Probabilidad y variable aleatoria

1. 2. Probabilidad y variable aleatoria Curso 2011-2012 Estadística 2Probabilidad y variable aleatoria 2. 1 Probabilidad

2. 3Probabilidad y variable aleatoria Experimento Aleatorio EL término “experimento aleatorio” se utiliza en la teoría de la probabilidad para referirse a un proceso cuyo resultado no es conocido de antemano con certeza. “Suma de valores en el lanzamiento de 2 dados.” 4Probabilidad y variable aleatoria Ejemplos • Número de piezas defectuosas en una muestra de 100 piezas. • Número de llamadas a una centralita telefónica en un día. • Energía eléctrica consumida en Madrid durante un periodo de tiempo.

3. 5Probabilidad y variable aleatoria Espacio Muestral Conjunto formado por todos los posibles resultados de un experimento aleatorio. • DISCRETOS: • Lanzamiento de un DADO: S = {1,2,3,4,5,6} • Piezas defectuosas en una muestra de 100 S = {0,1,2,...,100} • Llamadas a una centralita durante un día S = {0,1,2,3,...,∞} • CONTINUOS: • Energía consumida en Madrid: S={[0, ∞)} 6Probabilidad y variable aleatoria Suceso Cualquier subconjunto del espacio muestral. • “Obtener un número par al lanzar un dado”: A = {2,4,6} • “Observar menos de 5 piezas defectuosas en una muestra de 100”: B = {0,1,2,3,4} • “Tener más de 50 llamadas de teléfono en una hora”: C = {51,52,...,∞} • “Tener una demanda de energía eléctrica entre 300 Mwh y 400 Mwh” : D =(300,400)

4. 7Probabilidad y variable aleatoria Operaciones Sean A y B dos subconjuntos de S • Unión A ∪ B = {x : (x ∈ A) o (x ∈ B)} • Intersección A ∩ B = {x : (x ∈ A) y (x ∈ B)} • Complementario = {x : x∉ A} $$$ $ 8Probabilidad y variable aleatoria $ ∪ % $ ∩ % $

5. 9Probabilidad y variable aleatoria Propiedades ¯ ® ∪=∩ ∩=∪ ¯ ® ∩∪∩=∪∩ ∪∩∪=∩∪ ¯ ® ∩∩=∩∩ ∪∪=∪∪ ¯ ® ∩=∩ ∪=∪ %$ %$ &$%$&%$ &$%$&%$ &%$&%$ &%$&%$ $%%$ $%%$ 6&$% %$ %$ 0RUJDQ'HGH/HHV

11. YD'LVWULEXWL

15. $VRFLDWLYD DRQPXWDWLY PXHVWUDOHVSDFLRXQGHVXFHVRVWUHV'DGRV 10Probabilidad y variable aleatoria Axiomas de Probabilidad * ! Q L Q L LL ML Q $3$3 ML$$ $$$ 36

16. 3$

18. FXDQGRFXPSOHQTXH VXFHVRVGHVHFXHQFLDXQD3DUD VDWLVIDFH6$VXFHVRFDGDD3$

19. YDORUHVDVLJQD DGSUREDELOLGGHIXQFLyQXQD6PXHVWUDOHVSDFLRXQ'DGR = =¦= ≠∅=∩ = ≤≤ ⊂

20. 11Probabilidad y variable aleatoria Problema fundamental • Dado un espacio muestral discreto con resultados A1, A2, ..., An , el experimento aleatorio queda caracterizado si asignamos un valor P(Ai) no negativo a cada resultado Ai de forma que P(A1)+P( A2)+ ...+P(An)=1. ‡ (MHPSOR 6H ODQ]D GRV YHFHV XQD PRQHGD ^;;;;` 6H DVLJQD SUREDELOLGDG D FDGD XQR GH ORV FXDWUR UHVXOWDGRV ¢ (V XQD DVLJQDFLyQ FRUUHFWD 12Probabilidad y variable aleatoria Propiedades elementales

25. VXFHVRV3DUD

28. UDFXDOHVTXLHVXFHVRVGRV3DUD HQWRQFHV6L

29. Q Q Q L Q LM NML Q MN Q L Q L Q LM MLL Q L L Q $$$3$$$3 $$3$3$3 6$$$Q %$3%3$3%$3 6%$ 3%

30. 3$

31. %$ $3$3 3 ∩∩∩−++∩∩ +∩−= ⊂ ∩−+=∪ ⊂ ≤⊂ −= =∅ + = = = = ¦¦¦ ¦ ¦¦ *

32. 13Probabilidad y variable aleatoria Asignación de probabilidades 1. Clásica (Laplace): Equiprobabilidad 2. Frecuencialista (von Mises, 1931) 3. Subjetiva 14Probabilidad y variable aleatoria Clásica: sucesos equiprobables Sea un experimento con un número finito N de resultados excluyentes y equiprobables, la probabilidad del suceso A es donde N es el número de resultados posibles del experimento y N(A) el número de resultados favorables al suceso A.

34. 1 $1 $3 =

35. 15Probabilidad y variable aleatoria Ejemplos (equiprobabilidad) • Lanzamiento de una moneda. S={C,X} • Lanzamiento de un dado. S={1,2,3,4,5,6} • Extracción de una de las 40 cartas de la baraja, S={1 Oros,2 Oros,...., Rey Bastos}

36. =3

37. ==SDU1~PHUR3

38. ==%DVWRV3 16Probabilidad y variable aleatoria Lanzamiento de dos dados 1 2 3 4 5 6 1 (1,1) (2,1) (3,1) (4,1) (5,1) (6,1) 2 (1,2) (2,2) (3,2) (4,2) (5,2) (6,2) 3 (1,3) (2,3) (3,3) (4,3) (5,3) (6,3) 4 (1,4) (2,4) (3,4) (4,4) (5,4) (6,4) 5 (1,5) (2,5) (3,5) (4,5) (5,5) (6,5) 6 (1,6) (2,6) (3,6) (4,6) (5,6) (6,6) P(“suma 7”) = 6/36 = 1/6 ž 'DGR HU 'DGR

39. 17Probabilidad y variable aleatoria Urna: 2 Negras y 3 Blancas Se extraen dos bolas al azar, una detrás de otra, sin reposición. P(“1ª Blanca y 2ª Negra”) = 6/20 = 3/10 B1 B2 B3 N1 N2 B1 B2,B1 B3,B1 N1,B1 N2,B1 B2 B1,B2 B3,B2 N1,B2 N2,B2 B3 B1,B3 B2,B3 N1,B3 N2,B3 N1 B1,N1 B2,N1 B3,N1 N2,N1 N2 B1,N2 B2,N2 B3,N2 N1,N2 %ROD %ROD 18Probabilidad y variable aleatoria Urna: 2 Negras y 3 Blancas Se extraen dos bolas al azar, una detrás de otra, con reposición. P(“1ª Blanca y 2ª Negra”) = 6/25 B1 B2 B3 N1 N2 B1 B1,B1 B2,B1 B3,B1 N1,B1 N2,B1 B2 B1,B2 B2,B2 B3,B2 N1,B2 N2,B2 B3 B1,B3 B2,B3 B3,B3 N1,B3 N2,B3 N1 B1,N1 B2,N1 B3,N1 N1,N1 N2,N1 N2 B1,N2 B2,N2 B3,N2 N1,N2 N2,N2 %ROD %ROD

40. 19Probabilidad y variable aleatoria SIN REEMPLAZAMIENTO CON REEMPLAZAMIENTO Primera extracción Primera Extracción 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 (2,1) (3,1) (4,1) (5,1) 1 (1,1) (2,1) (3,1) (4,1) (5,1) 2 (1,2) (3,2) (4,2) (5,2) 2 (1,2) (2,2) (3,2) (4,2) (5,2) 3 (1,3) (2,3) (4,3) (5,3) 3 (1,3) (2,3) (3,3) (4,3) (5,3) 4 (1,4) (2,4) (3,4) (5,4) 4 (1,4) (2,4) (3,4) (4,4) (5,4) 5 (1,5) (2,5) (3,5) (4,5) 5 (1,5) (2,5) (3,5) (4,5) (5,5) Número = 20 Número = 25 Primera extracción Primera extracción 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 1 (1,1) 2 (1,2) 2 (1,2) (2,2) 3 (1,3) (2,3) 3 (1,3) (2,3) (3,3) 4 (1,4) (2,4) (3,4) 4 (1,4) (2,4) (3,4) (4,4) 5 (1,5) (2,5) (3,5) (4,5) 5 (1,5) (2,5) (3,5) (4,5) (5,5) Número = 10 Número = 15 ,03257$ (/ 25'(1 12 ,03257$ (/ 25'(1 RPELQDWRULD REMHWRV WRPDGRV GH GRV HQ GRV 20Probabilidad y variable aleatoria ¸¸ ¹ · ¨¨ © § −+ ¸¸ ¹ · ¨¨ © § − U UQ U Q Q UQ Q U 25'(1(/ ,03257$12

41. 25'(1(/ ,03257$ ,(1725((03/$=$0 21 ,(1725((03/$=$0 6,1 RPELQDWRULD 1~PHUR SRVLEOH GH UHRUGHQDFLRQHV GH Q REMHWRV WRPDGRV GH U HQ U

42. 21Probabilidad y variable aleatoria /D SULPLWLYD 6H HOLJHQ Q~PHURV GLVWLQWRV GHO DO DPERV LQFOXVLYH ‡ 3UREDELOLGDG GH DFHUWDU ORV ‡ 3UREDELOLGDG GH DFHUWDU ‡ 3UREDELOLGDG GH DFHUWDU ‡ 3UREDELOLGDG GH QR DFHUWDU QLQJXQR ‡ 3UREDELOLGDG GH TXH VDOJD XQ Q~PHUR FRQFUHWR SRU HMHPSOR HO Q~PHUR 22Probabilidad y variable aleatoria

43. HO6DOJD 1LQJXQR

44. $FHUWDU

45. $FHUWDU

46. $FHUWDU == ¸¸ ¹ · ¨¨ © § ¸¸ ¹ · ¨¨ © § = == ¸¸ ¹ · ¨¨ © § ¸¸ ¹ · ¨¨ © § === ¸¸ ¹ · ¨¨ © § ¸¸ ¹ · ¨¨ © § ×¸¸ ¹ · ¨¨ © § = == ¸¸ ¹ · ¨¨ © § ¸¸ ¹ · ¨¨ © § ×¸¸ ¹ · ¨¨ © § === ¸¸ ¹ · ¨¨ © § = 3 33 33 3ULPLWLYD

47. 23Probabilidad y variable aleatoria ‡ (Q XQD HVWDFLyQ GH PHWUR KD SDVDMHURV HVSHUDQGR D XQ WUHQ FRQ YDJRQHV VL FDGD SDVDMHUR HOLJH XQ YDJyQ DO D]DU ¢FXiO HV OD SUREDELOLGDG GH TXH WRGRV HOLMDQ XQ YDJyQ GLIHUHQWH

49. = ×××× == 1 $1 $3 ‡ 'H XQ ORWH FRQ SLH]DV VH WRPDQ DO D]DU VL WRGDV ODV SLH]DV HOHJLGDV VRQ EXHQDV VH DFHSWD HO ORWH VH UHFKD]D HQ FDVR FRQWUDULR ¢XiO HV OD SUREDELOLGDG GH DFHSWDU XQ ORWH FRQ SLH]DV GHIHFWXRVDV

51. = ××× ××× === =¸¸ ¹ · ¨¨ © § ==¸¸ ¹ · ¨¨ © § = 1 $1 $3 $11 24Probabilidad y variable aleatoria Cumpleaños Probabilidad de que en un grupo de r = 25 personas haya al menos dos con el mismo cumpleaños. $ $ $U U

52. LDFRLQFLGHQFQLQJXQDKDD1R =→== +−××× = =

53. $3U 3$

55. $3 U $3 $ U

56. 25Probabilidad y variable aleatoria Probabilidad y Frecuencia Relativa La probabilidad P(A) de un suceso A es el límite dónde nA es el número de veces que ha ocurrido A al repetir el experimento n veces en idénticas condiciones. Q Q OLP$3 $ Q ∞→ =

57. 26Probabilidad y variable aleatoria Frecuencia relativa de caras 0,00 0,50 1,00 0 50 100 150 200 Nº de lanzamiento NºdeCaras/NºdeLanzamientos

58. 27Probabilidad y variable aleatoria 7RWDO VRUWHRV

59. 28Probabilidad y variable aleatoria

60. 29Probabilidad y variable aleatoria Mujeres Hombres (M) (H) Fumadores (F) No Fumadores (N) 0,31 TOTAL TOTAL 1,000,51 0,49 0,30 0,70 0,12 0,18 0,39 ° ° ¯ ° ° ® == == =

63. 0)3 +)3 )3 3UREDELOLGDG RQGLFLRQDGD 30Probabilidad y variable aleatoria Probabilidad Condicionada Definición. Sea B un suceso con probabilidad distinta de cero, se define probabilidad del suceso A dado B a:

66. _ %3 %$3 %$3 ∩ =

67. 31Probabilidad y variable aleatoria Utilidad • Actualizar probabilidad del suceso A en función de la información disponible I P(A|I) = P(A∩I)/P(I) • Cálculo de la intersección de sucesos P(A ∩B) = P(A|B)P(B) • Cálculo de probabilidad de un suceso

75. %3%$3%3%$3 %$%$3$3 += ∩∪∩= 32Probabilidad y variable aleatoria Ejemplo Urna Probabilidad de “1ª Blanca y 2ª Negra” • Sin reemplazamiento: P(B1 ∩ N2) = P(B1) P(N2| B1) = (3/5)(2/4) = 3/10 • Con reemplazamiento: P(B1 ∩ N2) = P(B1) P(N2| B1) = (3/5)(2/5) = 6/25

76. 33Probabilidad y variable aleatoria Cumpleaños Probabilidad de que en un grupo de r = 25 personas haya al menos dos con el mismo cumpleaños. $ $ $U U

80. UHQLDFRLQFLGHQFQLQJXQDKDD1R =→== +− ×× − × − ×= ≠≠≠≠= = −

81. %3U

82. 3%

83. %3 U $$$%3$$%3$%33%

84. 3% % UUU UUU U 34Probabilidad y variable aleatoria Ejemplo 8UQD 8 8UQD 8 6H HOLJH XQD XUQD DO D]DU VH H[WUDH XQD EROD ¢ 3%ODQFD

87. ==×+×= += 838%3838%3%3

88. 35Probabilidad y variable aleatoria Ejemplo (cont.) 8UQD 8 8UQD 8 6H WRPD DO D]DU XQD EROD GH 8 VH PHWH HQ 8 6H H[WUDH XQD EROD GH 8 ¢ 3%ODQFD

91. ==×+×= += 131%3%3%%3%3 36Probabilidad y variable aleatoria Independencia 6L HO FRQRFLPLHQWR GH OD RFXUUHQFLD GH XQ VXFHVR % FDPELD OD SUREDELOLGDG GH TXH RFXUUD RWUR $ VH GLFH TXH $ % VRQ GHSHQGLHQWHV HQ HVH FDVR 3$_%

92. ≠ 3$

93. XDQGR HO VXFHVR $ HV LQGHSHQGLHQWH GH % OD RFXUUHQFLD GH % QR FDPELD OD SUREDELOLGDG GH $ HV GHFLU 3$_%

94. 3$

95. RPR 3$_%

96. 3$∩%

97. 3%

98. $ % VRQ LQGHSHQGLHQWHV ⇔⇔⇔⇔ 3$∩%

99. 3$

100. 3%

102. 37Probabilidad y variable aleatoria Lanzamiento de dos monedas 6 ^ ; ;;;` +LSyWHVLV ‡ 0RQHGDV HTXLOLEUDGDV 3

103. 3;

104. ‡ ,QGHSHQGLHQWHV 3

105. 3

106. 3

107. ×

108. 3 ;

109. 3

110. 3;

111. ×

112. 3 ;

113. 3;

114. 3

115. ×

116. 3 ;;

117. 3;

118. 3;

119. ×

120. 38Probabilidad y variable aleatoria ‡ 7UHV VXFHVRV $ % VRQ LQGHSHQGLHQWHV VL ‡3$ ∩ %∩

121. 3$

122. 3%

123. 3

124. ‡3$ ∩ %

125. 3$

126. 3%

127. ‡3$ ∩

128. 3$

129. 3

130. ‡3% ∩

131. 3%

132. 3

133. ‡ /RV VXFHVRV $ $ $Q VRQ LQGHSHQGLHQWHV VL FXDOTXLHU VXEFRQMXQWR $L $L $LN FXPSOH 3$L∩$L∩∩ $LN

134. 3$L

135. 3 $L

136. 3$LN

137. ,QGHSHQGHQFLD R PiV VXFHVRV

139. 39Probabilidad y variable aleatoria Probabilidad Total % % % % % % % % % % $ 6%%% ML%% 6%%%% Q ML MQ =∪∪∪ ≠∀∅=∩ ⊂ 3DUWLFLyQ [ ] [ ]

141. _

143. _

145. _

155. QQ Q Q Q %3%$3%3%$3%3%$3$3 %$3%$3%$3 %$%$%$3 %%%$3 6$3$3 ++= ∩++∩+∩= ∩∪∪∩∪∩= ∪∪∪∩= ∩= 40Probabilidad y variable aleatoria Teorema de Bayes FXDOTXLHUSDUD HQWRQFHVFRQVXFHVRFXDOTXLHU VHDSDUDTXHWDO HVSDFLRGHOSDUWLFLyQXQD6HD ¦= = = Q M MM LL L L M Q

157. 3%3$_%

159. 3%3$_% _$

160. 3% % 3$

161. $QM

162. 3% 6%%%

163. 41Probabilidad y variable aleatoria Ejemplo (Bayes) 0 ' 0 ' 0 ' $/0$e1 SK SK SK (O SRUFHQWDMH GH SLH]DV GHIHFWXRVDV IDEULFDGDV SRU WUHV PiTXLQDV HV /D SULPHUD IDEULFD SLH]DV SRU KRUD ODV RWUDV GRV SLH]DV SRU KRUD 7RGDV ODV SLH]DV IDEULFDGDV VH OOHYDQ D XQ DOPDFpQ $O ILQDO GHO GtD VH WRPD XQD SLH]D GHO DOPDFpQ HV GHIHFWXRVD ¢FXiO HV OD SUREDELOLGDG GH TXH SURFHGD GH 0 42Probabilidad y variable aleatoria

164. _

165. _

166. _

168. _

170. _

172. _

174. _

175. _

177. _

179. _

181. _

183. _

184. _

186. _

188. _

190. _

192. _

193. _ =++ = ×+×+× × = ++ = = ×+×+× × = ++ = = ×+×+× × = ++ = '03'03'03 030'3030'3030'3 030'3 '03 030'3030'3030'3 030'3 '03 030'3030'3030'3 030'3 '03

194. 43Probabilidad y variable aleatoria 6L XQD SHUVRQD HV SRUWDGRUD GHO YLUXV $ XQ DQiOLVLV GH VDQJUH OR GHWHFWD HO GH ODV YHFHV 6LQ HPEDUJR HO WHVW WDPELpQ SURSRUFLRQD ³IDOVRV SRVLWLYRV´ LQGLFDQGR OD SUHVHQFLD GHO YLUXV HQ HO GH SHUVRQDV VDQDV 6L VyOR GH FDGD SHUVRQDV WLHQHQ HO YLUXV ¢FXiO HV OD SUREDELOLGDG GH TXH XQD SHUVRQD WHQJD HO YLUXV UHDOPHQWH VL HO DQiOLVLV KD GDGR SRVLWLYR

196. _

198. _

200. _

203. _ SRVLWLYRHVDQiOLVLV(O69LUXVHO7HQHU = ×+× × = + = ∩ = == 9396393963 93963 63 693 693 9 44Probabilidad y variable aleatoria Ejemplo Virus (Aplicado a 1.000.000 personas) SANOS ENFERMOS Total NEGATIVO 965.150 50 965.200 POSITIVO 29.850 4.950 34.800 Total 995.000 5.000 1.000.000 (QWUH ORV TXH KDQ GDGR SRVLWLYR VyOR WLHQHQ HO YLUXV 39_6

204. 2. 2 Variable aleatoria 46Probabilidad y variable aleatoria Experimento Aleatorio EL término “experimento aleatorio” se utiliza en la teoría de la probabilidad para referirse a un proceso cuyo resultado no es conocido de antemano con certeza. “Suma de valores en el lanzamiento de 2 dados.”

205. 47Probabilidad y variable aleatoria Variable Aleatoria 8QD YDULDEOH DOHDWRULD HV XQD IXQFLyQ TXH DVLJQD XQ Q~PHUR UHDO D FDGD XQR GH ORV UHVXOWDGRV GH XQ H[SHULPHQWR DOHDWRULR Lanzamiento de 2 monedas X(s) ≡Número de CARAS s X(s) CC→ 2 CX → 1 XC → 1 XX → 0 48Probabilidad y variable aleatoria Variable Aleatoria Discreta Cuando los valores que toma una variable aleatoria son finitos o infinitos numerables se dice que es discreta. • Resultado obtenido al lanzar un dado {1,2,3,4,5,6} • Número de veces que hay que lanzar una moneda hasta obtener una CARA {1,2,3,4, ...}

206. 49Probabilidad y variable aleatoria Distribución de probabilidad Sea { x1 , x2 , ..., xn } los valores que puede tomar la variable aleatoria X. Se denomina distribución de probabilidad de la variable aleatoria a P( X=xi ) que cumple: • P ( X = xi ) ≥ 0 • Σi=1 P ( X = xi ) = 1. x P(X=x) 0 → 1/4 1 → 1/2 2 → 1/4 1ž GH DUDV DO ODQ]DU PRQHGDV 50Probabilidad y variable aleatoria Distribución de probabilidad p(X) x 1/2 1/4 30 1 2 1ž GH DUDV DO ODQ]DU PRQHGDV

207. 51Probabilidad y variable aleatoria Lanzamiento de un dado x 5 P (X = x) 1/6 1 3

208. [;3[ = 52Probabilidad y variable aleatoria Función de distribución x FX ( x ) (-∞,0) 0 [0,1) 1/4 [1,2) 3/4 [2,∞) 1 /D IXQFLyQ GH GLVWULEXFLyQ ); [

209. GH XQD YDULDEOH DOHDWRULD ; VH GHILQH SDUD WRGR Q~PHUR UHDO [ FRPR ); [

210. 3; ; ≤ [

211. (MHPSOR ; 1~PHUR GH FDUDV DO ODQ]DU PRQHGDV F(x) x 30 1 2 1/4 1/2 3/4 1

212. 53Probabilidad y variable aleatoria )XQFLyQ GH 'LVWULEXFLyQ 'LVWULEXFLyQ SXQWXDO GH SUREDELOLGDG x x 30 1 2 1/4 1/2 3/4 1 1/2 1/4 30 1 2 54Probabilidad y variable aleatoria F(x) x p(x) x 1 1 3 5 5 1/6 1 3 Lanzamiento de un dado

213. [;3[ =

214. 55Probabilidad y variable aleatoria Una función F(x) es una función de distribución si y sólo si cumple las siguientes condiciones:

215. GHUHFKDODSRUFRQWLQXDHVF HGHFUHFLHQWQRIXQFLyQXQDHVE

216. D [)K[)OLPK )[

217. )[

218. [)OLP[)OLP K [[ =+∀ == → +∞→−∞→ 56Probabilidad y variable aleatoria Variable aleatoria continua Una variable aleatoria X es continua si su función de distribución FX ( x ) es continua. F(x) x 0 0,5 1 1,5 1 3/4 1/2 1/4 ); [

219. [ [ ∈

220. [

221. 57Probabilidad y variable aleatoria Función de densidad La función de densidad de probabilidad fX(x) de una variable aleatoria continua X es la función que verifica Si FX(x) es derivable, además

223. [GWWI[) [ ;; ∀= ³ ∞−

224. [I[) G[ G ;; = 58Probabilidad y variable aleatoria F(x) x f(x) x 1 3/4 1/2 1/4 0 0,5 1 1,5 0 0,5 1 1,5 )XQFLyQ GH GLVWULEXFLyQ );[

225. [ [∈

226. )XQFLyQ GH GHQVLGDG I;[

227. [∈@

228. 59Probabilidad y variable aleatoria Una función fX (x) es una función de densidad de probabilidad de una variable aleatoria X si y sólo si cumple:

229. E WRGRSDUD

230. D = ≥ ³ ∞ ∞ G[[I [[I ; ; ÈUHD 60Probabilidad y variable aleatoria Esperanza Se define esperanza o media de una variable aleatoria discreta X y se representa por E[X] al valor (MHPSOR /DQ]DPLHQWR GH XQ GDGR @ ( ; = × + × + × + × + × + × = ¦= == Q L LL [;3[;(

231. @ x 5 1/6 1 3 HQWUR GH OD GLVWULEXFLyQ GH SUREDELOLGDG

232. 61Probabilidad y variable aleatoria x 1,50 0,5 1 1 Esperanza Se define esperanza o media de una variable aleatoria continua X con función de densidad fX(x) y se representa por E[X] al valor @ XQLIRUPHyQ'LVWULEXFL(MHPSOR ==×= ≤≤= ³ [ G[[;( [[

233. I ; ³ ∞ ∞− =

234. @ G[[I[;( ; HQWUR GH OD GLVWULEXFLyQ GH SUREDELOLGDG 62Probabilidad y variable aleatoria Propiedades de E[X] • Transformaciones lineales Y = a X+b (a y b constantes) E;D(ED;( +=+ @@

235. 63Probabilidad y variable aleatoria Varianza Sea X una variable aleatoria con media µ, se denomina varianza a Var ( X ) = E[ ( X - µ )2 ]. • Variable aleatoria discreta • Variable aleatoria continua ¦ ∞ −∞= =−= [ [;3[;9DU

236. @ µ G[[I[;9DU ;

238. @ ³ ∞ ∞− −= µ 64Probabilidad y variable aleatoria Propiedades de la varianza @ @

239. µ µ −= −= ;( ;(;9DU

241. ;9DUDED;9DU =+

242. 65Probabilidad y variable aleatoria Ejemplos

243. 9DU;@ XQLIRUPHyQ'LVWULEXFL

244. @ GDGRXQGHR/DQ]DPLHQW =−= −×= = −×+×+×+×+×+×= ³ [ G[[ ;9DU 66Probabilidad y variable aleatoria Desigualdad de Tchebychev µ µ N σµ N σ N $UHD −≥

245. @@ DOHDWRULDYDULDEOHFXDOTXLHU3DUD N N;3 ;9DU;( −≤− == σµ σµ

246. 67Probabilidad y variable aleatoria Momentos de una V.A. @ @ @ 2ULJHQDOUHVSHFWR0RPHQWRV S S ;( ;( ;( = = == µ µ µµ @

247. @

248. @ PHGLDODDUHVSHFWR0RPHQWRV S S ;( ;( ;( µα σµα µα −= =−= =−= 68Probabilidad y variable aleatoria Transformaciones no lineales z=h(y) [ ] @9DU

249. @9DU 9DU

250. DSUR[VRQ]GHV YDULDQ]DPHGLD/D

254. (@HQ

255. SDUD7DORUGH'HVDUUROOR K]

256. K ȝKȝ(]@ KKK] K] µ µµµµµ µ ≈ +≈ −+−+≈ ==

257. 69Probabilidad y variable aleatoria Transformaciones PRQyWRQDHVQRIXQFLyQ/D HGHFUHFLHQWPRQyWRQDHVIXQFLyQ/D FUHFLHQWHPRQyWRQDHVIXQFLyQ/D FRQVLGHUDUDDVRV FRPRGHILQLGDDOHDWRULD YDULDEOHODGH

258. GHQVLGDGGHIXQFLyQOD REWLHQHVHFRPRYHUDYDPRV

259. GHQVLGDGGH IXQFLyQFRQDOHDWRULDYDULDEOHXQD'DGD J J J J;

260. I [I ; ; = 70Probabilidad y variable aleatoria Función g creciente ≤≤≤≤ [ J

261. ; ≤≤≤≤ J

275. JI G JG G G) I J) J;3 ;J3 3) ; ; − − − − ×= = = ≤= ≤= ≤=

276. 71Probabilidad y variable aleatoria Función g decreciente ≤≤≤≤ [ J

277. ; ≥≥≥≥ J

290. JI G JG G G) I J) J;3 ;J3 3) ; ; − − − − ×−= = −= ≥= ≤= ≤= 72Probabilidad y variable aleatoria Función monótona

294. JI G JG I ; − − ×=

295. 73Probabilidad y variable aleatoria Transformación no monótona [ [ [ [ [ [ ≤

300. [;[3[;[3[;[3 3) ≤≤+≤≤+≤≤= ≤= [ 74Probabilidad y variable aleatoria Ejemplo de transformación El radio de una esfera es una variable aleatoria cuya función de densidad es ¿Cuál es la función de densidad del volumen?

302. ≤≤= [[[I;

306. π π ≤≤= ×= −− JIJ G G I ;

307. 75Probabilidad y variable aleatoria [ π=

308. ≤≤= [[[I; [ π

309. π π ≤≤= I 76Probabilidad y variable aleatoria Un caso muy relevante del problema inverso Dadas: 1) Una variable aleatoria x con distribución uniforme (0,1) 2) Una variable aleatoria y con función de densidad fY(y) Encontrar la transformación y=g(x) que convierte x en y

310. 77Probabilidad y variable aleatoria Solución del problema

314. [)[J I G JG − − = = 78Probabilidad y variable aleatoria Representación gráfica con ejemplo

315. ORJ

316. =−−== == − [; HI λ λλ λ

317. 79Probabilidad y variable aleatoria Aplicación: Simulación de Monte Carlo Simulación con ordenador de procesos aleatorios; tiene dos vertientes: 1) Pedagógica: como herramienta para entender mejor los modelos de probabilidad 2) Computacional: herramienta muy potente para resolver problemas no abordables por métodos convencionales 80Probabilidad y variable aleatoria Ejemplo de problema resuelto por simulación de Monte Carlo Problema de los cumpleaños: 1) Se generan al azar con distribución uniforme discreta en 1,2,..,365, r valores (fechas de nacimiento de las r personas) 2) Se cuenta el número de coincidencias 3) Repitiendo N veces los pasos 1 y 2, se obtiene una aproximación de la distribución del número de coincidencias

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