Objetivo del tema: Resolver reactivos de probabilidad del examen del IPN: operar conjuntos y contar los elementos de un espacio muestral con las técnicas de conteo, calcular la probabilidad de un evento con la regla de Laplace y las reglas de la suma y del producto, y distinguir eventos independientes, dependientes y condicionales hasta llegar al teorema de Bayes.
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De la teoría de conjuntos al espacio muestral

Toda esta unidad se sostiene en una idea: un experimento aleatorio es aquel cuyo resultado no se puede predecir aunque se conozcan todas las posibilidades (lanzar un dado). Si el resultado está garantizado por las condiciones iniciales, el fenómeno es determinista (hervir agua pura a nivel del mar a 100 °C). El conjunto de todos los resultados posibles de un experimento aleatorio es el espacio muestral S S ; cada resultado individual es un punto muestral, y cualquier subconjunto de S S es un evento.

OperaciónSe leeCon U = {1,…,8}, A = {1,2,3,4}, B = {3,4,5,6}En probabilidad significa
A ∪ Bunión{1,2,3,4,5,6}ocurre A, ocurre B, o ambos
A ∩ Bintersección{3,4}ocurren A y B a la vez
A − Bdiferencia{1,2}ocurre A pero no B
A Δ Bdiferencia simétrica{1,2,5,6}ocurre exactamente uno de los dos
Aᶜcomplemento{5,6,7,8}no ocurre A

Dos resultados que el IPN pregunta de forma directa: la cardinalidad del conjunto potencia P(A) \mathcal{P}(A) , que es el conjunto formado por todos los subconjuntos de A A (se escribe con letra caligráfica para no confundirlo con la probabilidad P(A) P(A) ), y el principio de inclusión-exclusión, que sirve para contar sin repetir los elementos comunes.

P(A)=2AAB=A+BAB|\mathcal{P}(A)| = 2^{|A|} \qquad\qquad |A \cup B| = |A| + |B| - |A \cap B|

Aplícalos con números. Si A={1,2,3,4} A = \{1,2,3,4\} , entonces A=4 |A| = 4 y su conjunto potencia tiene 24=16 2^{4} = 16 subconjuntos (contando el vacío y el propio A A ). Y en un grupo de 30 alumnos donde 18 juegan futbol, 15 juegan básquetbol y 8 juegan los dos, los que practican al menos un deporte son 18+158=25 18 + 15 - 8 = 25 , así que 5 no juegan ninguno. Ese 25 es justo el número de casos favorables si te preguntan la probabilidad de que un alumno al azar practique algún deporte: 25/30=5/6 25/30 = 5/6 .

Para armar el espacio muestral de un experimento en varias etapas se usa el principio multiplicativo: si la primera etapa ocurre de m m formas y la segunda de n n formas, el experimento completo ocurre de mn m \cdot n formas. Lanzar una moneda y un dado da 2×6=12 2 \times 6 = 12 puntos muestrales; lanzar la moneda y una pirinola de 8 caras da 2×8=16 2 \times 8 = 16 .

Error clásico en el examen: sumar en vez de multiplicar. Si el experimento tiene etapas que ocurren juntas ("y"), se multiplica. Solo se suma cuando las opciones son excluyentes entre sí ("o"): elegir un postre entre 4 pasteles o 3 gelatinas da 4 + 3 = 7, pero elegir un pastel y una gelatina da 4 × 3 = 12.

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