2024-03-18

Análisis de datos I (MAT1409)

4 Introducción a la Probabilidad

Tema 4.1 Variables Aleatorias.

  • Variable aleatoria(\(X\)): Es una variable cuyos valores son determinados por el resultado de un proceso aleatorio (existe incertidumbre.

  • Variable numérica discreta: Es una variable aleatoria que tiene valores contables.
  • Distribucion de probabilidad de masa.

  • Variable numérica continua: Es una variable aleatoria que tiene un valores que se miden.
  • Distribucion de probabilidad de densidad.

  • Experimento: El proceso aleatorio de generar resultados de variables aleatorias.

Tema 4.2 Evento y Espacio de probabilidad.

  • Espacio de probabilidad (\(S\)): El conjunto de todos los posibles resultados de una variable aleatoria.

  • Evento(\(E, A, B\)): Un resultado o un conjunto de resultados particulares de una variable aleatoria.



  • Probabilidad \(P\), Probabilidad \(P(E_n)=p\) de un evento en particular.

Tema 4.3 Axiomas de Probabilidad

  • La probabilidad: es una medida del grado de creencia de una persona en la ocurrencia de un evento.
  1. Axioma de la No Negatividad: \[ 0 \leq P(A) \leq 1 \quad \text{para todo evento } A. \]

  2. Axioma de la Normalización (total): \[ P(S) = 1 \] Donde \(S\) es el espacio muestral.

  3. Axioma de la Aditividad: \[ P(A \cup B) = P(A) + P(B) \quad \text{si } A \cap B = \emptyset \] Para eventos mutuamente excluyentes.

Tema 4.4 Frecuencia relativa y probabilidad.

  • La probabilidad de una varible se puede medir de forma empírica cuando se repite un experimiento \(n\) veces y se registra la frecuencia relativa de cada evento.

  • A medida que \(n\) crece la frecuencia relativa de un evento tiende a acercarse a la probabilidad teórica de ese evento.

Tema 4.5 Ejemplo:

  • Sea \(X\) la variable aleatoria binaria: lanzar una moneda.

  • Sean \(E_1=Cara\) y \(E_2=Sol\) los eventos del espacio muestral \(S=\{Cara, Sol\}\)

  • Donde \(n\) es el número de experimentos (lanzamiento de moneda): \(P(E_1)\), donde \(n=10\)

1
1

Tema 4.4 Frecuencia relativa y probabilidad (1/2).

  • Al incrementar el número de experimentos, \(n=100\), observamos que \(P(E_1)=P(E_2)=0.5\), la frecuencia relativa converge a la probabilidad teórica.
0 1
0.56 0.44

Tema 4.5 Reglas de probabilidad elementales

  • Adición de eventos:

\[ P(A \cup B) = P(A \text{ o } B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B) \]

Recuerda que, is \(A\) y \(B\) son mutuamente excluyentes: \(P(A \cap B)=P(A \text{ y } B)=0\)

  • Multiplicacion de eventos:

\[ P(A \cap B) = P(A \text{ y } B) = P(A)*P(B)\], cuando \(A\) y \(B\) son independientes.

Tema 4.6 Reglas de probabilidad elementales

  • Dos eventos independientes no es lo mismo que mutuamente excluyentes.

  • \(A\) and \(B\) son independientes si \(P(A \cap B) = P(A)\times P(B)\)

  • \(A\) and \(B\) son mutuamente excluyentes si \(P(A \cap B) = P(A)\times P(B)=0\)

Tema 4.7 Diagramas de Venn: Eventos Mutuamente Excluyentes

  • Dos (o más) eventos mutuamente excluyentes, no tienen elementos comunes en el espacio muestral.

Tema 4.7 Diagramas de Venn: Eventos Mutuamente Excluyentes

  • Lanzamiento de una moneda.
  • Lanzamiento de un dado.
  • Colores de una luz de tráfico.
  • Sexo de un recién nacido.
  • Lluvioso o soleado.

Tema 4.8 Diagramas de Venn: Eventos Independientes.

  • Dos (o más) eventos independientes con elementos comunes en su espacio muestral:

Tema 4.8 Diagramas de Venn: Eventos Independientes.

  • Lanzamiento de un dado: Evento \(A\): Obtener un número par (2, 4 o 6). Evento \(B\): Obtener un número mayor que 3 (4, 5 o 6).

  • Selección de cartas de una baraja: Evento \(A\): Seleccionar una carta roja. Evento \(B\): Seleccionar una carta con un valor numérico (no figura).

Tema 4.8 Ejercicios (1/1)

  • Experimento de lanzar un dado.

  • Define el espacio muestral \(S\)

  • Define el espacio muestral del evento \(A\): ocurra un número par (divisible entre 2 sin residuo).

  • Define el espacio muestral del evento \(B\): ocurra un número impar (divisible entre 2 con residuo).

  • Define el espacio muestral del evento \(C\): ocurra un número primo ( tiene exactamente dos divisores: 1 y el propio número, excluye el uno).

Tema 4.8 Ejercicios (2/1)

  • El espacio muestral:

\[ S = \{1, 2, 3, 4, 5, 6\} \]

  • El evento \(A\), un número par:

\[ A = \{2, 4, 6\} \]

  • El evento \(B\), un número impar:

\[ A = \{1, 3, 5\} \]

  • El evento \(C\), un número primo:

\[ A = \{2, 3, 5\} \]

Tema 4.8 Ejercicios (3/1)

Define los siguientes eventos:

  • \(A \cup C\): el evento de que ocurra un número par o primo.

  • \(B \cap C\): el evento de que ocurra un número impar y primo.

  • \(A \cap B\): el evento de que ocurra un número par y impar.

Tema 4.8 Ejercicios (4/1)

El evento de que ocurra un número par o primo:

\[ A \cup C = \{2, 3, 4, 5, 6\} \]

El evento de que ocurra un número impar y primo:

\[ B \cap C = \{3, 5\} \]

Si \(A\) y \(B\) son mutuamente excluyentes: \(A \cap B = \emptyset\); en otras palabras, un número par y un número impar no pueden ocurrir simultáneamente.

Tema 4.8 Ejercicios (1/2)

Sea lanzada una moneda y un dado; sea el espacio muestral \(S\) consistente de los doce elementos: \[ S = \{H1, H2, H3, H4, H5, H6, T1, T2, T3, T4, T5, T6\} \]

Expresar explícitamente los siguientes eventos:

  • \(A = \{\text{cara(H) y un número par aparecen}\}\).

  • \(B = \{\text{aparece un número primo}\}\).

  • \(C = \{\text{sol(T) y un número impar aparecen}\}\).

Tema 4.8 Ejercicios (2/2)

  • Ocurra \(A\) o \(B\).

  • Ocurran \(B\) y \(C\).

  • ¿Cuáles de los eventos \(A\), \(B\) y \(C\) son mutuamente excluyentes?

Tema 4.8 Ejercicios (3/2)

  • Cara y número par: \(A = \{H2, H4, H6\}\).

  • Un número primo:

\(B = \{H2, H3, H5, T2, T3, T5\}\).

  • sol(T) y un número impar aparecen:

\(C = \{T1, T3, T5\}\).

Tema 4.8 Ejercicios (4/2)

  • \(A\) o \(B\) = \(A \cup B\) = {H2, H4, H6, H3, H5, T2, T3, T5}.

  • \(B\) y \(C\) = \(B \cap C\) = {T3, T5}.

  • \(A\) y \(C\) son mutuamente excluyentes ya que \(A \cap C = \emptyset\).

Revisión

## Versión: 09/04/2024

Bibliografía

Bibliografía

  • Dodge, Y. (2008). The concise encyclopedia of statistics. Springer Science & Business Media.

  • Business Mathematics.(2023).SBPD https://www.google.com.mx/books/edition/Business_Mathematics/oRLFEAAAQBAJ

  • Smith, G. (2015). Essential statistics, regression, and econometrics.

  • Spiegel, M. R., Srinivasan, R. A., & Schiller, J. J. (2000). Schaum’s outline of theory and problems of probability and statistics. Erlangga.