1. Cuando el azar se transforma en número

Objetivo de aprendizaje

  • Comprender que algunos resultados de experimentos aleatorios pueden transformarse en valores numéricos.
  • Reconocer que una variable aleatoria permite estudiar cómo se comporta una cantidad que depende del azar.

Del resultado aleatorio al valor numérico

En probabilidad, muchas veces comenzamos estudiando eventos: que salga cara, que salga un número par, que una persona responda “sí” o que un estudiante apruebe.

Pero en muchos problemas no basta con saber qué evento ocurrió. También interesa asociar un número al resultado del experimento.

Por ejemplo, si se lanzan dos monedas, podemos contar cuántas caras aparecen. Esa cantidad depende del azar, pero siempre toma un valor numérico.

Idea central

Ya no solo calculamos la probabilidad de un evento. Ahora estudiaremos cómo se comporta una variable que depende del azar.

Por ejemplo, si \(X\) representa la cantidad de caras al lanzar dos monedas, entonces \(X\) puede tomar los valores:

\[ 0,\ 1,\ 2 \]

Ejemplo 1: lanzar dos monedas

Consideremos el experimento aleatorio de lanzar dos monedas.

Los resultados posibles son:

Resultado Cantidad de caras Valor de \(X\)
Sello, sello 0 caras \(X=0\)
Cara, sello 1 cara \(X=1\)
Sello, cara 1 cara \(X=1\)
Cara, cara 2 caras \(X=2\)

En este caso, el azar produce resultados como “cara, sello” o “sello, cara”, pero la variable \(X\) transforma esos resultados en números.

El siguiente gráfico muestra cuántas veces aparece cada valor de \(X\) dentro de los resultados posibles:

El valor \(X=1\) aparece en dos resultados posibles, mientras que \(X=0\) y \(X=2\) aparecen en un resultado cada uno.

Ejemplo 2: lanzar un dado

Al lanzar un dado, podemos definir una cantidad que dependa del resultado.

Por ejemplo, sea \(Y\) la cantidad de puntos obtenidos en el dado.

Entonces los posibles valores de \(Y\) son:

\[ 1,\ 2,\ 3,\ 4,\ 5,\ 6 \]

En este caso, el resultado del experimento ya es numérico, por lo que la variable \(Y\) coincide con el número obtenido en el dado.

Ejemplo 3: transformar respuestas en números

Una encuesta pregunta a una persona si recicla en su hogar. Las respuestas posibles son “sí” o “no”.

Aunque las respuestas no son números, podemos definir una variable \(Z\) así:

Respuesta Valor de \(Z\)
Sí recicla \(Z=1\)
No recicla \(Z=0\)

Así, una respuesta cualitativa se transforma en un valor numérico que puede estudiarse con herramientas de probabilidad.

Error frecuente

No toda etiqueta numérica representa una cantidad con sentido matemático.

Por ejemplo, si se codifica “rojo” como \(1\), “azul” como \(2\) y “verde” como \(3\), esos números sirven como códigos, pero no significa que “verde” sea mayor que “azul” en sentido matemático.

Idea clave

Una variable aleatoria conecta dos ideas: el azar y los números.

Primero ocurre un resultado aleatorio; luego una regla asigna un número a ese resultado.

Ejercicios progresivos a desafiantes

Ejercicio 1: identificar el número asociado

Se lanza una moneda tres veces y se define \(X\) como la cantidad de caras obtenidas.

Si el resultado es:

\[ \text{Cara, sello, cara} \]

¿Cuál es el valor de \(X\)?

Ejercicio 2: definir una variable numérica

Se lanza un dado y se observa si el resultado es par o impar.

Define una variable \(X\) que tome el valor \(1\) si el resultado es par y \(0\) si el resultado es impar.

Completa los valores de \(X\) para los resultados posibles del dado.

Ejercicio 3: resultados distintos con el mismo valor

Se lanzan dos monedas y se define \(X\) como la cantidad de caras obtenidas.

Escribe dos resultados distintos del experimento que produzcan el mismo valor \(X=1\).

Ejercicio 4: construir una regla

Una caja contiene tarjetas con las letras A, B, C y D. Se extrae una tarjeta al azar.

Define una variable \(X\) que transforme el resultado en un número, asignando:

  • \(X=1\) si sale una vocal,
  • \(X=0\) si sale una consonante.

Indica el valor de \(X\) para cada letra.

Ejercicio 5: caso desafiante

Se lanzan dos dados y se define \(S\) como la suma de los puntos obtenidos.

  1. Indica el menor valor posible de \(S\).
  2. Indica el mayor valor posible de \(S\).
  3. Explica por qué \(S\) depende del azar, aunque siempre sea un número.