Base introductoria de la teoría de las probabilidades

Reseña histórica

El concepto de probabilidad nace con el deseo del hombre de conocer con certeza los eventos venideros. Es por ello que el estudio de las probabilidades surge como una herramienta utilizada por los nobles para ganar en los juegos y pasatiempos de la época. El desarrollo de estas herramientas fue asignado a los matemáticos de la corte. Con el tiempo estas técnicas matemáticas se perfeccionaron y utilizaron en otras actividades muy diferentes para las que fueron creadas. Actualmente con avance de la computación se han desarrollado programas para el estudio de las probabilidades disminuyendo considerablemente el margen de error en el cálculo.

Objetivo

Mostrar al estudiante la importancia y la utilidad del método estadístico en el ámbito económico – empresarial, con el propósito de aplicar los métodos y técnicas mas adecuadas para el correcto tratamiento y análisis de la información proporcionada por los datos que generan la actividad económica. Además se comienza afianzando los conocimientos previos que el estudiante posee de Estadística Descriptiva y algunos conceptos nuevos relacionados con Probabilidades.

Introduccion a la teoria de las probabilidades

• 1. ENFOQUES CONCEPTUALES

En el desarrollo de las probabilidades se han presentado tres enfoques para definir la probabilidad y determinar los valores:

3.1. EL ENFOQUE CLÁSICO:

Se basa en la suposición de que cada resultado sea igualmente posible se le determina "Enfoque a priori", porque permite calcular el valor de la probabilidad antes de observar cualquier evento de la muestra.

Si hay h posibilidades xxx favorables a la ocurrencia de un evento A y n posibilidades de resultados desfavorables a la ocurrencia de A y todos los resultados son igualmente posibles y mutuamente excluyentes (no pueden ocurrir al mismo tiempo), entonces la probabilidad de que ocurra A, viene dado por:

EJEMPLO:

• a. Si tenemos una tómbola con 15 balotas rojas y 10 blancas. La probabilidad de sacar una balota blanca en un evento es:

3.2. ENFOQUE DE FRECUENCIA RELATIVA

Denominado también "Enfoque Empírico", se basa en determinar la probabilidad sobre la perspectiva de la proporción de veces que ocurre un evento favorable en un numero favorable de observaciones y en la recopilación de datos. EJEMPLO:

• Se ha observado que 12 de cada 50 motociclistas que pasan por una determinada vía no llevan puesto el casco; si un guardia de Transito se para en la vía ¿Cuál es la posibilidad de que detenga a un para hacerle un parte por esta infracción de no llevar puesto el casco?.

• EL ENFOQUE SUBJETIVO

Establece la probabilidad de ocurrencia de un evento, es el grado de creencia por parte de que un evento ocurra, basado en toda la evidencia a su disposición. Bajo esta premisa se puede decir, que el evento ocurrirá o no ocurrirá esta sola vez. El valor de probabilidad bajo este enfoque es un juicio personal.

Concepto de probabilidad

Se define como calculo de probabilidad al conjunto de reglas que permiten determinar si un fenómeno ha de producirse fundado en la suposición en el calculo, las estadísticas y la teoría.

• EL VALOR DE LA PROBABILIDAD

El valor mas pequeño que puede tener la probabilidad de ocurrencia de un evento, es igual a "0", el cual indica que el evento es imposible y el valor mayor es "1", que indica que el evento ocurrirá con certeza. Ahora, si P(A) es la probabilidad de ocurrencia de un evento A y P(A´) la probabilidad de no ocurrencia de A, se tiene que:

BASE INTRODUCTORIA DE LA TEORÍA DE LAS PROBABILIDADES

• 2. SUCESOS MUTUAMENTE EXCLUYENTES

Se dice que dos o más sucesos son mutuamente excluyentes cuando solamente la ocurrencia de uno de ellos se puede dar en un solo ensayo. Supongamos la posibilidad de n sucesos mutuamente excluyente con probabilidades respectivas de P1, P2, P3, P4, … , Pn, por lo tanto, la probabilidad de que estos sucesos se presenten en un solo ensayo viene dado por:

EJEMPLOS:

• a. ¿Cuál es la probabilidad de obtener un AS o un caballo, sacando una sola carta en un baraja española de 40 cartas?

• b. La probabilidad de obtener un as o un tres en el lanzamiento de un dado

• EJERCICIOS

• 1. Si de un naipe bien barajado, de 40 cartas, se extrae una carta; cuál es la probabilidad de obtener:

• a. Un caballo o un rey

• b. Una sota de copas o un rey.

• c. Una figura o copas.

• d. Oros o un seis.

• e. Seis de espadas o figura.

• f. Un AS o figura.

• 2. Se tiene una urna con 20 bolas de plástico distribuidas en los siguientes colores: 5 amarillas, 8 negras y 7 rojas. Extraiga una bola, teniendo el cuidado de revolverlas antes de extraerla. Cual es la probabilidad de que la bola seleccionada…

• a. Sea negra.

• b. No sea amarilla.

• c. Sea roja

• d. Sea amarilla o negra.

• 3. Suponga que PA = 0,20 ; PB = 0,70 y P(A Y B) = 0,10

• a. ¿A y B son mutuamente excluyentes?

• b. Hallar P(A O B)

• c. Encuentre P(A´)

• d. ¿Son A y B colectivamente exhaustivos?

• 4. Supongamos una baraja de 52 cartas de la que debemos extraer una carta. Nos dan un premio si la carta extraída es un trébol o una K. ¿Cuál es la probabilidad de ganar?

• 5. Consideremos el lanzamiento de un dado.

• a. Usted gana si el resultado es impar o divisible por dos. ¿Cual es la probabilidad de ganar si se obtiene un resultado por o divisible por tres?

• b. ¿Cuál es la probabilidad de ganar si se obtiene un resultado por o divisible por tres?

• 6. La mamá lleva a su hijo a una tienda y le ofrece una de tres galguerías. La probabilidad de que escoja un helado es de 0.70, la de un kumis es del 0.40 y que escoja un helado y un kumis es de 0.30. ¿cual es la probabilidad de que compre helado o kumis?

• 7. En un día programado para realizar un paseo por el parque, la probabilidad de que haga sol es de 0.60; de que llueva 0.20 y de que haga sol y llueva es 0.03. ¿Cuál es la probabilidad de que llueva o haga sol?

• 8. Si el Banco de la República exige que se rebaje la tasa de interés al 32% existirá una probabilidad del 80% de que la inflación para ese año sea superior al 25%. ¿Qué implementación le da usted al 80%?

• 9. Se compraron 30 lápices de diferentes colores: 12 azules, 8 amarillo y 10 verdes. ¿Cuál es la probabilidad de extraer un lápiz de color:

• a. Azul

• b. Azul o amarillo.

• c. Amarillo o verde.

• 10.  A un cargo se presentan 16 candidatos de diferentes profesiones: 6 Economistas, 4 Administradores, 2 Contadores y 4 Ingenieros Industriales. ¿Cuál es la probabilidad de que el cargo sea ocupado por un Economista o un Administrador?

• 3. SUCESOS COMPATIBLES

Dos sucesos son compatibles cuando la posibilidad de ocurrencia de uno no impide la ocurrencia del otro. La probabilidad de uno de los eventos se calcula mediante la fórmula: En Teoría de Conjuntos se puede ilustrar en Diagrama de Venn de la siguiente forma:

EJEMPLOS:

• 1. Se extrae una carta de una baraja española de 40 cartas. Hallar la probabilidad de la carta extraída sea AS o copas.

• 2.  Al lanzar un dado, usted apuesta $ 5.000 a que el numero obtenido debe ser par o divisible por 3. ¿Cuál es la probabilidad de que usted gane la apuesta?

• 4. SUCESOS INDEPENDIENTES

Se dice que dos sucesos son independientes cuando la probabilidad de ocurrencia de una no afecta la probabilidad de ocurrencia de los otros, por lo tanto, se debe efectuar la multiplicación de la probabilidad de cada suceso.

EJEMPLOS:

• 1. ¿Cuál es la probabilidad de sacar dos caballos, tomando una carta de una baraja y la otra de una segunda baraja?

• 2. Al lanzar dos dados, ¿Cuál es la probabilidad de sacar decenas.

(Sacar un seis en el primer dado)

(Sacar un seis en el segundo dado)

ACLARACIÓN: DIFERENCIAS ENTRE SUCESOS MUTUAMENTE EXCLUYENTES Y SUCESOS INDEPENDIENTES

• EJERCICIOS

• 1. Al sacar dos cartas con reposición de una baraja de 52 cartas, Cuál es la probabilidad de que

• a. Ambas sean diferentes.

• b. Ambas sean figuras.

• c. Corazón y diamantes.

• 2. ¿Cuales serian las respuestas al ejercicio anterior si las dos cartas se extraen sin reposición?

• 3. Un hombre posee un negocio y es, además, propietario de su casa. En un año cualquiera la probabilidad de que la casa sea robada es 0,08, y la probabilidad de que su negocio sea robado es 0,14. Suponiendo que estos eventos sean independientes, ¿Cuál es la probabilidad de que:

• a. Sufra robos en ambos lugares en este año?

• b. No se presenten robos en ninguno de los dos?

• 4. En forma independiente se lanza una moneda, se extrae una carta de una baraja de 52 cartas y se lanza un dado. ¿Cuál es la probabilidad de observar cara en la moneda, as en la carta y el tres en el dado?

• 5. De una baraja de 40 cartas se van a extraer 3 cartas con reposición. ¿Cuál es la probabilidad de que la primera carta sea un Rey, la segunda un As y la tercera un 6 de Copas?

• 6. Una fabrica tiene cuatro maquinas de diferentes modelos, la primera del año 1975 y una probabilidad del 12% de dañarse en un día de trabajo, otra de 1980, con el 7%, la tercera de 1990, con el 2% y la ultima de 1996, con el 1% en un día de producción. Calcule la probabilidad de que:

• a. Ninguna se descomponga o dañe.

• b. Todas se descompongan

• 7. Una maquina que produce un determinado articulo fue adquirida bajo la condición de que el 3% de los artículos producidos son defectuosos. Si el proceso se realiza bajo control, es decir independientemente, ¿Cuál es la probabilidad de que

• a. Dos artículos seguidos sean defectuosos?

• b. Dos artículos seguidos no sean defectuosos?

• c. Un articulo defectuoso y el otro bueno?

• d. Tres artículos seguidos sean buenos?

• 8. Tengo en el bolsillo del saco dos bolas de plástico una roja y otra verde. ¿Cuál es la probabilidad de sacar 3 veces sucesivas (con reposición) la bola roja?

• 9. En un recipiente se tienen 10 bolas azules y 5 rojas y en un segundo recipiente se tienen 8 bolas blancas y 12 rojas. ¿Cuál es la probabilidad de sacar bolas rojas, si extraemos una de cada recipiente?

• 10. Suponga que pintamos dos caras de un dado de rojo, tres de verde y una de azul. ¿Cuál es la probabilidad, al lanzar cuatro veces el dado, de obtener:

• a. Las tres primeras veces verde y la ultima rojo?

• b. Solo las tres primeras rojo?

• c. Que en los tres primeros lanzamientos se obtenga azul?

• 5. SUCESOS DEPENDIENTES

Dos o más sucesos son dependientes o compuestos, si la ocurrencia o no ocurrencia de un evento afecta la probabilidad de otros. La probabilidad de sucesos dependientes se calcula mediante la fórmula:

EJEMPLOS:

• 1. Determinar la probabilidad de obtener 3 Jotas, sacando sucesivamente 3 cartas de una baraja española, sin reposición en el montó.

• 2. Calcule la probabilidad de obtener un As, una Jota y un Rey, sacando sucesivamente 3 cartas, sin reposición de una baraja española.

• EJERCICIOS

• 1. Suponga que se tiene una urna con veinte bolas de las cuales, 5 son amarillas, 8 negras y 7 rojas.

• a. Extraiga 3 bolas sin reposición, ¿Cuál es la probabilidad de que la primera sea amarilla, la segunda negra y la tercera roja?

• b. Si se hubiese pedido con reposición, ¿Cuál sería la probabilidad?

• 2. Se extraen tres cartas sin reposición de una baraja de 40 cartas, ¿Cuál es la probabilidad de que

• a. Las tres sean ases.

• b. Las tres sean oros.

• 3. Se extraen 5 cartas sin reposición de una baraja de 40 cartas, ¿Cuál es la probabilidad de que las 5 sean copas?.

• 6. TÉCNICAS DE CONTEO

Son mecanismos utilizados para obtener de manera precisa y rápida, el número de ocurrencias posibles de un evento. Entre estos mecanismos están:

• La ley de la multiplicación.

• El diagrama del árbol.

• Las permutaciones.

• Las combinaciones.

• Formula del exponente.

• FORMULA DE LA MULTIPLICACIÓN

Método que consiste en descomponer un experimento en otros simples y multiplicar el número de posibilidades de cada uno de éstos para calcular las posibilidades totales.

EJEMPLO

• 1. Martha tiene en su maleta de viaje 3 blusas de colores: blanco, azul y amarillo; y 4 faldas de colores: verde, rosado, beige y negra. ¿De cuantas maneras diferentes puede hacerlo?.

Aplicando la técnica de la multiplicación se tendrán las siguientes posibilidades:

3 x 4 = 12 Alternativas posibles:

• DIAGRAMA DEL ÁRBOL

Es un método gráfico para mostrar la secuencia o posibilidades que puede ocurrir un evento, contando las ramas finales.

EJEMPLO:

• 1. Al lanzar 3 monedas o lanzar tres veces una moneda.

• 2. En una heladería hay 3 clases de jugos, 2 clases de empanadas y 4 clases de dulces. ¿Cuál es el número de posibilidades que una persona puede elegir?.

• REGLA DEL EXPONENTE

Es un método sencillo para determinar las posibilidades de algunos problemas de probabilidad.

EJEMPLO

• 1. Lanzamiento de monedas:

• a. Las posibilidades al lanzar una moneda es: cara o sello 21= 2

• b. Al lanzar 2 monedas, las posibilidades serán: 22 = 4

• c. Al lanzar 3 monedas, las posibilidades serán: 23 = 8

• d. Al lanzar "n" monedas, las posibilidades serán: 2n = 2n

• 2. Lanzamiento de dados.

• a. Un solo dado: 61 = 6 casos posibles.

• b. Dos dados: 62 = 36 casos posibles.

• c. Tres dados: 63 = 216 casos posibles.

• d. "n" dados: 6n casos posibles.

EJEMPLOS:

• 1. ¿Cuántos billetes debe emitir una lotería si cada uno de ellos tiene 4 cifras?

• 2. ¿Cuál es la probabilidad de ganar esa lotería?

• 3. ¿Cuántas series telefónicas pueden existir en una ciudad si los números están compuestos por 7 dígitos?

• 4. En Colombia, los vehículos particulares llevan en sus placas tres (3) letras y tres (3) dígitos. ¿Cuántas placas se pueden elaborar?.

NOTA: El Parque Automotor Publico de Colombia de acuerdo a registros oficiales es de 2.700.000 de vehículos.

• PERMUTACIONES

Es un método para ordenar o arreglar la totalidad de los elementos de un conjunto.

EJEMPLO:

• 1. Se quiere formar números de 4 dígitos a partir de los números 2, 3, 4 y 5.

Veamos cuales serian estas cifras:

• 2. Con las letras A, M, O; ¿Cuántas palabras se pueden formar?

• PERMUTACIONES CON REPETICIÓN

Donde: n: Número de elementos.

r1, r2, r3: Número de repeticiones. EJEMPLO:

• 1. ¿Cuántos grupos de 6 letras se pueden formar con las letras CARARE?

Repeticiones: A: 2 veces r1 = 2 R: 2 veces r2 = 2

• 2. ¿Cuántas permutaciones se pueden formar con las letras de la palabra MISSISSIPPI?

Repeticiones: S: 4 veces r3 = 4 I: 4 veces r2 = 4 P: 2 veces r1 = 2

• 3. a. ¿Cuántas permutaciones se pueden hacer con las letras de la palabra COOPERADOR?

Repeticiones: O: 3 veces r1 = 3 R: 2 veces r2 = 2 n = 10

b.¿Si se considera que las "O" deben estar juntas?

• 4. ¿De cuántas maneras se pueden ordenar en un estante 5 libros de álgebra y 3 diccionarios con la condición de que siempre los libros de algebra estén juntos y los diccionarios también?

• Es un caso especial de permutaciones.

Número de permutaciones entre grupos: 21 = 2 El número total de permutaciones: 120 x 6 x 2 = 1.440

• VARIACIONES

Son permutaciones de algunos elementos de un conjunto. Se simboliza de la siguiente manera

Permutaciones o variaciones en "n" elementos tomados de "r" en "r" EJEMPLOS

• 1. Se tienen los números naturales 1, 2, 3 y 4. ¿Cuántos números de tres dígitos se pueden formar?

• 2. ¿Cuántas cifras de 4 dígitos se pueden formar con los números del 0 al 9, usándolos una sola vez?

• 3. Si un estudiante tiene 9 libros y desea ordenar a 5 de ellos sobre un estante. ¿De cuántas maneras distintas puede hacerlo?

• 4.  ¿Cuántas señales diferentes se pueden formar con 10 banderas distintas, levantando al menos 3 y no más de 6 banderas en una de un mástil?

• 5. ¿De cuantas maneras diferentes se pueden contestar un examen de 5 preguntas, si hay que responder a 3 de ellas?

• COMBINACIONES

Son arreglos de los elementos de un conjunto sin importar el orden en que se dispongan.

EJEMPLOS

• 1. ¿Cuántas comisiones de 3 personas se pueden formar seleccionándolas de entre 10 personas?

• 2. ¿Cuántos comités diferentes pueden seleccionarse entre 7 hombres y 4 mujeres, si deben constituirse de:

• a. 3 hombres y 2 mujeres.

b. 5 personas de las cuales por lo menos tres deben ser hombres.

• 3. Es necesario elegir un comité de 10 personas entre 6 abogados, 8 economistas y 5 ingenieros. Si el comité debe estar integrado por 4 abogados, 3 economistas y 3 ingenieros.

• 4. a. ¿Cuántas comisiones de 3 personas se pueden formar seleccionándolas de entre 10 personas?

• b. 6 de 7 personas entre 10?

Se puede concluir que

• 5. Demostrar que

• 

Como

y

Igualamos y obtenemos:

• 6. Una caja contiene 7 fichas rojas, 6 blancas y 4 azules. ¿Cuántos grupos de 3 fichas se pueden formar, si:

• a. Las 3 deben ser rojas?

• 7 Fichas rojas

• 6 Fichas blancas

• 4 Fichas azules

• b. Ninguna puede ser roja?

• 7. Un examen consta de 4 preguntas, se debe dar respuesta solo a 3 de las preguntas, ¿Cuántos exámenes de diferente contenido habrá que corregir como máximo?

• Formemos las posibilidades: (1, 2, 3), (1, 2, 4), (1, 3, 4), (2, 3, 4).

• 8. De una bolsa que contiene 7 bolas negras y 5 blancas. ¿Cuántos conjuntos de bolas pueden extraerse, si se desea que 3 de ellas sean negras y 2 blancas?

• 9. ¿Cuántos grupos diferentes pueden formarse de entre 5 niñas morenas y 7 rubias, si de desea incluir

• a. Exactamente 2 morenas?

• b. A lo más morenas?

• 10.  EJERCICIOS

• PERMUTACIONES

• 1. ¿Cuántas ordenaciones diferentes de diez letras se pueden hacer utilizando la palabra CONVENCIÓN?

• 2. Determinar el valor para cada uno de los siguientes casos:

• 3. Con los dígitos 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 y 8

• a. ¿Cuántos números de tres cifras se pueden formar?

• b. ¿Cuántas cifras de cuatros dígitos?

• c. ¿Cuántas cifras de cinco dígitos?

• 4. ¿Cuántas permutaciones pueden formarse con las letras de la palabra CARRASQUILLA?

• 5. Si consideramos un alfabeto con 26 letras.

• a. ¿Cuántas placas de tres letras se pueden elaborar, si una letra no pude aparecer más de una vez?

• b. Cuntas placas, si las letras pueden aparecer más de una vez?

• 6. Un mecánico contratado para arreglar una máquina, cree que hay posiblemente 4 causas y se propone dar solución a cada una de ellas, señalándolas por A, B, C, D;

• a. Enumérese el orden que podría dar a las soluciones.

• b. Aplicando la formula, de cuantas maneras se puede permutar?

• 7. Si consideramos el actual campeonato de balompié conformado por 16 equipos.

• a. ¿De cuantas maneras se podrán clasificar, suponiendo que no hay empates?

• b. Si solo consideramos los 4 primeros puestos, ¿Cuántas clasificaciones diferentes se pueden hacer?

• 8. ¿De cuantas maneras posibles se pueden ordenar en una biblioteca 3 libros de matemáticas y 2 de estadística, se fija como condición que los libros de matemáticas estén siempre juntos, lo mismo que las estadísticas?

• 9. ¿De cuantas maneras posibles se pueden ordenar 3 libros de matemáticas y 2 libros de estadística en una biblioteca?

• 10.  Obtener el valor para:

• a. b. c. d. e.

• COMBINACIONES

• 1. Desarrolle las siguientes combinaciones:

• a. b. c. d. e. f.

• 2. ¿De cuántas maneras puede formarse un equipo de balompié (bajo el supuesto que pueden jugar en cualquier puesto) entre un plantel de 30 jugadores?

• 3. ¿De cuántas maneras puede formar una familia de 5 hijos, se desea que dos sean niñas y tres niños?

• 4. ¿Cuántas comisiones de 6 personas pueden formarse con un grupo de 10 personas?

• 5. Supongamos que Pedro, María, Griselda, Juan y Jorge son los candidatos para formar un comité, compuesto de tres personas.

• a. ¿Cuántos comités de tres personas se pueden conformar?

• b. ¿Si Griselda y Juan, por ser hermanos, no deben estar juntos en los comités?

• 6.  Al desarrollar las siguientes combinaciones, ¿Qué observa usted en los resultados?

• a. b. c.

• 7. ¿Cuántos comités diferentes de 4 personas se pueden formar a partir de un grupo de 12 personas?

• 8. a. Suponga que en el ejercicio anterior el comité de 4 personas tiene que estar conformado por una mujer y 3 hombres.

• b. Si el grupo está conformado por 4 mujeres y 8 hombres, ¿En los dos casos, de cuantas maneras diferentes los podemos organizar?

BASE INTRODUCTORIA DE LA TEORÍA DE LAS PROBABILIDADES

Enviado por Ing.+Lic. Yunior Andrés Castillo S.

"NO A LA CULTURA DEL SECRETO, SI A LA LIBERTAD DE INFORMACION"®

www.monografias.com/usuario/perfiles/ing_lic_yunior_andra_s_castillo_s/monografias

Santiago de los Caballeros, República Dominicana, 2015.

"DIOS, JUAN PABLO DUARTE Y JUAN BOSCH – POR SIEMPRE"®

Autor:

Andrés Castillo Silverio.