Distribuciones de probabilidad continuas y la curva normal
Conectas tu celular y dice: "unos 87 minutos para la carga completa". Pero ¿cuánto tardará exactamente: 87 minutos, 87.2, 87.2314...? El tiempo puede ser cualquier número de un intervalo, así que no podemos hacer una lista de los valores posibles y darle una probabilidad a cada uno. Esta es la pregunta de esta página: ¿cuál es la probabilidad de que tarde exactamente 87 minutos? La respuesta te sorprenderá y nos lleva a la curva más importante de la estadística.
Variables aleatorias continuas y curvas de densidad
Hasta ahora, nuestras variables aleatorias tomaban valores separados (0, 1, 2, ... goles). Una variable aleatoria continua puede tomar cualquier valor de un intervalo.
Entre 1 gol y 2 goles no hay nada. Entre 87 y 88 minutos hay infinitos tiempos posibles.
Curvas de densidad
Con infinitos valores no podemos darle a cada uno su propia probabilidad. En cambio, dibujamos una curva, la función de densidad de probabilidad $f(x)$, y la probabilidad pasa a ser un área.
La densidad más simple es un rectángulo: densidad uniforme, donde todos los valores de un intervalo son igualmente probables.
Un valor exacto tiene probabilidad cero
Se sabe que el tiempo que tarda un modelo de teléfono celular en cargar su batería del 0% al 100% sigue una distribución de probabilidad continua cuya función de…
Se sabe que el tiempo que tarda un modelo de teléfono celular en cargar su batería del 0% al 100% sigue una distribución de probabilidad continua cuya función de densidad es constante en el intervalo $[80, 120]$ minutos, y vale $0$ en cualquier otro punto.
- a) Determine el valor de la función de densidad en dicho intervalo para que sea válida.
- b) Calcule la probabilidad de que el teléfono tarde menos de 90 minutos en cargarse.
- c) Represente gráficamente la función de densidad.
Formas de densidad: triángulos y funciones por partes
Muchas situaciones reales necesitan una densidad que no sea un rectángulo. Un tiempo de espera puede ser más probable en el medio, lo que da un triángulo. Cuando $f$ está definida por partes, hallas el área con geometría: rectángulos, triángulos y trapecios.
Se está estudiando el tiempo que tarda un grupo de jóvenes en desconectar por completo después de apagar el celular antes de dormir. La función de densidad de esta…
Se está estudiando el tiempo que tarda un grupo de jóvenes en desconectar por completo después de apagar el celular antes de dormir. La función de densidad de esta variable aleatoria continua, $x$, expresada en minutos, viene dada por la siguiente gráfica:
Calcule razonadamente:
- a) El valor de la ordenada máxima $k$ para que sea una función de densidad válida.
- b) La probabilidad de que un joven tarde entre 15 y 20 minutos en desconectar.
- c) ¿Cuál es la probabilidad de que tarde exactamente 22 minutos?
Se considera la función de probabilidad continua definida por tramos de una variable aleatoria $X$, que representa el tiempo (en horas) que un grupo de adolescentes…
Se considera la función de probabilidad continua definida por tramos de una variable aleatoria $X$, que representa el tiempo (en horas) que un grupo de adolescentes dedica al estudio de matemáticas en un fin de semana:
$f(x) = \begin{cases} kx & \text{si } 0 \le x < 2 \\ k(4 - x) & \text{si } 2 \le x \le 4 \\ 0 & \text{en el resto} \end{cases}$
- a) Determine razonadamente el valor de la constante $k$ para que $f(x)$ sea una función de densidad.
- b) Calcule la probabilidad de que un alumno elegido al azar estudie entre 1,5 y 3 horas.
- c) ¿Cuál es la probabilidad de que estudie exactamente 2 horas? Justifique su respuesta basándose en la naturaleza de la variable.
La distribución normal
La densidad más importante de la estadística es la distribución normal, cuya gráfica es la curva en forma de campana. Las estaturas, las calificaciones de un examen y los pesos de los productos de una misma máquina tienden a agruparse cerca del centro y a disminuir simétricamente a ambos lados.
Propiedades de toda curva normal:
-
Tiene forma de campana y es simétrica respecto de $x = \mu$.
-
Su punto más alto está en $x = \mu$, así que la media, la mediana y la moda son iguales.
-
El área total bajo la curva es $1$ y la curva nunca toca el eje $x$.
-
Una $\sigma$ mayor da una campana más ancha y plana. Una $\sigma$ menor da una campana más angosta y alta. La media solo desplaza la curva a la izquierda o a la derecha.
Pruébalo. Mueve la media y la desviación estándar y observa qué cambia.
Aquí hay un patrón muy útil, la regla 68–95–99.7: en cualquier distribución normal, aproximadamente el 68% de los valores está a menos de $1\sigma$ de la media, el 95% a menos de $2\sigma$ y el 99.7% a menos de $3\sigma$.
Observe las siguientes dos curvas correspondientes a distribuciones normales. Ambas representan el peso de dos razas distintas de gatos domésticos. a) ¿Tienen ambas…
Observe las siguientes dos curvas correspondientes a distribuciones normales. Ambas representan el peso de dos razas distintas de gatos domésticos.
- a) ¿Tienen ambas distribuciones la misma media $\mu$? Justifique su respuesta observando la posición del máximo.
- b) ¿Cuál de las dos distribuciones tiene una desviación típica $\sigma$ mayor? Explique cómo influye este parámetro en la forma de la "campana".
La tabla normal estándar
Hay infinitas curvas normales, una para cada par $(\mu, \sigma)$. Los estadísticos tabulan solo una: la distribución normal estándar $Z \sim N(0, 1)$, con media $0$ y desviación estándar $1$. En las próximas secciones convertirás cualquier distribución normal en esta.
Tabla normal estándar: $P(Z < z)$
| $z$ | 0.00 | 0.01 | 0.02 | 0.03 | 0.04 | 0.05 | 0.06 | 0.07 | 0.08 | 0.09 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.0 | 0.5000 | 0.5040 | 0.5080 | 0.5120 | 0.5160 | 0.5199 | 0.5239 | 0.5279 | 0.5319 | 0.5359 |
| 0.1 | 0.5398 | 0.5438 | 0.5478 | 0.5517 | 0.5557 | 0.5596 | 0.5636 | 0.5675 | 0.5714 | 0.5753 |
| 0.2 | 0.5793 | 0.5832 | 0.5871 | 0.5910 | 0.5948 | 0.5987 | 0.6026 | 0.6064 | 0.6103 | 0.6141 |
| 0.3 | 0.6179 | 0.6217 | 0.6255 | 0.6293 | 0.6331 | 0.6368 | 0.6406 | 0.6443 | 0.6480 | 0.6517 |
| 0.4 | 0.6554 | 0.6591 | 0.6628 | 0.6664 | 0.6700 | 0.6736 | 0.6772 | 0.6808 | 0.6844 | 0.6879 |
| 0.5 | 0.6915 | 0.6950 | 0.6985 | 0.7019 | 0.7054 | 0.7088 | 0.7123 | 0.7157 | 0.7190 | 0.7224 |
| 0.6 | 0.7257 | 0.7291 | 0.7324 | 0.7357 | 0.7389 | 0.7422 | 0.7454 | 0.7486 | 0.7517 | 0.7549 |
| 0.7 | 0.7580 | 0.7611 | 0.7642 | 0.7673 | 0.7704 | 0.7734 | 0.7764 | 0.7794 | 0.7823 | 0.7852 |
| 0.8 | 0.7881 | 0.7910 | 0.7939 | 0.7967 | 0.7995 | 0.8023 | 0.8051 | 0.8078 | 0.8106 | 0.8133 |
| 0.9 | 0.8159 | 0.8186 | 0.8212 | 0.8238 | 0.8264 | 0.8289 | 0.8315 | 0.8340 | 0.8365 | 0.8389 |
| 1.0 | 0.8413 | 0.8438 | 0.8461 | 0.8485 | 0.8508 | 0.8531 | 0.8554 | 0.8577 | 0.8599 | 0.8621 |
| 1.1 | 0.8643 | 0.8665 | 0.8686 | 0.8708 | 0.8729 | 0.8749 | 0.8770 | 0.8790 | 0.8810 | 0.8830 |
| 1.2 | 0.8849 | 0.8869 | 0.8888 | 0.8907 | 0.8925 | 0.8944 | 0.8962 | 0.8980 | 0.8997 | 0.9015 |
| 1.3 | 0.9032 | 0.9049 | 0.9066 | 0.9082 | 0.9099 | 0.9115 | 0.9131 | 0.9147 | 0.9162 | 0.9177 |
| 1.4 | 0.9192 | 0.9207 | 0.9222 | 0.9236 | 0.9251 | 0.9265 | 0.9279 | 0.9292 | 0.9306 | 0.9319 |
| 1.5 | 0.9332 | 0.9345 | 0.9357 | 0.9370 | 0.9382 | 0.9394 | 0.9406 | 0.9418 | 0.9429 | 0.9441 |
| 1.6 | 0.9452 | 0.9463 | 0.9474 | 0.9484 | 0.9495 | 0.9505 | 0.9515 | 0.9525 | 0.9535 | 0.9545 |
| 1.7 | 0.9554 | 0.9564 | 0.9573 | 0.9582 | 0.9591 | 0.9599 | 0.9608 | 0.9616 | 0.9625 | 0.9633 |
| 1.8 | 0.9641 | 0.9649 | 0.9656 | 0.9664 | 0.9671 | 0.9678 | 0.9686 | 0.9693 | 0.9699 | 0.9706 |
| 1.9 | 0.9713 | 0.9719 | 0.9726 | 0.9732 | 0.9738 | 0.9744 | 0.9750 | 0.9756 | 0.9761 | 0.9767 |
| 2.0 | 0.9772 | 0.9778 | 0.9783 | 0.9788 | 0.9793 | 0.9798 | 0.9803 | 0.9808 | 0.9812 | 0.9817 |
| 2.1 | 0.9821 | 0.9826 | 0.9830 | 0.9834 | 0.9838 | 0.9842 | 0.9846 | 0.9850 | 0.9854 | 0.9857 |
| 2.2 | 0.9861 | 0.9864 | 0.9868 | 0.9871 | 0.9875 | 0.9878 | 0.9881 | 0.9884 | 0.9887 | 0.9890 |
| 2.3 | 0.9893 | 0.9896 | 0.9898 | 0.9901 | 0.9904 | 0.9906 | 0.9909 | 0.9911 | 0.9913 | 0.9916 |
| 2.4 | 0.9918 | 0.9920 | 0.9922 | 0.9925 | 0.9927 | 0.9929 | 0.9931 | 0.9932 | 0.9934 | 0.9936 |
| 2.5 | 0.9938 | 0.9940 | 0.9941 | 0.9943 | 0.9945 | 0.9946 | 0.9948 | 0.9949 | 0.9951 | 0.9952 |
| 2.6 | 0.9953 | 0.9955 | 0.9956 | 0.9957 | 0.9959 | 0.9960 | 0.9961 | 0.9962 | 0.9963 | 0.9964 |
| 2.7 | 0.9965 | 0.9966 | 0.9967 | 0.9968 | 0.9969 | 0.9970 | 0.9971 | 0.9972 | 0.9973 | 0.9974 |
| 2.8 | 0.9974 | 0.9975 | 0.9976 | 0.9977 | 0.9977 | 0.9978 | 0.9979 | 0.9979 | 0.9980 | 0.9981 |
| 2.9 | 0.9981 | 0.9982 | 0.9982 | 0.9983 | 0.9984 | 0.9984 | 0.9985 | 0.9985 | 0.9986 | 0.9986 |
| 3.0 | 0.9987 | 0.9987 | 0.9987 | 0.9988 | 0.9988 | 0.9989 | 0.9989 | 0.9989 | 0.9990 | 0.9990 |
Esta tabla solo tiene valores positivos de $z$. Para $z \ge 3.5$ el área a la izquierda es prácticamente $1$, y para $z \le -3.5$ es prácticamente $0$.
Utilizando la tabla de la distribución normal estándar $Z \sim N(0, 1)$, obtenga las siguientes probabilidades directas: a) $P(Z < 1,25)$ b) $P(Z \leq 0,47)$ c)…
Utilizando la tabla de la distribución normal estándar $Z \sim N(0, 1)$, obtenga las siguientes probabilidades directas:
- a) $P(Z < 1,25)$
- b) $P(Z \leq 0,47)$
- c) $P(Z < 2,03)$
Explique brevemente qué representa el valor obtenido en el inciso (a) respecto al área total bajo la curva de Gauss.
Simetría, complementos y áreas entre dos valores
La tabla solo da áreas a la izquierda de un $z$ positivo. La simetría y el hecho de que el área total sea $1$ te dan todo lo demás.
En una distribución normal estándar $Z \sim N(0, 1)$, calcule las siguientes probabilidades utilizando las propiedades de simetría y el suceso contrario: a)…
En una distribución normal estándar $Z \sim N(0, 1)$, calcule las siguientes probabilidades utilizando las propiedades de simetría y el suceso contrario:
- a) $P(Z > 1,12)$
- b) $P(Z < -0,54)$
- c) $P(Z \geq -1,96)$
Dibuje una campana de Gauss para el inciso (b) sombreando el área que está calculando.
Calcule el área encerrada en los siguientes intervalos para una distribución normal estándar $Z \sim N(0, 1)$: a) $P(0,5 < Z < 1,5)$ b) $P(-1,2 < Z < 1,2)$ Represente…
Calcule el área encerrada en los siguientes intervalos para una distribución normal estándar $Z \sim N(0, 1)$:
- a) $P(0,5 < Z < 1,5)$
- b) $P(-1,2 < Z < 1,2)$
Represente gráficamente el intervalo del inciso (b) indicando por qué el área es simétrica respecto al eje vertical.
Estandarizar: puntuaciones z
¿Cómo usamos la única tabla estándar para $N(100, 15)$ o $N(3.5, 1.2)$? Preguntamos a cuántas desviaciones estándar está un valor de su media.
¿Por qué funciona? Restar $\mu$ mueve el centro de la campana a $0$. Dividir entre $\sigma$ reescala la dispersión a $1$. La forma no cambia, así que las áreas se conservan: $P(X < x) = P(Z < z)$.
La puntuación en una popular prueba de agilidad mental para adolescentes sigue una distribución normal $X \sim N(100, 15)$. a) Tipifique el valor $X = 115$ y explique…
La puntuación en una popular prueba de agilidad mental para adolescentes sigue una distribución normal $X \sim N(100, 15)$.
- a) Tipifique el valor $X = 115$ y explique qué significa el resultado obtenido (a cuántas desviaciones típicas de la media se encuentra).
- b) Tipifique el valor $X = 80$. ¿Qué indica el signo negativo en este caso?
Dos amigos, Lucía y Marco, juegan en diferentes equipos de e-Sports. La puntuación de Lucía en el juego "Galaxy Quest" sigue una distribución $N(1200, 15)$, mientras que…
Dos amigos, Lucía y Marco, juegan en diferentes equipos de e-Sports. La puntuación de Lucía en el juego "Galaxy Quest" sigue una distribución $N(1200, 15)$, mientras que la de Marco en "Pixel Arena" sigue una distribución $N(850, 10)$.
En la última partida, Lucía obtuvo 1235 puntos y Marco obtuvo 875 puntos. Utilice la tipificación de variables para determinar cuál de los dos obtuvo un resultado más meritorio en comparación con su grupo.
Probabilidades para cualquier distribución normal
Ahora puedes resolver cualquier problema de "hallar la probabilidad" para $X \sim N(\mu, \sigma)$.
La duración de la batería de unos audífonos inalámbricos de gama media sigue una distribución normal con una media de 6 horas y una desviación típica de 0,5 horas (…
La duración de la batería de unos audífonos inalámbricos de gama media sigue una distribución normal con una media de 6 horas y una desviación típica de 0,5 horas ($X \sim N(6; 0,5)$).
Calcule la probabilidad de que, al elegir unos audífonos al azar, la batería dure menos de 7 horas. (Recuerde tipificar primero la variable para poder usar la tabla).
La estatura de los alumnos de 11.º grado de una escuela secundaria sigue una distribución normal de media $172$ pulgadas y desviación típica $8$ pulgadas. Si elegimos un…
La estatura de los alumnos de 11.º grado de una escuela secundaria sigue una distribución normal de media $172$ pulgadas y desviación típica $8$ pulgadas. Si elegimos un alumno al azar, halle la probabilidad de que:
- a) Mida más de $185$ pulgadas.
- b) Mida menos de $160$ pulgadas.
- c) Su estatura esté comprendida entre $165$ y $180$ pulgadas.
Una empresa que fabrica audífonos inalámbricos ha comprobado que la duración de la batería sigue una distribución normal con una media de $24$ horas y una desviación…
Una empresa que fabrica audífonos inalámbricos ha comprobado que la duración de la batería sigue una distribución normal con una media de $24$ horas y una desviación típica de $3,5$ horas.
- a) ¿Qué porcentaje de audífonos tienen una batería que dura entre $20$ y $28$ horas?
- b) Si la empresa fabrica un lote de $5000$ audífonos, ¿cuántos se espera que duren menos de $18$ horas?
Problemas inversos: hallar un valor a partir de una probabilidad
A veces conoces el área y necesitas el límite: "¿Qué calificación te pone en el 10% superior?" Es una pregunta de percentiles. Trabajas hacia atrás a través de la tabla.
Valores críticos útiles para recordar: el $90\%$ central de una distribución normal tiene $z = \pm 1.645$, el $95\%$ central tiene $z = \pm 1.96$ y el $99\%$ central tiene $z = \pm 2.576$. Cuando el área queda exactamente a medio camino entre dos valores de la tabla (como $0.95$ entre $0.9495$ y $0.9505$), toma el $z$ intermedio, aquí $1.645$.
¿Qué le pasa a $z$ cuando el área se acerca a $1$? Crece, pero lentamente. Las colas de la campana son muy delgadas y casi planas, así que hay que recorrer mucho para recoger los últimos pedacitos de área.
Busque en la tabla de la distribución normal estándar $N(0, 1)$ el valor de la abscisa $k$ en los siguientes casos (problema inverso): a) $P(Z < k) = 0,8413$ b)…
Busque en la tabla de la distribución normal estándar $N(0, 1)$ el valor de la abscisa $k$ en los siguientes casos (problema inverso):
- a) $P(Z < k) = 0,8413$
- b) $P(Z < k) = 0,9750$
- c) $P(Z < k) = 0,5000$
¿Qué ocurre con el valor de $k$ a medida que la probabilidad se acerca a 1? Justifique su respuesta observando la forma de la campana en sus extremos.
Utilizando la tabla de la distribución normal estándar $N(0, 1)$, calcule las siguientes probabilidades: a) $P(Z < 1,48)$ b) $P(Z > 0,72)$ c) $P(Z < -1,15)$ d)…
Utilizando la tabla de la distribución normal estándar $N(0, 1)$, calcule las siguientes probabilidades:
- a) $P(Z < 1,48)$
- b) $P(Z > 0,72)$
- c) $P(Z < -1,15)$
- d) $P(-0,5 < Z < 1,2)$
Además, halle el valor de la constante positiva $a$ tal que $P(-a < Z < a) = 0,90$.
En una plataforma de streaming de música, el tiempo que los usuarios escuchan una lista de reproducción "Top 50" sigue una distribución $N(45, 12)$ minutos. La…
En una plataforma de streaming de música, el tiempo que los usuarios escuchan una lista de reproducción "Top 50" sigue una distribución $N(45, 12)$ minutos. La plataforma decide enviar una encuesta de satisfacción al $15\%$ de los usuarios que más tiempo pasan escuchando dicha lista. ¿A partir de cuántos minutos de escucha recibirá un usuario la encuesta?
Hallar una media o una desviación estándar desconocida
A veces el problema da una probabilidad y un límite, y debes hallar $\mu$ o $\sigma$. El plan: usa la probabilidad para obtener la puntuación z y luego despeja la incógnita en $z = \dfrac{x - \mu}{\sigma}$.
El peso de las tabletas de chocolate producidas por una fábrica sigue una distribución normal de media $200$ onzas. El control de calidad rechaza aquellas tabletas que…
El peso de las tabletas de chocolate producidas por una fábrica sigue una distribución normal de media $200$ onzas. El control de calidad rechaza aquellas tabletas que pesan menos de $195$ onzas. Sabiendo que el $3\%$ de las tabletas son rechazadas, calcule el valor de la desviación típica de esta producción.
En una prestigiosa escuela de diseño, la calificación final de los aspirantes sigue una distribución normal. Se sabe que la calificación media es de $6,8$ y que el…
En una prestigiosa escuela de diseño, la calificación final de los aspirantes sigue una distribución normal. Se sabe que la calificación media es de $6,8$ y que el $33\%$ de los alumnos obtiene una calificación superior a $7,5$.
- a) Halle la desviación típica de las calificaciones.
- b) Si para obtener una beca de excelencia se requiere estar en el $5\%$ superior de las calificaciones, ¿cuál es la calificación mínima necesaria para conseguir dicha beca?
Una empresa de logística analiza el tiempo de entrega de sus paquetes locales. El tiempo de entrega sigue una distribución normal con una desviación típica de $12$…
Una empresa de logística analiza el tiempo de entrega de sus paquetes locales. El tiempo de entrega sigue una distribución normal con una desviación típica de $12$ minutos. Se sabe que el $75\%$ de los paquetes se entregan en menos de $50$ minutos.
- a) Calcule el tiempo medio de entrega.
- b) La empresa garantiza un reembolso del envío si el paquete tarda más de una hora ($60$ minutos) en llegar. Si en un mes se envían $5000$ paquetes, ¿cuántos reembolsos se estima que tendrá que realizar la empresa?
- c) Si la empresa quiere reducir el número de reembolsos a la mitad mejorando la logística pero manteniendo la misma media, ¿cuál debería ser la nueva desviación típica?
Problemas más difíciles: dos incógnitas, límites simétricos y comparaciones
Dos incógnitas: un sistema
Si tanto $\mu$ como $\sigma$ son desconocidas, necesitas dos probabilidades. Cada una da una ecuación $z = \dfrac{x - \mu}{\sigma}$ y resuelves el par por eliminación.
Límites simétricos y una probabilidad condicional
Recuerda: $P(A \mid B) = \dfrac{P(A \text{ y } B)}{P(B)}$. Y cuando la distribución está centrada en $0$, la mitad de las bolas aceptadas tiene error positivo, porque el intervalo aceptado $(-k, k)$ es simétrico.
Comparar dos modelos normales
Para comparar modelos, estandariza respecto del mismo límite. Una puntuación z mayor significa que el límite está más por encima de la media de ese modelo.
La latencia (ping) en un popular videojuego en línea sigue una distribución normal $N(\mu, \sigma)$. Tras realizar miles de mediciones, los desarrolladores han observado…
La latencia (ping) en un popular videojuego en línea sigue una distribución normal $N(\mu, \sigma)$. Tras realizar miles de mediciones, los desarrolladores han observado que el $15,87\%$ de las partidas tienen una latencia superior a $110$ ms, mientras que el $6,68\%$ de las partidas presentan una latencia inferior a $75$ ms.
- a) Calcule los parámetros $\mu$ (media) y $\sigma$ (desviación típica) de esta distribución.
- b) Si un jugador considera que una partida es "injugable" cuando la latencia supera los $125$ ms, ¿qué porcentaje de partidas entrarán en esta categoría?
Una empresa tecnológica fabrica sensores de precisión para drones. El margen de error en la medición de altura de estos sensores sigue una distribución normal con una…
Una empresa tecnológica fabrica sensores de precisión para drones. El margen de error en la medición de altura de estos sensores sigue una distribución normal con una media de $0$ pulgadas y una desviación típica de $1,5$ pulgadas. Por motivos de seguridad, la empresa descarta todos los sensores cuyo error absoluto sea superior a un valor crítico $k$.
- a) Si se sabe que el $10\%$ de la producción total es descartada, calcule el valor de dicho margen de error $k$.
- b) ¿Cuál es la probabilidad de que, al elegir un sensor aceptado (no descartado), su error sea positivo?
Se están comparando dos modelos de baterías para monopatines eléctricos. El modelo A tiene una duración media de $40$ millas con una desviación típica de $4$ millas. El…
Se están comparando dos modelos de baterías para monopatines eléctricos. El modelo A tiene una duración media de $40$ millas con una desviación típica de $4$ millas. El modelo B tiene una duración media de $42$ millas con una desviación típica de $8$ millas. Ambas duraciones siguen distribuciones normales.
- a) Si un usuario necesita realizar un trayecto de $48$ millas sin recargar, ¿qué modelo de batería le ofrece mayor seguridad (mayor probabilidad de éxito)? Justifique los cálculos.
- b) ¿Para qué distancia la probabilidad de que ambos modelos fallen es la misma?
Aproximación normal a la binomial
Una variable binomial $X \sim B(n, p)$ cuenta los éxitos en $n$ ensayos independientes, cada uno con probabilidad de éxito $p$ (y $q = 1 - p$). Sus probabilidades exactas son
$$P(X = k) = \binom{n}{k} p^k q^{n-k}, \qquad \mu = np, \qquad \sigma = \sqrt{npq}$$Para $n$ pequeña la fórmula sirve. Por ejemplo, con $n = 5$ y $p = 0.3$: $P(X = 2) = \binom{5}{2}(0.3)^2(0.7)^3 = 10(0.09)(0.343) \approx 0.3087$. Para $n$ grande, sumar cientos de términos es inviable, pero el histograma empieza a parecerse a una campana.
Como la binomial toma solo números enteros pero la normal es continua, necesitas una corrección por continuidad: cada número entero $k$ se convierte en una barra de ancho $1$, que cubre $[k - 0.5,\ k + 0.5]$. (En algunos problemas se le llama corrección de continuidad de Yates.)
Se ha realizado una encuesta sobre el uso de redes sociales y se sabe que el $30\%$ de los adolescentes estadounidenses prefiere utilizar TikTok sobre otras plataformas.…
Se ha realizado una encuesta sobre el uso de redes sociales y se sabe que el $30\%$ de los adolescentes estadounidenses prefiere utilizar TikTok sobre otras plataformas. Si seleccionamos una muestra aleatoria de $200$ adolescentes:
- a) Justifique si es posible aproximar la distribución de la variable "número de adolescentes que prefieren TikTok" mediante una distribución normal.
- b) Utilizando dicha aproximación (con la corrección de continuidad de Yates), calcule la probabilidad de que prefieran TikTok más de $70$ adolescentes.
Una aplicación de streaming de música ha lanzado un nuevo algoritmo de recomendación. Se estima que la probabilidad de que a un usuario le guste una canción recomendada…
Una aplicación de streaming de música ha lanzado un nuevo algoritmo de recomendación. Se estima que la probabilidad de que a un usuario le guste una canción recomendada es del $65\%$. Si en un día el algoritmo recomienda canciones a un grupo de $400$ usuarios:
- a) Justifique si es posible aproximar la distribución del número de usuarios a los que les gusta la recomendación mediante una distribución normal.
- b) Utilizando la aproximación adecuada (con corrección de continuidad), calcule la probabilidad de que la recomendación sea exitosa para un número de usuarios comprendido entre $250$ y $275$ (ambos inclusive).
El peso de las botellas de plástico reciclado recogidas en un centro de sostenibilidad sigue una distribución $N(120, 15)$ onzas. El centro clasifica las botellas en…
El peso de las botellas de plástico reciclado recogidas en un centro de sostenibilidad sigue una distribución $N(120, 15)$ onzas. El centro clasifica las botellas en tres categorías: "Ligeras" (el $20\%$ que menos pesa), "Estándar" (el $60\%$ central) y "Pesadas" (el $20\%$ que más pesa).
- a) Determine los pesos que delimitan cada una de las tres categorías.
- b) Si elegimos $5$ botellas al azar, ¿cuál es la probabilidad de que exactamente $3$ de ellas sean clasificadas como "Estándar"?
De vuelta al inicio: el tiempo de carga de un celular es continuo, así que $P(X = 87) = 0$ exactamente. Solo podemos preguntar por intervalos. Si el tiempo de carga sigue $N(87, 5)$ minutos, entonces $P(85 \le X \le 90)$ tiene $z_1 = -0.4$ y $z_2 = 0.6$, y la probabilidad es $0.7257 - (1 - 0.6554) = 0.7257 - 0.3446 = 0.3811$, aproximadamente el $38\%$.