Variables Aleatorias y Distribuciones de Probabilidad

Juliho Castillo
Juliho CastilloDoctor en Ciencias Matemáticas. Profesor Universitario.
Probabilidad y Estad´ıstica:
Variables aleatorias y distribuciones de
probabilidad
Dr. Juliho Castillo
19 de septiembre de 2017
Universidad LaSalle Oaxaca
1
1 Variables aleatorias
2 Funciones de probabilidad discretas
3 Funciones de distribuci´on para variables aleatorias discretas
4 Variable Aleatorias Continuas
5 Interpretaci´on gr´afica
6 Distribuci´on conjunta de probabilidad
7 Variables Aleatorias Independientes
8 Distribuci´on Condicional
2
Variables aleatorias
3
Supongamos que a cada punto del espacio muestral se le
asigna un n´umero. Entonces hemos definido una funci´on en el
espacio muestral Esta funci´on es llamada variable aleatoria
(o variable estoc´astica) o de manera m´as precisa funci´on
aleatoria.
Usualmente, las variables aleatorias se denotan por letras
may´usculas como X o Y . En general, una variable aleatoria
tiene alg´un significado f´ısico, geom´etrico, econ´omico,
financieros, etc.
4
Supongamos que a cada punto del espacio muestral se le
asigna un n´umero. Entonces hemos definido una funci´on en el
espacio muestral Esta funci´on es llamada variable aleatoria
(o variable estoc´astica) o de manera m´as precisa funci´on
aleatoria.
Usualmente, las variables aleatorias se denotan por letras
may´usculas como X o Y . En general, una variable aleatoria
tiene alg´un significado f´ısico, geom´etrico, econ´omico,
financieros, etc.
4
Supongamos que a cada punto del espacio muestral se le
asigna un n´umero. Entonces hemos definido una funci´on en el
espacio muestral Esta funci´on es llamada variable aleatoria
(o variable estoc´astica) o de manera m´as precisa funci´on
aleatoria.
Usualmente, las variables aleatorias se denotan por letras
may´usculas como X o Y . En general, una variable aleatoria
tiene alg´un significado f´ısico, geom´etrico, econ´omico,
financieros, etc.
4
Supongamos que a cada punto del espacio muestral se le
asigna un n´umero. Entonces hemos definido una funci´on en el
espacio muestral Esta funci´on es llamada variable aleatoria
(o variable estoc´astica) o de manera m´as precisa funci´on
aleatoria.
Usualmente, las variables aleatorias se denotan por letras
may´usculas como X o Y . En general, una variable aleatoria
tiene alg´un significado f´ısico, geom´etrico, econ´omico,
financieros, etc.
4
Ejemplo 1.1.
Supongamos que una moneda se lanza dos veces de manera
que el espacio muestral es {HH, HT, TH, TT} . Digamos que
X representa el n´umero de soles (H) que obtenemos.
5
Ejemplo 1.1.
Supongamos que una moneda se lanza dos veces de manera
que el espacio muestral es {HH, HT, TH, TT} . Digamos que
X representa el n´umero de soles (H) que obtenemos.
5
Funciones de probabilidad
discretas
6
Sea X una variable aleatoria discreta. Supongamos que los
valores que puede tomar son x1, ..., xk, arreglados en alg´un
orden dado. Supongamos tambi´en que esos valores tienen
alguna probabilidad dada por
P(X = xk) = f(xk). (2.1)
7
Sea X una variable aleatoria discreta. Supongamos que los
valores que puede tomar son x1, ..., xk, arreglados en alg´un
orden dado. Supongamos tambi´en que esos valores tienen
alguna probabilidad dada por
P(X = xk) = f(xk). (2.1)
7
Sea X una variable aleatoria discreta. Supongamos que los
valores que puede tomar son x1, ..., xk, arreglados en alg´un
orden dado. Supongamos tambi´en que esos valores tienen
alguna probabilidad dada por
P(X = xk) = f(xk). (2.1)
7
Funci´on de probabilidad
P(X = x) =



f(x) x = xk
0 en otro caso
(2.2)
8
En general, f(x) ser´a una funci´on de probabilidad si



f(x) ≥ 0
x f(x) = 1.
9
Ejemplo 2.1.
Encuentre la funci´on de probabilidad correspondiente a la
variable aleatoria X del ejemplo 1.1.
10
Problema Resuelto 2.1.
Suponga que un par de dados se lanzan. Sea X la variable
aleatoria dada por la suma de los puntos. Encuentre la
distribuci´on de probabilidad de X.
11
Problema Resuelto 2.2.
Encuentre la distribuci´on de probabilidad de ni˜nos y ni˜nas en
familias con 3 hijos, suponiendo la misma probabilidad para
ni˜nos y ni˜nas.
12
Funciones de distribuci´on para
variables aleatorias discretas
13
La funci´on de distribuci´on de una variable discreta X se
obtiene de la funci´on de probabilidad a trav´es de la siguiente
f´ormula
F(x) = P(X ≤ x) =
u≤x
f(u). (3.1)
14
Si X toma s´olo un n´umero finito de valores x1, ..., xn entonces
la funci´on de distribuci´on est´a dada por
F(x) =



0 −∞ < x < 0
f(x1) x1 ≤ x < x2
f(x1) + f(x2) x2 ≤ x < x3
...
...
f(x1) + · · · + f(xn) xn ≤ x < ∞
(3.2)
15
Ejemplo 3.1.
Encuentre la funci´on de distribuci´on para la variable aleatoria
X del ejemplo 2.1 y obtenga su gr´afica.
16
17
Observaci´on:
Los saltos en la funci´on de distribuci´on est´an
determinados por el valor de la funci´on de
probabilidad.
Este tipo de funciones se conoce como funci´on
escalonada. Debe observarse que son continuas por
la derecha.
La funci´on de distribuci´on es mon´otonamente
creciente.
18
Observaci´on:
Los saltos en la funci´on de distribuci´on est´an
determinados por el valor de la funci´on de
probabilidad.
Este tipo de funciones se conoce como funci´on
escalonada. Debe observarse que son continuas por
la derecha.
La funci´on de distribuci´on es mon´otonamente
creciente.
18
Observaci´on:
Los saltos en la funci´on de distribuci´on est´an
determinados por el valor de la funci´on de
probabilidad.
Este tipo de funciones se conoce como funci´on
escalonada. Debe observarse que son continuas por
la derecha.
La funci´on de distribuci´on es mon´otonamente
creciente.
18
La funci´on de probabilidad se puede obtener a partir de la
funci´on de distribuci´on con la siguiente f´ormula
f(x) = F(x) − l´ım
u→x−
F(u). (3.3)
19
Problema Resuelto 3.1.
(a) Encuentre la funci´on de distribuci´on F(x) para la variable
aleatoria del problema resuelto 2.1;
(b) grafique esta funci´on de distribuci´on.
20
21
Problema Resuelto 3.2.
(a) Encuentre la funci´on de distribuci´on F(x) para la variable
aleatoria del problema resuelto 2.2;
(b) grafique esta funci´on de distribuci´on.
22
23
Variable Aleatorias Continuas
24
Una variable aleatoria no discreta X se llama absolutamente
continua (o simplemente continua) si su funci´on de
distribuci´on puede ser representada como
F(x) = P(X ≤ x) =
x
−∞
f(u)du, −∞ < x < ∞. (4.1)
La funci´on f usualmente se llama densidad de probabilidad
y debe satisfacer las siguientes propiedades:
1 f(x) ≥ 0
2
∞
−∞
f(x)dx = 1.
25
Una variable aleatoria no discreta X se llama absolutamente
continua (o simplemente continua) si su funci´on de
distribuci´on puede ser representada como
F(x) = P(X ≤ x) =
x
−∞
f(u)du, −∞ < x < ∞. (4.1)
La funci´on f usualmente se llama densidad de probabilidad
y debe satisfacer las siguientes propiedades:
1 f(x) ≥ 0
2
∞
−∞
f(x)dx = 1.
25
La probabilidad de que X se encuentre entre dos valores a y b
est´a dada por
P(a < x < b) =
b
a
f(x)dx. (4.2)
26
P(X = a) = 0. (4.3)
Por tanto, en (4.2) podemos reemplazar cualquier signo < por
≤ .
27
P(X = a) = 0. (4.3)
Por tanto, en (4.2) podemos reemplazar cualquier signo < por
≤ .
27
Ejemplo 4.1.
(a) Encuentre la constante c tal que la funci´on
f(x) =



cx2
0 < x < 3
0 en otro caso
(4.4)
sea una funci´on de probabilidad.
(b) Calcule P(1 < X < 2).
28
Ejemplo 4.1.
(a) Encuentre la constante c tal que la funci´on
f(x) =



cx2
0 < x < 3
0 en otro caso
(4.4)
sea una funci´on de probabilidad.
(b) Calcule P(1 < X < 2).
28
Ejemplo 4.2.
Encuentre la distribuci´on de probabilidad para la variable
aleatoria del ejemplo 4.1 y util´ıcela para calcular
P(1 < x ≤ 2).
29
La probabilidad de que X se encuentre entre x y x + ∆x esta
dada por
P(x ≤ X ≤ x + ∆x) =
x+∆x
x
f(u)du, (4.5)
de manera que si ∆x ≈ 0, tendremos que
P(x ≤ X ≤ x + ∆x) ≈ f(x)∆x. (4.6)
30
La probabilidad de que X se encuentre entre x y x + ∆x esta
dada por
P(x ≤ X ≤ x + ∆x) =
x+∆x
x
f(u)du, (4.5)
de manera que si ∆x ≈ 0, tendremos que
P(x ≤ X ≤ x + ∆x) ≈ f(x)∆x. (4.6)
30
Tambi´en podemos deducir de (4.1), al diferenciar de ambos
lados, que
dF(x)
dx
= f(x) (4.7)
en todos aquellos puntos en que f(x) sea continua. Es decir,
la derivada de la funci´on de distribuci´on es la funci´on de
densidad.
31
Tambi´en podemos deducir de (4.1), al diferenciar de ambos
lados, que
dF(x)
dx
= f(x) (4.7)
en todos aquellos puntos en que f(x) sea continua. Es decir,
la derivada de la funci´on de distribuci´on es la funci´on de
densidad.
31
Observaci´on: Existen variables aleatorias que no son
discretas ni continuas. Por ejemplo
F(x) =



0 x < 1
x
2
1 ≤ x < 2
1 x ≤ 2.
(4.8)
32
Observaci´on: Existen variables aleatorias que no son
discretas ni continuas. Por ejemplo
F(x) =



0 x < 1
x
2
1 ≤ x < 2
1 x ≤ 2.
(4.8)
32
Problema Resuelto 4.1.
Una variable aleatoria X tiene funci´on de densidad
f(x) =
c
x2 + 1
, −∞ < x < ∞. (4.9)
(a) Encuentre el valor de c;
(b) encuentre la probabilidad de que
1
3
< X2
< 1.
33
Problema Resuelto 4.1.
Una variable aleatoria X tiene funci´on de densidad
f(x) =
c
x2 + 1
, −∞ < x < ∞. (4.9)
(a) Encuentre el valor de c;
(b) encuentre la probabilidad de que
1
3
< X2
< 1.
33
Problema Resuelto 4.2.
Encuentre la funci´on de distribuci´on correspondiente a la
funci´on de densidad del problema resuelto 4.1
34
Problema Resuelto 4.3.
La funci´on de distribuci´on para una variable aleatoria X es
F(x) =



1 − e−2x
x ≥ 0
0 x < 0
(4.10)
Encuentre
(a) la funci´on de densidad;
(b) la probabilidad de que X > 2;
(c) la probabilidad que −3 < X ≤ 4.
35
Interpretaci´on gr´afica
36
La distribuci´on F(x) = P(X ≤ x) es mon´otonamente
creciente de 0 a 1...
37
...y el ´area bajo dicha curva es igual a 1.
38
Distribuci´on conjunta de
probabilidad
39
Las ideas anteriores se generalizan f´acilmente a dos o m´as
variables.
40
Caso discreto
Si X y Y son ambas variables aleatorias discretas, definimos la
funci´on de probabilidad conjunta de X y Y por
P(X = x, Y = y) = f(x, y) (6.1)
donde
1 f(x, y) ≤ 0;
2 k y f(x, y) = 1.
41
Caso discreto
Si X y Y son ambas variables aleatorias discretas, definimos la
funci´on de probabilidad conjunta de X y Y por
P(X = x, Y = y) = f(x, y) (6.1)
donde
1 f(x, y) ≤ 0;
2 k y f(x, y) = 1.
41
Supongamos que X s´olo toma uno de los m valores x1, ..., xm,
mientras que Y tomas s´olo toma uno de los n valores
y1, ..., yn.
Entonces la probabilidad del evento X = xj, Y = yk est´a dada
por
P(X = xj, Y = yk) = f(xj, yk) (6.2)
42
Supongamos que X s´olo toma uno de los m valores x1, ..., xm,
mientras que Y tomas s´olo toma uno de los n valores
y1, ..., yn.
Entonces la probabilidad del evento X = xj, Y = yk est´a dada
por
P(X = xj, Y = yk) = f(xj, yk) (6.2)
42
Una funci´on de probabilidad conjunta para X y Y puede ser
representada por una tabla de probabilidad conjunta como
la siguiente:
43
La probabilidad de X = xj se obtiene de la siguiente manera
P(X = xj) = fX(xj) =
n
k=1
f(xj, yk). (6.3)
44
De manera similar, la probabilidad de Y = yk se obtiene de la
siguiente manera
P(Y = yk) = fY (yk) =
m
j=1
f(xj, yk). (6.4)
45
Nos referiremos a fX(x) y fY (y) como funciones de
probabilidad marginal de X y Y respectivamente.
46
Observe que
m
j=1
fX(xj) = 1,
n
k=1
fY (yk) = 1, (6.5)
lo cual se puede reescribir como
m
j=1
n
k=1
f(xj, yk) = 1. (6.6)
47
Observe que
m
j=1
fX(xj) = 1,
n
k=1
fY (yk) = 1, (6.5)
lo cual se puede reescribir como
m
j=1
n
k=1
f(xj, yk) = 1. (6.6)
47
La funci´on de distribuci´on conjunta est´a definida por
F(x, y) = P(X ≤ x, Y ≤ y) =
u≤x v≤y
f(u, v) (6.7)
48
Caso continuo
El caso en el que ambas variables son continuas es obtenido de
manera an´aloga reemplazando las sumas por integrales.
49
La funci´on de probabilidad conjunta (o de manera m´as
com´un funci´on de densidad conjunta) de Xy Y est´a
definida por
1 f(x, y) ≥ 0;
2
∞
−∞
∞
−∞
f(x, y)dxdy = 1.
50
Gr´aficamente z = f(x, y) representa una superficie de
probabilidad
tal que el volumen bajo la superficie es igual a 1.
51
P(a < X < b, c < Y < d) =
b
a
d
c
f(x, y)dydx. (6.8)
52
A cada evento A corresponde una regi´on RA del plano xy tal
que
P(A) =
RA
f(x, y)dxdy. (6.9)
53
La funci´on de distribuci´on conjunta de X y Y en este caso
est´a definida por
F(x, y) = P(X ≤ x, Y ≤ y) =
x
−∞
y
−∞
f(u, v)dvdu.
(6.10)
54
Se sigue que
∂2
F
∂x∂y
= f(x, y) (6.11)
P(X ≤ x) = FX(x) =
x
−∞
∞
−∞
f(u, v)dvdu (6.12)
P(Y ≤ y) = FY (y) =
∞
−∞
y
−∞
f(u, v)dvdu (6.13)
55
Diremos que FX(x), FY (y) son las funciones de distribuci´on
marginal, o simplemente funciones distribuciones, de X y
Y , respectivamente.
56
Las derivadas de (6.12) y (6.13) con respecto a x y y son
llamadas funciones de densidad marginal, o simplemente
las funciones de densidad, de X y Y est´an dados por
fX(x) =
∞
−∞
f(x, v)dv, fY (x) =
∞
−∞
f(u, y)du. (6.14)
57
Variables Aleatorias
Independientes
58
Supongamos que X y Y son variables aleatorias discretas. Si
los eventos X = x y Y = y son eventos independientes para
todo x, y, entonces diremos que X, Y son v.a’s independientes.
59
Supongamos que X y Y son variables aleatorias discretas. Si
los eventos X = x y Y = y son eventos independientes para
todo x, y, entonces diremos que X, Y son v.a’s independientes.
59
Supongamos que X y Y son variables aleatorias discretas. Si
los eventos X = x y Y = y son eventos independientes para
todo x, y, entonces diremos que X, Y son v.a’s independientes.
59
En tal caso,
P(X = x, Y = y) = P(X = x)P(Y = y), (7.1)
o de manera equivalente
f(x, y) = fX(x)fY (y). (7.2)
60
En tal caso,
P(X = x, Y = y) = P(X = x)P(Y = y), (7.1)
o de manera equivalente
f(x, y) = fX(x)fY (y). (7.2)
60
De manera inversa, si para todo x, y la funci´on de probabilidad
conjunta f(x, y) pueden ser expresada como el producto de
funciones de probabilidad marginal fX(x)fY (y), entonces
X, Y son independientes.
Si no pueden expresarse de dicha manera, entonces X, Y son
dependientes.
61
De manera inversa, si para todo x, y la funci´on de probabilidad
conjunta f(x, y) pueden ser expresada como el producto de
funciones de probabilidad marginal fX(x)fY (y), entonces
X, Y son independientes.
Si no pueden expresarse de dicha manera, entonces X, Y son
dependientes.
61
Si X, Y son v.a’s continuas, diremos que son independientes
si los eventos X ≤ x y Y ≤ y son independientes para todo
x, y.
En tal caso, escribiremos
P(X ≤ x, Y ≤ y) = P(X ≤ x)P(Y ≤ y) (7.3)
o de manera equivalente
F(x, y) = FX(x)FY (y) (7.4)
donde FX(x) y FY (y) son las funciones de distribuci´on
marginal de X, Y respectivamente.
62
Si X, Y son v.a’s continuas, diremos que son independientes
si los eventos X ≤ x y Y ≤ y son independientes para todo
x, y.
En tal caso, escribiremos
P(X ≤ x, Y ≤ y) = P(X ≤ x)P(Y ≤ y) (7.3)
o de manera equivalente
F(x, y) = FX(x)FY (y) (7.4)
donde FX(x) y FY (y) son las funciones de distribuci´on
marginal de X, Y respectivamente.
62
Si X, Y son v.a’s continuas, diremos que son independientes
si los eventos X ≤ x y Y ≤ y son independientes para todo
x, y.
En tal caso, escribiremos
P(X ≤ x, Y ≤ y) = P(X ≤ x)P(Y ≤ y) (7.3)
o de manera equivalente
F(x, y) = FX(x)FY (y) (7.4)
donde FX(x) y FY (y) son las funciones de distribuci´on
marginal de X, Y respectivamente.
62
Si X, Y son v.a’s continuas, diremos que son independientes
si los eventos X ≤ x y Y ≤ y son independientes para todo
x, y.
En tal caso, escribiremos
P(X ≤ x, Y ≤ y) = P(X ≤ x)P(Y ≤ y) (7.3)
o de manera equivalente
F(x, y) = FX(x)FY (y) (7.4)
donde FX(x) y FY (y) son las funciones de distribuci´on
marginal de X, Y respectivamente.
62
De manera inversa, si para todo x, y la funci´on de probabilidad
conjunta f(x, y) pueden ser expresada como el producto de
funciones de probabilidad marginal FX(x)FY (y), entonces
X, Y son independientes.
Si no pueden expresarse de dicha manera, entonces X, Y son
dependientes.
63
De manera inversa, si para todo x, y la funci´on de probabilidad
conjunta f(x, y) pueden ser expresada como el producto de
funciones de probabilidad marginal FX(x)FY (y), entonces
X, Y son independientes.
Si no pueden expresarse de dicha manera, entonces X, Y son
dependientes.
63
Para v.a’s independientes continuas, tambi´en es cierto que la
funci´on de densidad conjunta f(x, y) es el producto de
funciones fX(x)fY (y) y estas son las funciones de densidad
marginal de X, Y respectivamente.
64
Problema Resuelto 7.1.
La funci´on de probabilidad conjunta de dos variables discretas
X, Y est´a dada por
f(x, y) =



c(2x + y) 0 ≤ x ≤ 2, 0 ≤ y ≤ 3
0 en otro caso.
(7.5)
(a) Encuentre el valor de la constante c;
(b) encuentre P(X = 2, Y = 1);
(c) encuentre P(X ≥ 1, Y ≤ 2).
65
66
Problema Resuelto 7.2.
Encuentre las funciones de probabilidad marginal para X y Y
en el problema resuelto 7.1.
67
Problema Resuelto 7.3.
Muestre que las variables aleatorias del problema resuelto 7.1
son dependientes.
68
Problema Resuelto 7.4.
La funci´on de densidad conjunta de dos variables aleatorias
continuas X y Y es
f(x, y) =



cxy 0 < x < 4, 1 < y < 5
0 en otro caso.
(7.6)
(a) Encuentre el valor de c;
(b) encuentre P(1 < X < 2, 2 < Y < 3);
(c) encuentre P(X ≥ 3, Y ≤ 2).
69
Problema Resuelto 7.5.
Encuentre las funciones de probabilidad marginal de las v.a’s
X, Y del problema resuelto 7.4.
70
Problema Resuelto 7.6.
Encuentre la funci´on de distribuci´on conjunta para las v.a’s del
problema resuelto 7.4.
71
72
Problema Resuelto 7.7.
En el problema resuelto 7.4, encuentre P(X + Y < 3).
73
74
Distribuci´on Condicional
75
Nosotros ya sabemos que si P(A) > 0,
P(B|A) =
P(A ∩ B)
P(A)
. (8.1)
76
Si X, Y son v.a’s discretas y tenemos los eventos
A = {X = x} , B = {Y = y} , entonces (8.1) se convierte
P(Y = y|X = x) =



f(x, y)
fX(x)
0 < fX(x)
0 en otro caso
(8.2)
f(x, y) = P(X = x, Y = y) es la funci´on de probabilidad
conjunta, mientras que fX(x) es la funci´on de probabilidad
marginal para X.
77
Si X, Y son v.a’s discretas y tenemos los eventos
A = {X = x} , B = {Y = y} , entonces (8.1) se convierte
P(Y = y|X = x) =



f(x, y)
fX(x)
0 < fX(x)
0 en otro caso
(8.2)
f(x, y) = P(X = x, Y = y) es la funci´on de probabilidad
conjunta, mientras que fX(x) es la funci´on de probabilidad
marginal para X.
77
Definimos la funci´on de probabilidad condicional de Y
dado X como
f(y|x) =



f(x, y)
fX(x)
0 < fX(x)
0 en otro caso
(8.3)
78
De manera similar, definimos la funci´on de probabilidad
condicional de X dado Y como
f(x|y) =



f(x, y)
fY (y)
0 < fY (y)
0 en otro caso
(8.4)
79
Estas ideas son f´acilmente extensibles al caso donde X, Y son
v.a’s continuas.
80
Por ejemplo, la funci´on de densidad condicional de Y
dado X es
f(y|x) =



f(x, y)
fX(x)
0 < fX(x)
0 en otro caso
(8.5)
donde f(x, y) es la funci´on de densidad conjunta de X y Y y
fX(x) es la funci´on de densidad marginal de X.
81
Por ejemplo, la funci´on de densidad condicional de Y
dado X es
f(y|x) =



f(x, y)
fX(x)
0 < fX(x)
0 en otro caso
(8.5)
donde f(x, y) es la funci´on de densidad conjunta de X y Y y
fX(x) es la funci´on de densidad marginal de X.
81
Usando (8.5) podemos por ejemplo encontrar que la
probabilidad que Y se encuentre entre c y d dado que X = x
es
P(c < Y < d|X = x) =
d
c
f(y|x)dy. (8.6)
82
Problema Resuelto 8.1.
Para la distribuci´on del problema resuelto 7.1, encuentre
(a) f(y|2); y
(b) P(Y = 1|X = 2)
83
Problema Resuelto 8.1.
Para la distribuci´on del problema resuelto 7.1, encuentre
(a) f(y|2); y
(b) P(Y = 1|X = 2)
83
Problema Resuelto 8.2.
Si X y Y tienen funci´on de densidad conjunta
f(x, y) =



3
4
+ xy 0 < x < 1, 0 < y < 1
0 en otro caso,
(8.7)
encuentre
(a) f(y|x);
(b) P(Y > 1
2
|X = 1
2
).
84
Problema Resuelto 8.2.
Si X y Y tienen funci´on de densidad conjunta
f(x, y) =



3
4
+ xy 0 < x < 1, 0 < y < 1
0 en otro caso,
(8.7)
encuentre
(a) f(y|x);
(b) P(Y > 1
2
|X = 1
2
).
84
Problema Resuelto 8.3.
La funci´on de densidad conjunta de las variables aleatorias X
y Y est´a dada por
f(x, y) =



8xy 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ x
0 en otro caso.
(8.8)
Encuentre
(a) la densidad marginal de X;
(b) la densidad marginal de Y ;
(c) la densidad condicional de X;
(d) la densidad condicional de Y .
85
Problema Resuelto 8.3.
La funci´on de densidad conjunta de las variables aleatorias X
y Y est´a dada por
f(x, y) =



8xy 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ x
0 en otro caso.
(8.8)
Encuentre
(a) la densidad marginal de X;
(b) la densidad marginal de Y ;
(c) la densidad condicional de X;
(d) la densidad condicional de Y .
85
Problema Resuelto 8.3.
La funci´on de densidad conjunta de las variables aleatorias X
y Y est´a dada por
f(x, y) =



8xy 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ x
0 en otro caso.
(8.8)
Encuentre
(a) la densidad marginal de X;
(b) la densidad marginal de Y ;
(c) la densidad condicional de X;
(d) la densidad condicional de Y .
85
Problema Resuelto 8.3.
La funci´on de densidad conjunta de las variables aleatorias X
y Y est´a dada por
f(x, y) =



8xy 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ x
0 en otro caso.
(8.8)
Encuentre
(a) la densidad marginal de X;
(b) la densidad marginal de Y ;
(c) la densidad condicional de X;
(d) la densidad condicional de Y .
85
86
Problema Resuelto 8.4.
Determine si las v.a’s del problema resuelto 8.3 son
independientes.
87
Bibliograf´ıa
M. Spiegel, L. Stephens; Estad´ıstica; Serie Schaum;
McGraw-Hill/Interamericana Editores; 4a edici´on; 2009.
88
1 de 121

Recomendados

Distribución gamma y exponencial por
Distribución gamma y exponencialDistribución gamma y exponencial
Distribución gamma y exponencialLuis Alfredo Moctezuma Pascual
18.8K vistas25 diapositivas
S13 distribución de probabilidad para v.a continuas por
S13 distribución de probabilidad para v.a continuasS13 distribución de probabilidad para v.a continuas
S13 distribución de probabilidad para v.a continuasYorladys Martínez Aroca
4.8K vistas11 diapositivas
Distribuciones de Probabilidad (Variable Aleatoria Continua) por
Distribuciones de Probabilidad (Variable Aleatoria Continua)Distribuciones de Probabilidad (Variable Aleatoria Continua)
Distribuciones de Probabilidad (Variable Aleatoria Continua)Daniel Gómez
8.7K vistas29 diapositivas
Tarea 7 de probabilidad y estadistica con respuesta (esperanza matemática o v... por
Tarea 7 de probabilidad y estadistica con respuesta (esperanza matemática o v...Tarea 7 de probabilidad y estadistica con respuesta (esperanza matemática o v...
Tarea 7 de probabilidad y estadistica con respuesta (esperanza matemática o v...IPN
40.3K vistas3 diapositivas
Distribución de probabilidad continua por
Distribución de probabilidad continuaDistribución de probabilidad continua
Distribución de probabilidad continuaecruzo
2.5K vistas18 diapositivas
Ejercicios de integrales triples por
Ejercicios de integrales triplesEjercicios de integrales triples
Ejercicios de integrales triplesCarlos Quiroz
10.2K vistas20 diapositivas

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

ejercicios resuelto de estadística l por
ejercicios resuelto de estadística lejercicios resuelto de estadística l
ejercicios resuelto de estadística lInstitucion Educativa Tecnica Departamental Santa Maria
102.2K vistas8 diapositivas
Aplicación de las ecuaciones diferenciales de orden superior por
Aplicación de las ecuaciones diferenciales de orden superiorAplicación de las ecuaciones diferenciales de orden superior
Aplicación de las ecuaciones diferenciales de orden superiorjesus sivira
16.6K vistas12 diapositivas
Tarea 10 de probabilidad y estadistica con respuesta por
Tarea 10 de probabilidad y estadistica con respuestaTarea 10 de probabilidad y estadistica con respuesta
Tarea 10 de probabilidad y estadistica con respuestaIPN
96.8K vistas4 diapositivas
Métodos numéricos. Unidad 2. por
Métodos numéricos. Unidad 2.Métodos numéricos. Unidad 2.
Métodos numéricos. Unidad 2.Karime Luis Sánchez
3.3K vistas31 diapositivas
Distribuciones uniforme y distribucion normal por
Distribuciones uniforme y distribucion normalDistribuciones uniforme y distribucion normal
Distribuciones uniforme y distribucion normalUnisucre, I.E. Antonio Lenis
15.8K vistas69 diapositivas
Problemas de probabilidad (4) por
Problemas de probabilidad  (4)Problemas de probabilidad  (4)
Problemas de probabilidad (4)lizbethantunez
1.3K vistas10 diapositivas

La actualidad más candente(20)

Aplicación de las ecuaciones diferenciales de orden superior por jesus sivira
Aplicación de las ecuaciones diferenciales de orden superiorAplicación de las ecuaciones diferenciales de orden superior
Aplicación de las ecuaciones diferenciales de orden superior
jesus sivira16.6K vistas
Tarea 10 de probabilidad y estadistica con respuesta por IPN
Tarea 10 de probabilidad y estadistica con respuestaTarea 10 de probabilidad y estadistica con respuesta
Tarea 10 de probabilidad y estadistica con respuesta
IPN96.8K vistas
Problemas de probabilidad (4) por lizbethantunez
Problemas de probabilidad  (4)Problemas de probabilidad  (4)
Problemas de probabilidad (4)
lizbethantunez1.3K vistas
Distribucion hipergeometrica por karynacabrera
Distribucion hipergeometricaDistribucion hipergeometrica
Distribucion hipergeometrica
karynacabrera3.2K vistas
Distribuciones de probabilidad por Erikadame
Distribuciones de probabilidadDistribuciones de probabilidad
Distribuciones de probabilidad
Erikadame3.9K vistas
1 distribucion binomial y sus momentos por victor pere
1 distribucion binomial y sus momentos1 distribucion binomial y sus momentos
1 distribucion binomial y sus momentos
victor pere7.1K vistas
Ecuaciones diferenciales lineales de primer orden y aplicaciones(tema 1) por Yerikson Huz
Ecuaciones diferenciales lineales de primer orden y aplicaciones(tema 1)Ecuaciones diferenciales lineales de primer orden y aplicaciones(tema 1)
Ecuaciones diferenciales lineales de primer orden y aplicaciones(tema 1)
Yerikson Huz158.9K vistas
Problemas resueltos integrales dobles y triples por ortari2014
Problemas resueltos integrales dobles y triplesProblemas resueltos integrales dobles y triples
Problemas resueltos integrales dobles y triples
ortari20148.8K vistas
Función de Masa de Probabilidad mediante Fórmula por yaritza_ing
Función de Masa de Probabilidad mediante FórmulaFunción de Masa de Probabilidad mediante Fórmula
Función de Masa de Probabilidad mediante Fórmula
yaritza_ing21.3K vistas

Similar a Variables Aleatorias y Distribuciones de Probabilidad

VARIABLES ALEATORIAS Y SUS DISTRIBUCIONES.ppt por
VARIABLES ALEATORIAS Y SUS DISTRIBUCIONES.pptVARIABLES ALEATORIAS Y SUS DISTRIBUCIONES.ppt
VARIABLES ALEATORIAS Y SUS DISTRIBUCIONES.pptJuanJosGarcaAlvarado2
16 vistas58 diapositivas
PROBABILIDAD IV por
PROBABILIDAD IVPROBABILIDAD IV
PROBABILIDAD IVSandra Felicia
2 vistas20 diapositivas
VARIABLES ALEATORIAS .DIST PROBAB.pdf por
VARIABLES ALEATORIAS .DIST PROBAB.pdfVARIABLES ALEATORIAS .DIST PROBAB.pdf
VARIABLES ALEATORIAS .DIST PROBAB.pdfAlbert-Montilla
31 vistas19 diapositivas
Estadistica 2 por
Estadistica 2Estadistica 2
Estadistica 2Jose Camilo Capazzi Narvaez
225 vistas51 diapositivas
Tema2 por
Tema2Tema2
Tema2Elvia Padilla
292 vistas7 diapositivas
S02-1_Lecture_Econometrics1_Turco.pdf por
S02-1_Lecture_Econometrics1_Turco.pdfS02-1_Lecture_Econometrics1_Turco.pdf
S02-1_Lecture_Econometrics1_Turco.pdfJonnellJean
3 vistas35 diapositivas

Similar a Variables Aleatorias y Distribuciones de Probabilidad(20)

VARIABLES ALEATORIAS .DIST PROBAB.pdf por Albert-Montilla
VARIABLES ALEATORIAS .DIST PROBAB.pdfVARIABLES ALEATORIAS .DIST PROBAB.pdf
VARIABLES ALEATORIAS .DIST PROBAB.pdf
Albert-Montilla31 vistas
S02-1_Lecture_Econometrics1_Turco.pdf por JonnellJean
S02-1_Lecture_Econometrics1_Turco.pdfS02-1_Lecture_Econometrics1_Turco.pdf
S02-1_Lecture_Econometrics1_Turco.pdf
JonnellJean3 vistas
. MÓDULO 2 DE ESTADÍSTICA APLICADA por hamlet mata mata
.          MÓDULO 2  DE ESTADÍSTICA APLICADA.          MÓDULO 2  DE ESTADÍSTICA APLICADA
. MÓDULO 2 DE ESTADÍSTICA APLICADA
hamlet mata mata1.3K vistas
2° Distribución de Prob-Variable Aleatoria y Probabilidades-2.pdf por Carlos Araya Morata
2° Distribución de Prob-Variable Aleatoria y Probabilidades-2.pdf2° Distribución de Prob-Variable Aleatoria y Probabilidades-2.pdf
2° Distribución de Prob-Variable Aleatoria y Probabilidades-2.pdf
Tema 6. variables aleatorias y distribuciones de probabilidad por Ana Lopez
Tema 6. variables aleatorias y distribuciones de probabilidadTema 6. variables aleatorias y distribuciones de probabilidad
Tema 6. variables aleatorias y distribuciones de probabilidad
Ana Lopez3.1K vistas
Distribución Probabilidad (Variable Aleatoria Discreta) por Daniel Gómez
Distribución Probabilidad (Variable Aleatoria Discreta)Distribución Probabilidad (Variable Aleatoria Discreta)
Distribución Probabilidad (Variable Aleatoria Discreta)
Daniel Gómez4.2K vistas
L ochoa-distribuciones-probabilidad-discretas por leo_8a
L ochoa-distribuciones-probabilidad-discretasL ochoa-distribuciones-probabilidad-discretas
L ochoa-distribuciones-probabilidad-discretas
leo_8a1.8K vistas
3 variables aleatorias discretas y continuas por forgar
3   variables aleatorias discretas y continuas3   variables aleatorias discretas y continuas
3 variables aleatorias discretas y continuas
forgar749 vistas
variables aleatorias discretas y continuas por xiom20mat
  variables aleatorias discretas y continuas  variables aleatorias discretas y continuas
variables aleatorias discretas y continuas
xiom20mat715 vistas

Más de Juliho Castillo

Conceptos Estadísticos para la Modelación Predictiva por
Conceptos Estadísticos para la Modelación PredictivaConceptos Estadísticos para la Modelación Predictiva
Conceptos Estadísticos para la Modelación PredictivaJuliho Castillo
1.2K vistas122 diapositivas
Distribuciones de Probabilidad Especiales por
Distribuciones de Probabilidad EspecialesDistribuciones de Probabilidad Especiales
Distribuciones de Probabilidad EspecialesJuliho Castillo
4.6K vistas86 diapositivas
Teoría Básica de Probabilidad por
Teoría Básica de ProbabilidadTeoría Básica de Probabilidad
Teoría Básica de ProbabilidadJuliho Castillo
2.2K vistas100 diapositivas
Estadística Descriptiva por
Estadística DescriptivaEstadística Descriptiva
Estadística DescriptivaJuliho Castillo
1.9K vistas167 diapositivas
ULSA 2017-2 Probabilidad y Estadística por
ULSA 2017-2 Probabilidad y EstadísticaULSA 2017-2 Probabilidad y Estadística
ULSA 2017-2 Probabilidad y EstadísticaJuliho Castillo
2.3K vistas33 diapositivas
Geometric and viscosity solutions for the Cauchy problem of first order por
Geometric and viscosity solutions for the Cauchy problem of first orderGeometric and viscosity solutions for the Cauchy problem of first order
Geometric and viscosity solutions for the Cauchy problem of first orderJuliho Castillo
255 vistas63 diapositivas

Más de Juliho Castillo(20)

Conceptos Estadísticos para la Modelación Predictiva por Juliho Castillo
Conceptos Estadísticos para la Modelación PredictivaConceptos Estadísticos para la Modelación Predictiva
Conceptos Estadísticos para la Modelación Predictiva
Juliho Castillo1.2K vistas
Distribuciones de Probabilidad Especiales por Juliho Castillo
Distribuciones de Probabilidad EspecialesDistribuciones de Probabilidad Especiales
Distribuciones de Probabilidad Especiales
Juliho Castillo4.6K vistas
Teoría Básica de Probabilidad por Juliho Castillo
Teoría Básica de ProbabilidadTeoría Básica de Probabilidad
Teoría Básica de Probabilidad
Juliho Castillo2.2K vistas
ULSA 2017-2 Probabilidad y Estadística por Juliho Castillo
ULSA 2017-2 Probabilidad y EstadísticaULSA 2017-2 Probabilidad y Estadística
ULSA 2017-2 Probabilidad y Estadística
Juliho Castillo2.3K vistas
Geometric and viscosity solutions for the Cauchy problem of first order por Juliho Castillo
Geometric and viscosity solutions for the Cauchy problem of first orderGeometric and viscosity solutions for the Cauchy problem of first order
Geometric and viscosity solutions for the Cauchy problem of first order
Juliho Castillo255 vistas
Aplicaciones del Cálculo Diferencial por Juliho Castillo
Aplicaciones del Cálculo DiferencialAplicaciones del Cálculo Diferencial
Aplicaciones del Cálculo Diferencial
Juliho Castillo350 vistas
Problemario de Álgebra Lineal por Juliho Castillo
Problemario de Álgebra LinealProblemario de Álgebra Lineal
Problemario de Álgebra Lineal
Juliho Castillo1.6K vistas
Taller de Matemáticas para Economistas por Juliho Castillo
Taller de Matemáticas para EconomistasTaller de Matemáticas para Economistas
Taller de Matemáticas para Economistas
Juliho Castillo360 vistas
Matemáticas Básicas: Introducción a las Matemáticas Financieras por Juliho Castillo
Matemáticas Básicas: Introducción a las Matemáticas FinancierasMatemáticas Básicas: Introducción a las Matemáticas Financieras
Matemáticas Básicas: Introducción a las Matemáticas Financieras
Juliho Castillo991 vistas
Matemáticas Básicas: Sistemas Lineales por Juliho Castillo
Matemáticas Básicas: Sistemas LinealesMatemáticas Básicas: Sistemas Lineales
Matemáticas Básicas: Sistemas Lineales
Juliho Castillo606 vistas
Matemáticas Básicas: Funciones por Juliho Castillo
Matemáticas Básicas: FuncionesMatemáticas Básicas: Funciones
Matemáticas Básicas: Funciones
Juliho Castillo859 vistas
Taller Remedial de Matemáticas por Juliho Castillo
Taller Remedial de MatemáticasTaller Remedial de Matemáticas
Taller Remedial de Matemáticas
Juliho Castillo1.2K vistas
Cálculo Integral para Empresariales por Juliho Castillo
Cálculo Integral para EmpresarialesCálculo Integral para Empresariales
Cálculo Integral para Empresariales
Juliho Castillo31.6K vistas
El Teorema Fundamental del Cálculo por Juliho Castillo
El Teorema Fundamental del CálculoEl Teorema Fundamental del Cálculo
El Teorema Fundamental del Cálculo
Juliho Castillo1.1K vistas
Brevísima Intruducción a las Sumas de Riemann por Juliho Castillo
Brevísima Intruducción a las Sumas de RiemannBrevísima Intruducción a las Sumas de Riemann
Brevísima Intruducción a las Sumas de Riemann
Juliho Castillo1.2K vistas

Último

Herramientas para Educación a Distancia.pptx por
Herramientas para Educación a Distancia.pptxHerramientas para Educación a Distancia.pptx
Herramientas para Educación a Distancia.pptxa2223810028
37 vistas6 diapositivas
La Función de Tutoría TOE1 Ccesa007.pdf por
La  Función de Tutoría   TOE1   Ccesa007.pdfLa  Función de Tutoría   TOE1   Ccesa007.pdf
La Función de Tutoría TOE1 Ccesa007.pdfDemetrio Ccesa Rayme
338 vistas147 diapositivas
Tarjetero_Travesias LEES_SEPTIEMBRE_2023_VERSIÓN_F_230923_162151.pdf por
Tarjetero_Travesias LEES_SEPTIEMBRE_2023_VERSIÓN_F_230923_162151.pdfTarjetero_Travesias LEES_SEPTIEMBRE_2023_VERSIÓN_F_230923_162151.pdf
Tarjetero_Travesias LEES_SEPTIEMBRE_2023_VERSIÓN_F_230923_162151.pdfNorberto Millán Muñoz
76 vistas120 diapositivas
Infografia María Fuenmayor S _20231126_070624_0000.pdf por
Infografia María Fuenmayor S _20231126_070624_0000.pdfInfografia María Fuenmayor S _20231126_070624_0000.pdf
Infografia María Fuenmayor S _20231126_070624_0000.pdfmariafuenmayor20
29 vistas1 diapositiva
Ác. nucleicos 2023.pdf por
Ác. nucleicos 2023.pdfÁc. nucleicos 2023.pdf
Ác. nucleicos 2023.pdfIES Vicent Andres Estelles
31 vistas56 diapositivas
0 - Organología - Presentación.pptx por
0 - Organología - Presentación.pptx0 - Organología - Presentación.pptx
0 - Organología - Presentación.pptxVICENTEJIMENEZAYALA
122 vistas10 diapositivas

Último(20)

Herramientas para Educación a Distancia.pptx por a2223810028
Herramientas para Educación a Distancia.pptxHerramientas para Educación a Distancia.pptx
Herramientas para Educación a Distancia.pptx
a222381002837 vistas
Tarjetero_Travesias LEES_SEPTIEMBRE_2023_VERSIÓN_F_230923_162151.pdf por Norberto Millán Muñoz
Tarjetero_Travesias LEES_SEPTIEMBRE_2023_VERSIÓN_F_230923_162151.pdfTarjetero_Travesias LEES_SEPTIEMBRE_2023_VERSIÓN_F_230923_162151.pdf
Tarjetero_Travesias LEES_SEPTIEMBRE_2023_VERSIÓN_F_230923_162151.pdf
Infografia María Fuenmayor S _20231126_070624_0000.pdf por mariafuenmayor20
Infografia María Fuenmayor S _20231126_070624_0000.pdfInfografia María Fuenmayor S _20231126_070624_0000.pdf
Infografia María Fuenmayor S _20231126_070624_0000.pdf
mariafuenmayor2029 vistas
Infografia Planificación didactica por Maria Marquez .pdf por marialauramarquez3
Infografia Planificación didactica por Maria Marquez .pdfInfografia Planificación didactica por Maria Marquez .pdf
Infografia Planificación didactica por Maria Marquez .pdf
marialauramarquez339 vistas
Concepto de determinación de necesidades.pdf por LauraJuarez87
Concepto de determinación de necesidades.pdfConcepto de determinación de necesidades.pdf
Concepto de determinación de necesidades.pdf
LauraJuarez8729 vistas
Norma de Evaluacion de Educacion Secundaria LSB-2023 Ccesa007.pdf por Demetrio Ccesa Rayme
Norma de Evaluacion de  Educacion Secundaria LSB-2023  Ccesa007.pdfNorma de Evaluacion de  Educacion Secundaria LSB-2023  Ccesa007.pdf
Norma de Evaluacion de Educacion Secundaria LSB-2023 Ccesa007.pdf
Elementos del proceso de comunicación.pptx por NohemiCastillo14
Elementos del proceso de comunicación.pptxElementos del proceso de comunicación.pptx
Elementos del proceso de comunicación.pptx
NohemiCastillo1487 vistas
Perspectivas teóricas y modelos por darianavalera54
Perspectivas teóricas y modelos Perspectivas teóricas y modelos
Perspectivas teóricas y modelos
darianavalera5425 vistas
Recreos musicales.pdf por arribaletur
Recreos musicales.pdfRecreos musicales.pdf
Recreos musicales.pdf
arribaletur143 vistas

Variables Aleatorias y Distribuciones de Probabilidad

  • 1. Probabilidad y Estad´ıstica: Variables aleatorias y distribuciones de probabilidad Dr. Juliho Castillo 19 de septiembre de 2017 Universidad LaSalle Oaxaca 1
  • 2. 1 Variables aleatorias 2 Funciones de probabilidad discretas 3 Funciones de distribuci´on para variables aleatorias discretas 4 Variable Aleatorias Continuas 5 Interpretaci´on gr´afica 6 Distribuci´on conjunta de probabilidad 7 Variables Aleatorias Independientes 8 Distribuci´on Condicional 2
  • 4. Supongamos que a cada punto del espacio muestral se le asigna un n´umero. Entonces hemos definido una funci´on en el espacio muestral Esta funci´on es llamada variable aleatoria (o variable estoc´astica) o de manera m´as precisa funci´on aleatoria. Usualmente, las variables aleatorias se denotan por letras may´usculas como X o Y . En general, una variable aleatoria tiene alg´un significado f´ısico, geom´etrico, econ´omico, financieros, etc. 4
  • 5. Supongamos que a cada punto del espacio muestral se le asigna un n´umero. Entonces hemos definido una funci´on en el espacio muestral Esta funci´on es llamada variable aleatoria (o variable estoc´astica) o de manera m´as precisa funci´on aleatoria. Usualmente, las variables aleatorias se denotan por letras may´usculas como X o Y . En general, una variable aleatoria tiene alg´un significado f´ısico, geom´etrico, econ´omico, financieros, etc. 4
  • 6. Supongamos que a cada punto del espacio muestral se le asigna un n´umero. Entonces hemos definido una funci´on en el espacio muestral Esta funci´on es llamada variable aleatoria (o variable estoc´astica) o de manera m´as precisa funci´on aleatoria. Usualmente, las variables aleatorias se denotan por letras may´usculas como X o Y . En general, una variable aleatoria tiene alg´un significado f´ısico, geom´etrico, econ´omico, financieros, etc. 4
  • 7. Supongamos que a cada punto del espacio muestral se le asigna un n´umero. Entonces hemos definido una funci´on en el espacio muestral Esta funci´on es llamada variable aleatoria (o variable estoc´astica) o de manera m´as precisa funci´on aleatoria. Usualmente, las variables aleatorias se denotan por letras may´usculas como X o Y . En general, una variable aleatoria tiene alg´un significado f´ısico, geom´etrico, econ´omico, financieros, etc. 4
  • 8. Ejemplo 1.1. Supongamos que una moneda se lanza dos veces de manera que el espacio muestral es {HH, HT, TH, TT} . Digamos que X representa el n´umero de soles (H) que obtenemos. 5
  • 9. Ejemplo 1.1. Supongamos que una moneda se lanza dos veces de manera que el espacio muestral es {HH, HT, TH, TT} . Digamos que X representa el n´umero de soles (H) que obtenemos. 5
  • 11. Sea X una variable aleatoria discreta. Supongamos que los valores que puede tomar son x1, ..., xk, arreglados en alg´un orden dado. Supongamos tambi´en que esos valores tienen alguna probabilidad dada por P(X = xk) = f(xk). (2.1) 7
  • 12. Sea X una variable aleatoria discreta. Supongamos que los valores que puede tomar son x1, ..., xk, arreglados en alg´un orden dado. Supongamos tambi´en que esos valores tienen alguna probabilidad dada por P(X = xk) = f(xk). (2.1) 7
  • 13. Sea X una variable aleatoria discreta. Supongamos que los valores que puede tomar son x1, ..., xk, arreglados en alg´un orden dado. Supongamos tambi´en que esos valores tienen alguna probabilidad dada por P(X = xk) = f(xk). (2.1) 7
  • 14. Funci´on de probabilidad P(X = x) =    f(x) x = xk 0 en otro caso (2.2) 8
  • 15. En general, f(x) ser´a una funci´on de probabilidad si    f(x) ≥ 0 x f(x) = 1. 9
  • 16. Ejemplo 2.1. Encuentre la funci´on de probabilidad correspondiente a la variable aleatoria X del ejemplo 1.1. 10
  • 17. Problema Resuelto 2.1. Suponga que un par de dados se lanzan. Sea X la variable aleatoria dada por la suma de los puntos. Encuentre la distribuci´on de probabilidad de X. 11
  • 18. Problema Resuelto 2.2. Encuentre la distribuci´on de probabilidad de ni˜nos y ni˜nas en familias con 3 hijos, suponiendo la misma probabilidad para ni˜nos y ni˜nas. 12
  • 19. Funciones de distribuci´on para variables aleatorias discretas 13
  • 20. La funci´on de distribuci´on de una variable discreta X se obtiene de la funci´on de probabilidad a trav´es de la siguiente f´ormula F(x) = P(X ≤ x) = u≤x f(u). (3.1) 14
  • 21. Si X toma s´olo un n´umero finito de valores x1, ..., xn entonces la funci´on de distribuci´on est´a dada por F(x) =    0 −∞ < x < 0 f(x1) x1 ≤ x < x2 f(x1) + f(x2) x2 ≤ x < x3 ... ... f(x1) + · · · + f(xn) xn ≤ x < ∞ (3.2) 15
  • 22. Ejemplo 3.1. Encuentre la funci´on de distribuci´on para la variable aleatoria X del ejemplo 2.1 y obtenga su gr´afica. 16
  • 23. 17
  • 24. Observaci´on: Los saltos en la funci´on de distribuci´on est´an determinados por el valor de la funci´on de probabilidad. Este tipo de funciones se conoce como funci´on escalonada. Debe observarse que son continuas por la derecha. La funci´on de distribuci´on es mon´otonamente creciente. 18
  • 25. Observaci´on: Los saltos en la funci´on de distribuci´on est´an determinados por el valor de la funci´on de probabilidad. Este tipo de funciones se conoce como funci´on escalonada. Debe observarse que son continuas por la derecha. La funci´on de distribuci´on es mon´otonamente creciente. 18
  • 26. Observaci´on: Los saltos en la funci´on de distribuci´on est´an determinados por el valor de la funci´on de probabilidad. Este tipo de funciones se conoce como funci´on escalonada. Debe observarse que son continuas por la derecha. La funci´on de distribuci´on es mon´otonamente creciente. 18
  • 27. La funci´on de probabilidad se puede obtener a partir de la funci´on de distribuci´on con la siguiente f´ormula f(x) = F(x) − l´ım u→x− F(u). (3.3) 19
  • 28. Problema Resuelto 3.1. (a) Encuentre la funci´on de distribuci´on F(x) para la variable aleatoria del problema resuelto 2.1; (b) grafique esta funci´on de distribuci´on. 20
  • 29. 21
  • 30. Problema Resuelto 3.2. (a) Encuentre la funci´on de distribuci´on F(x) para la variable aleatoria del problema resuelto 2.2; (b) grafique esta funci´on de distribuci´on. 22
  • 31. 23
  • 33. Una variable aleatoria no discreta X se llama absolutamente continua (o simplemente continua) si su funci´on de distribuci´on puede ser representada como F(x) = P(X ≤ x) = x −∞ f(u)du, −∞ < x < ∞. (4.1) La funci´on f usualmente se llama densidad de probabilidad y debe satisfacer las siguientes propiedades: 1 f(x) ≥ 0 2 ∞ −∞ f(x)dx = 1. 25
  • 34. Una variable aleatoria no discreta X se llama absolutamente continua (o simplemente continua) si su funci´on de distribuci´on puede ser representada como F(x) = P(X ≤ x) = x −∞ f(u)du, −∞ < x < ∞. (4.1) La funci´on f usualmente se llama densidad de probabilidad y debe satisfacer las siguientes propiedades: 1 f(x) ≥ 0 2 ∞ −∞ f(x)dx = 1. 25
  • 35. La probabilidad de que X se encuentre entre dos valores a y b est´a dada por P(a < x < b) = b a f(x)dx. (4.2) 26
  • 36. P(X = a) = 0. (4.3) Por tanto, en (4.2) podemos reemplazar cualquier signo < por ≤ . 27
  • 37. P(X = a) = 0. (4.3) Por tanto, en (4.2) podemos reemplazar cualquier signo < por ≤ . 27
  • 38. Ejemplo 4.1. (a) Encuentre la constante c tal que la funci´on f(x) =    cx2 0 < x < 3 0 en otro caso (4.4) sea una funci´on de probabilidad. (b) Calcule P(1 < X < 2). 28
  • 39. Ejemplo 4.1. (a) Encuentre la constante c tal que la funci´on f(x) =    cx2 0 < x < 3 0 en otro caso (4.4) sea una funci´on de probabilidad. (b) Calcule P(1 < X < 2). 28
  • 40. Ejemplo 4.2. Encuentre la distribuci´on de probabilidad para la variable aleatoria del ejemplo 4.1 y util´ıcela para calcular P(1 < x ≤ 2). 29
  • 41. La probabilidad de que X se encuentre entre x y x + ∆x esta dada por P(x ≤ X ≤ x + ∆x) = x+∆x x f(u)du, (4.5) de manera que si ∆x ≈ 0, tendremos que P(x ≤ X ≤ x + ∆x) ≈ f(x)∆x. (4.6) 30
  • 42. La probabilidad de que X se encuentre entre x y x + ∆x esta dada por P(x ≤ X ≤ x + ∆x) = x+∆x x f(u)du, (4.5) de manera que si ∆x ≈ 0, tendremos que P(x ≤ X ≤ x + ∆x) ≈ f(x)∆x. (4.6) 30
  • 43. Tambi´en podemos deducir de (4.1), al diferenciar de ambos lados, que dF(x) dx = f(x) (4.7) en todos aquellos puntos en que f(x) sea continua. Es decir, la derivada de la funci´on de distribuci´on es la funci´on de densidad. 31
  • 44. Tambi´en podemos deducir de (4.1), al diferenciar de ambos lados, que dF(x) dx = f(x) (4.7) en todos aquellos puntos en que f(x) sea continua. Es decir, la derivada de la funci´on de distribuci´on es la funci´on de densidad. 31
  • 45. Observaci´on: Existen variables aleatorias que no son discretas ni continuas. Por ejemplo F(x) =    0 x < 1 x 2 1 ≤ x < 2 1 x ≤ 2. (4.8) 32
  • 46. Observaci´on: Existen variables aleatorias que no son discretas ni continuas. Por ejemplo F(x) =    0 x < 1 x 2 1 ≤ x < 2 1 x ≤ 2. (4.8) 32
  • 47. Problema Resuelto 4.1. Una variable aleatoria X tiene funci´on de densidad f(x) = c x2 + 1 , −∞ < x < ∞. (4.9) (a) Encuentre el valor de c; (b) encuentre la probabilidad de que 1 3 < X2 < 1. 33
  • 48. Problema Resuelto 4.1. Una variable aleatoria X tiene funci´on de densidad f(x) = c x2 + 1 , −∞ < x < ∞. (4.9) (a) Encuentre el valor de c; (b) encuentre la probabilidad de que 1 3 < X2 < 1. 33
  • 49. Problema Resuelto 4.2. Encuentre la funci´on de distribuci´on correspondiente a la funci´on de densidad del problema resuelto 4.1 34
  • 50. Problema Resuelto 4.3. La funci´on de distribuci´on para una variable aleatoria X es F(x) =    1 − e−2x x ≥ 0 0 x < 0 (4.10) Encuentre (a) la funci´on de densidad; (b) la probabilidad de que X > 2; (c) la probabilidad que −3 < X ≤ 4. 35
  • 52. La distribuci´on F(x) = P(X ≤ x) es mon´otonamente creciente de 0 a 1... 37
  • 53. ...y el ´area bajo dicha curva es igual a 1. 38
  • 55. Las ideas anteriores se generalizan f´acilmente a dos o m´as variables. 40
  • 56. Caso discreto Si X y Y son ambas variables aleatorias discretas, definimos la funci´on de probabilidad conjunta de X y Y por P(X = x, Y = y) = f(x, y) (6.1) donde 1 f(x, y) ≤ 0; 2 k y f(x, y) = 1. 41
  • 57. Caso discreto Si X y Y son ambas variables aleatorias discretas, definimos la funci´on de probabilidad conjunta de X y Y por P(X = x, Y = y) = f(x, y) (6.1) donde 1 f(x, y) ≤ 0; 2 k y f(x, y) = 1. 41
  • 58. Supongamos que X s´olo toma uno de los m valores x1, ..., xm, mientras que Y tomas s´olo toma uno de los n valores y1, ..., yn. Entonces la probabilidad del evento X = xj, Y = yk est´a dada por P(X = xj, Y = yk) = f(xj, yk) (6.2) 42
  • 59. Supongamos que X s´olo toma uno de los m valores x1, ..., xm, mientras que Y tomas s´olo toma uno de los n valores y1, ..., yn. Entonces la probabilidad del evento X = xj, Y = yk est´a dada por P(X = xj, Y = yk) = f(xj, yk) (6.2) 42
  • 60. Una funci´on de probabilidad conjunta para X y Y puede ser representada por una tabla de probabilidad conjunta como la siguiente: 43
  • 61. La probabilidad de X = xj se obtiene de la siguiente manera P(X = xj) = fX(xj) = n k=1 f(xj, yk). (6.3) 44
  • 62. De manera similar, la probabilidad de Y = yk se obtiene de la siguiente manera P(Y = yk) = fY (yk) = m j=1 f(xj, yk). (6.4) 45
  • 63. Nos referiremos a fX(x) y fY (y) como funciones de probabilidad marginal de X y Y respectivamente. 46
  • 64. Observe que m j=1 fX(xj) = 1, n k=1 fY (yk) = 1, (6.5) lo cual se puede reescribir como m j=1 n k=1 f(xj, yk) = 1. (6.6) 47
  • 65. Observe que m j=1 fX(xj) = 1, n k=1 fY (yk) = 1, (6.5) lo cual se puede reescribir como m j=1 n k=1 f(xj, yk) = 1. (6.6) 47
  • 66. La funci´on de distribuci´on conjunta est´a definida por F(x, y) = P(X ≤ x, Y ≤ y) = u≤x v≤y f(u, v) (6.7) 48
  • 67. Caso continuo El caso en el que ambas variables son continuas es obtenido de manera an´aloga reemplazando las sumas por integrales. 49
  • 68. La funci´on de probabilidad conjunta (o de manera m´as com´un funci´on de densidad conjunta) de Xy Y est´a definida por 1 f(x, y) ≥ 0; 2 ∞ −∞ ∞ −∞ f(x, y)dxdy = 1. 50
  • 69. Gr´aficamente z = f(x, y) representa una superficie de probabilidad tal que el volumen bajo la superficie es igual a 1. 51
  • 70. P(a < X < b, c < Y < d) = b a d c f(x, y)dydx. (6.8) 52
  • 71. A cada evento A corresponde una regi´on RA del plano xy tal que P(A) = RA f(x, y)dxdy. (6.9) 53
  • 72. La funci´on de distribuci´on conjunta de X y Y en este caso est´a definida por F(x, y) = P(X ≤ x, Y ≤ y) = x −∞ y −∞ f(u, v)dvdu. (6.10) 54
  • 73. Se sigue que ∂2 F ∂x∂y = f(x, y) (6.11) P(X ≤ x) = FX(x) = x −∞ ∞ −∞ f(u, v)dvdu (6.12) P(Y ≤ y) = FY (y) = ∞ −∞ y −∞ f(u, v)dvdu (6.13) 55
  • 74. Diremos que FX(x), FY (y) son las funciones de distribuci´on marginal, o simplemente funciones distribuciones, de X y Y , respectivamente. 56
  • 75. Las derivadas de (6.12) y (6.13) con respecto a x y y son llamadas funciones de densidad marginal, o simplemente las funciones de densidad, de X y Y est´an dados por fX(x) = ∞ −∞ f(x, v)dv, fY (x) = ∞ −∞ f(u, y)du. (6.14) 57
  • 77. Supongamos que X y Y son variables aleatorias discretas. Si los eventos X = x y Y = y son eventos independientes para todo x, y, entonces diremos que X, Y son v.a’s independientes. 59
  • 78. Supongamos que X y Y son variables aleatorias discretas. Si los eventos X = x y Y = y son eventos independientes para todo x, y, entonces diremos que X, Y son v.a’s independientes. 59
  • 79. Supongamos que X y Y son variables aleatorias discretas. Si los eventos X = x y Y = y son eventos independientes para todo x, y, entonces diremos que X, Y son v.a’s independientes. 59
  • 80. En tal caso, P(X = x, Y = y) = P(X = x)P(Y = y), (7.1) o de manera equivalente f(x, y) = fX(x)fY (y). (7.2) 60
  • 81. En tal caso, P(X = x, Y = y) = P(X = x)P(Y = y), (7.1) o de manera equivalente f(x, y) = fX(x)fY (y). (7.2) 60
  • 82. De manera inversa, si para todo x, y la funci´on de probabilidad conjunta f(x, y) pueden ser expresada como el producto de funciones de probabilidad marginal fX(x)fY (y), entonces X, Y son independientes. Si no pueden expresarse de dicha manera, entonces X, Y son dependientes. 61
  • 83. De manera inversa, si para todo x, y la funci´on de probabilidad conjunta f(x, y) pueden ser expresada como el producto de funciones de probabilidad marginal fX(x)fY (y), entonces X, Y son independientes. Si no pueden expresarse de dicha manera, entonces X, Y son dependientes. 61
  • 84. Si X, Y son v.a’s continuas, diremos que son independientes si los eventos X ≤ x y Y ≤ y son independientes para todo x, y. En tal caso, escribiremos P(X ≤ x, Y ≤ y) = P(X ≤ x)P(Y ≤ y) (7.3) o de manera equivalente F(x, y) = FX(x)FY (y) (7.4) donde FX(x) y FY (y) son las funciones de distribuci´on marginal de X, Y respectivamente. 62
  • 85. Si X, Y son v.a’s continuas, diremos que son independientes si los eventos X ≤ x y Y ≤ y son independientes para todo x, y. En tal caso, escribiremos P(X ≤ x, Y ≤ y) = P(X ≤ x)P(Y ≤ y) (7.3) o de manera equivalente F(x, y) = FX(x)FY (y) (7.4) donde FX(x) y FY (y) son las funciones de distribuci´on marginal de X, Y respectivamente. 62
  • 86. Si X, Y son v.a’s continuas, diremos que son independientes si los eventos X ≤ x y Y ≤ y son independientes para todo x, y. En tal caso, escribiremos P(X ≤ x, Y ≤ y) = P(X ≤ x)P(Y ≤ y) (7.3) o de manera equivalente F(x, y) = FX(x)FY (y) (7.4) donde FX(x) y FY (y) son las funciones de distribuci´on marginal de X, Y respectivamente. 62
  • 87. Si X, Y son v.a’s continuas, diremos que son independientes si los eventos X ≤ x y Y ≤ y son independientes para todo x, y. En tal caso, escribiremos P(X ≤ x, Y ≤ y) = P(X ≤ x)P(Y ≤ y) (7.3) o de manera equivalente F(x, y) = FX(x)FY (y) (7.4) donde FX(x) y FY (y) son las funciones de distribuci´on marginal de X, Y respectivamente. 62
  • 88. De manera inversa, si para todo x, y la funci´on de probabilidad conjunta f(x, y) pueden ser expresada como el producto de funciones de probabilidad marginal FX(x)FY (y), entonces X, Y son independientes. Si no pueden expresarse de dicha manera, entonces X, Y son dependientes. 63
  • 89. De manera inversa, si para todo x, y la funci´on de probabilidad conjunta f(x, y) pueden ser expresada como el producto de funciones de probabilidad marginal FX(x)FY (y), entonces X, Y son independientes. Si no pueden expresarse de dicha manera, entonces X, Y son dependientes. 63
  • 90. Para v.a’s independientes continuas, tambi´en es cierto que la funci´on de densidad conjunta f(x, y) es el producto de funciones fX(x)fY (y) y estas son las funciones de densidad marginal de X, Y respectivamente. 64
  • 91. Problema Resuelto 7.1. La funci´on de probabilidad conjunta de dos variables discretas X, Y est´a dada por f(x, y) =    c(2x + y) 0 ≤ x ≤ 2, 0 ≤ y ≤ 3 0 en otro caso. (7.5) (a) Encuentre el valor de la constante c; (b) encuentre P(X = 2, Y = 1); (c) encuentre P(X ≥ 1, Y ≤ 2). 65
  • 92. 66
  • 93. Problema Resuelto 7.2. Encuentre las funciones de probabilidad marginal para X y Y en el problema resuelto 7.1. 67
  • 94. Problema Resuelto 7.3. Muestre que las variables aleatorias del problema resuelto 7.1 son dependientes. 68
  • 95. Problema Resuelto 7.4. La funci´on de densidad conjunta de dos variables aleatorias continuas X y Y es f(x, y) =    cxy 0 < x < 4, 1 < y < 5 0 en otro caso. (7.6) (a) Encuentre el valor de c; (b) encuentre P(1 < X < 2, 2 < Y < 3); (c) encuentre P(X ≥ 3, Y ≤ 2). 69
  • 96. Problema Resuelto 7.5. Encuentre las funciones de probabilidad marginal de las v.a’s X, Y del problema resuelto 7.4. 70
  • 97. Problema Resuelto 7.6. Encuentre la funci´on de distribuci´on conjunta para las v.a’s del problema resuelto 7.4. 71
  • 98. 72
  • 99. Problema Resuelto 7.7. En el problema resuelto 7.4, encuentre P(X + Y < 3). 73
  • 100. 74
  • 102. Nosotros ya sabemos que si P(A) > 0, P(B|A) = P(A ∩ B) P(A) . (8.1) 76
  • 103. Si X, Y son v.a’s discretas y tenemos los eventos A = {X = x} , B = {Y = y} , entonces (8.1) se convierte P(Y = y|X = x) =    f(x, y) fX(x) 0 < fX(x) 0 en otro caso (8.2) f(x, y) = P(X = x, Y = y) es la funci´on de probabilidad conjunta, mientras que fX(x) es la funci´on de probabilidad marginal para X. 77
  • 104. Si X, Y son v.a’s discretas y tenemos los eventos A = {X = x} , B = {Y = y} , entonces (8.1) se convierte P(Y = y|X = x) =    f(x, y) fX(x) 0 < fX(x) 0 en otro caso (8.2) f(x, y) = P(X = x, Y = y) es la funci´on de probabilidad conjunta, mientras que fX(x) es la funci´on de probabilidad marginal para X. 77
  • 105. Definimos la funci´on de probabilidad condicional de Y dado X como f(y|x) =    f(x, y) fX(x) 0 < fX(x) 0 en otro caso (8.3) 78
  • 106. De manera similar, definimos la funci´on de probabilidad condicional de X dado Y como f(x|y) =    f(x, y) fY (y) 0 < fY (y) 0 en otro caso (8.4) 79
  • 107. Estas ideas son f´acilmente extensibles al caso donde X, Y son v.a’s continuas. 80
  • 108. Por ejemplo, la funci´on de densidad condicional de Y dado X es f(y|x) =    f(x, y) fX(x) 0 < fX(x) 0 en otro caso (8.5) donde f(x, y) es la funci´on de densidad conjunta de X y Y y fX(x) es la funci´on de densidad marginal de X. 81
  • 109. Por ejemplo, la funci´on de densidad condicional de Y dado X es f(y|x) =    f(x, y) fX(x) 0 < fX(x) 0 en otro caso (8.5) donde f(x, y) es la funci´on de densidad conjunta de X y Y y fX(x) es la funci´on de densidad marginal de X. 81
  • 110. Usando (8.5) podemos por ejemplo encontrar que la probabilidad que Y se encuentre entre c y d dado que X = x es P(c < Y < d|X = x) = d c f(y|x)dy. (8.6) 82
  • 111. Problema Resuelto 8.1. Para la distribuci´on del problema resuelto 7.1, encuentre (a) f(y|2); y (b) P(Y = 1|X = 2) 83
  • 112. Problema Resuelto 8.1. Para la distribuci´on del problema resuelto 7.1, encuentre (a) f(y|2); y (b) P(Y = 1|X = 2) 83
  • 113. Problema Resuelto 8.2. Si X y Y tienen funci´on de densidad conjunta f(x, y) =    3 4 + xy 0 < x < 1, 0 < y < 1 0 en otro caso, (8.7) encuentre (a) f(y|x); (b) P(Y > 1 2 |X = 1 2 ). 84
  • 114. Problema Resuelto 8.2. Si X y Y tienen funci´on de densidad conjunta f(x, y) =    3 4 + xy 0 < x < 1, 0 < y < 1 0 en otro caso, (8.7) encuentre (a) f(y|x); (b) P(Y > 1 2 |X = 1 2 ). 84
  • 115. Problema Resuelto 8.3. La funci´on de densidad conjunta de las variables aleatorias X y Y est´a dada por f(x, y) =    8xy 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ x 0 en otro caso. (8.8) Encuentre (a) la densidad marginal de X; (b) la densidad marginal de Y ; (c) la densidad condicional de X; (d) la densidad condicional de Y . 85
  • 116. Problema Resuelto 8.3. La funci´on de densidad conjunta de las variables aleatorias X y Y est´a dada por f(x, y) =    8xy 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ x 0 en otro caso. (8.8) Encuentre (a) la densidad marginal de X; (b) la densidad marginal de Y ; (c) la densidad condicional de X; (d) la densidad condicional de Y . 85
  • 117. Problema Resuelto 8.3. La funci´on de densidad conjunta de las variables aleatorias X y Y est´a dada por f(x, y) =    8xy 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ x 0 en otro caso. (8.8) Encuentre (a) la densidad marginal de X; (b) la densidad marginal de Y ; (c) la densidad condicional de X; (d) la densidad condicional de Y . 85
  • 118. Problema Resuelto 8.3. La funci´on de densidad conjunta de las variables aleatorias X y Y est´a dada por f(x, y) =    8xy 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ x 0 en otro caso. (8.8) Encuentre (a) la densidad marginal de X; (b) la densidad marginal de Y ; (c) la densidad condicional de X; (d) la densidad condicional de Y . 85
  • 119. 86
  • 120. Problema Resuelto 8.4. Determine si las v.a’s del problema resuelto 8.3 son independientes. 87
  • 121. Bibliograf´ıa M. Spiegel, L. Stephens; Estad´ıstica; Serie Schaum; McGraw-Hill/Interamericana Editores; 4a edici´on; 2009. 88