25\) |
| \(3\) | \(0{,}30\) | \(0{,}25\) |
Determina si cada afirmación es verdadera o falsa. Justifica.
a) La Distribución B es uniforme.
b) En la Distribución A, el valor más probable es \(2\).
c) En ambas distribuciones, \(P(X\geq 2)=0{,}50\).
a) Verdadera. En la Distribución B, todos los valores tienen probabilidad \(0{,}25\), por lo tanto es uniforme.
b) Verdadera. En la Distribución A, la mayor probabilidad es \(0{,}50\), correspondiente a \(X=2\).
c) Falsa. Calculamos:
\[ P_A(X\geq 2)=P_A(X=2)+P_A(X=3)=0{,}50+0{,}30=0{,}80 \]
\[ P_B(X\geq 2)=P_B(X=2)+P_B(X=3)=0{,}25+0{,}25=0{,}50 \]
Por lo tanto, no son iguales.
Ejercicio 5
Una empresa de transporte registra el número de retrasos semanales de dos recorridos. Se define \(R\) como el número de retrasos en una semana.
| \(r\) | Recorrido A | Recorrido B |
|---|---|---|
| \(0\) | \(0{,}50\) | \(0{,}30\) |
| \(1\) | \(0{,}30\) | \(0{,}35\) |
| \(2\) | \(0{,}15\) | \(0{,}25\) |
| \(3\) | \(0{,}05\) | \(0{,}10\) |
a) ¿En cuál recorrido es más probable no tener retrasos?
b) Calcula la probabilidad de tener dos o más retrasos en cada recorrido.
c) ¿Qué recorrido parece más conveniente si se quiere reducir la probabilidad de muchos retrasos?
a) No tener retrasos significa \(R=0\).
En el Recorrido A:
\[ P_A(R=0)=0{,}50 \]
En el Recorrido B:
\[ P_B(R=0)=0{,}30 \]
Es más probable no tener retrasos en el Recorrido A.
b) Dos o más retrasos significa \(R\geq 2\).
\[ P_A(R\geq 2)=P_A(R=2)+P_A(R=3)=0{,}15+0{,}05=0{,}20 \]
\[ P_B(R\geq 2)=P_B(R=2)+P_B(R=3)=0{,}25+0{,}10=0{,}35 \]
c) El Recorrido A parece más conveniente si se quiere reducir la probabilidad de muchos retrasos, porque \(0{,}20<0{,}35\).
Ejercicio 6
Completa la distribución B para que sea válida. Luego compara ambas distribuciones.
| \(x\) | Distribución A | Distribución B |
|---|---|---|
| \(0\) | \(0{,}20\) | \(0{,}10\) |
| \(1\) | \(0{,}30\) | \(0{,}20\) |
| \(2\) | \(0{,}30\) | \(p\) |
| \(3\) | \(0{,}20\) | \(0{,}40\) |
a) Calcula el valor de \(p\).
b) Calcula \(P_A(X\geq 2)\) y \(P_B(X\geq 2)\).
c) ¿Cuál distribución asigna mayor probabilidad a valores \(2\) o superiores?
a) Para que la Distribución B sea válida, sus probabilidades deben sumar \(1\):
\[ 0{,}10+0{,}20+p+0{,}40=1 \]
\[ 0{,}70+p=1 \]
\[ p=0{,}30 \]
b) Calculamos:
\[ P_A(X\geq 2)=P_A(X=2)+P_A(X=3)=0{,}30+0{,}20=0{,}50 \]
\[ P_B(X\geq 2)=P_B(X=2)+P_B(X=3)=0{,}30+0{,}40=0{,}70 \]
c) La Distribución B asigna mayor probabilidad a valores \(2\) o superiores, porque \(0{,}70>0{,}50\).
Ejercicio 7
Observa las dos distribuciones:
Distribución A:
Distribución B:
a) ¿Qué distribución tiene mayor probabilidad en valores bajos, \(0\) o \(1\)?
b) ¿Qué distribución tiene mayor probabilidad en valores altos, \(2\) o \(3\)?
c) Escribe una conclusión comparativa.
a) Valores bajos corresponden a \(0\) o \(1\).
Para A:
\[ P_A(X\leq 1)=0{,}40+0{,}30=0{,}70 \]
Para B:
\[ P_B(X\leq 1)=0{,}10+0{,}20=0{,}30 \]
La Distribución A tiene mayor probabilidad en valores bajos.
b) Valores altos corresponden a \(2\) o \(3\).
Para A:
\[ P_A(X\geq 2)=0{,}20+0{,}10=0{,}30 \]
Para B:
\[ P_B(X\geq 2)=0{,}30+0{,}40=0{,}70 \]
La Distribución B tiene mayor probabilidad en valores altos.
c) Una conclusión posible es: la Distribución A concentra más probabilidad en valores bajos, mientras que la Distribución B concentra más probabilidad en valores altos.
Ejercicio 8
En una actividad de aula, una variable \(P\) representa el puntaje obtenido por un estudiante elegido al azar.
| \(p\) | Grupo 1 | Grupo 2 |
|---|---|---|
| \(0\) | \(0{,}10\) | \(0{,}25\) |
| \(1\) | \(0{,}20\) | \(0{,}25\) |
| \(2\) | \(0{,}30\) | \(0{,}25\) |
| \(3\) | \(0{,}40\) | \(0{,}25\) |
a) ¿Cuál grupo tiene distribución uniforme?
b) ¿En cuál grupo es más probable obtener puntaje \(3\)?
c) ¿En cuál grupo es más probable obtener puntaje \(2\) o \(3\)?
a) El Grupo 2 tiene distribución uniforme, porque todos los puntajes tienen probabilidad \(0{,}25\).
b) En el Grupo 1:
\[ P_1(P=3)=0{,}40 \]
En el Grupo 2:
\[ P_2(P=3)=0{,}25 \]
Es más probable obtener puntaje \(3\) en el Grupo 1.
c) Calculamos puntaje \(2\) o \(3\):
\[ P_1(P\geq 2)=0{,}30+0{,}40=0{,}70 \]
\[ P_2(P\geq 2)=0{,}25+0{,}25=0{,}50 \]
Es más probable obtener puntaje \(2\) o \(3\) en el Grupo 1.
Ejercicio 9
Dos plataformas digitales tienen la siguiente distribución para la variable \(A\), donde \(A=1\) significa “aparece un anuncio” y \(A=0\) significa “no aparece un anuncio”.
| \(a\) | Plataforma A | Plataforma B |
|---|---|---|
| \(0\) | \(0{,}65\) | \(0{,}40\) |
| \(1\) | \(0{,}35\) | \(0{,}60\) |
a) ¿En cuál plataforma es más probable ver un anuncio?
b) ¿En cuál plataforma es más probable no ver un anuncio?
c) Explica por qué la comparación debe considerar el significado de \(A=0\) y \(A=1\).
a) Ver un anuncio corresponde a \(A=1\).
\[ P_A(A=1)=0{,}35 \]
\[ P_B(A=1)=0{,}60 \]
Es más probable ver un anuncio en la Plataforma B.
b) No ver un anuncio corresponde a \(A=0\).
\[ P_A(A=0)=0{,}65 \]
\[ P_B(A=0)=0{,}40 \]
Es más probable no ver un anuncio en la Plataforma A.
c) Es importante considerar el significado de \(A=0\) y \(A=1\), porque no basta con comparar números: se debe saber qué representa cada valor para interpretar correctamente la situación.
Ejercicio 10
Una variable aleatoria \(X\) tiene estas dos posibles distribuciones:
| \(x\) | Distribución A | Distribución B |
|---|---|---|
| \(1\) | \(0{,}30\) | \(0{,}10\) |
| \(2\) | \(0{,}40\) | \(0{,}40\) |
| \(3\) | \(0{,}30\) | \(0{,}50\) |
Un estudiante dice: “Las dos distribuciones son iguales porque ambas tienen \(P(X=2)=0{,}40\)”.
¿Es correcta su afirmación? Justifica.
La afirmación no es correcta.
Es verdad que ambas distribuciones tienen:
\[ P(X=2)=0{,}40 \]
Pero eso no significa que toda la distribución sea igual. Comparamos los otros valores:
\[ P_A(X=1)=0{,}30,\qquad P_B(X=1)=0{,}10 \]
\[ P_A(X=3)=0{,}30,\qquad P_B(X=3)=0{,}50 \]
Además, en la Distribución A se reparte la probabilidad restante de manera equilibrada entre \(1\) y \(3\), mientras que en la Distribución B hay más concentración en \(3\).
Por lo tanto, las distribuciones no son iguales.
Ejercicio 11
Observa las distribuciones de dos variables aleatorias \(M\) y \(N\):
Distribución de \(M\):
Distribución de \(N\):
a) Escribe la tabla de cada distribución.
b) Calcula \(P(M\geq 2)\) y \(P(N\geq 2)\).
c) ¿Cuál variable tiene mayor probabilidad de tomar valores \(2\) o \(3\)?
a) Las tablas son:
| \(m\) | \(P(M=m)\) |
|---|---|
| \(0\) | \(0{,}20\) |
| \(1\) | \(0{,}30\) |
| \(2\) | \(0{,}30\) |
| \(3\) | \(0{,}20\) |
| \(n\) | \(P(N=n)\) |
|---|---|
| \(0\) | \(0{,}05\) |
| \(1\) | \(0{,}15\) |
| \(2\) | \(0{,}35\) |
| \(3\) | \(0{,}45\) |
b)
\[ P(M\geq 2)=P(M=2)+P(M=3)=0{,}30+0{,}20=0{,}50 \]
\[ P(N\geq 2)=P(N=2)+P(N=3)=0{,}35+0{,}45=0{,}80 \]
c) La variable \(N\) tiene mayor probabilidad de tomar valores \(2\) o \(3\), porque \(0{,}80>0{,}50\).
Ejercicio 12
Una noticia escolar afirma:
“El Grupo B tuvo mejores resultados que el Grupo A, porque su probabilidad de puntaje máximo es mayor”.
| Puntaje \(x\) | Grupo A | Grupo B |
|---|---|---|
| \(0\) | \(0{,}05\) | \(0{,}20\) |
| \(1\) | \(0{,}15\) | \(0{,}25\) |
| \(2\) | \(0{,}50\) | \(0{,}20\) |
| \(3\) | \(0{,}30\) | \(0{,}35\) |
a) Verifica si la afirmación sobre el puntaje máximo es correcta.
b) Calcula la probabilidad de obtener puntaje \(2\) o \(3\) en cada grupo.
c) ¿La conclusión de la noticia queda completamente justificada? Explica.
a) El puntaje máximo es \(3\).
En el Grupo A:
\[ P_A(X=3)=0{,}30 \]
En el Grupo B:
\[ P_B(X=3)=0{,}35 \]
La afirmación sobre el puntaje máximo es correcta, porque \(0{,}35>0{,}30\).
b) Calculamos la probabilidad de obtener puntaje \(2\) o \(3\).
Para el Grupo A:
\[ P_A(X\geq 2)=P_A(X=2)+P_A(X=3)=0{,}50+0{,}30=0{,}80 \]
Para el Grupo B:
\[ P_B(X\geq 2)=P_B(X=2)+P_B(X=3)=0{,}20+0{,}35=0{,}55 \]
c) La conclusión no queda completamente justificada si solo se mira el puntaje máximo. Aunque el Grupo B tiene mayor probabilidad de puntaje \(3\), el Grupo A tiene mayor probabilidad de obtener puntaje \(2\) o \(3\).
Por eso, una conclusión más cuidadosa sería: “El Grupo B tiene mayor probabilidad de obtener el puntaje máximo, pero el Grupo A tiene mayor probabilidad de obtener un puntaje alto si consideramos \(2\) o \(3\)”.
Para continuar
En la próxima página se analizará cómo se usan probabilidades y distribuciones en información presentada en medios y contextos sociales.