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Hoja de ejercicios 5, Resúmenes de Probabilidad y Procesos Estocásticos

Ejercicios Probabilidad y Estadística

Tipo: Resúmenes

2021/2022

Subido el 18/02/2022

brandon-ona
brandon-ona 🇪🇨

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ESCUELA POLICNICA NACIONAL
PROBABILI DAD Y ESTADÍSTICA
TLC-DIST RI BUC ION ES D E MUES TREO- HOJA 5
Cátedra de Probabilidad y Estadística Febrero 2022
1. Los cinescopios para televisión del fabricante A tienen una duración media de 6.5 años y una
desviación estándar de 0.9 años; mientras que los del fabricante B tienen una duración media
de 6.0 años y una desviación estándar de 0.8 años. ¿Cuál es la probabilidad de que una muestra
aleatoria de 36 cinescopios del fabricante A tengan una duración media que sea al menos de 1
año más que la duración media de una muestra de 49 cinescopios del fabricante B? Respues-
ta(s): 0.0040
2. Si se extraen todas las muestras posibles de tamaño 16 de una población normal con media
igual a 50 y desviación estándar igual a 5, ¿cuál es la probabilidad de que una media muestral
¯
Xcaiga en el intervalo que [µ¯
X1.9σ¯
X,µ¯
X0.4σ¯
X]Suponga que las medias muestrales se
pueden medir con cualquier grado de precisión. Respuesta(s): 0.3159
3. La vida media de una máquina para elaborar pasta es de 7 años, con una desviación estándar de
1 año. Suponiendo que las vidas de estas máquinas siguen aproximadamente una distribución
normal, encuentre:
a) la probabilidad de que la vida media de una muestra aleatoria de 9 de estas máquinas
caiga entre 6.4 y 7.2 años;
b) el valor de xa la derecha del cual caería el 15 % de las medias calculadas de muestras
aleatorias de tamaño 9.
Respuesta(s): a) 0.6898; b) 7.35
4. El tiempo en que el cajero de un banco con servicio en el automóvil atiende a un cliente es una
variable aleatoria con una media µ=3.2 minutos y una desviación estándar σ=1.6 minutos.
Si se observa una muestra aleatoria de 64 clientes, encuentre la probabilidad de que su tiempo
medio con el cajero sea:
a) a lo más 2.7 minutos;
b) más de 3.5 minutos;
c) al menos 3.2 minutos pero menos de 3.4 minutos.
5. Se fabrica cierto tipo de hilo con una resistencia a la tensión media de 78.3 kilogramos y una
desviación estándar de 5.6 kilogramos. ¿Cómo cambia la varianza de la media muestral cuando
el tamaño de la muestra
a) aumenta de 64 a 196?
b) disminuye de 784 a 49?
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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

PROBABILIDAD Y ESTADÍSTICA

TLC-DISTRIBUCIONES DE MUESTREO- HOJA 5

Cátedra de Probabilidad y Estadística Febrero 2022

  1. Los cinescopios para televisión del fabricante A tienen una duración media de 6.5 años y una desviación estándar de 0.9 años; mientras que los del fabricante B tienen una duración media de 6.0 años y una desviación estándar de 0.8 años. ¿Cuál es la probabilidad de que una muestra aleatoria de 36 cinescopios del fabricante A tengan una duración media que sea al menos de 1 año más que la duración media de una muestra de 49 cinescopios del fabricante B? Respues- ta(s): 0.
  2. Si se extraen todas las muestras posibles de tamaño 16 de una población normal con media igual a 50 y desviación estándar igual a 5, ¿cuál es la probabilidad de que una media muestral X¯ caiga en el intervalo que [ μ (^) X¯ − 1.9 σ X (^) ¯, μ (^) X¯ − 0.4 σ (^) X¯ ] Suponga que las medias muestrales se pueden medir con cualquier grado de precisión. Respuesta(s): 0.
  3. La vida media de una máquina para elaborar pasta es de 7 años, con una desviación estándar de 1 año. Suponiendo que las vidas de estas máquinas siguen aproximadamente una distribución normal, encuentre: a) la probabilidad de que la vida media de una muestra aleatoria de 9 de estas máquinas caiga entre 6.4 y 7.2 años; b) el valor de x a la derecha del cual caería el 15 % de las medias calculadas de muestras aleatorias de tamaño 9. Respuesta(s): a) 0.6898; b) 7.
  4. El tiempo en que el cajero de un banco con servicio en el automóvil atiende a un cliente es una variable aleatoria con una media μ = 3.2 minutos y una desviación estándar σ = 1.6 minutos. Si se observa una muestra aleatoria de 64 clientes, encuentre la probabilidad de que su tiempo medio con el cajero sea: a) a lo más 2.7 minutos; b) más de 3.5 minutos; c) al menos 3.2 minutos pero menos de 3.4 minutos.
  5. Se fabrica cierto tipo de hilo con una resistencia a la tensión media de 78.3 kilogramos y una desviación estándar de 5.6 kilogramos. ¿Cómo cambia la varianza de la media muestral cuando el tamaño de la muestra a) aumenta de 64 a 196? b) disminuye de 784 a 49?
  1. La variable aleatoria X, que representa el número de cerezas en una tarta, tiene la siguiente distribución de probabilidad:

x 4 5 6 7 P(X = x) 0.2 0.4 0.3 0.

a) Encuentre la media μ y la varianza σ^2 de X. b) Encuentre la media y la varianza de la media para muestras aleatorias de 36 tartas de cereza. c) Encuentre la probabilidad de que el número promedio de cerezas en 36 tartas sea menor que 5.5.

Respuesta(s): a) μ = 5.3, σ^2 = 0.81; b) μ (^) X¯ = 5.3, σ^2 X¯ = 0.0225; c) 0.

  1. El benceno es una sustancia química altamente tóxica para los seres humanos. Sin embargo, se le utiliza en la fabricación de medicamentos, tintes, en la industria del cuero y en la fabricación de recubrimientos. En cualquier proceso de producción en que participe el benceno, el agua en el resultado del proceso no debe exceder 7950 partes por millón (ppm) de benceno, de acuerdo con la regulación gubernamental. Para un proceso particular de interés, un fabricante recolectó la muestra de agua 25 veces de manera aleatoria y el promedio muestral ¯x fue de 7960 ppm. A partir de los datos históricos, se sabe que la desviación estándar σ es 100 ppm. a) ¿Cuál es la probabilidad de que el promedio muestral en este experimento exceda el límite gubernamental, si la media poblacional es igual al límite? Utilice el teorema del límite central. b) La cifra x¯ = 7960 observada en este experimento ¿es firme evidencia de que la me- dia poblacional para el proceso excede el límite gubernamental? Responda calculando P ( X¯ ≥ 7960 | μ = 7950 ). Suponga que la distribución de la concentración de benceno es normal. Respuesta(s): a) 1/2; b) 0.
  2. Encuentre la probabilidad de que una muestra aleatoria de 25 observaciones, de una población normal con varianza σ^2 = 6, tenga una varianza s^2 a) mayor que 9.1; b) entre 3.462 y 10.745. Respuesta(s): a) 0.05; b) 0.94.
  3. Los discos duros de computadora deben girar de manera equilibrada, mientras que un aleja- miento del nivel se conoce como rodamiento. El rodamiento para cualquier disco puede mo- delarse como una variable aleatoria, con media de 0.2250 mm y desviación estándar de 0. mm. El rodamiento medio de la muestra X se obtendrá a partir de una muestra aleatoria de 40 discos. ¿Cuál es la probabilidad de que X caerá entre 0.2245 y 0.2260 mm?

b) ¿Cuál es la proporción máxima de votantes a favor de la reelección que se podría observar en el 30 % de grupos de 50 votantes de menor aprobación hacia la reelección? c) ¿Cuál es la probabilidad de que la proporción muestral de votantes a favor del alcalde se diferencie de la proporción en la ciudad en menos del 3 %, en una muestra de 50 electores? d) ¿Cuál debería ser el tamaño de la muestra mínimo para asegurar que la proporción de votantes a favor de la reelección en la muestra se diferencie de la proporción en la ciudad con un máximo del 4 % con una probabilidad de al menos el 80? Respuesta(s): a) 0.985; b) 0.36; c) 0.332; d) 246

  1. En cierta comunidad se sabe que el gasto mensual de las familias se distribuye uniformemente con un mínimo de 400 y un máximo de 800. a) ¿Cuál es la probabilidad de que el gasto mensual de una familia difiera de la media del gasto mensual en máximo $100? b) En la comunidad hay 42 familias. ¿Cuál es la probabilidad de que el presupuesto mensual de la comunidad que es de $25.850 no sea suficiente para cubrir los gastos mensuales de las familias? c) ¿Cuál es la probabilidad de que el gasto mensual promedio de 36 familias de esa comuni- dad sea de al menos $700? d) ¿Cuál debería ser el presupuesto mensual de la comunidad para poder cubrir los gastos de un grupo de 32 familias con una probabilidad del 95 %?
  2. Según las especificaciones técnicas de una máquina con la que se produce soportes de caucho, el proceso es normal con media de 2 libras y desviación estándar igual a 0.25 libras. Para com- probar si el proceso está cumpliendo las especificaciones dadas se seleccionó una muestra y se obtuvieron los siguientes resultados:

1.8, 1.9, 2.3, 1.6, 2.7, 1.9, 1.7, 1.5, 1.7, 2.5, 2.1, 1.9, 1.5, 2.1, 2.

a) Determinar la probabilidad de que la media muestral difiera de la media del proceso en máximo 0.5 lb. b) Determinar la probabilidad de que la desviación estándar muestral sea mayor a 0.32 lb.

  1. Una compañía petrolera está considerando la posibilidad de introducir un aditivo en su ga- solina, esperando incrementar el kilometraje promedio por litro. Los ingenieros del grupo de investigación probaron 32 autos con la gasolina habitual y otros 39 autos con la gasolina con el aditivo. De estudios anteriores se estima que:

Kilometraje por litro sin aditivo : μ = 14.2 km, s = 3.24 km Kilometraje por litro con aditivo : μ = 15.4 km, s = 5.56 km.

a) ¿Cuál es la probabilidad de que la media de kilómetros recorridos por litro en la muestra de autos con aditivo sea mayor que 14.8 km?

b) Si se estima que las varianzas de los kilómetros recorridos con y sin aditivo son las mismas, ¿cuál es la probabilidad de que en las muestras el promedio de los kilómetros recorridos por litro con el nuevo aditivo sea mayor que el promedio de los kilómetros recorridos por litro sin aditivo? c) Si se estima que las varianzas de los kilómetros recorridos con y sin aditivo son las mismas, ¿cuál es la probabilidad de que en las muestras la desviación estándar de los kilómetros recorridos por litro con el nuevo aditivo sea 1.4 veces menor que la desviación estándar de los kilómetros recorridos por litro sin aditivo?.

  1. Un libro de 500 páginas tiene 250 hojas de papel. El espesor del papel utilizado para fabricar el libro tiene una media de 0.08 mm y una desviación estándar de 0.01 mm. a) ¿Cuál es la probabilidad de que un libro seleccionado aleatoriamente tenga un espesor mayor a 20.2 mm (sin incluir las portadas)? b) ¿Cuál es el décimo percentil del espesor del libro? Respuesta(s): a) 0.1038; b) 19.797.
  2. La densidad de las partículas en una suspensión es de 50 por mL. Se extrae un volumen de 5 mL de la suspensión. a) ¿Cuál es la probabilidad de que el número de partículas extraídas esté entre 235 y 265? b) ¿Cuál es la probabilidad de que el número promedio de partículas por mL en la muestra extraída esté entre 48 y 52? c) Si se toma una muestra de 10 mL, ¿cuál es la probabilidad de que el número promedio por mL de partículas en la muestra extraída esté entre 48 y 52? d) ¿Qué tan grande debe ser la muestra extraída para que el número promedio de partículas por mL en la muestra esté entre 48 y 52 con probabilidad de 95 %? Respuesta(s): a) 0.6578; b) 0.4714; c) 0.6266; d) 48.02 mL.
  3. En una finca hay 6 caballos de los cuales se ha tomado su peso y se muestra en la siguiente tabla

420 450 500 480 520 550 a) Determine la función de densidad de la media muestral de las muestras de tamaño 4. b) Determine la esperanza y varianza de la media muestral. c) Determine la función de densidad de la mediana muestral de las muestras de tamaño 4. d) Determine la esperanza y varianza de la mediana muestral. e) ¿son la media y mediana muestrales estimadores insesgados de la media poblacional? ¿cuál de estos dos estimadores es más eficiente? f ) Determine la función de densidad de la varianza muestral de las muestras de tamaño 4. g) Determine la función de densidad del estimador σ ̂^2 = (^1) n

n

k= 1

(Xk − X)^2 de las muestras de tamaño 4.