Método

Integradores de Probabilidad

Un integrador junta varios temas de la unidad en un solo ejercicio, con consignas encadenadas a), b), c) y d) — como en un parcial.

1.

Una urna tiene 55 bolillas rojas, 33 azules y 44 verdes, todas del mismo tamaño. Se extrae una al azar.

  • a)Describí el experimento aleatorio y decí cuántos resultados tiene el espacio muestral.
  • b)Escribí el suceso salir roja como conjunto de sucesos elementales y decí cuántos casos favorables tiene.
  • c)Con los casos de b) y el total de a), calculá la probabilidad de sacar una bolilla roja.
  • d)Si en lugar de una se extraen 33 bolillas juntas, contá de cuántas maneras se puede formar ese puñado.
Ver solución

a)

1. Vemos por qué el experimento es aleatorio. Antes de sacar la bolilla no se puede predecir cuál sale, pero sí se sabe cuáles son todos los resultados posibles. Eso es un experimento aleatorio.

2. Listamos los resultados posibles. Cada bolilla de la urna es un resultado distinto, aunque dos tengan el mismo color: el espacio muestral son las bolillas, no los colores.

3. Contamos. 5+3+4=125 + 3 + 4 = 12 resultados posibles, todos con la misma chance porque las bolillas son iguales al tacto.

Respuesta: el espacio muestral tiene 1212 resultados equiprobables

b)

1. Distinguimos suceso de suceso elemental. Cada una de las 1212 bolillas de a) es un suceso elemental. Un suceso es cualquier conjunto de ellos.

2. Armamos el suceso. Salir roja es el conjunto formado por todas las bolillas rojas de la urna.

3. Contamos sus elementos. Son 55 bolillas rojas, así que el suceso tiene 55 casos favorables.

Respuesta: el suceso salir roja tiene 55 casos favorables

c)

1. Verificamos que se puede usar la definición clásica. Los 1212 resultados son equiprobables, que es la condición para dividir favorables sobre posibles.

2. Armamos el cociente. 512=512\dfrac{5}{12} = \dfrac{5}{12}.

3. Interpretamos. Poco menos de la mitad de las bolillas son rojas, y la probabilidad 5120,4167\dfrac{5}{12} \approx 0{,}4167 lo refleja.

Respuesta: la probabilidad de sacar roja es 5120,4167\dfrac{5}{12} \approx 0{,}4167

d)

1. Vemos si el orden importa. Las bolillas se sacan juntas, así que sacar la primera y la segunda es lo mismo que sacar la segunda y la primera: el orden no cuenta.

2. Elegimos la fórmula. Es una combinación: se eligen 33 bolillas entre las 1212 que contamos en a), sin repetir y sin ordenar.

3. Calculamos. (123)=220\dbinom{12}{3} = 220 puñados distintos.

4. Anotamos para qué sirve. Ese 220220 es el denominador de cualquier probabilidad que se quiera calcular sobre extracciones de tres bolillas.

Respuesta: hay 220220 maneras de formar el puñado

Repasá: Experimento aleatorio y espacio muestral · Sucesos y sucesos elementales · La definición clásica de probabilidad · Contar para calcular probabilidades

2.

En una caja hay 88 lapiceras azules, 66 negras y 11 roja. Se saca una sin mirar.

  • a)Decí cuál es el espacio muestral del experimento y cuántos elementos tiene.
  • b)Escribí cuántos sucesos elementales componen el suceso salir azul.
  • c)Con lo contado en b), calculá la probabilidad de sacar una lapicera azul.
  • d)Usando la probabilidad de c), calculá la probabilidad del suceso complementario y verificá que los dos son incompatibles.
Ver solución

a)

1. Reconocemos el experimento. Sacar una lapicera sin mirar tiene resultado incierto y conjunto de resultados conocido: es aleatorio.

2. Definimos el espacio muestral. Es el conjunto de todas las lapiceras que pueden salir, una por una.

3. Contamos. 8+6+1=158 + 6 + 1 = 15 lapiceras, y cada una tiene la misma chance de salir.

Respuesta: el espacio muestral tiene 1515 elementos equiprobables

b)

1. Volvemos a los elementos. De las 1515 lapiceras de a), cada una es un suceso elemental.

2. Recortamos el suceso. Salir azul junta a todas las lapiceras azules y a ninguna otra.

3. Contamos. El suceso tiene 88 sucesos elementales.

Respuesta: el suceso salir azul tiene 88 sucesos elementales

c)

1. Chequeamos la equiprobabilidad. Las lapiceras son indistinguibles al tacto, así que se puede usar la definición clásica.

2. Dividimos favorables sobre posibles. 815=815\dfrac{8}{15} = \dfrac{8}{15}.

3. Leemos el número. Da algo más de la mitad: 8150,5333\dfrac{8}{15} \approx 0{,}5333.

Respuesta: la probabilidad de sacar azul es 8150,5333\dfrac{8}{15} \approx 0{,}5333

d)

1. Definimos el complementario. Es el suceso que ocurre exactamente cuando el otro no ocurre: acá, sacar una lapicera que no sea azul.

2. Usamos que las dos probabilidades suman uno. 1815=7151 - \dfrac{8}{15} = \dfrac{7}{15}.

3. Verificamos que no pueden ocurrir juntos. Una misma lapicera no puede ser azul y no azul a la vez, así que la intersección de los dos sucesos es vacía y son incompatibles.

4. Controlamos. 815+715=1\dfrac{8}{15} + \dfrac{7}{15} = 1, que es lo que tiene que dar un suceso y su complementario.

Respuesta: el complementario tiene probabilidad 7150,4667\dfrac{7}{15} \approx 0{,}4667 y los dos sucesos son incompatibles

Repasá: Experimento aleatorio y espacio muestral · Sucesos y sucesos elementales · La definición clásica de probabilidad · Sucesos incompatibles y complementarios

3.

Una bolsa contiene 99 fichas verdes, 55 amarillas y 22 rojas. Se saca una ficha al azar.

  • a)Contá cuántos casos favorables tienen los sucesos salir verde y salir amarilla.
  • b)Con los casos de a), calculá la probabilidad de cada uno de esos dos sucesos.
  • c)Con las probabilidades de b), calculá la probabilidad de que la ficha sea verde o amarilla.
  • d)Si se sacan 22 fichas juntas, contá cuántos pares distintos se pueden formar.
Ver solución

a)

1. Contamos el total. 9+5+2=169 + 5 + 2 = 16 fichas en la bolsa.

2. Recortamos el primer suceso. Salir verde reúne 99 fichas.

3. Recortamos el segundo. Salir amarilla reúne 55 fichas, y ninguna ficha está en los dos sucesos a la vez.

Respuesta: salir verde tiene 99 casos favorables y salir amarilla 55, sobre 1616 fichas

b)

1. Aplicamos la definición clásica. Las fichas son iguales salvo por el color, así que todas tienen la misma chance.

2. Calculamos la de verde. 916=916\dfrac{9}{16} = \dfrac{9}{16}.

3. Calculamos la de amarilla. 516=516\dfrac{5}{16} = \dfrac{5}{16}.

Respuesta: probabilidad 916\dfrac{9}{16} para verde y 516\dfrac{5}{16} para amarilla

c)

1. Escribimos la regla general. La probabilidad de la unión es la suma de las probabilidades menos la de la intersección.

2. Miramos la intersección. Ninguna ficha es verde y amarilla al mismo tiempo, así que la intersección tiene probabilidad cero y el término que se resta desaparece.

3. Sumamos. 916+516=78\dfrac{9}{16} + \dfrac{5}{16} = \dfrac{7}{8}.

4. Controlamos. Queda por debajo de uno, y lo que falta para llegar es justo la probabilidad de sacar roja.

Respuesta: la probabilidad de verde o amarilla es 780,875\dfrac{7}{8} \approx 0{,}875

d)

1. Vemos si el orden cuenta. Se sacan las dos juntas, así que un par queda determinado por qué fichas lo forman y no por en qué orden salieron.

2. Elegimos la fórmula. Es una combinación de las 1616 fichas tomadas de a 22.

3. Calculamos. (162)=120\dbinom{16}{2} = 120 pares.

Respuesta: se pueden formar 120120 pares distintos

Repasá: Sucesos y sucesos elementales · La definición clásica de probabilidad · La probabilidad de la unión · Contar para calcular probabilidades

4.

Una encuesta cruzó el hábito de fumar con la presencia de tos crónica en 200200 personas: fuma y tos: 3030 · fuma y sin tos: 2020 · no fuma y tos: 2525 · no fuma y sin tos: 125125.

  • a)Leyendo la tabla de doble entrada, calculá la probabilidad de que una persona elegida al azar fume y tenga tos, y las dos probabilidades marginales.
  • b)Con la marginal de a), calculá la probabilidad del suceso no fumar.
  • c)Con las probabilidades de a), calculá la probabilidad de que la persona fume o tenga tos.
  • d)Comparando la conjunta de a) con el producto de las marginales, decidí si fumar y tener tos son sucesos independientes.
Ver solución

a)

1. Ubicamos la celda. El cruce de fuma con tos vale 3030 personas.

2. Dividimos por el total. 30200=320\dfrac{30}{200} = \dfrac{3}{20}.

3. Sumamos la fila para la marginal de fumar. 30+20=5030 + 20 = 50, y 50200=14\dfrac{50}{200} = \dfrac{1}{4}.

4. Sumamos la columna para la marginal de tos. 30+25=5530 + 25 = 55, y 55200=1140\dfrac{55}{200} = \dfrac{11}{40}.

Respuesta: la conjunta vale 320\dfrac{3}{20}, y las marginales 14\dfrac{1}{4} para fumar y 1140\dfrac{11}{40} para tos

b)

1. Escribimos la operación. No fumar es el complemento del suceso fumar dentro del mismo espacio muestral.

2. Restamos de uno. 114=341 - \dfrac{1}{4} = \dfrac{3}{4}.

3. Verificamos contra la tabla. Sumando la segunda fila, 25+125=15025 + 125 = 150, y 150200=34\dfrac{150}{200} = \dfrac{3}{4}: coincide.

Respuesta: la probabilidad de no fumar es 34\dfrac{3}{4}

c)

1. Escribimos la regla de la unión. Se suman las dos marginales y se resta la conjunta, porque quien fuma y tose se contó dos veces.

2. Reemplazamos. 14+1140320=38\dfrac{1}{4} + \dfrac{11}{40} - \dfrac{3}{20} = \dfrac{3}{8}.

3. Controlamos con la tabla. Las personas que fuman o tosen son 30+20+25=7530 + 20 + 25 = 75, y dividido 200200 da lo mismo.

Respuesta: la probabilidad de fumar o toser es 380,375\dfrac{3}{8} \approx 0{,}375

d)

1. Escribimos la condición. Dos sucesos son independientes exactamente cuando la probabilidad conjunta es el producto de las dos marginales.

2. Calculamos el producto. 141140=11160\dfrac{1}{4} \cdot \dfrac{11}{40} = \dfrac{11}{160}.

3. Comparamos con la conjunta. La conjunta de a) es 320\dfrac{3}{20}, bastante más grande que 11160\dfrac{11}{160}.

4. Concluimos. Como no coinciden, los sucesos no son independientes: entre los fumadores la tos aparece más seguido que en el conjunto general.

Respuesta: el producto de las marginales da 11160\dfrac{11}{160} y la conjunta 320\dfrac{3}{20}: no son independientes

Repasá: Diagramas de Venn y tablas de doble entrada · Operaciones entre sucesos · La probabilidad de la unión · Sucesos independientes

5.

Una cátedra cruzó la asistencia con el resultado del primer parcial en 300300 estudiantes: asiste y aprueba: 120120 · asiste y no aprueba: 3030 · no asiste y aprueba: 4040 · no asiste y no aprueba: 110110.

  • a)Con la tabla de doble entrada, calculá la probabilidad de que un estudiante asista y apruebe, y la probabilidad marginal de asistir.
  • b)Sumando la columna correspondiente, calculá la probabilidad de aprobar y, usando los axiomas, la de no aprobar.
  • c)Con la conjunta y la marginal de a), calculá la probabilidad de aprobar dado que el estudiante asiste.
  • d)En otra cohorte de 500500 estudiantes aprobaron 260260. Calculá la frecuencia relativa de aprobar y compará con la probabilidad de b).
Ver solución

a)

1. Tomamos la celda del cruce. Asisten y aprueban 120120 estudiantes de 300300.

2. Calculamos la conjunta. 120300=25\dfrac{120}{300} = \dfrac{2}{5}.

3. Sumamos la fila para la marginal. 120+30=150120 + 30 = 150 asisten, y 150300=12\dfrac{150}{300} = \dfrac{1}{2}.

Respuesta: la conjunta vale 25\dfrac{2}{5} y la marginal de asistir 12\dfrac{1}{2}

b)

1. Sumamos la columna. Aprueban 120+40=160120 + 40 = 160 estudiantes.

2. Calculamos la marginal. 160300=815\dfrac{160}{300} = \dfrac{8}{15}.

3. Usamos la consecuencia de los axiomas. Como aprobar y no aprobar cubren todo el espacio muestral y no se pisan, sus probabilidades suman uno: 1815=7151 - \dfrac{8}{15} = \dfrac{7}{15}.

4. Controlamos contra la tabla. No aprueban 30+110=14030 + 110 = 140, que sobre 300300 da el mismo número.

Respuesta: la probabilidad de aprobar es 815\dfrac{8}{15} y la de no aprobar 715\dfrac{7}{15}

c)

1. Escribimos la definición. La condicional es la conjunta dividida por la probabilidad del suceso que condiciona, que acá es asistir.

2. Reemplazamos. 2512=45\dfrac{\dfrac{2}{5}}{\dfrac{1}{2}} = \dfrac{4}{5}.

3. Cuidamos el denominador. Va la marginal de asistir y no la de aprobar: dividir por 815\dfrac{8}{15} respondería otra pregunta, la de asistir dado que aprueba.

4. Interpretamos. Entre los que asisten, aprueba el 8080 por ciento, bastante más que el 160353,3333\dfrac{160}{3} \approx 53{,}3333 por ciento general.

Respuesta: la probabilidad de aprobar dado que asiste es 45\dfrac{4}{5}

d)

1. Calculamos la frecuencia relativa. 260500=1325\dfrac{260}{500} = \dfrac{13}{25}.

2. Comparamos con la de b). La probabilidad de aprobar calculada antes era 8150,5333\dfrac{8}{15} \approx 0{,}5333, y la frecuencia observada da 13250,52\dfrac{13}{25} \approx 0{,}52.

3. Leemos qué dice la ley de los grandes números. Dice que al repetir el experimento muchas veces la frecuencia relativa se acerca a la probabilidad. No dice que tenga que coincidir en una cohorte concreta ni que la diferencia baje siempre.

4. Cerramos. Las dos quedan cerca, que es lo esperable con esta cantidad de estudiantes.

Respuesta: la frecuencia relativa es 13250,52\dfrac{13}{25} \approx 0{,}52, cercana a la probabilidad calculada

Repasá: Diagramas de Venn y tablas de doble entrada · Los axiomas y sus consecuencias · Probabilidad condicional · Frecuencia relativa y ley de los grandes números

6.

Una tienda cruzó el canal de compra con la devolución del producto en 400400 operaciones: online y devuelve: 6060 · online y no devuelve: 140140 · local y devuelve: 2020 · local y no devuelve: 180180.

  • a)Leyendo la tabla de doble entrada, calculá las dos probabilidades marginales: comprar online y devolver.
  • b)Con la marginal de a), calculá la probabilidad del suceso no devolver.
  • c)Calculá la probabilidad de que la compra se devuelva dado que fue online.
  • d)Con la condicional de c) y la marginal de a), reconstruí la probabilidad conjunta usando la regla del producto.
Ver solución

a)

1. Sumamos la primera fila. 60+140=20060 + 140 = 200 compras online.

2. Calculamos la marginal del canal. 200400=12\dfrac{200}{400} = \dfrac{1}{2}.

3. Sumamos la primera columna. 60+20=8060 + 20 = 80 devoluciones, y 80400=15\dfrac{80}{400} = \dfrac{1}{5}.

4. Anotamos qué son. Son marginales porque salen de los bordes de la tabla, sin mirar la otra variable.

Respuesta: comprar online tiene probabilidad 12\dfrac{1}{2} y devolver 15\dfrac{1}{5}

b)

1. Identificamos la operación. No devolver es el complemento de devolver dentro del mismo experimento.

2. Restamos de uno. 115=451 - \dfrac{1}{5} = \dfrac{4}{5}.

3. Verificamos con la tabla. Las operaciones sin devolución son 140+180=320140 + 180 = 320, que sobre 400400 da 45\dfrac{4}{5}.

Respuesta: la probabilidad de no devolver es 45\dfrac{4}{5}

c)

1. Ubicamos la celda del cruce. Online y devuelve son 6060 operaciones, o sea una probabilidad conjunta de 320\dfrac{3}{20}.

2. Dividimos por la marginal del canal. 32012=310\dfrac{\dfrac{3}{20}}{\dfrac{1}{2}} = \dfrac{3}{10}.

3. Chequeamos directamente sobre la tabla. De las 200200 compras online se devolvieron 6060, y ese cociente da lo mismo.

4. Comparamos con la marginal. Devolver en general tiene probabilidad 15\dfrac{1}{5}, así que comprar online aumenta la chance de devolución.

Respuesta: la probabilidad de devolver dado que compró online es 310\dfrac{3}{10}

d)

1. Escribimos la regla. La probabilidad de que ocurran los dos es la del primero por la del segundo dado el primero.

2. Reemplazamos. 12310=320\dfrac{1}{2} \cdot \dfrac{3}{10} = \dfrac{3}{20}.

3. Comparamos con la lectura directa. Leída de la tabla, la conjunta también da 320\dfrac{3}{20}: la regla del producto no es una fórmula nueva sino la definición de condicional despejada.

4. Anotamos para qué sirve. Sirve cuando el enunciado da la condicional y no la tabla, que es el caso habitual en los árboles.

Respuesta: la conjunta reconstruida vale 320\dfrac{3}{20}

Repasá: Diagramas de Venn y tablas de doble entrada · Operaciones entre sucesos · Probabilidad condicional · La regla del producto

7.

De dos sucesos AA y BB de un mismo experimento se sabe que P(A)=0,3P(A) = 0{,}3 · P(B)=0,5P(B) = 0{,}5 · P(AB)=0,15P(A \cap B) = 0{,}15.

  • a)Calculá la probabilidad del suceso complemento de AA y explicá qué operación entre sucesos estás usando.
  • b)Decidí si AA y BB son incompatibles.
  • c)Con la intersección de b), calculá la probabilidad de la unión de AA y BB.
  • d)Comparando la intersección con el producto de las probabilidades, decidí si AA y BB son independientes.
Ver solución

a)

1. Nombramos la operación. El complemento de AA es el suceso que ocurre cuando AA no ocurre. Junto con AA cubre todo el espacio muestral.

2. Escribimos la relación. Como los dos cubren todo y no se pisan, sus probabilidades suman uno.

3. Calculamos. 10,3=0,71 - 0{,}3 = 0{,}7.

Respuesta: el complemento de AA tiene probabilidad 0,70{,}7

b)

1. Recordamos la definición. Dos sucesos son incompatibles cuando no pueden ocurrir a la vez, o sea cuando la probabilidad de la intersección es cero.

2. Miramos el dato. El enunciado da P(AB)=0,15P(A \cap B) = 0{,}15, que no es cero.

3. Concluimos. Existen resultados en los que ocurren los dos, así que no son incompatibles. Tampoco son complementarios, porque sus probabilidades no suman uno.

Respuesta: la intersección vale 0,150{,}15: no son incompatibles

c)

1. Escribimos la regla. La probabilidad de la unión es la suma menos la intersección, porque lo que está en los dos se contó dos veces.

2. Reemplazamos. 0,3+0,50,15=0,650{,}3 + 0{,}5 - 0{,}15 = 0{,}65.

3. Vemos por qué no alcanza con sumar. Sumar sin restar daría 0,80{,}8, que sobrestima porque cuenta dos veces a quienes están en los dos sucesos.

Respuesta: la probabilidad de la unión es 0,650{,}65

d)

1. Escribimos la condición. Son independientes exactamente cuando la probabilidad de la intersección es el producto de las dos probabilidades.

2. Calculamos el producto. 0,30,5=0,150{,}3 \cdot 0{,}5 = 0{,}15.

3. Comparamos con el dato. La intersección del enunciado también vale 0,150{,}15.

4. Concluimos. Coinciden, así que saber que ocurrió uno no cambia la probabilidad del otro: son independientes. Independiente no es lo mismo que incompatible, y este ejercicio muestra los dos casos juntos.

Respuesta: el producto da 0,150{,}15, igual a la intersección: son independientes

Repasá: Operaciones entre sucesos · Sucesos incompatibles y complementarios · La probabilidad de la unión · Sucesos independientes

8.

Tres sucesos AA, BB y CC de un mismo experimento cumplen P(A)=0,5P(A) = 0{,}5 · P(B)=0,5P(B) = 0{,}5 · P(C)=0,5P(C) = 0{,}5 · P(AB)=0,25P(A \cap B) = 0{,}25 · P(AC)=0,25P(A \cap C) = 0{,}25 · P(BC)=0,25P(B \cap C) = 0{,}25 · P(ABC)=0,25P(A \cap B \cap C) = 0{,}25.

  • a)Usando los axiomas y sus consecuencias, calculá la probabilidad del complemento de AA.
  • b)Con la probabilidad de AA, calculá P(BA)P(B \mid A) y verificá la regla del producto para AA y BB.
  • c)Decidí si los tres sucesos son independientes en conjunto.
  • d)Con la intersección de b), decidí si AA y BB son incompatibles.
Ver solución

a)

1. Recordamos qué dicen los axiomas. Toda probabilidad está entre cero y uno, la del espacio muestral vale uno, y la de una unión de sucesos incompatibles es la suma.

2. Deducimos la regla del complemento. AA y su complemento son incompatibles y su unión es todo el espacio muestral, así que sus probabilidades suman uno.

3. Calculamos. 10,5=0,51 - 0{,}5 = 0{,}5.

Respuesta: el complemento de AA tiene probabilidad 0,50{,}5

b)

1. Despejamos la condicional. P(BA)=0,250,5=0,5P(B \mid A) = \dfrac{0{,}25}{0{,}5} = 0{,}5.

2. Escribimos la regla del producto. La probabilidad de que ocurran los dos es la del primero por la del segundo dado el primero.

3. Verificamos. 0,50,5=0,250{,}5 \cdot 0{,}5 = 0{,}25, que es el dato del enunciado.

4. Anotamos lo que se ve. La condicional 0,50{,}5 coincide con P(B)P(B), así que AA y BB son independientes de a pares.

Respuesta: la regla del producto da 0,250{,}25 para la intersección de AA y BB

c)

1. Chequeamos los pares. Cada producto de a dos da 0,250{,}25, que es exactamente la intersección declarada en cada caso. Los tres pares son independientes.

2. Calculamos el producto de los tres. 0,50,50,5=180{,}5 \cdot 0{,}5 \cdot 0{,}5 = \dfrac{1}{8}.

3. Comparamos con la intersección triple. El enunciado da 0,250{,}25, que no es 18\dfrac{1}{8}.

4. Concluimos. La independencia de a pares no alcanza: para que tres sucesos sean independientes en conjunto hace falta además que la intersección de los tres sea el producto de los tres. Acá no lo es.

Respuesta: el producto de los tres da 18\dfrac{1}{8} y la intersección 0,250{,}25: no son independientes en conjunto

d)

1. Recordamos la definición. Incompatibles quiere decir que no pueden ocurrir juntos, o sea intersección de probabilidad cero.

2. Miramos el número. La intersección de AA y BB vale 0,250{,}25, muy lejos de cero.

3. Separamos los dos conceptos. Ser independientes y ser incompatibles no solo son cosas distintas: acá son incompatibles entre sí. Si dos sucesos de probabilidad positiva fueran incompatibles, saber que ocurrió uno haría imposible al otro, que es la dependencia más fuerte que hay.

Respuesta: la intersección vale 0,250{,}25: AA y BB no son incompatibles

Repasá: Los axiomas y sus consecuencias · La regla del producto · Independencia de tres o más sucesos · Sucesos incompatibles y complementarios

9.

Tres controles independientes de una línea de producción tienen P(A)=0,4P(A) = 0{,}4 · P(B)=0,5P(B) = 0{,}5 · P(C)=0,2P(C) = 0{,}2 · P(AB)=0,2P(A \cap B) = 0{,}2 · P(AC)=0,08P(A \cap C) = 0{,}08 · P(BC)=0,1P(B \cap C) = 0{,}1 · P(ABC)=0,04P(A \cap B \cap C) = 0{,}04.

  • a)Decidí si AA y BB son sucesos independientes.
  • b)Con lo visto en a), decidí si los tres controles son independientes en conjunto.
  • c)Con la intersección triple de b), calculá la probabilidad de que no ocurran los tres a la vez.
  • d)En 500500 jornadas los tres controles se activaron juntos 2525 veces. Calculá la frecuencia relativa y compará con la probabilidad de b).
Ver solución

a)

1. Escribimos la condición. Son independientes cuando la intersección es el producto de las dos probabilidades.

2. Calculamos el producto. 0,40,5=0,20{,}4 \cdot 0{,}5 = 0{,}2.

3. Comparamos con el dato. El enunciado declara P(AB)=0,2P(A \cap B) = 0{,}2, el mismo número.

4. Concluimos. Coinciden exactamente, así que AA y BB son independientes.

Respuesta: el producto da 0,20{,}2, igual a la intersección: son independientes

b)

1. Completamos los otros dos pares. 0,40,2=0,080{,}4 \cdot 0{,}2 = 0{,}08 y 0,50,2=0,10{,}5 \cdot 0{,}2 = 0{,}1, y las dos coinciden con lo declarado. Con el par de a), los tres pares son independientes.

2. Miramos la condición que falta. La independencia en conjunto pide además que la intersección de los tres sea el producto de los tres.

3. Calculamos el producto de los tres. 0,40,50,2=0,040{,}4 \cdot 0{,}5 \cdot 0{,}2 = 0{,}04.

4. Comparamos. El enunciado da 0,040{,}04, así que también se cumple: los tres son independientes en conjunto.

Respuesta: el producto de los tres da 0,040{,}04, igual a la intersección triple: son independientes

c)

1. Nombramos el suceso. Que no ocurran los tres a la vez es el complemento de que ocurran los tres.

2. Aplicamos la consecuencia de los axiomas. 10,04=0,961 - 0{,}04 = 0{,}96.

3. Cuidamos qué se está calculando. No es la probabilidad de que no ocurra ninguno: es la de que falle al menos uno de los tres controles.

Respuesta: la probabilidad de que no ocurran los tres a la vez es 0,960{,}96

d)

1. Dividimos casos observados sobre repeticiones. 25500=0,05\dfrac{25}{500} = 0{,}05.

2. Comparamos con la teórica. La probabilidad calculada en b) era 0,040{,}04, y lo observado da 0,050{,}05.

3. Leemos el resultado con cuidado. La ley de los grandes números dice que con muchas repeticiones la frecuencia relativa se acerca a la probabilidad. No garantiza coincidencia en una serie concreta, y una diferencia de este tamaño es esperable.

4. Cerramos. Los datos observados son compatibles con el modelo del enunciado.

Respuesta: la frecuencia relativa es 0,050{,}05, cercana a la probabilidad teórica

Repasá: Sucesos independientes · Independencia de tres o más sucesos · Los axiomas y sus consecuencias · Frecuencia relativa y ley de los grandes números

10.

En una fábrica la producción proviene de tres máquinas: A: 0,50{,}5 · B: 0,30{,}3 · C: 0,20{,}2. La proporción de piezas con defecto de cada una es defectuosa: A: 0,10{,}1 · B: 0,20{,}2 · C: 0,30{,}3.

  • a)Verificá que las tres máquinas forman una partición del espacio muestral y dibujá mentalmente el diagrama de árbol.
  • b)Usando la regla del producto sobre el árbol de a), calculá la probabilidad de que una pieza venga de la máquina B y salga defectuosa.
  • c)Sumando todos los caminos del árbol, calculá la probabilidad de que una pieza cualquiera salga defectuosa.
  • d)Con la probabilidad total de c), calculá la probabilidad de que una pieza defectuosa haya venido de la máquina A.
Ver solución

a)

1. Recordamos qué es una partición. Los sucesos tienen que ser incompatibles de a dos y su unión tiene que ser todo el espacio muestral.

2. Chequeamos que no se pisan. Cada pieza sale de una sola máquina, así que dos de estos sucesos no pueden ocurrir a la vez.

3. Chequeamos que cubren todo. 0,5+0,3+0,2=10{,}5 + 0{,}3 + 0{,}2 = 1, así que no queda producción fuera de las tres.

4. Armamos el árbol. Del origen salen tres ramas con esas probabilidades, y de cada una salen dos: con defecto y sin defecto.

Respuesta: las tres previas suman 11: 0,50{,}5, 0,30{,}3 y 0,20{,}2 forman una partición

b)

1. Identificamos el camino. Es la rama que primero elige B y después toma la salida con defecto.

2. Escribimos la regla. La probabilidad del camino es la de la primera rama por la condicional de la segunda dado que se tomó la primera.

3. Calculamos. 0,30,2=0,060{,}3 \cdot 0{,}2 = 0{,}06.

4. Interpretamos. De cada mil piezas producidas, alrededor de 6060 vienen de B y salen defectuosas.

Respuesta: la probabilidad de venir de B y ser defectuosa es 0,060{,}06

c)

1. Calculamos las otras dos ramas. 0,50,1=0,050{,}5 \cdot 0{,}1 = 0{,}05 y 0,20,3=0,060{,}2 \cdot 0{,}3 = 0{,}06.

2. Sumamos con la rama de b). 0,05+0,06+0,06=0,170{,}05 + 0{,}06 + 0{,}06 = 0{,}17.

3. Vemos por qué se pueden sumar. Los tres caminos llevan al mismo suceso final y son incompatibles entre sí, porque la pieza vino de una sola máquina.

4. Controlamos el orden de magnitud. El resultado 0,170{,}17 queda entre la peor y la mejor de las tres proporciones de defecto, como tiene que ser en un promedio ponderado.

Respuesta: la probabilidad de que una pieza salga defectuosa es 0,170{,}17

d)

1. Vemos que se invierte el condicionamiento. El árbol da la probabilidad de defecto dado el origen. Acá se pide el origen dado el defecto, que es la pregunta al revés.

2. Escribimos el teorema de Bayes. Es la rama que interesa dividida por la suma de todas las ramas que llegan al mismo suceso.

3. Reemplazamos. 0,050,17=517\dfrac{0{,}05}{0{,}17} = \dfrac{5}{17}.

4. Interpretamos. A es la máquina que menos falla, pero produce la mitad del total, así que igual aporta 5170,2941\dfrac{5}{17} \approx 0{,}2941 de las piezas defectuosas.

Respuesta: la probabilidad de que venga de A dado que es defectuosa es 5170,2941\dfrac{5}{17} \approx 0{,}2941

Repasá: Particiones y el diagrama de árbol · La regla del producto · Probabilidad total · El teorema de Bayes

11.

Una enfermedad afecta a una proporción de la población, y un test da positivo con distinta frecuencia según el estado real. Las previas son enfermo: 0,10{,}1 · sano: 0,90{,}9. Las probabilidades de dar positivo son positivo: enfermo: 0,90{,}9 · sano: 0,20{,}2.

  • a)Verificá que estar enfermo y estar sano forman una partición y describí el árbol que corresponde.
  • b)Escribí la sensibilidad y la especificidad del test a partir de los datos.
  • c)Con las condicionales de b) y las previas de a), calculá la probabilidad de que el test dé positivo.
  • d)Con la probabilidad total de c), calculá la probabilidad de estar realmente enfermo dado que el test dio positivo.
Ver solución

a)

1. Chequeamos que no se pisan. Una persona no puede estar enferma y sana a la vez, así que los dos sucesos son incompatibles.

2. Chequeamos que cubren todo. 0,1+0,9=10{,}1 + 0{,}9 = 1, así que entre los dos agotan la población.

3. Armamos el árbol. Del origen salen dos ramas, enfermo y sano, y de cada una salen dos: test positivo y test negativo.

Respuesta: las previas 0,10{,}1 y 0,90{,}9 suman 11: forman una partición

b)

1. Definimos la sensibilidad. Es la probabilidad de que el test dé positivo en alguien que está enfermo.

2. La leemos del enunciado. Es la condicional de la rama enfermo: 0,90{,}9.

3. Definimos la especificidad. Es la probabilidad de que el test dé negativo en alguien sano, o sea el complemento de dar positivo estando sano.

4. La calculamos. 10,2=0,81 - 0{,}2 = 0{,}8.

Respuesta: sensibilidad 0,90{,}9 y especificidad 0,80{,}8

c)

1. Calculamos la rama de los enfermos. 0,10,9=0,090{,}1 \cdot 0{,}9 = 0{,}09.

2. Calculamos la rama de los sanos. 0,90,2=0,180{,}9 \cdot 0{,}2 = 0{,}18.

3. Sumamos las dos. 0,09+0,18=0,270{,}09 + 0{,}18 = 0{,}27.

4. Miramos de dónde viene el resultado. La mayor parte de los positivos viene de la rama de los sanos, simplemente porque los sanos son muchísimos más.

Respuesta: la probabilidad de que el test dé positivo es 0,270{,}27

d)

1. Planteamos la inversión. Los datos dan la probabilidad de positivo dado el estado. Se pide el estado dado el positivo.

2. Aplicamos Bayes. 0,090,27=13\dfrac{0{,}09}{0{,}27} = \dfrac{1}{3}.

3. Leemos el resultado. Con un test de sensibilidad 0,90{,}9, un positivo deja la probabilidad de estar enfermo en 130,3333\dfrac{1}{3} \approx 0{,}3333, muy lejos de la certeza.

4. Explicamos por qué. La enfermedad es rara, así que los falsos positivos entre los sanos superan en cantidad a los verdaderos positivos entre los enfermos. Confundir la sensibilidad con esta probabilidad es el error clásico del tema.

Respuesta: la probabilidad de estar enfermo dado un test positivo es 130,3333\dfrac{1}{3} \approx 0{,}3333

Repasá: Particiones y el diagrama de árbol · Bayes en pruebas diagnósticas · Probabilidad total · El teorema de Bayes

12.

Un test de tamizaje se aplica a una población general. Las previas son enfermo: 0,20{,}2 · sano: 0,80{,}8. Las probabilidades de dar positivo son positivo: enfermo: 0,90{,}9 · sano: 0,10{,}1.

  • a)Escribí la sensibilidad y la especificidad de este test.
  • b)Con las condicionales de a) y las previas, calculá la probabilidad de obtener un resultado positivo.
  • c)Con el total de b), calculá la probabilidad de estar enfermo dado que el test dio positivo.
  • d)Con el mismo total de b), calculá la probabilidad condicional de estar sano dado que el test dio positivo.
Ver solución

a)

1. Leemos la sensibilidad. Es la probabilidad de positivo en un enfermo, que el enunciado da directo: 0,90{,}9.

2. Pasamos al otro grupo. Entre los sanos, el test da positivo con probabilidad 0,10{,}1: son los falsos positivos.

3. Calculamos la especificidad. Es el complemento del falso positivo: 10,1=0,91 - 0{,}1 = 0{,}9.

4. Anotamos la diferencia. Sensibilidad y especificidad se calculan dentro de cada grupo de enfermos y sanos, y por eso no dependen de cuán frecuente sea la enfermedad.

Respuesta: sensibilidad 0,90{,}9 y especificidad 0,90{,}9

b)

1. Armamos la rama de los enfermos. 0,20,9=0,180{,}2 \cdot 0{,}9 = 0{,}18.

2. Armamos la rama de los sanos. 0,80,1=0,080{,}8 \cdot 0{,}1 = 0{,}08.

3. Sumamos los dos caminos. 0,18+0,08=0,260{,}18 + 0{,}08 = 0{,}26.

4. Miramos la composición. Los positivos que vienen de sanos casi duplican a los que vienen de enfermos, y eso es lo que va a decidir el resultado de la próxima consigna.

Respuesta: la probabilidad de un resultado positivo es 0,260{,}26

c)

1. Escribimos el teorema. La posterior es la rama que interesa sobre la suma de todas las ramas que terminan en positivo.

2. Reemplazamos. 0,180,26=913\dfrac{0{,}18}{0{,}26} = \dfrac{9}{13}.

3. Aproximamos para leerlo. 9130,6923\dfrac{9}{13} \approx 0{,}6923, o sea menos de la mitad.

4. Comparamos con la previa. Antes del test la probabilidad de estar enfermo era 0,20{,}2. El positivo la sube muchísimo, pero no alcanza para dar por hecho el diagnóstico.

Respuesta: la probabilidad de estar enfermo dado el positivo es 9130,6923\dfrac{9}{13} \approx 0{,}6923

d)

1. Planteamos la condicional. Es la probabilidad de la intersección sano y positivo dividida por la probabilidad de positivo.

2. Reemplazamos. 0,080,26=413\dfrac{0{,}08}{0{,}26} = \dfrac{4}{13}.

3. Controlamos con c). Estar enfermo y estar sano son complementarios dentro del grupo de los positivos, así que 913+413=1\dfrac{9}{13} + \dfrac{4}{13} = 1, y se cumple.

4. Leemos qué significa. Más de la mitad de los positivos corresponde a gente sana, que es la razón por la que un tamizaje positivo se confirma con un segundo estudio.

Respuesta: la probabilidad de estar sano dado el positivo es 4130,3077\dfrac{4}{13} \approx 0{,}3077

Repasá: Bayes en pruebas diagnósticas · Probabilidad total · El teorema de Bayes · Probabilidad condicional

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