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Probabilidad · Probabilidad

Definiciones

Hasta ahora la probabilidad se ha usado de forma intuitiva: "casos favorables entre casos posibles". Pero esa regla solo funciona si todos los resultados son igual de probables, y no explica por qué $P(\overline{A}) = 1-P(A)$ o por qué $P(A \cup B) = P(A)+P(B)-P(A\cap B)$ funcionan siempre. El matemático Andréi Kolmogórov formalizó la probabilidad en 1933 con solo tres reglas de partida (los axiomas); todo lo demás, incluida la regla de Laplace, se deduce de ellas.

La probabilidad como función: los axiomas de Kolmogorov

Axioma 1: P(A) ≥ 0 Axioma 2: P(E) = 1 Axioma 3: A∩B=∅ ⟹ P(A∪B)=P(A)+P(B)
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El club de teatro de un instituto decide sortear tres entradas para su estreno entre el público asistente. Para ello, utiliza un bombo con bolas numeradas del $1$ al…

El club de teatro de un instituto decide sortear tres entradas para su estreno entre el público asistente. Para ello, utiliza un bombo con bolas numeradas del $1$ al $20$. Se considera el experimento aleatorio de extraer una bola y anotar su número.

Define los siguientes elementos:

  1. a) El espacio muestral $E$.
  2. b) El suceso $A$: "obtener un número que sea múltiplo de $5$".
  3. c) El suceso $B$: "obtener un número primo mayor que $10$".
  4. d) El suceso $C$: "obtener un número menor que $4$".

Escribe todos los sucesos elementales que forman cada uno de los conjuntos anteriores.

E 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 C: < 4 A: Múltiplo de 5 B: Primo > 10
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La regla de Laplace: un caso particular que cumple los axiomas

La regla de Laplace no es una ley aparte: es la forma que toma $P$ cuando los $n$ resultados de $E$ son equiprobables. Comprobar que cumple los tres axiomas da seguridad en por qué funciona.

urna: 5 rojas, 3 azules, 2 verdes → 10 bolas en total P(azul) = 3/10 = 0,3
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En una urna hay $12$ bolas de colores: $5$ son rojas, $4$ son azules y $3$ son amarillas. Extraemos una bola al azar y observamos su color. Utilizando la Regla de…

En una urna hay $12$ bolas de colores: $5$ son rojas, $4$ son azules y $3$ son amarillas. Extraemos una bola al azar y observamos su color. Utilizando la Regla de Laplace, calcula la probabilidad de los siguientes sucesos:

  1. a) $P(R)$: "la bola sea roja".
  2. b) $P(A \cup M)$: "la bola sea azul o amarilla".
  3. c) $P(\bar{R})$: "la bola no sea roja".
  4. d) $P(V)$: "la bola sea verde".
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Propiedades que se deducen de los axiomas

Ninguna de estas reglas es un axioma nuevo: todas se demuestran a partir de los tres axiomas de Kolmogórov, y por eso son válidas siempre, equiprobables o no.

A Ā P(A) + P(Ā) = P(E) = 1
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Una aplicación de música ha analizado las preferencias de un grupo de jóvenes. Se sabe que la probabilidad de que a un usuario le guste el Trap es $P(T) = 0,65$, la…

Una aplicación de música ha analizado las preferencias de un grupo de jóvenes. Se sabe que la probabilidad de que a un usuario le guste el Trap es $P(T) = 0,65$, la probabilidad de que le guste el Pop es $P(P) = 0,40$ y la probabilidad de que le gusten ambos géneros es $P(T \cap P) = 0,15$.

Calcula la probabilidad de que, al elegir un usuario al azar:

  1. a) Le guste el Trap o el Pop.
  2. b) No le guste el Trap.
  3. c) Le guste el Trap pero no el Pop ($P(T - P)$).
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En una plataforma de streaming*, el $65\ \%$ de los suscriptores ha visto la última temporada de una serie de ciencia ficción ($S$), el $40\ \%$ ha visto un documental…

En una plataforma de streaming, el $65\ \%$ de los suscriptores ha visto la última temporada de una serie de ciencia ficción ($S$), el $40\ \%$ ha visto un documental sobre naturaleza ($D$) y el $25\ \%$ ha visto ambos contenidos. Si seleccionamos un usuario al azar, calcula la probabilidad de los siguientes sucesos:

a) Que haya visto la serie o el documental.

b) Que no haya visto ni la serie ni el documental.

c) Que haya visto la serie pero no el documental.

E 100% Serie P(S)=65% Solo S Documental P(D)=40% Solo D S∩D 25% Ninguno: (S∪D)ᶜ
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Diagramas de Venn con áreas proporcionales a la probabilidad

Un diagrama de Venn se puede dibujar de forma que el área de cada región sea proporcional a su probabilidad: una forma visual de comprobar que las cuentas son coherentes con los axiomas (todo $E$ suma área $1$).

E (área total = 1) A B A∩B
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Indica razonadamente si las siguientes asignaciones de probabilidad para un espacio muestral $E = \{x_1, x_2, x_3\}$ son válidas según los axiomas de Kolmogorov: a)…

Indica razonadamente si las siguientes asignaciones de probabilidad para un espacio muestral $E = \{x_1, x_2, x_3\}$ son válidas según los axiomas de Kolmogorov:

  1. a) $P(x_1) = 0,4; \quad P(x_2) = 0,3; \quad P(x_3) = 0,3$
  2. b) $P(x_1) = 0,7; \quad P(x_2) = -0,1; \quad P(x_3) = 0,4$
  3. c) $P(x_1) = 0,5; \quad P(x_2) = 0,5; \quad P(x_3) = 0,2$
  4. d) $P(x_1) = 1; \quad P(x_2) = 0; \quad P(x_3) = 0$
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Se ha realizado una encuesta a los alumnos de un instituto sobre el uso de redes sociales. Se sabe que la probabilidad de que un alumno use Instagram ($I$) es…

Se ha realizado una encuesta a los alumnos de un instituto sobre el uso de redes sociales. Se sabe que la probabilidad de que un alumno use Instagram ($I$) es $P(I) = 0,82$ y la probabilidad de que use TikTok ($T$) es $P(T) = 0,55$. Si la probabilidad de que no use ninguna de las dos es $P(\bar{I} \cap \bar{T}) = 0,10$, utiliza las Leyes de Morgan para calcular:

a) La probabilidad de que use al menos una de las dos redes sociales.

b) La probabilidad de que use ambas simultáneamente.

c) ¿Son los sucesos "usar Instagram" y "usar TikTok" incompatibles? Razona la respuesta.

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Cotas de la probabilidad sin conocer la intersección

Los axiomas no solo dan igualdades: también permiten acotar una probabilidad desconocida cuando falta información, usando que ninguna probabilidad puede superar $1$ ni ser negativa.

mínimo máximo P(A∩B) está aquí dentro
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Dados dos sucesos $A$ y $B$ asociados a un mismo experimento aleatorio, sabemos que la probabilidad de que no ocurra ninguno de los dos es…

Dados dos sucesos $A$ y $B$ asociados a un mismo experimento aleatorio, sabemos que la probabilidad de que no ocurra ninguno de los dos es $P(\bar{A} \cap \bar{B}) = 0,2$. Además, se conoce que $P(A) = 0,5$ y que la probabilidad de que ocurra $A$ pero no ocurra $B$ es $P(A - B) = 0,3$.

Calcula de forma razonada, utilizando las propiedades de la probabilidad y las leyes de Morgan:

  1. a) $P(A \cup B)$
  2. b) $P(A \cap B)$
  3. c) $P(B)$
  4. d) $P(\bar{A} \cup \bar{B})$
E P(A̅ ∩ B̅) = 0,2 A B P(A-B) = 0,3 ? P(A) = 0,5
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Resumen

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