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Matemáticas 01 2015, Exámenes de Matemáticas

Asignatura: Elementos de Probabilidad y Estadística, Profesor: Jorge Navarro, Carrera: Matemáticas, Universidad: UMU

Tipo: Exámenes

2014/2015

Subido el 31/12/2014

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NOMBRE:
ELEMENTOS DE PROBABILIDAD Y ESTADÍSTICA. CONVOCATORIA ENERO 2015.
1) Demostración de la fórmula que da el número de combinaciones de orden nde melementos.
(1 punto)
2) Demostrar que toda sucesión de conjuntos monótona creciente es convergente y calcular su
límite. (1 punto)
3) Enunciar y demostrar las desigualdades de Markov y Tchebychev para variables aleatorias
continuas. (1 punto)
4) Definir el modelo geométrico, deducir su función puntual de probabilidad y calcular su función
de distribución. (1 punto)
5) Se tienen tres urnas que contienen respectivamente 1 bola blanca y 1 negra (U1), 2 blancas y
1 negra (U2) y 3 blancas y 1 negra (U3). Si se extrae una bola de una urna elegida al azar, calcular:
5.1) La probabilidad de que sea blanca.
5.2) La probabilidad de que provenga de la urna 1 sabiendo que es blanca.
5.3) La probabilidad de que sea blanca o provenga de la urna 1.
5.4) Son independientes los sucesos ‘la bola es blanca’ y ‘la bola proviene de la primera urna’
(razona la respuesta).
(1 punto)
6) Si la variable aleatoria Xtiene función de densidad
f(x) = ½x, para 0< x 1
2x, para 1< x < 2
(cero en otro caso), calcular:
6.1) La función de distribución.
6.2) La media.
6.3) El tercer cuartil. ¿Es único? (razona la respuesta).
6.4) La función de densidad de la variable Y=X2.
(2 puntos)
7) En un juego se lanza un dado ganándose 4 euros si sale un 6 y perdiendo 1 euro en caso
contrario. Si la v.a. Xrepresenta las ganancias (o perdidas) tras jugar 10 partidas, calcular:
7.1) La probabilidad de ganar dinero Pr(X > 0).
7.2) Calcular las ganancias esperadas E(X). ¿Conviene jugar? (razona la respuesta).
(1 punto)
8) Si lanzamos una moneda 100 veces y Xrepresenta el número de caras, se pide:
8.1) Calcular Pr(45 < X < 52).
8.2) Calcular el valor de ε > 0tal que Pr(50 ε < X < 50 + ε) = 0.9.
Nota: No usar corrección de continuidad. (1 punto)
9) Calcular la función generatriz de momentos del modelo gamma y usarla para calcular su
media. (1 punto)
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NOMBRE:

ELEMENTOS DE PROBABILIDAD Y ESTADÍSTICA. CONVOCATORIA ENERO 2015.

  1. Demostración de la fórmula que da el número de combinaciones de orden n de m elementos. (1 punto)

  2. Demostrar que toda sucesión de conjuntos monótona creciente es convergente y calcular su límite. (1 punto)

  3. Enunciar y demostrar las desigualdades de Markov y Tchebychev para variables aleatorias continuas. (1 punto)

  4. Definir el modelo geométrico, deducir su función puntual de probabilidad y calcular su función de distribución. (1 punto)

  5. Se tienen tres urnas que contienen respectivamente 1 bola blanca y 1 negra (U 1 ), 2 blancas y 1 negra (U 2 ) y 3 blancas y 1 negra (U 3 ). Si se extrae una bola de una urna elegida al azar, calcular: 5.1) La probabilidad de que sea blanca. 5.2) La probabilidad de que provenga de la urna 1 sabiendo que es blanca. 5.3) La probabilidad de que sea blanca o provenga de la urna 1. 5.4) Son independientes los sucesos ‘la bola es blanca’ y ‘la bola proviene de la primera urna’ (razona la respuesta). (1 punto)

  6. Si la variable aleatoria X tiene función de densidad

f (x) =

x, para 0 < x ≤ 1 2 − x, para 1 < x < 2

(cero en otro caso), calcular: 6.1) La función de distribución. 6.2) La media. 6.3) El tercer cuartil. ¿Es único? (razona la respuesta). 6.4) La función de densidad de la variable Y = X^2. (2 puntos)

  1. En un juego se lanza un dado ganándose 4 euros si sale un 6 y perdiendo 1 euro en caso contrario. Si la v.a. X representa las ganancias (o perdidas) tras jugar 10 partidas, calcular: 7.1) La probabilidad de ganar dinero Pr(X > 0). 7.2) Calcular las ganancias esperadas E(X). ¿Conviene jugar? (razona la respuesta). (1 punto)

  2. Si lanzamos una moneda 100 veces y X representa el número de caras, se pide: 8.1) Calcular Pr(45 < X < 52). 8.2) Calcular el valor de ε > 0 tal que Pr(50 − ε < X < 50 + ε) = 0. 9. Nota: No usar corrección de continuidad. (1 punto)

  3. Calcular la función generatriz de momentos del modelo gamma y usarla para calcular su media. (1 punto)

SOLUCIONES

  1. Ver apuntes, pág. 6.

  2. Ver apuntes, pág. 43.

  3. Ver apuntes, pág. 117-118.

  4. Ver apuntes, pág. 155-156.

  5. Se tienen tres urnas que contienen respectivamente 1 bola blanca y 1 negra (U 1 ), 2 blancas y 1 negra (U 2 ) y 3 blancas y 1 negra (U 3 ). Si se extrae una bola de una urna elegida al azar, calcular: 5.1) La probabilidad de que la bola sea blanca es:

Pr(B) =^1 3

+^1

+^1

=^23

5.2) La probabilidad de que provenga de la urna 1 sabiendo que es blanca vale

Pr(U 1 |B) =

Pr(U 1 ) Pr(B|U 1 ) Pr(B) =

23 / 36 =^

5.3) La probabilidad de que sea blanca o provenga de la urna 1 es

Pr(B ∪ U 1 ) = Pr(B) + Pr(U 1 ) − Pr(B ∩ U 1 )

donde Pr(B ∩ U 1 ) = Pr(U 1 ) Pr(B|U 1 ) = (1/3)(1/2) = 1/ 6 ∼= 0. 16666

por lo que

Pr(B ∪ U 1 ) =

3 −^

5.4) Son independientes los sucesos ‘la bola es blanca’ y ‘la bola proviene de la primera urna’ (razona la respuesta). No lo son ya que

Pr(B ∩ U 1 ) =

6 6 = Pr(B) Pr(U^1 ) =

36 ·^

3 =^

  1. Si la variable aleatoria X tiene función de densidad

f (x) =

x, para 0 ≤ 1 2 − x, para 1 < x < 2

(cero en otro caso), calcular: 6.1) La función de distribución vale F (x) = 0 para x < 0 ,

F (x) =

∫ (^) x

0

zdz = x^2 / 2 ,

para 0 ≤ x ≤ 1

F (x) =

0

zdz +

∫ (^) x

1

(2 − z)dz =

2 + 2x^ −^

x^2 2 −^ 2 +

2 = 2x^ −^1 −^

x^2 2 ,

para 1 < x ≤ 2 y F (x) = 1 para x > 2.

donde usando la Tabla 5 del formulario obtenemos

Pr(Y < 52) = Pr(Z <

5 ) =^ G(0.4) = 0.^6554217

y

Pr(Y < 45) = Pr(Z < 45 −^50 5

) = Pr(Z < −1) = Pr(Z > 1) = 1 − G(1) = 1 − 0. 8413447.

Por lo tanto Pr(45 < X < 52) ∼= 0.6554217 + 0. 8413447 − 1 = 0. 4967664. 8.2) Usando la aproximación del apartado anterior debemos calcular el valor de ε > 0 tal que

Pr(50 − ε < Y < 50 + ε) = 0. 9 ,

donde

Pr(50 − ε < Y < 50 + ε) = Pr(−ε/ 5 < Z < ε/5) = G(ε/5) − [1 − G(ε/5)] = 2G(ε/5) − 1

por lo que G(ε/5) = 1. 9 /2 = 0. 95 lo que usando la Tabla 6 del formulario obtenemos ε/ 5 ∼=

  1. 64485363 lo que da ε ∼= 5 · 1 .64485363 = 8. 224268.
  1. Para calcular la función generatriz de momentos del modelo gamma haremos

m(t) = E(etX^ ) =

0

etx^

ba Γ(a) x

a− (^1) e−bxdx,

donde (^) ∫ (^) ∞

0

xa−^1 e−bxdx =

Γ(a) ba

ya que f es una densidad para todo a, b > 0. Por lo tanto

m(t) = b

a Γ(a)

0

xa−^1 e−(b−t)xdx = b

a Γ(a)

Γ(a) (b − t)a^

= b

a (b − t)a

para b > t. Para calcular su media usaremos que μ = m′(0) y haremos

m′(t) = baa(b − t)−a−^1

y m′(0) = baab−a−^1 = a/b.