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Math II · Matemáticas
Probabilidad · Probabilidad

Probabilidad básica

Marcus tiene una lista de reproducción de $20$ canciones en modo aleatorio y $5$ son de su artista favorita. ¿Qué probabilidad hay de que la próxima canción sea de ella? La aplicación del clima dice "40% de probabilidad de lluvia" y un casino fija las probabilidades de una ruleta. Todos estos casos empiezan igual: describir el experimento con exactitud y contar los resultados con cuidado. En esta sección construyes esa herramienta. También nos lleva a la geometría del área, que da lugar a la "probabilidad geométrica".

Espacio muestral y eventos

Espacio muestral de un dado de seis caras con un evento simple, el número 4, y un evento compuesto, los números pares 2, 4 y 6. E = {1, 2, 3, 4, 5, 6} 4 evento simple {2, 4, 6} evento compuesto
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Escriba el espacio muestral asociado al experimento aleatorio que consiste en extraer una bola de una urna que contiene $5$ bolas numeradas del $1$ al $5$.

Escriba el espacio muestral asociado al experimento aleatorio que consiste en extraer una bola de una urna que contiene $5$ bolas numeradas del $1$ al $5$.

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Tipos de eventos y notación de conjuntos

Los eventos son conjuntos, así que podemos combinarlos con la notación de conjuntos.

Símbolo Significado
$A \cup B$ unión: ocurre $A$ o $B$ (o ambos)
$A \cap B$ intersección: ocurren $A$ y $B$ a la vez
$\overline{A}$ (también se escribe $A^c$) complemento: no ocurre $A$

Hay dos eventos especiales. Un evento seguro es todo el espacio muestral ($A = E$) y $P(A) = 1$. Un evento imposible es el conjunto vacío ($A = \emptyset$) y $P(A) = 0$.

Dos eventos son mutuamente excluyentes si no tienen ningún resultado en común: $A \cap B = \emptyset$. Nunca pueden ocurrir al mismo tiempo. (Algunos problemas llaman incompatibles a los eventos mutuamente excluyentes y compatibles a los que se traslapan.)

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En el experimento de lanzar un dado de $6$ caras, clasifica los siguientes sucesos en elementales, compuestos, seguros o imposibles: $A = $ "sacar un $4$" $B = $ "sacar…

En el experimento de lanzar un dado de $6$ caras, clasifica los siguientes sucesos en elementales, compuestos, seguros o imposibles:

  • $A = $ "sacar un $4$"

  • $B = $ "sacar un número mayor que $6$"

  • $C = $ "sacar un número par"

  • $D = $ "sacar un número menor que $10$"

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Dado el espacio muestral $E = \{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8\}$ y los sucesos $A = \{2, 4, 6, 8\}$ y $B = \{1, 2, 3, 4\}$, determina los elementos que forman los sucesos…

Dado el espacio muestral $E = \{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8\}$ y los sucesos $A = \{2, 4, 6, 8\}$ y $B = \{1, 2, 3, 4\}$, determina los elementos que forman los sucesos $A \cup B$ y $A \cap B$.

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Considera el experimento de extraer una carta de una baraja española de $40$ cartas. Indica si los sucesos $A = $ "sacar una figura" y $B = $ "sacar un oro" son…

Considera el experimento de extraer una carta de una baraja española de $40$ cartas. Indica si los sucesos $A = $ "sacar una figura" y $B = $ "sacar un oro" son compatibles o incompatibles. Justifica tu respuesta.

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Resultados igualmente probables

Volvamos con Marcus: su lista aleatoria elige cada canción con la misma probabilidad, así que $P(\text{artista favorita}) = \dfrac{5}{20} = \dfrac{1}{4}$.

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En una caja de herramientas hay $12$ tornillos, $8$ tuercas y $5$ clavos. Si se extrae una pieza al azar, calcule la probabilidad de que sea una tuerca.

En una caja de herramientas hay $12$ tornillos, $8$ tuercas y $5$ clavos. Si se extrae una pieza al azar, calcule la probabilidad de que sea una tuerca.

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Practica★☆☆Sin empezar
De una baraja española de $40$ cartas se extrae una carta al azar. Calcule la probabilidad de obtener un caballo.

De una baraja española de $40$ cartas se extrae una carta al azar. Calcule la probabilidad de obtener un caballo.

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Practica★☆☆Sin empezar
Una ruleta de feria está dividida en $8$ sectores circulares iguales, numerados del $1$ al $8$. Calcula la probabilidad de que, al girarla, la flecha se detenga en un…

Una ruleta de feria está dividida en $8$ sectores circulares iguales, numerados del $1$ al $8$. Calcula la probabilidad de que, al girarla, la flecha se detenga en un número múltiplo de $3$.

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La regla del complemento

Espacio muestral dividido en un evento A y su complemento, que muestra que sus probabilidades suman 1. A no A P(A) P(no A) P(A) + P(no A) = 1

El complemento es un gran atajo para preguntas de "al menos uno": con frecuencia es más fácil contar los resultados en los que eso nunca ocurre.

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Se lanza un dado cúbico equilibrado con las caras numeradas del $1$ al $6$. Determine los elementos que forman el evento contrario a "sacar un número menor que $3$" y…

Se lanza un dado cúbico equilibrado con las caras numeradas del $1$ al $6$. Determine los elementos que forman el evento contrario a "sacar un número menor que $3$" y calcule su probabilidad.

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Practica★★☆Sin empezar
En un refugio de animales, el $40\%$ de los perros son de tamaño grande, el $35\%$ son de tamaño mediano y el resto son de tamaño pequeño. Si se selecciona un perro al…

En un refugio de animales, el $40\%$ de los perros son de tamaño grande, el $35\%$ son de tamaño mediano y el resto son de tamaño pequeño. Si se selecciona un perro al azar para un paseo, calcula la probabilidad de que no sea de tamaño mediano.

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En un sorteo se extrae una bola de un bombo que contiene $100$ bolas numeradas del $1$ al $100$. Calcula la probabilidad de que el número de la bola extraída contenga al…

En un sorteo se extrae una bola de un bombo que contiene $100$ bolas numeradas del $1$ al $100$. Calcula la probabilidad de que el número de la bola extraída contenga al menos un dígito $7$.

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Incógnitas y resultados no igualmente probables

A veces se da la probabilidad y falta un número del experimento. Escribe una ecuación y resuélvela. Otras veces los resultados no son igualmente probables. Entonces usa este hecho: las probabilidades de todos los resultados simples suman $1$.

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Un dado de seis caras está trucado de forma que la probabilidad de que salga una cara par es el doble de la probabilidad de que salga una cara impar. Sabiendo que todas…

Un dado de seis caras está trucado de forma que la probabilidad de que salga una cara par es el doble de la probabilidad de que salga una cara impar. Sabiendo que todas las caras pares tienen la misma probabilidad entre sí, y lo mismo ocurre con las caras impares, calcula la probabilidad exacta de sacar un $6$.

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En una urna hay $x$ bolas rojas y $6$ bolas blancas. Si se sabe que la probabilidad de extraer una bola roja al azar es $\frac{2}{5}$, plantea una ecuación y determina…

En una urna hay $x$ bolas rojas y $6$ bolas blancas. Si se sabe que la probabilidad de extraer una bola roja al azar es $\frac{2}{5}$, plantea una ecuación y determina el número total de bolas que hay en la urna.

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Contar resultados

Cuando un experimento tiene varios pasos, enumera los resultados de forma organizada (una tabla o una lista) para no omitir ninguno.

Dos dados. Trata los dados como distintos (por ejemplo, uno rojo y uno azul). Entonces hay $6 \times 6 = 36$ resultados igualmente probables. Esta tabla muestra la suma de cada pareja:

+ 1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 7
2 3 4 5 6 7 8
3 4 5 6 7 8 9
4 5 6 7 8 9 10
5 6 7 8 9 10 11
6 7 8 9 10 11 12
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Se lanzan simultáneamente dos dados cúbicos equilibrados y se anota la suma de las puntuaciones obtenidas en las caras superiores. Calcula la probabilidad de que la suma…

Se lanzan simultáneamente dos dados cúbicos equilibrados y se anota la suma de las puntuaciones obtenidas en las caras superiores. Calcula la probabilidad de que la suma sea exactamente $8$.

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Practica★★☆Sin empezar
Se lanzan al aire tres monedas equilibradas simultáneamente. Describe el espacio muestral y calcula la probabilidad de obtener exactamente dos caras.

Se lanzan al aire tres monedas equilibradas simultáneamente. Describe el espacio muestral y calcula la probabilidad de obtener exactamente dos caras.

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Para acceder a una caja fuerte, se debe introducir un código numérico de $3$ cifras (desde el $000$ hasta el $999$). Un ladrón, que no conoce la clave, prueba un número…

Para acceder a una caja fuerte, se debe introducir un código numérico de $3$ cifras (desde el $000$ hasta el $999$). Un ladrón, que no conoce la clave, prueba un número al azar. Calcula la probabilidad de que el código introducido tenga las tres cifras idénticas.

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Probabilidad experimental

A veces no hay forma de enumerar resultados igualmente probables, como los tiros libres de un jugador de basquetbol o las piezas defectuosas de una fábrica. Entonces estimamos la probabilidad con datos.

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Un jugador de baloncesto ha lanzado $80$ tiros libres durante la temporada, encestando $64$ de ellos. Utilizando la frecuencia relativa como estimación de la…

Un jugador de baloncesto ha lanzado $80$ tiros libres durante la temporada, encestando $64$ de ellos. Utilizando la frecuencia relativa como estimación de la probabilidad, ¿cuál es la probabilidad de que falle su próximo tiro libre?

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En una fábrica de componentes electrónicos, un control de calidad inspecciona un lote de $500$ piezas. Tras la revisión, se han encontrado $15$ piezas defectuosas. Si un…

En una fábrica de componentes electrónicos, un control de calidad inspecciona un lote de $500$ piezas. Tras la revisión, se han encontrado $15$ piezas defectuosas. Si un cliente elige una pieza al azar de ese lote, ¿cuál es la probabilidad de que funcione correctamente?

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Probabilidad geométrica

Si un dardo cae en un punto al azar de un blanco, hay infinitos puntos, así que no podemos contar resultados. Pero las áreas iguales son igualmente probables, así que comparamos áreas.

Un blanco circular de radio 6 pulgadas con un círculo interior de radio 3 pulgadas sombreado. 3 in. 6 in. círculo interior: región favorable
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Una diana circular está formada por tres círculos concéntricos de radios $10\text{ cm}$, $20\text{ cm}$ y $30\text{ cm}$. Si un dardo impacta al azar en cualquier punto…

Una diana circular está formada por tres círculos concéntricos de radios $10\text{ cm}$, $20\text{ cm}$ y $30\text{ cm}$. Si un dardo impacta al azar en cualquier punto de la diana (garantizando que siempre acierta dentro del círculo mayor), calcula la probabilidad de que caiga en la corona circular intermedia (la zona comprendida entre el radio de $10\text{ cm}$ y el de $20\text{ cm}$).

10 20 30 Diana
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La regla de la suma: A o B

Diagrama de Venn de dos eventos A y B que se traslapan; la parte común A y B se cuenta dos veces. A B A ∩ B se cuenta dos veces: réstala una vez
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Sabiendo que la probabilidad de que ocurra un suceso $A$ es $P(A) = \frac{9}{20}$, la probabilidad de que ocurra un suceso $B$ es $P(B) = \frac{3}{10}$ y la probabilidad…

Sabiendo que la probabilidad de que ocurra un suceso $A$ es $P(A) = \frac{9}{20}$, la probabilidad de que ocurra un suceso $B$ es $P(B) = \frac{3}{10}$ y la probabilidad de que ocurran ambos a la vez es $P(A \cap B) = \frac{1}{10}$, calcula la probabilidad de que ocurra al menos uno de los dos sucesos.

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Practica★★☆Sin empezar
Se introducen en una urna fichas con cada una de las letras de la palabra $ESPECTACULO$. Si se extrae una ficha al azar, calcula la probabilidad de que la letra extraída…

Se introducen en una urna fichas con cada una de las letras de la palabra $ESPECTACULO$. Si se extrae una ficha al azar, calcula la probabilidad de que la letra extraída sea una vocal o la letra $C$.

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Se dispone de dos sucesos $A$ y $B$ incompatibles de un mismo experimento aleatorio. Sabiendo que la probabilidad de que no ocurra $A$ es $P(\overline{A}) = 0.7$ y la…

Se dispone de dos sucesos $A$ y $B$ incompatibles de un mismo experimento aleatorio. Sabiendo que la probabilidad de que no ocurra $A$ es $P(\overline{A}) = 0.7$ y la probabilidad de que ocurra al menos uno de los dos es $P(A \cup B) = 0.8$, calcula la probabilidad de que ocurra el suceso $B$.

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Diagramas de Venn y conteos

Cuando un problema da cantidades de personas en dos grupos, un diagrama de Venn mantiene todo organizado. Llena primero el centro (la parte común), luego las partes exteriores, y usa "ninguno" para comprobar el total.

Dos consecuencias útiles de la regla de la suma:

  • $P(A \cap B) = P(A) + P(B) - P(A \cup B)$

  • $P(A \text{ pero no } B) = P(A) - P(A \cap B)$

Diagrama de Venn de 40 estudiantes: 14 juegan solo futbol, 8 juegan ambos deportes, 10 juegan solo basquetbol y 8 no juegan ninguno. Futbol Basquetbol 14 8 10 8 ninguno

El diagrama concuerda: $14 + 8 + 10 + 8 = 40$. El futbol tiene $14 + 8 = 22$ y el basquetbol tiene $8 + 10 = 18$.

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En una clase de $30$ alumnos, $18$ practican natación, $15$ practican tenis y $5$ no practican ninguno de los dos deportes. Si se elige un alumno al azar, calcula la…

En una clase de $30$ alumnos, $18$ practican natación, $15$ practican tenis y $5$ no practican ninguno de los dos deportes. Si se elige un alumno al azar, calcula la probabilidad de que practique ambos deportes simultáneamente.

E (30 alumnos) Natación (18) Tenis (15) Ninguno: 5 ?
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Una encuesta realizada a $200$ clientes de una cafetería revela que $120$ toman café, $90$ toman tostadas y $40$ no toman ninguna de las dos cosas. Si se elige un…

Una encuesta realizada a $200$ clientes de una cafetería revela que $120$ toman café, $90$ toman tostadas y $40$ no toman ninguna de las dos cosas. Si se elige un cliente al azar, calcula la probabilidad de que el cliente tome café pero NO tome tostadas.

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Sean $A$ y $B$ dos sucesos de un experimento aleatorio tales que $P(A) = \frac{1}{2}$, $P(B) = \frac{1}{3}$ y $P(A \cup B) = \frac{3}{4}$. Utilizando las propiedades de…

Sean $A$ y $B$ dos sucesos de un experimento aleatorio tales que $P(A) = \frac{1}{2}$, $P(B) = \frac{1}{3}$ y $P(A \cup B) = \frac{3}{4}$. Utilizando las propiedades de la probabilidad, calcula la probabilidad del suceso contrario de la intersección, es decir, $P(\overline{A \cap B})$.

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Volvamos al principio: la lista de Marcus tiene $5$ canciones de su artista favorita entre $20$, así que $P(\text{artista favorita}) = \tfrac{5}{20} = \tfrac{1}{4}$ y, por la regla del complemento, la probabilidad de que sea de otro artista es $\tfrac{3}{4}$.

Resumen

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