Lanzamos un dado y miramos la cara que queda arriba. Antes del lanzamiento no sabemos cuál aparecerá, pero sí podemos listar las posibilidades del modelo. Esa lista nos permitirá expresar preguntas como «salir par» o «obtener más de cuatro» y, después, asignarles probabilidades sin confundir un resultado con un grupo de resultados.
Si necesitas repasar:
1. Primero decimos qué hacemos y qué vamos a observar
Un experimento es la acción descrita: por ejemplo, lanzar una vez un dado de seis caras y anotar el número superior. El modelo aleatorio recoge incertidumbre sobre el resultado antes de observarlo. Especificamos el dado, cuántas veces se usa y qué se anota.
Lanzar un dado y anotar su número no es la misma pregunta que anotar solo si es par. Podemos describir la misma acción con distinto detalle. Ese detalle cambia la lista de resultados que usaremos; no cambia por sí solo la acción física.
Una acción y un registro
Se saca una ficha de una bolsa y se anota su color. ¿Qué falta para listar los resultados?
Acción conocida
Extraer una ficha.
Registro conocido
Su color.
Información pendiente
Qué colores contiene la bolsa y cuál es el procedimiento de extracción.
Necesitamos conocer los colores posibles; para calcular probabilidades necesitaremos además un modelo de selección.
No inventamos dos colores ni pesos iguales si no se han dado.
Cambiar lo que anotamos
Lanzamos el mismo dado, pero un registro anota 1 a 6 y otro solo par o impar.
Primer registro
Distingue seis valores.
Segundo registro
Agrupa en dos categorías.
Relación
Dos, cuatro y seis producen la etiqueta par.
Son dos descripciones del mismo lanzamiento.
Tener dos etiquetas no basta en general para asignarles un medio a cada una.
2. El espacio muestral reúne todos los resultados que distingue el modelo
Llamamos espacio muestral a la lista completa de resultados elementales. Usamos Ω, letra omega.
Las llaves indican un conjunto: cada elemento se escribe una vez.
Un resultado elemental es uno de esos elementos. En dos lanzamientos distinguimos primero y segundo: (cara; cruz) no es (cruz; cara). Un espacio bien construido no deja fuera posibilidades ni cuenta la misma descripción dos veces.
Una moneda una vez
Anotamos cara C o cruz X. Escribe Ω.
Posibilidades del modelo
C y X.
Conjunto
Ω = {C; X}.Cantidad
Dos resultados elementales.
Ω = {C; X}.
Todavía no se ha afirmado que la moneda sea justa.
Dos registros ordenados
Lanzamos una moneda dos veces. Lista los resultados por orden.
Primero C
Segundo C o X: CC, CX.
Primero X
Segundo C o X: XC, XX.
Lista completa
CC, CX, XC, XX.
Ω = {CC; CX; XC; XX}.
CX y XC tienen una cara cada uno, pero son secuencias distintas.
3. Un suceso reúne los resultados que cumplen una condición
A es un suceso: un subconjunto de Ω. Si sale cuatro, decimos que A ocurre porque cuatro pertenece a A.
Un único resultado observado puede hacer verdaderos varios sucesos. Si sale seis, ocurre «par» y también «mayor que cuatro». No hay contradicción: son preguntas que pueden compartir resultados.
Traducir una condición a conjunto
Dado de seis caras: A es obtener un valor menor que tres.
Revisamos posibilidades
Uno y dos cumplen; tres no es menor que tres.
Formamos el conjunto
A = {1; 2}.Probamos una salida
Si sale dos, ocurre A.
A = {1; 2}.
El límite tres queda fuera porque se pide menor, sin igualdad.
Una salida y dos preguntas
Sale seis. A es par y B es mayor que cuatro. ¿Qué sucesos ocurren?
A
Seis es par: pertenece a {2; 4; 6}.
B
Seis supera cuatro: pertenece a {5; 6}.
Simultaneidad
La misma salida cumple ambas condiciones.
Ocurren A y B.
Un suceso no es otra tirada: es una condición sobre la tirada observada.
4. Elemental, imposible y seguro describen conjuntos especiales
El suceso {5} contiene un único resultado y se llama elemental. El suceso «salir siete» en este dado no contiene ninguno: es el conjunto vacío, ∅. El suceso «salir entre uno y seis» contiene todo Ω y es seguro dentro del modelo.
Imposible se refiere a la descripción elegida. Si cambiamos a un dado de ocho caras, siete ya puede aparecer. Antes de juzgar una condición comprobamos cuál es el experimento y su espacio.
Tres tipos en el mismo dado
Clasifica obtener dos, obtener nueve y obtener menos de siete.
Dos
{2}: un resultado.
Nueve
∅: ninguno en Ω.
Menos de siete
{1; 2; 3; 4; 5; 6} = Ω.
Elemental, imposible y seguro, respectivamente.
Las tres clasificaciones usan el mismo dado de seis caras.
Cambiar el experimento cambia el juicio
Una ruleta tiene sectores numerados del uno al ocho. ¿Es imposible obtener siete?
Nuevo espacio
Incluye siete.
Suceso
{7}.
Clasificación
Es elemental y posible en este modelo.
No es imposible.
No trasladamos automáticamente el espacio del dado a una ruleta diferente.
5. Asignamos pesos a resultados y sumamos los del suceso
En un modelo finito cada resultado tiene una probabilidad no negativa y la suma de todas es uno. Para un suceso sumamos los pesos de sus resultados distintos. Una probabilidad es un número entre cero y uno, incluidos ambos extremos.
Si el dado es justo, cada cara tiene probabilidad 1/6 y «par» suma 1/6 + 1/6 + 1/6 = 1/2. Si no es justo, necesitamos sus pesos. Contar tres caras de seis no basta por sí solo para afirmar un medio.
No exigimos que una probabilidad escrita como fracción tenga numerador estrictamente menor: el suceso seguro vale 1, que también puede escribirse 6/6.
Pesos diferentes
Una ruleta tiene resultados A, B y C con probabilidades 0,2; 0,3; 0,5. Halla P(A o B).
Modelo completo
0,2 + 0,3 + 0,5 = 1.Resultados del suceso
A y B, distintos.
Sumamos sus pesos
0,2 + 0,3 = 0,5.
P(A o B) = 0,5.
No se usa dos tercios: los tres resultados no pesan igual.
Los extremos también son probabilidades
En un dado justo, calcula P(menor que uno) y P(mayor que cero).
Menor que uno
No contiene ninguna cara: probabilidad cero.
Mayor que cero
Contiene todas: seis veces 1/6.
Total
6/6 = 1.
Las probabilidades son 0 y 1.
Ambas pertenecen al intervalo permitido [0; 1].
6. Justicia e independencia responden preguntas distintas
Que una moneda sea justa significa que cada lado tiene probabilidad un medio en el modelo indicado. Que dos lanzamientos sean independientes significa que conocer el primero no cambia las probabilidades del segundo. Para dar un cuarto a cada secuencia de dos monedas justas necesitamos ambas cosas.
Podemos imaginar dos monedas justas que siempre muestran el mismo lado porque el resultado de la segunda copia el de la primera. Cada moneda por separado tiene mitad cara, pero las secuencias CX y XC no ocurren. Ser justas por separado no demuestra independencia.
Justas e independientes
Calcula P(CC) en dos lanzamientos justos independientes.
Primera cara
1/2.
Segunda cara sabiendo la primera
Sigue siendo 1/2 por independencia.
Camino
(1/2)(1/2) = 1/4.
P(CC) = 1/4.
Las cuatro secuencias tienen un cuarto cada una y suman uno.
Justas pero copiadas
La primera moneda es justa y la segunda copia su resultado. ¿Cuál es P(CC)?
Si la primera da C
La segunda da C con certeza.
Si la primera da X
La segunda da X.
Reparto
CC y XX tienen un medio cada una.
P(CC) = 1/2.
Ambas monedas son justas individualmente, pero la segunda depende de la primera.
7. Exactamente, al menos y como máximo no piden lo mismo
Contemos caras en dos lanzamientos. CC tiene dos; CX y XC tienen una; XX tiene cero. «Exactamente una» selecciona CX y XC. «Al menos una» añade CC. «Como máximo una» incluye también XX y excluye CC.
Antes de calcular traducimos las palabras a una condición numérica: exactamente k es igual a k; al menos k es mayor o igual que k; como máximo k es menor o igual que k. La igualdad del límite suele ser donde aparecen los errores.
Al menos una cara
Dos monedas justas independientes. Halla la probabilidad.
Selección
CC, CX y XC tienen una o dos caras.
Pesos
Cada secuencia vale 1/4.
Suma
3 · 1/4 = 3/4.
3/4.
La única secuencia excluida es XX, de probabilidad 1/4.
Como máximo una cara
En el mismo experimento, lista las secuencias y calcula.
Se permite cero
XX.
Se permite una
CX y XC.
Suma
1/4 + 1/4 + 1/4 = 3/4.
XX, CX y XC; probabilidad 3/4.
CC queda fuera porque tiene dos caras, más de una.
8. Comprobamos posibilidades, pesos y alcance
Una respuesta completa indica experimento, espacio, condición seleccionada y modelo probabilístico usado. Revisamos que no se hayan perdido resultados ni duplicado secuencias, y que los pesos del espacio completo sumen uno.
La probabilidad de una cara no garantiza que aparezca exactamente esa proporción en unas pocas tiradas. Un medio no obliga a alternar cara y cruz. La probabilidad describe el modelo antes del resultado; la frecuencia cuenta lo que realmente se observó.
Una lista incompleta
Para dos lanzamientos alguien escribe Ω = {CC; CX; XX}. ¿Qué falta?
Primero X
El segundo también puede ser C.
Secuencia omitida
XC.
Corrección
Se añade XC, distinta de CX.
Falta XC.
Contar caras sin conservar orden no permite tratar las tres cantidades cero, una y dos como equiprobables.
Un peso mal asignado
Se asigna 0,4 a cada una de las tres salidas A, B y C.
Suma
0,4 + 0,4 + 0,4 = 1,2.Regla del modelo
El espacio completo debe sumar uno.
Conclusión
La asignación no puede ser una distribución de probabilidades de esas tres salidas excluyentes.
El modelo no es válido tal como está escrito.
Que cada número individual esté entre cero y uno no basta: también hay que comprobar el total.
Ahora lo resolvemos de principio a fin.
EJEMPLO RESUELTO 1
Un dado
En un dado de seis caras, escribe el suceso número mayor que 4.
Espacio
El dado numerado distingue 1, 2, 3, 4, 5 y 6.
Condición
Mayor que cuatro significa estrictamente superior: cinco y seis.
Conjunto
El suceso es {5; 6}.
Límite
Cuatro queda excluido porque es igual a cuatro, no mayor.
{5,6}.
4 no cumple ser mayor que 4.
EJEMPLO RESUELTO 2
Dos monedas
Con dos monedas justas independientes, halla P(exactamente una cara).
Listamos con orden
CC, CX, XC y XX.
Seleccionamos exactamente una
CX y XC; CC tiene dos y XX ninguna.
Pesos iguales justificados
Justicia e independencia dan 1/4 a cada secuencia.
Sumamos
1/4 + 1/4 = 1/2.Comprobamos
Cero y dos caras tienen 1/4 cada uno; junto a 1/2 completan uno.
1/2.
Los casos de cero y dos caras tienen 1/4 cada uno.
Los símbolos que hemos usado
- Ω
- Espacio muestral: conjunto de resultados elementales que contempla el modelo.
- ω
- Un resultado elemental concreto del espacio.
- A⊆Ω
- Suceso A: conjunto de resultados que cumplen una condición.
- ∅
- Conjunto vacío: suceso imposible dentro del modelo.
- P(A)
- Probabilidad asignada al suceso A, entre cero y uno.
- C, X
- Cara y cruz en lanzamientos de moneda.
- Independencia
- Conocer un resultado no cambia las probabilidades del otro experimento bajo el modelo.
Ahora te toca a ti.
Tienes cinco ejercicios. Inténtalos; las pistas te ayudan si te atascas.
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