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7° grado · Matemáticas
Azar y probabilidad · Probabilidad

Frecuencia relativa y probabilidad experimental

En el recreo del colegio, Kevin lanza una moneda de un lempira 10 veces y salen 7 caras. «¡Está cargada!», dice. ¿Tiene razón? No necesariamente: con pocos lanzamientos, el azar da sorpresas. Si la lanzara 1,000 veces, el resultado se parecería mucho más a la mitad. Veamos por qué.

Frecuencia relativa de un evento

Cuando repetimos una experiencia aleatoria, anotamos en una tabla cuántas veces ocurre cada resultado. Ese número es la frecuencia absoluta. Pero para comparar experiencias con distinta cantidad de repeticiones necesitamos algo más.

Barra horizontal que representa 45 encestes (75 %) y 15 fallos sobre un total de 60 tiros libres. 45 encestes (75 %) 15 fallos 0 15 30 45 60 tiros encestes fallos
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Hemos lanzado una moneda $50$ veces y ha salido cara $28$ veces. a) ¿Cuál es la frecuencia absoluta de «cara»? ¿Y la de «cruz»? b) Calcule la frecuencia relativa de…

Hemos lanzado una moneda $50$ veces y ha salido cara $28$ veces.

  1. a) ¿Cuál es la frecuencia absoluta de «cara»? ¿Y la de «cruz»?
  2. b) Calcule la frecuencia relativa de «cara» como fracción y como decimal.
  3. c) ¿Y la frecuencia relativa de «cruz»?
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Una jugadora de baloncesto ha encestado $45$ de los últimos $60$ tiros libres que ha lanzado. a) ¿Cuál es su frecuencia relativa de enceste? b) Si mañana lanza un tiro…

Una jugadora de baloncesto ha encestado $45$ de los últimos $60$ tiros libres que ha lanzado.

  1. a) ¿Cuál es su frecuencia relativa de enceste?
  2. b) Si mañana lanza un tiro libre, ¿qué probabilidad experimental le asignaría a que lo enceste? Exprésela como fracción, como decimal y como porcentaje.
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Tablas de frecuencias

Cuando una experiencia tiene varios resultados posibles, ordenamos los datos en una tabla con tres columnas: el resultado, la frecuencia absoluta $f$ y la frecuencia relativa $f_r = f/N$.

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Un club de juegos de mesa organiza un sorteo con una ruleta de $5$ sectores iguales numerados del $1$ al $5$. Antes del sorteo, un espectador la prueba haciéndola girar…

Un club de juegos de mesa organiza un sorteo con una ruleta de $5$ sectores iguales numerados del $1$ al $5$. Antes del sorteo, un espectador la prueba haciéndola girar $500$ veces y obtiene: el $1$ sale $97$ veces; el $2$, $103$ veces; el $3$, $98$ veces; el $4$, $101$ veces, y el $5$, $101$ veces.

  1. a) Calcula las frecuencias relativas de cada número.
  2. b) ¿Qué probabilidad teórica tiene cada número si la ruleta es justa?
  3. c) ¿Parece la ruleta equilibrada? Razona tu respuesta.
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La frecuencia relativa se acerca a la probabilidad

Lance el dado muchas veces y observe cómo las barras (lo que realmente sale) se acercan a la línea naranja (lo que «debería» salir si todas las caras son igual de probables):

Si no sabemos cuánto vale la probabilidad, la probabilidad experimental es la frecuencia relativa obtenida tras muchas repeticiones.

Y al revés: si conocemos la probabilidad $p$ de un evento, en $N$ repeticiones esperamos que ocurra unas $N \times p$ veces. Por ejemplo, al lanzar una moneda $2{,}000$ veces esperamos unas $2{,}000 \times 0.5 = 1{,}000$ caras (aproximadamente, no exactamente).

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Un grupo de alumnos lanza un dado $60$ veces y anota los resultados: el $1$ sale $8$ veces; el $2$, $11$ veces; el $3$, $9$ veces; el $4$, $10$ veces; el $5$, $13$…

Un grupo de alumnos lanza un dado $60$ veces y anota los resultados: el $1$ sale $8$ veces; el $2$, $11$ veces; el $3$, $9$ veces; el $4$, $10$ veces; el $5$, $13$ veces, y el $6$, $9$ veces.

  1. a) Construye la tabla de frecuencias absolutas y relativas (estas últimas con tres cifras decimales).
  2. b) ¿Qué frecuencia relativa «teórica» esperarías para cada cara si el dado es justo? Exprésala como fracción y como decimal aproximado.
  3. c) ¿Qué resultado se ha alejado más de lo esperado? ¿Crees que el dado está trucado? Justifica tu respuesta teniendo en cuenta el número de lanzamientos.

Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

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Cuando no se puede calcular con casos favorables y posibles

A veces no podemos suponer que todos los resultados son igual de probables: una chinche al caer, un dado que parece «cojo». Entonces no sirve decir «un caso de dos, es $\frac{1}{2}$». Lo que se hace es experimentar muchas veces y usar la frecuencia relativa como estimación.

Barras que muestran una chinche lanzada 200 veces: 76 veces con la punta hacia arriba y 124 veces de lado. Una chinche lanzada 200 veces: punta arriba: 76 de lado: 124 P ≈ 76/200 = 0.38 P ≈ 124/200 = 0.62

También sirve para detectar dados o ruletas «cargados». Si el dado es justo, esperamos $\dfrac{1}{6} \approx 0.1667$ para cada cara. Si una cara se aleja mucho de ese valor con muchas tiradas, hay que sospechar. Con pocas tiradas, una diferencia pequeña no prueba nada.

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En el patio se juega a lanzar una chincheta: puede caer con la punta hacia arriba o de lado. Tras $200$ lanzamientos, la chincheta ha caído con la punta hacia arriba…

En el patio se juega a lanzar una chincheta: puede caer con la punta hacia arriba o de lado. Tras $200$ lanzamientos, la chincheta ha caído con la punta hacia arriba $112$ veces.

  1. a) Calcula la frecuencia relativa de «punta hacia arriba» y la de «de lado».
  2. b) ¿Qué probabilidad experimental le asignarías a cada resultado?
  3. c) ¿Por qué en este experimento no podemos usar la regla de Laplace para decir que cada resultado vale $\frac{1}{2}$?
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La gráfica muestra cómo evoluciona la frecuencia relativa del suceso «sacar cara» cuando lanzamos una moneda cada vez más veces. a) ¿Hacia qué valor se acerca la…

La gráfica muestra cómo evoluciona la frecuencia relativa del suceso «sacar cara» cuando lanzamos una moneda cada vez más veces.

P = 0.5 (teórica) 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 10 100 1000 10000 N.º de lanzamientos Frecuencia relativa (fᵢ) 0.40 0.55 0.47 0.52 0.50 Frecuencia relativa
  1. a) ¿Hacia qué valor se acerca la frecuencia relativa cuando el número de lanzamientos es muy grande?
  2. b) ¿Por qué crees que las oscilaciones son grandes al principio y pequeñas al final?
  3. c) Si lanzáramos la moneda $100,000$ veces, ¿qué frecuencia relativa esperarías obtener, aproximadamente? ¿Y cuántas caras?
  4. d) ¿Contradice esta gráfica la afirmación «en $10$ lanzamientos tienen que salir $5$ caras»? Razona tu respuesta.
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Dos jugadoras de baloncesto presumen de su puntería: Lara ha encestado $12$ de sus últimos $20$ tiros libres. Miriam ha encestado $45$ de sus últimos $100$ tiros libres.…

Dos jugadoras de baloncesto presumen de su puntería:

  • Lara ha encestado $12$ de sus últimos $20$ tiros libres.

  • Miriam ha encestado $45$ de sus últimos $100$ tiros libres.

  1. a) Calcule la frecuencia relativa de enceste de cada una.
  2. b) ¿Cuál de las dos tiene mejor porcentaje de acierto?
  3. c) El entrenador tiene que elegir a una de las dos para lanzar el tiro decisivo y dice: «Confío más en el dato de Miriam, porque viene de muchos más lanzamientos». ¿Qué quiere decir? ¿Está de acuerdo con su razonamiento? Argumente usando lo que sabe de la frecuencia relativa.
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Una app de matemáticas simula el lanzamiento de un dado $11,000$ veces y obtiene estos resultados: el $1$ sale $1,660$ veces; el $2$, $1,668$ veces; el $3$, $1,655$…

Una app de matemáticas simula el lanzamiento de un dado $11,000$ veces y obtiene estos resultados: el $1$ sale $1,660$ veces; el $2$, $1,668$ veces; el $3$, $1,655$ veces; el $4$, $1,670$ veces; el $5$, $1,647$ veces, y el $6$ sale $2,700$ veces.

  1. a) Calcula la frecuencia relativa de cada resultado, con cuatro cifras decimales.
  2. b) Si el dado virtual fuera justo, ¿qué frecuencia relativa esperarías para cada cara, aproximadamente?
  3. c) ¿Qué cara sospechas que está «cargada»? Razona tu respuesta comparando las frecuencias obtenidas con las esperadas.
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Resumen

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