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Asignatura: Estadística, Profesor: sandra sandra, Carrera: Veterinaria, Universidad: UCO
Tipo: Apuntes
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1.1.– Experimentos aleatorios. Definiciones basicas.´
1.2.– Concepto de variable aleatoria y distribucion´ de probabilidad
1.3.– Modelos discretos de probabilidad: leyes de Benoulli, Binomial y de Poisson.
1.4.– Modelos continuos de probabilidad: leyes exponencial y normal. Propiedades.
1.1. Experimentos aleatorios. Definiciones basicas.´
La teor´ıa de la probabilidad esta´ relacionada con los posibles resultados que pueden obtenerse
al realizar un experimento aleatorio.
Un experimento es un proceso a partir del cual obtenemos un resultado.
La finalidad de un experimento es obtener informacion´ sobre el fenomeno´ que se investiga, para
establecer las leyes del comportamiento de ese fenomeno.´
que este´ puede predecirse con seguridad.
Ejemplo: determinar el espacio recorrido por un veh´ıculo que marcha a una velocidad
determinada en un trayecto dado.
Ejemplo: Si lanzamos una moneda al aire ¿saldr´a cara o saldra´ cruz?
Ejemplo: Supongamos que lanzamos un dado 10 veces y observamos su cara superior y obte-
nemos el numero´ dos las 10 veces.
¿creer´ıamos que el dado esta´ equilibrado?
¿Qu´e valor le asignar´ıas a la posibilidad de salir el 2?
Lanza un dado 10 veces y anota cuantas´ veces obtienes el 2.
A continuacion´ divide ese numero´ entre 10.
¿Coincide ese numero´ con el valor que asignaste?
¿Cual´ crees que es el motivo?
5
La probabilidad trata de MEDIR el grado de conocimiento que tenemos sobre la aparicion´ de un
determinado resultado cuando se realiza un experimento aleatorio.
Ejemplo: Supongamos el experimento consistente en lanzar dos dados equilibrados y observar
la suma de sus puntuaciones. Si realizamos un numero´ finito de pruebas, 200 por ejemplo,
podr´ıamos obtener los siguientes resultados
Resultados: 3 4 5 6 7 8 9 10 12
Frecuencias absolutas: 16 22 10 32 40 30 18 24 8
Frecuencias relativas: 0.08 0.11 0.05 0.16 0.20 0.15 0.09 0.12 0.
Cualquier numero´ finito de pruebas dara´ lugar a una distribucion´ semejante a ´esta, en la que no
siempre se obtendr´an todos los resultados posibles; sin embargo, en una gran cantidad de series
finitas de lanzamientos, se obtendran´ todos los resultados posibles, y las frecuencias relativas
oscilaran´ alrededor de las probabilidades teoricas.´
Si se supone un numero´ ilimitado de series finitas de lanzamientos, se llegar´ıa al modelo ideal,
cuyos valores son todos los posibles en el experimento, cada uno con su probabilidad:
Resultados: 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Probabilidades:
La diferencia esencial entre frecuencias relativas y probabilidades estriba en que las primeras
son el resultado emp´ırico de la observacion´ de los resultados cuando´ se realiza el eperimento,
mientras que las segundas resultan de un modelo teorico´ que intenta predecir la frecuencia con
la que deber´ıan aparecer los resultados.
La probabilidad podr´ıa considerarse como la frecuencia ideal, el patron´ en torno al cual puede
actuar el azar; la frecuencia real solo´ se conoce con exactitud una vez realizado el experimento
un cierto numero´ de veces.
Ejemplo: Consideremos el lanzamiento de dos monedas equilibradas, y definimos la v.a.
X: “numero´ de caras obtenidas al lanzar las dos monedas”
Toda variable aleatoria induce en los reales una distribucion´ de probabilidad
Distribucion´ de
probabilidad
de la variable
aleatoria X
Ejemplo: Consideremos una urna con 2 bolas rojas, 5 verdes y 3 azules. Un jugador extrae una
bola al azar: si es roja le damos 5 euros; si es azul, le damos 2 euros y si es verde paga 3 euros.
Queremos estudiar la ganancia media del jugador.
P (roja) = 2 /10; P (verde) = 5 /10; P (azul) = 3 / 10
Si definimos la v.a. X :“ganancia de una persona en el juego”
X(roja) = +5; =⌦ P (X = +5) = 2 / 10
X(verde) = 3; =⌦ P (X = 3) = 5 / 10
X(azul) = +2 =⌦ P (X = +2) = 2 / 10
Distribucion´ de
probabilidad
de la variable
aleatoria X
Llamaremos rango o dominio de una variable aleatoria , y lo notaremos D X , al conjunto de
valores que puede tomar dicha variable aleatoria.
Segun´ el rango clasificaremos las variables aleatorias en dos tipos.
Variables aleatorias
discretas (valores aislados)
finitas
infinitas numerables
continuas (cualquier valor en un intervalo)
acotadas
no acotadas
Ej.: n° de conejos machos
Ej.: longitud del ala de un flamenco rosa
Ej.: n° de hijos
Ej.: n° de bacterias
en un cm
3
Ej.: altura de
un hombre
Ej.:tiempo de vida
la bater´ıa de un coche
1.3. Modelos discretos de probabilidad: leyes de Bernoulli, Binomial y de Poisson. Graficas´
Una variable aleatoria es discreta si toma un numero´ finito o infinito numerable de valores reales,
X = {x 1 , x 2 ,... , x k ,.. .}, cada uno de ellos tiene asignada una probabilidad P (X = x i ), y la
suma de las probabilidades que asigna a esos numeros´ es la unidad:
x i ⇧D X
P (X = xi) = 1
Usualmente, como los valores que puede tomar una variable aleatoria discreta son numeros´
enteros, notaremos P (X = x k ) = p(x k ) = p k
Asociada a una variable aleatoria discreta se puede definir dos funciones
Funcion´ de masa Funcion´ de distribucion´
p: IR [ 0 , 1] F : IR [ 0 , 1]
definida como definida como
p(x) =
P (X = x) si x ⌃ D X
0 si x ⌥⌃ D X
F (x) = P (X ⇥ x) =
xi⇥x
P (X = x i
Se llama distribucion´ de probabilidad de una variable aleatoria DISCRETA X al conjunto de
valores que toma la v.a. y a su funcion´ masa o bien al conjunto de valores que toma la v.a. y a su
funcion´ de distribucion.´
Medidas de posicion´ y de dispersion´ de una variable aleatoria discreta
Estas medidas proporcionan un resumen cuantitativo de la informacion´ contenida en la distri-
bucion´ de probabilidad.
Esperanza matematica´ o media se define, en caso de existir, de la siguiente forma
E(X) = μ =
n ✓
i=
xi · P (X = xi) si X es discreta finita
⌅ ✓
i=
x i · P (X = x i ) si X es discreta infinita y la serie converge
Ejemplo: Sea X una variable aleatoria cuyo rango de valores es DX = { 1 , 2 , 3 , 4 , 5 } con proba-
bilidades
Entonces:
E(X) = μ = 1 · 0. 12 + 2 · 0. 14 + 3 · 0. 36 + 4 · 0. 18 + 5 · 0. 2 = 3. 2
Moda: M 0 , es un valor de maxima´ probabilidad.
En el ejemplo anterior la moda es el valor cero: M 0
Un experimento o una prueba se llama de Bernoulli cuando solo´ hay dos posibles resultados o
alternativas, que suelen llamarse “exito´ ⇤E” y “fracaso ⇤ F”.
Por ejemplo: • art´ıculo aceptable/defectuoso
Jacobo
Bernoulli
Se acostumbra a denotar a las probabilidades por p y q (p + q = 1) y referirse a p = P ( ´exito )
y q = P ( fracaso )
Asociado a un experimento aleatorio consistente en la realizacion´ de una prueba de Bernoulli
podemos definir la variable aleatoria X que asigne al “exito”´ el valor 1 y al “fracaso”el valor 0
llamada variable aleatoria de Bernoulli. Diremos que X se distribuye segun´ una Bernoulli de
parametro´ (o probabilidad de exito)´ p y lo notaremos por X ⌅ Ber(p).
Funcion´ de masa: P (X = x) =
q si x = 0
p si x = 1
0 en el resto
Ber(p=1/3)+
Este modelo se utiliza siempre que un car´acter de una poblacion´ sea dicotomico,´ es decir, solo´
presenta dos modalidades, A y B, que son incompatibles entre s´ı.
Estas modalidades dividen a los individuos de la poblacion´ en dos clases disjuntas, los que tienen
la modalidad A, con una proporcion´ p de la poblacion´ total y los que tienen la modalidad B, con
una proporcion´ 1 p.
Si llamamos “exito”´ a la modalidad A y “fracaso” a la B, la eleccion´ de un individuo al azar
en esa poblacion´ es una prueba de Bernoulli que asigna el valor 1 al ´exito, con probabilidad p y
asigna el valor 0 al fracaso, con probabilidad q = 1 p
El par´ametro de este modelo es la proporcion´ p de individuos de la modalidad “´exito”, que suele
tomarse como la menos abundante, con lo que se tiene p ⌅ 1 /2.
El caso m´as frecuente que se presenta en la practica´ es la division´ de una poblacion´ entre los
individuos que presentan una caracter´ıstica fijada (el exito)´ y los individuos que no la presentan
(el fracaso).
Esperanza y varianza de la Bernoulli: E(X) = p y V (X) = p(1 p)
Supongamos un experimento aleatorio consistente en la realizacion´ de n pruebas independientes
de Bernoulli, todas con la misma probabilidad de exito´ p.
Definimos la variable aleatoria:
X = numero´ de ´exitos en esas n pruebas
La distribucion´ binomial de par´ametros n, y p, es una ley discreta que describe la probabilidad de
obtener cualquier numero´ dado de exitos´ en una muestra de tamano˜ n, siempre que la probabilidad
p de exito´ sea la misma en cada unidad y no dependa de lo que ocurre en las dem´as unidades.
Si X tiene una distribucion´ binomial de parameros´ n y p lo notamos por X ⌃ B(n, p).
Parametros´ de la binomial: n ⌃ IN y p ⌃ (0, 1)
La probabilidad en un punto se calcula con la siguiente formula´
P (X = x) =
n
x
p
x (1 p)
n x ; x = 0 , 1 , 2 ,... , n
Esperanza y varianza de la binomial: E(X) = np y V (X) = npq
Ejemplos de variables con distribucion´ binomial
o de caras al lanzar 20 veces una moneda
B(n=20, p=P(salir cara con la moneda))
o de aprobados si se presentan 80 alumnos a un examen
B(n=80, P(aprobar el examen))
o de familias con un solo hijo en una poblacion´ de 120 familias
B(n=120, p=P(tener un solo hijo))
o de reacciones negativas ante un farmaco´ administrado a 40 pacientes
B(n=40, p=P( tener una reaccion´ negativa al farmaco))´
o de semillas que germinan de las 20 semillas que se han plantado en suelos de identica´
composicion´
B(n=20, p=P(una semilla germine))
La distribucion´ binomial se utiliza para estimar la proporcion´ p de individuos de una poblacion´ que
tienen una determinada caracter´ıstica (exito)´ tomando una muestra aleatoria de n individuos de
la poblacion´ y contando el numero´ x de individuos de la muestra que presentan esa caracter´ıstica.
Siempre que examinemos a n individuos de una poblacion´ para ver si presentan o no una cierta
caracter´ıstica tenemos una muestra X 1
2
n de variables de Bernoulli.
Por eso puede decirse que una variable binomial de par´ametros n y p es la suma de n variables
independientes de Bernoulli, todas con par´ametro p.
Simeon´ Denis Poisson
Una variable aleatoria de Poisson de par´ametro ⇥ es una variable aleatorias discreta
que describe el
numero´ de ocurrencias de un suceso
en un intervalo unitario de espacio o de tiempo
cuando este numero´ no depende de lo que ocurra en
los demas´ intervalos
Los valores que toma una variable aleatoria de Poisson, P (⇥),
son los enteros no negativos.
Se notara´ X ⌃ P (⇥) y la probabilidad en un punto se calcula con la siguiente formula:´
P (X = x) = e