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ESTADÍSTICA
Clase 6
Wendy Plata Alarcón
wplata@espol.edu.ec
ESTADÍSTICA
II. CONTEOY PROBABILIDAD
Guayaquil, mayo de 2015
Wendy Plata Alarcón
wplata@espol.edu.ec
Guayaquil, mayo de 2015
Experimento
Estadística para Ingenierías3
 Conjunto de acciones con las que, utilizando
procedimientos claramente establecidos, se efectúa
algún tipo de observación o medida.
 En general, el propósito de la experimentación es
generar nuevo conocimiento o puede ser con la
finalidad de verificar el cumplimiento de algún
principio, supuesto o teoría.
Guayaquil, mayo de 2015
Experimento Estadístico
Estadística para Ingenierías4
 Un experimento se dice es un Experimento
Estadístico si reúne las siguientes características:
 Se conoce cuales son todos los resultados posibles del
experimento antes de su ejecución;
 Cualquier realización del experimento debe conducir a
un resultado que no es conocido previo a tal ejecución,
pero que se sabe es uno de los “posibles”; y,
 El experimento puede ser repetido bajo idénticas
condiciones.
Guayaquil, mayo de 2015
Espacio Muestral Continúa…
Estadística para Ingenierías5
 Dado un Experimento Estadístico, se denomina
Espacio Muestral de un Experimento, al par ( , L),
donde:
  es el conjunto de todos los resultados posibles del
experimento; y,
 L es el conjunto potencia de , esto es, L es el
conjunto de todos los subconjuntos de ; L es
denominado Espacio de Eventos.
Guayaquil, mayo de 2015
Espacio Muestral Continúa…
Estadística para Ingenierías6
 Los elementos de  son llamados “puntos” y se los suele
representar por la letra griega w. Los elementos de L se
los denomina Eventos.
 Téngase en cuenta que para un Espacio Muestral ( , L) lo
siguiente siempre debe cumplirse:
  no es vacío; y,
 L cumple con incluir al conjunto vacío ; es “cerrado”
bajo unión contable de sus elementos (E1, E2  L 
(E1E2)  L) así como también bajo complementación de
sus elementos (E1 L   L)
Guayaquil, mayo de 2015
Espacio Muestral: ejemplo
Estadística para Ingenierías7
 Supongamos que un Experimentos Estadístico consiste
en lanzar una moneda una vez y observar si sale sello
o cara; tenemos que:
 = {w1 ; w2} = {s ; c}
 Donde s significa que el resultado del lanzamiento es
sello y c que es cara, mientras que el espacio de
eventos L es:
L = {  ; {s} ; {c} ;  }
Guayaquil, mayo de 2015
Espacio Muestral
Estadística para Ingenierías8
 Cardinalidad de un Espacio Muestral: es el número de
elementos de un conjunto finito E. Se lo denota por N(E).
 Espacio Muestral Discreto Finito: un espacio Muestral ( , L) es
Discreto si y solo si  es contable.
Ω= {ω1; ω2; ω3; ω4} = {ss; sc; cs; cc}
 Espacio Muestral Discreto Infinito: un espacio Muestral ( , L)
es Discreto Infinito si y solo si  es infinito contable.
Ω= {c; sc; ssc; sssc; ssssc; sssssc; …}
 Espacio Muestral Continuo: si  no es discreto.
Medir la estatura o el peso a un grupo de entes.
Lanzar la moneda
hasta obtener
cara
Guayaquil, mayo de 2015
Espacio Muestral: ejemplo
Estadística para Ingenierías9
 Las personas tenemos cuatro tipos de sangre: A, B, AB y O; a
su vez existe el Factor Rhesus o Factor Rh, que puede ser
positivo o negativo. Si un investigador realiza un
experimento que consiste en verificar a una persona su tipo
de sangre y el Factor Rh, ¿cuáles son los resultados posibles
de este Experimento Estadístico y la cardinalidad de  y L ?
 = {(A Rh+) ; (A Rh-) ; (B Rh+) ; (B Rh-) ; (AB Rh+) ; (AB Rh-) ;
(O Rh+) ; (O Rh-)}
El Espacio Muestral es discreto finito ya que la cardinalidad
de  es 8 y L consecuentemente contiene 28 eventos.
Guayaquil, mayo de 2015
Eventos de un Espacio Muestral
Estadística para Ingenierías10
 Todo subconjunto de  se denomina Evento.
 Eventos Mutuamente Excluyentes: es cuando dos eventos de
un mismo  no tienen elementos en común, es decir,
[(E1, E2  )  (E1E2 = )]
 Evento Imposible: es aquel cuya probabilidad de suceso es
igual a 0. Ejemplo: al lanzar un dado el resultado obtenido
sea 8.
 Evento Seguro: es aquel cuya probabilidad de suceso es igual
a 1. Ejemplo: al lanzar una moneda el resultado obtenido sea
“cara” o “sello”.
Guayaquil, mayo de 2015
Función de Probabilidades
Estadística para Ingenierías11
 Supongamos que el Experimento Estadístico tiene Espacio
Muestral ( , L); una función P cuyo dominio es L y cuyo
conjunto de llegada, es el intervalo cerrado de números
reales de cero a uno, es una Función de Probabilidades
(P: L  [0,1]) si y solamente si:
i. P() = 1;
ii. 0  P(E)  1, E L ; y,
iii. P(E1E2) = P(E1) + P(E2); siempre que E1E2 = 
 Éstos axiomas también son conocidos como los axiomas de
Kolmogorov.
Guayaquil, mayo de 2015
Función de Probabilidades
Estadística para Ingenierías12
 El número real P(E) se denomina Probabilidad de que
el Evento E ocurra, bajo las condiciones impuestas en
el experimento.
 La terna ( , L, P) es denominada Espacio de
Probabilidades.
Guayaquil, mayo de 2015
Teorema 1
Estadística para Ingenierías13
 Si P es una Función de Probabilidades, para cualquier
evento E L la probabilidad de que el mismo ocurra es
P(E) = 1 – P(Ec), siendo Ec el complemento de E en .
 Prueba: por definición de complemento Ec de un
conjunto cualquiera E, se cumple que
E  Ec = 
P(E  Ec) = P() = 1
Siendo E y Ec mutuamente excluyentes
P(E) + P(Ec) = 1
P(E) = 1 - P(Ec)
Guayaquil, mayo de 2015
Teorema 2 Continúa…
Estadística para Ingenierías14
 Si P es una Función de Probabilidades mientras que E1
y E2 son eventos en el correspondiente Espacio
Muestral ( , L), entonces
P(E1E2) = P(E1) + P(E2) – P(E1E2)

E1 E2
E1E2
c
12 EE 
Guayaquil, mayo de 2015
Teorema 2
Estadística para Ingenierías15
 Prueba: Siendo E1 y E2 subconjuntos de  es cierto
que
 Los tres eventos mostrados en paréntesis son
mutuamente excluyentes, por tanto
)EE()EE()EE(EE 21
c
12
c
2121 
)EE(P)E(P)E(P)EE(P
)EE(P)E(P)]EE(P)EE(P[
)E(P)EE(P
)EE(P)EE(P)EE(P
)]EE()EE()EE[(P)EE(P
212121
21221
c
21
2
c
21
21
c
12
c
21
21
c
12
c
2121





Guayaquil, mayo de 2015
Teorema 2: ejemplo
Estadística para Ingenierías16
 Los datos recogidos en un banco de sangre concreto
indican que el 0.1% de los donantes da positivo en
el test de VIH y el 1% da positivo para el test de
herpes. Si el 1.05% da positivo para uno u otro de
estos problemas, ¿cuál es la probabilidad de que un
donante seleccionado aleatoriamente no tenga
alguno de estos problemas? ¿le sorprendería hallar
un donante con ambos problemas?
Guayaquil, mayo de 2015
Teorema 2: ejemplo
Estadística para Ingenierías17
 Datos:
 E1: el donante da positivo en el test de VIH.
 E2: el donante da positivo para el test de herpes.
 P(E1) = 0.001
 P(E2) = 0.01
 P(E1 E2) = 0.0105
 Se pide:
 P(E1 E2)c
 P(E1 E2)

P(E1)=0.001
P(E2)=0.01
E1E2
P(E1 E2) = 0.0105
Guayaquil, mayo de 2015
Teorema 2: ejemplo
Estadística para Ingenierías18
 Desarrollo:
 P(E1 E2)c = 1 - P(E1 E2) = 1 – 0.0105
 P(E1 E2)c = 0.9895
 0.9895 es la probabilidad de que un donante no tenga alguno de estos
problemas.
 P(E1  E2) = P(E1) + P(E2) - P(E1 E2)
 P(E1 E2) = P(E1) + P(E2) - P(E1  E2)
 P(E1 E2) = 0.001 + 0.01 – 0,0105
 P(E1 E2) = 0.0005
 0.0005
es la probabilidad de un donante tenga ambos problemas VIH y Herpes.
Guayaquil, mayo de 2015
Teorema 2: extensión a tres eventos
Estadística para Ingenierías19
 Si se tienen tres conjuntos en lugar de dos, se puede probar que:
P(E1E2 E3) = P(E1) + P(E2) + P(E3) – P(E1E2) – P(E1E3)
– P(E2E3) + P(E1E2 E3)

E1 E2
E1E2
E3
E1E2E3
Guayaquil, mayo de 2015
Teorema 2: ejemplo
Estadística para Ingenierías20
 En el gráfico se presenta un Diagrama de Venn
donde se describen tres eventos de un Espacio
Muestral ( , L) y las probabilidades de los mismos.

E1 E2
E3
0.21 0.10
0.12
0.12
0.08
0.01
x
Guayaquil, mayo de 2015
Teorema 2: ejemplo
Estadística para Ingenierías21
 Calcular P(E1); P(E1  E2)c; P(E1  E3)c; y, P(E1  E2)
1. Verificaremos que la P() = 1
P() = 0.21 + 0.12 + 0.10 + 0.01 + 0.08 + 0.12 + x
1 = 0.64 + x
1 – 0.64 = x  x = 0.36
Desarrollo:
 P(E1) = 0.21 + 0.12 + 0.01 + 0.08
P(E1) = 0.42

E1 E2
E3
0.21 0.10
0.12
0.12
0.08
0.01
Guayaquil, mayo de 2015
Teorema 2: ejemplo
Estadística para Ingenierías22
 Calcular P(E1); P(E1  E2)c; P(E1  E3)c; y, P(E1  E2)
Desarrollo:
 P(E1  E2)c = 0.12
 P(E1  E3)c = 0.10
 P(E1  E2) = 0.12 + 0.01
P(E1  E2) = 0.13

E1 E2
E3
0.21 0.10
0.12
0.12
0.08
0.01
Guayaquil, mayo de 2015
Probabilidad de Eventos Finitos
Estadística para Ingenierías23
 Es de singular importancia conocer la Cardinalidad de
Eventos Finitos, ya que la probabilidad de que ellos
ocurran, depende de su cardinalidad, esto es, del
número de elementos que posea el evento con
respecto al total contenido en.
 Si por ejemplo,  tiene N elementos y E es un evento
en un Espacio Muestral, tal que E tiene k elementos,
k  N, entonces:
0N,
N
k
)(N
)E(N
)E(P 


Guayaquil, mayo de 2015
Probabilidad de Eventos Finitos:
ejemplo
Estadística para Ingenierías24
 Si nos preguntamos cuál es la probabilidad de que
aparezca un número menor que 3 en el lanzamiento
de un dado “legal”, o equilibrado, sabemos que:
  = {1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6}
 Y que el conjunto de números menores que tres es el
evento E = {1 ; 2};
 Además, N(E) = 2 y N() = 6
 Entonces, la probabilidad de que un número menor que
3 aparezca durante el lanzamiento es:
3
1
6
2
)E(P 
Guayaquil, mayo de 2015
Regla de la Multiplicación de
opciones
Estadística para Ingenierías25
 Sean E1, E2, …, Ek, k eventos cuyas cardinalidades son
respectivamente n1, n2, …, nk; si se debe tomar k
elementos, primero uno de E1, luego otro de E2 y así
sucesivamente hasta tomar el último elemento de Ek,
entonces el número de opciones que es posible elegir,
es igual a:
n1  n2  …  nk
 Esto es, al producto de las cardinalidades de los
eventos en consideración.
Guayaquil, mayo de 2015
Regla de la Multiplicación de
opciones: ejemplo
Estadística para Ingenierías26
 Si una compañía de taxis opera con vehículos de tres
distintas marcas, a las que llamaremos A, B y C. la
compañía tiene 4 taxis de marca A, tres de marca B y
dos de marca C, esto es, un total de nueve vehículos. Un
cliente les pide el alquiler simultáneo de tres vehículos
pero exige que sean de diferentes marcas. ¿De cuántas
opciones de agrupamiento de sus vehículos dispone la
compañía para complacer a su cliente?
Guayaquil, mayo de 2015
Regla de la Multiplicación de
opciones: ejemplo
Estadística para Ingenierías27
Desarrollo
 Tenemos tres eventos finitos
 E1: el cliente alquila un vehículo de la marca A
 E2: el cliente alquila un vehículo de la marca B
 E3: el cliente alquila un vehículo de la marca C
 Las cardinalidades de estos eventos son:
 N(E1) = n1 = 4; N(E2) = n2 = 3; y, N(E2) = n3 = 2
 Número de opciones = n1  n2  n3 = 4  3  2 = 24
 Por lo tanto, la compañía tiene 24 maneras de agrupar tres
vehículos de marcas distintas.
Guayaquil, mayo de 2015
Combinaciones y Muestras
Estadística para Ingenierías28
 Supongamos que se tiene una Población Objetivo de
tamaño N y que de ella vamos a tomar n Unidades de
Investigación, una a una y sin reemplazo, para que
constituyan una Muestra de tamaño n, siendo n menor
o como máximo igual a N. El Número de Muestras que
de esta forma pueden tomarse, se la denomina
Número de Combinaciones de n objetos y se calcula
de la siguiente manera:
)!nN(!n
!N
n
N
MuestrasdeNúmero








Guayaquil, mayo de 2015
Combinaciones y Muestras
Estadística para Ingenierías29
 Si por ejemplo se tiene una Población Objetivo compuesta por
las cuatro primeras letras del alfabeto y se quiere identificar
todas las posibles Muestras de tamaño dos que de ella pueden
obtenerse, se tiene:
 Población Objetivo de tamaño N = 4: {a; b; c; d}
 Posibles Muestras de tamaño n = 2: {a; b} {a; c} {a; d} {b; c}
{b; d} {c; d}
 Utilizando la expresión mostrada anteriormente se obtiene:
.
6
)12(!2
!234
)!24(!2
!4
2
4
MuestrasdeNúmero 











Guayaquil, mayo de 2015
Combinaciones y Muestras: ejemplo
Estadística para Ingenierías30
 De un grupo de 20 estudiantes se van a elegir 6 para
integrar un comité. En la Población Objetivo hay 9
damas y 11 caballeros; se requiere que dos de los
integrantes del comité sean necesariamente mujeres. La
pregunta es, ¿de cuántas maneras se puede elegir este
comité?
 Desarrollo
 El número de formas en que se pueden escoger dos mujeres
de un conjunto de nueve es:
36
2
72
!7!2
!789
)!29(!2
!9
2
9










Guayaquil, mayo de 2015
Combinaciones y Muestras: ejemplo
Estadística para Ingenierías31
 El número de formas en que se pueden escoger cuatro
varones de un conjunto de once es:
 Consecuentemente, el número de formas que se puede elegir
el comité con 4 varones y 2 mujeres es:
 Por lo tanto, el comité puede ser elegido de 11880
formas diferentes.
330
1234
891011
!7!4
!7891011
)!411(!4
!11
4
11













1188033036
4
11
2
9












Guayaquil, mayo de 2015
Probabilidades de Eventos Finitos y
Combinaciones: ejemplo
Estadística para Ingenierías32
 Un representante de ventas debe visitar seis ciudades
durante un viaje. Si hay 10 ciudades en el área geográfica
que va a visitar, de las cuales seis son mercados primarios
para el producto en cuestión, mientras que las otras
cuatro son mercados secundarios. Si el vendedor elige al
azar las seis ciudades que va a visitarse, ¿cuál es la
probabilidad de que…
a) cuatro de ellas sean ciudades de mercado primario y dos
sean ciudades de mercado secundario?
b) las seis resulten ser ciudades de mercado primario?
Guayaquil, mayo de 2015
Permutaciones
Estadística para Ingenierías35
 Las Permutaciones son subconjuntos ordenados de
tamaño n tomados de un conjunto de tamaño N.
 El número de Permutaciones de tamaño n que se
pueden obtener de un conjunto de tamaño N, para
n  N, es igual a:
)!nN(
!N
PN
n


Guayaquil, mayo de 2015
Permutaciones: ejemplo
Estadística para Ingenierías36
 En Guayaquil, en uno de los buses de la “Metrovía”,
existe una fila lateral de 4 asientos para personas
especiales o también de la tercera edad. Si en el
bus viajan 8 pasajeros aptos para ocupar este tipo
de asientos, ¿de cuántas maneras diferentes pueden
sentarse ellos?
)personascuatroparadasquedándosesiguenPero(
16805678
!4
!45678
)!48(
!8
4
8
!4PformasdeNúmero 8
4 










Guayaquil, mayo de 2015
EJERCICIO
Estadística para Ingenierías37
 Juego de Póker – Examen Semestre anterior
Guayaquil, mayo de 2015
Muestreo con y sin reposición
Estadística para Ingenierías38
 Muestreo sin reposición o más conocido como
Muestreo Aleatorio Simple: consiste en la selección
aleatoria de elementos sin ser reintegrados a la
Población Objetivo.
 Ejemplo: de un mazo de naipes que tiene 52 cartas
(13 son corazón rojo, 13 corazón negro, 13 brillo y 13
trébol), se van a tomar 2 cartas de manera sucesiva,
aleatoria y sin reemplazo. ¿Cuál es la probabilidad de
que la segunda carta sea trébol, sabiendo que la
primera fue corazón rojo?
Guayaquil, mayo de 2015
Que se lee, “probabilidad de que E2 ocurra dado que ya ocurrió E1”
Muestreo con y sin reposición
Estadística para Ingenierías39
 En primer lugar podemos afirmar que:
 E1: se selecciona una carta de corazón negro.
 E2: se selecciona una carta de trébol, sabiendo que ya se
extrajo una carta, que es corazón negro y que no ha sido
reintegrada al mazo.
52
13
)(N
)E(N
)E(P 1
1 


51
13
)EE(P 12 
Guayaquil, mayo de 2015
Muestreo con y sin reposición
Estadística para Ingenierías40
 Muestreo con reposición: consiste en la selección
aleatoria de elementos de tal manera que una vez
observados sean reintegrados a la Población Objetivo.
 Ejemplo: Nótese que si una vez verificada cuál fue la
primera carta extraída hubiese sido reintegrada al
mazo tendríamos,
)E(P
52
13
)EE(P 212 
Guayaquil, mayo de 2015
Probabilidad Condicional
Estadística para Ingenierías41
 La Probabilidad Condicional es la probabilidad de que
ocurra un evento A, sabiendo que ha sucedido un
evento B.
 Se denota por:
 Dicha probabilidad también puede ser calculada
como:
"BdadoAdeadprobabilidla"leesey)BA(P


 Bquesiempre;
)B(P
)BA(P
)BA(P
Guayaquil, mayo de 2015
Probabilidad Condicional: ejemplo
Estadística para Ingenierías42
 Se sabe que el 50% de la población fuma y que el
10% fuma y es hipertensa. ¿Cuál es la probabilidad
de que alguien que es fumador sea hipertenso?
 Datos:
 A: personas que son hipertensas.
 B: personas que fuman.
 P(B) = 0.50
 P(AB) = 0.10
 Se pide:
 P(AB)
Guayaquil, mayo de 2015
Probabilidad Condicional: ejemplo
Estadística para Ingenierías43
 Se sabe que el 50% de la población fuma y que el
10% fuma y es hipertensa. ¿Cuál es la probabilidad
de que alguien que es fumador sea hipertenso?
 Desarrollo:
 Por lo tanto, la probabilidad de que alguien sea
hipertenso dado que se conoce que es fumador es
0.20.
20.0
50.0
10.0
)B(P
)BA(P
)BA(P 


Guayaquil, mayo de 2015
Probabilidad Condicional
Estadística para Ingenierías44
 Es importante tener en cuenta que la definición de
Probabilidad Condicional satisface los axiomas de
Kolmogorov, sin embargo debe resaltarse que si el
experimento tiene un Espacio Muestral ( , L), al
“condicionar” el mismo, el espacio Muestral se restringe a
(’ , L ’); donde ’ es el conjunto de resultados posibles,
conociendo que ha ocurrido E1.
 P(E1  E1) = 1;
 P(E2  E1)  0; y,
 P(E2  E3 E1) = P(E2  E1) + P(E3  E1), siempre que E2  E3 = 
Guayaquil, mayo de 2015
Probabilidad Condicional
Estadística para Ingenierías45
 P(E2  E3 E1) = P(E2  E1) + P(E3  E1), siempre que
E2  E3 = .
 Demostración
 P(E2  E3 E1) = P[(E2  E3)  E1]/P(E1)
= P[(E2  E1)  (E3  E1)]/P(E1)
= [P(E2  E1) + P(E3  E1)]/P(E1)
= P(E2  E1)/P(E1) + P(E3  E1)/P(E1)
 P(E2  E3 E1) = P(E2  E1) + P(E3  E1)
Guayaquil, mayo de 2015
Probabilidad Condicional:Teorema 3
Estadística para Ingenierías46
 Si P(E2) > 0 entonces
 Demostración
)EE(P1)EE(P 2
c
121 
)EE(P1
)E(P
)EE(P
1)EE(P
)E(P
)EE(P
)E(P
)E(P
)E(P
)EE(P)E(P
)E(P
)]EE(E[P
)E(P
)EE(P
)EE(P
2
c
1
2
2
c
1
21
2
2
c
1
2
2
2
2
c
12
2
2
c
12
2
21
21











Guayaquil, mayo de 2015
Independencia Estocástica de
Eventos
Estadística para Ingenierías47
 Sean E1 y E2 eventos de un mismo Espacio Muestral,
diremos que el Evento E1 es Estocásticamente
Independiente del Evento E2 cuando y solo cuando:
P(E1  E2) = P(E1) P(E2)
 También se cumple que P(E2  E1) = P(E2), así como
P(E1  E2) = P(E1).
 Si E1 y E2 son estocásticamente independientes no son
mutuamente excluyentes, pues necesariamente
P(E1  E2)  0.
Guayaquil, mayo de 2015
Independencia Estocástica de
Eventos: ejemplo
Estadística para Ingenierías48
 Si se tienen eventos E1 y E2 que se conoce son
independientes y se sabe además que P(E1) = 0.80 y
P(E2) = 0.30, determinar P(E1  E2) y P(E1  E2).
 Desarrollo:
 Si los eventos son por hipótesis independientes, se
cumple que:
P(E1  E2) = P(E1) P(E2) = (0.80)(0.30) = 0.24
 Mientras que:
P(E1E2) = P(E1) + P(E2) – P(E1E2) = 0.80 + 0.30 – 0.24
P(E1E2) = 0.86
Guayaquil, mayo de 2015
Independencia Estocástica de
Eventos
Estadística para Ingenierías49
 Tres eventos E1, E2 y E3 se dicen son
Estocásticamente Independientes, cuando y solo
cuando es verdad que se cumplen las siguientes cuatro
condiciones:
i. P(E1  E2) = P(E1) P(E2)
ii. P(E1  E3) = P(E1) P(E3)
iii. P(E2  E3) = P(E2) P(E3)
iv. P(E1  E2  E3) = P(E1) P(E2) P(E3)
 Téngase en cuenta que
P(E1  E2  E3) = P(E1) P(E2  E1) P(E3  E1  E2 )
Guayaquil, mayo de 2015
Independencia Estocástica de
Eventos: ejemplo
Estadística para Ingenierías50
 De un mazo de barajas se extraen de manera sucesiva y
sin reemplazo cuatro cartas, se pide calcular la
probabilidad que todas las cartas sean “reyes”.
 Desarrollo
 Ei: sale rey en la i-ésima extracción.
 Se nos pide calcular P(E1  E2  E3 E4), que usando la
expresión anterior tendríamos:
P(E1E2 E3E4) = P(E1) P(E2 E1) P(E3 E1E2) P(E4 E1E2 E3)
6497400
24
49
1
.
50
2
.
51
3
.
52
4
)EEEE(P 4321 
Guayaquil, mayo de 2015
Regla de la ProbabilidadTotal
Estadística para Ingenierías51
 En un experimento estadístico, supongamos que el
conjunto de resultados posibles , es “particionado”
en k eventos, a los que denominaremos E1, E2, …, Ek.
 Particionar significa que los k eventos son Exhaustivos
y Mutuamente Excluyentes.
jipara,EEE
k
1i
jii 


Guayaquil, mayo de 2015
Regla de la ProbabilidadTotal
Estadística para Ingenierías52
 Supongamos que A es un evento cualquiera en ( , L).
Entonces:










k
1i
ii
iii
k
1i
i
k21
k
1i
ik21
)E(P)EA(P)A(PquetenemosFinalmente
)E(P)EA(P)EA(PqueconoceseAdemás
)EA(P)A(P
)EA(P...)EA(P)EA(P)A(P
)EA()EA(...)EA()EA(A 
Guayaquil, mayo de 2015
Regla de la ProbabilidadTotal
Estadística para Ingenierías53
 A = (A  E1)  (A  E2)  …  (A  Ek)
E3
E2
E1
E4
E5
E6
Ek
A

E1  A
Guayaquil, mayo de 2015
Regla de la ProbabilidadTotal:
ejemplo
Estadística para Ingenierías54
 Cuatro ventanillas operan en la agencia de un banco,
en su orden, las ventanillas atienden al 25%, 28%, 33%
y 14% de los clientes. En la ventanilla 1 ocurre alguna
inconformidad el 13% de las veces que atienden a un
cliente; en la ventanilla 2 el 2%; en la ventanilla 3 el
5% de las veces; y, en la restante, el 1.50% de las
veces. ¿Cuál es la probabilidad que un día cualquiera
se produzca una inconformidad?
Guayaquil, mayo de 2015
Regla de la ProbabilidadTotal:
ejemplo
Estadística para Ingenierías55
 Datos
 A: se produce una inconformidad.
 E1: el cliente es atendido en la ventanilla 1.
 E2: el cliente es atendido en la ventanilla 2.
 E3: el cliente es atendido en la ventanilla 3.
 E4: el cliente es atendido en la ventanilla 4.
 P(E1) = 0.25 ; P(A  E1) = 0.13 ; P(E2) = 0.28 ; P(A  E2) = 0.02
 P(E3) = 0.33 ; P(A  E3) = 0.05 ; P(E4) = 0.14 ; P(A  E4) = 0.015
 Se pide
 P(A)
Guayaquil, mayo de 2015
Regla de la ProbabilidadTotal:
ejemplo
Estadística para Ingenierías56
 Desarrollo
P(A) = P(AE1)P(E1) + P(AE2)P(E2) + P(AE3)P(E3) + P(AE4)P(E4)
P(A) = 0.13 (0.25) + 0.02 (0.28) + 0.05 (0.33) + 0.015 (0.14)
P(A) = 0.0325 + 0.0056 + 0.0165 + 0.0021
P(A) = 0.0567
 La probabilidad de que se produzca una inconformidad un
día cualquiera es de 0.0567.
Guayaquil, mayo de 2015
Teorema de Bayes
Estadística para Ingenierías57
 Sea ( , L) el Espacio Muestral de un Experimento
Estadístico; sean además E1, E2, …, Ek, k Eventos
Exhaustivos y Mutuamente Excluyentes en dicho
Espacio Muestral. Sea A un evento cualquiera que
resulta en el experimento. Bajo estas condiciones,
)A(P
)E(P)EA(P
)E(P)EA(P
)E(P)EA(P
)AE(P
rr
k
1i
ii
rr
r 

Guayaquil, mayo de 2015
Teorema de Bayes: demostración
Estadística para Ingenierías58
 Por la aplicación de la definición de probabilidad
condicional, se conoce que:





k
1i
ii
rr
r
rr
r
r
r
)E(P)EA(P
)E(P)EA(P
)AE(P
)A(P
)E(P)EA(P
)AE(P
)A(P
)EA(P
)AE(P
Guayaquil, mayo de 2015
Teorema de Bayes: ejemplo
Estadística para Ingenierías59
 Con los datos de las ventanillas del banco del ejercicio sobre
Probabilidad Total, si se conoce que ocurrió una
inconformidad, y no es posible identificar quien lo cometió,
por falta de cooperación del usuario. ¿Cuál es la probabilidad
que ocurrió en la ventanilla 2?
 Se pide
 P(E2  A)
 Por lo tanto, la probabilidad de que dado que ocurrió una
inconformidad ésta haya sido en la ventanilla 2 es 0.099
099.0
0567.0
)28.0(02.0
)A(P
)E(P)EA(P
)AE(P
22
2 
Guayaquil, mayo de 2015
Referencias
Estadística para Ingenierías60
 Zurita, G. (2010), “Probabilidad y Estadística:
Fundamentos y Aplicaciones”, Segunda Edición,
Escuela Superior Politécnica del Litoral, Instituto de
Ciencias Matemáticas, Guayaquil-Ecuador.

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Clase6 Estadística

  • 1. ESTADÍSTICA Clase 6 Wendy Plata Alarcón wplata@espol.edu.ec
  • 2. ESTADÍSTICA II. CONTEOY PROBABILIDAD Guayaquil, mayo de 2015 Wendy Plata Alarcón wplata@espol.edu.ec
  • 3. Guayaquil, mayo de 2015 Experimento Estadística para Ingenierías3  Conjunto de acciones con las que, utilizando procedimientos claramente establecidos, se efectúa algún tipo de observación o medida.  En general, el propósito de la experimentación es generar nuevo conocimiento o puede ser con la finalidad de verificar el cumplimiento de algún principio, supuesto o teoría.
  • 4. Guayaquil, mayo de 2015 Experimento Estadístico Estadística para Ingenierías4  Un experimento se dice es un Experimento Estadístico si reúne las siguientes características:  Se conoce cuales son todos los resultados posibles del experimento antes de su ejecución;  Cualquier realización del experimento debe conducir a un resultado que no es conocido previo a tal ejecución, pero que se sabe es uno de los “posibles”; y,  El experimento puede ser repetido bajo idénticas condiciones.
  • 5. Guayaquil, mayo de 2015 Espacio Muestral Continúa… Estadística para Ingenierías5  Dado un Experimento Estadístico, se denomina Espacio Muestral de un Experimento, al par ( , L), donde:   es el conjunto de todos los resultados posibles del experimento; y,  L es el conjunto potencia de , esto es, L es el conjunto de todos los subconjuntos de ; L es denominado Espacio de Eventos.
  • 6. Guayaquil, mayo de 2015 Espacio Muestral Continúa… Estadística para Ingenierías6  Los elementos de  son llamados “puntos” y se los suele representar por la letra griega w. Los elementos de L se los denomina Eventos.  Téngase en cuenta que para un Espacio Muestral ( , L) lo siguiente siempre debe cumplirse:   no es vacío; y,  L cumple con incluir al conjunto vacío ; es “cerrado” bajo unión contable de sus elementos (E1, E2  L  (E1E2)  L) así como también bajo complementación de sus elementos (E1 L   L)
  • 7. Guayaquil, mayo de 2015 Espacio Muestral: ejemplo Estadística para Ingenierías7  Supongamos que un Experimentos Estadístico consiste en lanzar una moneda una vez y observar si sale sello o cara; tenemos que:  = {w1 ; w2} = {s ; c}  Donde s significa que el resultado del lanzamiento es sello y c que es cara, mientras que el espacio de eventos L es: L = {  ; {s} ; {c} ;  }
  • 8. Guayaquil, mayo de 2015 Espacio Muestral Estadística para Ingenierías8  Cardinalidad de un Espacio Muestral: es el número de elementos de un conjunto finito E. Se lo denota por N(E).  Espacio Muestral Discreto Finito: un espacio Muestral ( , L) es Discreto si y solo si  es contable. Ω= {ω1; ω2; ω3; ω4} = {ss; sc; cs; cc}  Espacio Muestral Discreto Infinito: un espacio Muestral ( , L) es Discreto Infinito si y solo si  es infinito contable. Ω= {c; sc; ssc; sssc; ssssc; sssssc; …}  Espacio Muestral Continuo: si  no es discreto. Medir la estatura o el peso a un grupo de entes. Lanzar la moneda hasta obtener cara
  • 9. Guayaquil, mayo de 2015 Espacio Muestral: ejemplo Estadística para Ingenierías9  Las personas tenemos cuatro tipos de sangre: A, B, AB y O; a su vez existe el Factor Rhesus o Factor Rh, que puede ser positivo o negativo. Si un investigador realiza un experimento que consiste en verificar a una persona su tipo de sangre y el Factor Rh, ¿cuáles son los resultados posibles de este Experimento Estadístico y la cardinalidad de  y L ?  = {(A Rh+) ; (A Rh-) ; (B Rh+) ; (B Rh-) ; (AB Rh+) ; (AB Rh-) ; (O Rh+) ; (O Rh-)} El Espacio Muestral es discreto finito ya que la cardinalidad de  es 8 y L consecuentemente contiene 28 eventos.
  • 10. Guayaquil, mayo de 2015 Eventos de un Espacio Muestral Estadística para Ingenierías10  Todo subconjunto de  se denomina Evento.  Eventos Mutuamente Excluyentes: es cuando dos eventos de un mismo  no tienen elementos en común, es decir, [(E1, E2  )  (E1E2 = )]  Evento Imposible: es aquel cuya probabilidad de suceso es igual a 0. Ejemplo: al lanzar un dado el resultado obtenido sea 8.  Evento Seguro: es aquel cuya probabilidad de suceso es igual a 1. Ejemplo: al lanzar una moneda el resultado obtenido sea “cara” o “sello”.
  • 11. Guayaquil, mayo de 2015 Función de Probabilidades Estadística para Ingenierías11  Supongamos que el Experimento Estadístico tiene Espacio Muestral ( , L); una función P cuyo dominio es L y cuyo conjunto de llegada, es el intervalo cerrado de números reales de cero a uno, es una Función de Probabilidades (P: L  [0,1]) si y solamente si: i. P() = 1; ii. 0  P(E)  1, E L ; y, iii. P(E1E2) = P(E1) + P(E2); siempre que E1E2 =   Éstos axiomas también son conocidos como los axiomas de Kolmogorov.
  • 12. Guayaquil, mayo de 2015 Función de Probabilidades Estadística para Ingenierías12  El número real P(E) se denomina Probabilidad de que el Evento E ocurra, bajo las condiciones impuestas en el experimento.  La terna ( , L, P) es denominada Espacio de Probabilidades.
  • 13. Guayaquil, mayo de 2015 Teorema 1 Estadística para Ingenierías13  Si P es una Función de Probabilidades, para cualquier evento E L la probabilidad de que el mismo ocurra es P(E) = 1 – P(Ec), siendo Ec el complemento de E en .  Prueba: por definición de complemento Ec de un conjunto cualquiera E, se cumple que E  Ec =  P(E  Ec) = P() = 1 Siendo E y Ec mutuamente excluyentes P(E) + P(Ec) = 1 P(E) = 1 - P(Ec)
  • 14. Guayaquil, mayo de 2015 Teorema 2 Continúa… Estadística para Ingenierías14  Si P es una Función de Probabilidades mientras que E1 y E2 son eventos en el correspondiente Espacio Muestral ( , L), entonces P(E1E2) = P(E1) + P(E2) – P(E1E2)  E1 E2 E1E2 c 12 EE 
  • 15. Guayaquil, mayo de 2015 Teorema 2 Estadística para Ingenierías15  Prueba: Siendo E1 y E2 subconjuntos de  es cierto que  Los tres eventos mostrados en paréntesis son mutuamente excluyentes, por tanto )EE()EE()EE(EE 21 c 12 c 2121  )EE(P)E(P)E(P)EE(P )EE(P)E(P)]EE(P)EE(P[ )E(P)EE(P )EE(P)EE(P)EE(P )]EE()EE()EE[(P)EE(P 212121 21221 c 21 2 c 21 21 c 12 c 21 21 c 12 c 2121     
  • 16. Guayaquil, mayo de 2015 Teorema 2: ejemplo Estadística para Ingenierías16  Los datos recogidos en un banco de sangre concreto indican que el 0.1% de los donantes da positivo en el test de VIH y el 1% da positivo para el test de herpes. Si el 1.05% da positivo para uno u otro de estos problemas, ¿cuál es la probabilidad de que un donante seleccionado aleatoriamente no tenga alguno de estos problemas? ¿le sorprendería hallar un donante con ambos problemas?
  • 17. Guayaquil, mayo de 2015 Teorema 2: ejemplo Estadística para Ingenierías17  Datos:  E1: el donante da positivo en el test de VIH.  E2: el donante da positivo para el test de herpes.  P(E1) = 0.001  P(E2) = 0.01  P(E1 E2) = 0.0105  Se pide:  P(E1 E2)c  P(E1 E2)  P(E1)=0.001 P(E2)=0.01 E1E2 P(E1 E2) = 0.0105
  • 18. Guayaquil, mayo de 2015 Teorema 2: ejemplo Estadística para Ingenierías18  Desarrollo:  P(E1 E2)c = 1 - P(E1 E2) = 1 – 0.0105  P(E1 E2)c = 0.9895  0.9895 es la probabilidad de que un donante no tenga alguno de estos problemas.  P(E1  E2) = P(E1) + P(E2) - P(E1 E2)  P(E1 E2) = P(E1) + P(E2) - P(E1  E2)  P(E1 E2) = 0.001 + 0.01 – 0,0105  P(E1 E2) = 0.0005  0.0005 es la probabilidad de un donante tenga ambos problemas VIH y Herpes.
  • 19. Guayaquil, mayo de 2015 Teorema 2: extensión a tres eventos Estadística para Ingenierías19  Si se tienen tres conjuntos en lugar de dos, se puede probar que: P(E1E2 E3) = P(E1) + P(E2) + P(E3) – P(E1E2) – P(E1E3) – P(E2E3) + P(E1E2 E3)  E1 E2 E1E2 E3 E1E2E3
  • 20. Guayaquil, mayo de 2015 Teorema 2: ejemplo Estadística para Ingenierías20  En el gráfico se presenta un Diagrama de Venn donde se describen tres eventos de un Espacio Muestral ( , L) y las probabilidades de los mismos.  E1 E2 E3 0.21 0.10 0.12 0.12 0.08 0.01 x
  • 21. Guayaquil, mayo de 2015 Teorema 2: ejemplo Estadística para Ingenierías21  Calcular P(E1); P(E1  E2)c; P(E1  E3)c; y, P(E1  E2) 1. Verificaremos que la P() = 1 P() = 0.21 + 0.12 + 0.10 + 0.01 + 0.08 + 0.12 + x 1 = 0.64 + x 1 – 0.64 = x  x = 0.36 Desarrollo:  P(E1) = 0.21 + 0.12 + 0.01 + 0.08 P(E1) = 0.42  E1 E2 E3 0.21 0.10 0.12 0.12 0.08 0.01
  • 22. Guayaquil, mayo de 2015 Teorema 2: ejemplo Estadística para Ingenierías22  Calcular P(E1); P(E1  E2)c; P(E1  E3)c; y, P(E1  E2) Desarrollo:  P(E1  E2)c = 0.12  P(E1  E3)c = 0.10  P(E1  E2) = 0.12 + 0.01 P(E1  E2) = 0.13  E1 E2 E3 0.21 0.10 0.12 0.12 0.08 0.01
  • 23. Guayaquil, mayo de 2015 Probabilidad de Eventos Finitos Estadística para Ingenierías23  Es de singular importancia conocer la Cardinalidad de Eventos Finitos, ya que la probabilidad de que ellos ocurran, depende de su cardinalidad, esto es, del número de elementos que posea el evento con respecto al total contenido en.  Si por ejemplo,  tiene N elementos y E es un evento en un Espacio Muestral, tal que E tiene k elementos, k  N, entonces: 0N, N k )(N )E(N )E(P   
  • 24. Guayaquil, mayo de 2015 Probabilidad de Eventos Finitos: ejemplo Estadística para Ingenierías24  Si nos preguntamos cuál es la probabilidad de que aparezca un número menor que 3 en el lanzamiento de un dado “legal”, o equilibrado, sabemos que:   = {1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6}  Y que el conjunto de números menores que tres es el evento E = {1 ; 2};  Además, N(E) = 2 y N() = 6  Entonces, la probabilidad de que un número menor que 3 aparezca durante el lanzamiento es: 3 1 6 2 )E(P 
  • 25. Guayaquil, mayo de 2015 Regla de la Multiplicación de opciones Estadística para Ingenierías25  Sean E1, E2, …, Ek, k eventos cuyas cardinalidades son respectivamente n1, n2, …, nk; si se debe tomar k elementos, primero uno de E1, luego otro de E2 y así sucesivamente hasta tomar el último elemento de Ek, entonces el número de opciones que es posible elegir, es igual a: n1  n2  …  nk  Esto es, al producto de las cardinalidades de los eventos en consideración.
  • 26. Guayaquil, mayo de 2015 Regla de la Multiplicación de opciones: ejemplo Estadística para Ingenierías26  Si una compañía de taxis opera con vehículos de tres distintas marcas, a las que llamaremos A, B y C. la compañía tiene 4 taxis de marca A, tres de marca B y dos de marca C, esto es, un total de nueve vehículos. Un cliente les pide el alquiler simultáneo de tres vehículos pero exige que sean de diferentes marcas. ¿De cuántas opciones de agrupamiento de sus vehículos dispone la compañía para complacer a su cliente?
  • 27. Guayaquil, mayo de 2015 Regla de la Multiplicación de opciones: ejemplo Estadística para Ingenierías27 Desarrollo  Tenemos tres eventos finitos  E1: el cliente alquila un vehículo de la marca A  E2: el cliente alquila un vehículo de la marca B  E3: el cliente alquila un vehículo de la marca C  Las cardinalidades de estos eventos son:  N(E1) = n1 = 4; N(E2) = n2 = 3; y, N(E2) = n3 = 2  Número de opciones = n1  n2  n3 = 4  3  2 = 24  Por lo tanto, la compañía tiene 24 maneras de agrupar tres vehículos de marcas distintas.
  • 28. Guayaquil, mayo de 2015 Combinaciones y Muestras Estadística para Ingenierías28  Supongamos que se tiene una Población Objetivo de tamaño N y que de ella vamos a tomar n Unidades de Investigación, una a una y sin reemplazo, para que constituyan una Muestra de tamaño n, siendo n menor o como máximo igual a N. El Número de Muestras que de esta forma pueden tomarse, se la denomina Número de Combinaciones de n objetos y se calcula de la siguiente manera: )!nN(!n !N n N MuestrasdeNúmero        
  • 29. Guayaquil, mayo de 2015 Combinaciones y Muestras Estadística para Ingenierías29  Si por ejemplo se tiene una Población Objetivo compuesta por las cuatro primeras letras del alfabeto y se quiere identificar todas las posibles Muestras de tamaño dos que de ella pueden obtenerse, se tiene:  Población Objetivo de tamaño N = 4: {a; b; c; d}  Posibles Muestras de tamaño n = 2: {a; b} {a; c} {a; d} {b; c} {b; d} {c; d}  Utilizando la expresión mostrada anteriormente se obtiene: . 6 )12(!2 !234 )!24(!2 !4 2 4 MuestrasdeNúmero            
  • 30. Guayaquil, mayo de 2015 Combinaciones y Muestras: ejemplo Estadística para Ingenierías30  De un grupo de 20 estudiantes se van a elegir 6 para integrar un comité. En la Población Objetivo hay 9 damas y 11 caballeros; se requiere que dos de los integrantes del comité sean necesariamente mujeres. La pregunta es, ¿de cuántas maneras se puede elegir este comité?  Desarrollo  El número de formas en que se pueden escoger dos mujeres de un conjunto de nueve es: 36 2 72 !7!2 !789 )!29(!2 !9 2 9          
  • 31. Guayaquil, mayo de 2015 Combinaciones y Muestras: ejemplo Estadística para Ingenierías31  El número de formas en que se pueden escoger cuatro varones de un conjunto de once es:  Consecuentemente, el número de formas que se puede elegir el comité con 4 varones y 2 mujeres es:  Por lo tanto, el comité puede ser elegido de 11880 formas diferentes. 330 1234 891011 !7!4 !7891011 )!411(!4 !11 4 11              1188033036 4 11 2 9            
  • 32. Guayaquil, mayo de 2015 Probabilidades de Eventos Finitos y Combinaciones: ejemplo Estadística para Ingenierías32  Un representante de ventas debe visitar seis ciudades durante un viaje. Si hay 10 ciudades en el área geográfica que va a visitar, de las cuales seis son mercados primarios para el producto en cuestión, mientras que las otras cuatro son mercados secundarios. Si el vendedor elige al azar las seis ciudades que va a visitarse, ¿cuál es la probabilidad de que… a) cuatro de ellas sean ciudades de mercado primario y dos sean ciudades de mercado secundario? b) las seis resulten ser ciudades de mercado primario?
  • 33. Guayaquil, mayo de 2015 Permutaciones Estadística para Ingenierías35  Las Permutaciones son subconjuntos ordenados de tamaño n tomados de un conjunto de tamaño N.  El número de Permutaciones de tamaño n que se pueden obtener de un conjunto de tamaño N, para n  N, es igual a: )!nN( !N PN n  
  • 34. Guayaquil, mayo de 2015 Permutaciones: ejemplo Estadística para Ingenierías36  En Guayaquil, en uno de los buses de la “Metrovía”, existe una fila lateral de 4 asientos para personas especiales o también de la tercera edad. Si en el bus viajan 8 pasajeros aptos para ocupar este tipo de asientos, ¿de cuántas maneras diferentes pueden sentarse ellos? )personascuatroparadasquedándosesiguenPero( 16805678 !4 !45678 )!48( !8 4 8 !4PformasdeNúmero 8 4           
  • 35. Guayaquil, mayo de 2015 EJERCICIO Estadística para Ingenierías37  Juego de Póker – Examen Semestre anterior
  • 36. Guayaquil, mayo de 2015 Muestreo con y sin reposición Estadística para Ingenierías38  Muestreo sin reposición o más conocido como Muestreo Aleatorio Simple: consiste en la selección aleatoria de elementos sin ser reintegrados a la Población Objetivo.  Ejemplo: de un mazo de naipes que tiene 52 cartas (13 son corazón rojo, 13 corazón negro, 13 brillo y 13 trébol), se van a tomar 2 cartas de manera sucesiva, aleatoria y sin reemplazo. ¿Cuál es la probabilidad de que la segunda carta sea trébol, sabiendo que la primera fue corazón rojo?
  • 37. Guayaquil, mayo de 2015 Que se lee, “probabilidad de que E2 ocurra dado que ya ocurrió E1” Muestreo con y sin reposición Estadística para Ingenierías39  En primer lugar podemos afirmar que:  E1: se selecciona una carta de corazón negro.  E2: se selecciona una carta de trébol, sabiendo que ya se extrajo una carta, que es corazón negro y que no ha sido reintegrada al mazo. 52 13 )(N )E(N )E(P 1 1    51 13 )EE(P 12 
  • 38. Guayaquil, mayo de 2015 Muestreo con y sin reposición Estadística para Ingenierías40  Muestreo con reposición: consiste en la selección aleatoria de elementos de tal manera que una vez observados sean reintegrados a la Población Objetivo.  Ejemplo: Nótese que si una vez verificada cuál fue la primera carta extraída hubiese sido reintegrada al mazo tendríamos, )E(P 52 13 )EE(P 212 
  • 39. Guayaquil, mayo de 2015 Probabilidad Condicional Estadística para Ingenierías41  La Probabilidad Condicional es la probabilidad de que ocurra un evento A, sabiendo que ha sucedido un evento B.  Se denota por:  Dicha probabilidad también puede ser calculada como: "BdadoAdeadprobabilidla"leesey)BA(P    Bquesiempre; )B(P )BA(P )BA(P
  • 40. Guayaquil, mayo de 2015 Probabilidad Condicional: ejemplo Estadística para Ingenierías42  Se sabe que el 50% de la población fuma y que el 10% fuma y es hipertensa. ¿Cuál es la probabilidad de que alguien que es fumador sea hipertenso?  Datos:  A: personas que son hipertensas.  B: personas que fuman.  P(B) = 0.50  P(AB) = 0.10  Se pide:  P(AB)
  • 41. Guayaquil, mayo de 2015 Probabilidad Condicional: ejemplo Estadística para Ingenierías43  Se sabe que el 50% de la población fuma y que el 10% fuma y es hipertensa. ¿Cuál es la probabilidad de que alguien que es fumador sea hipertenso?  Desarrollo:  Por lo tanto, la probabilidad de que alguien sea hipertenso dado que se conoce que es fumador es 0.20. 20.0 50.0 10.0 )B(P )BA(P )BA(P   
  • 42. Guayaquil, mayo de 2015 Probabilidad Condicional Estadística para Ingenierías44  Es importante tener en cuenta que la definición de Probabilidad Condicional satisface los axiomas de Kolmogorov, sin embargo debe resaltarse que si el experimento tiene un Espacio Muestral ( , L), al “condicionar” el mismo, el espacio Muestral se restringe a (’ , L ’); donde ’ es el conjunto de resultados posibles, conociendo que ha ocurrido E1.  P(E1  E1) = 1;  P(E2  E1)  0; y,  P(E2  E3 E1) = P(E2  E1) + P(E3  E1), siempre que E2  E3 = 
  • 43. Guayaquil, mayo de 2015 Probabilidad Condicional Estadística para Ingenierías45  P(E2  E3 E1) = P(E2  E1) + P(E3  E1), siempre que E2  E3 = .  Demostración  P(E2  E3 E1) = P[(E2  E3)  E1]/P(E1) = P[(E2  E1)  (E3  E1)]/P(E1) = [P(E2  E1) + P(E3  E1)]/P(E1) = P(E2  E1)/P(E1) + P(E3  E1)/P(E1)  P(E2  E3 E1) = P(E2  E1) + P(E3  E1)
  • 44. Guayaquil, mayo de 2015 Probabilidad Condicional:Teorema 3 Estadística para Ingenierías46  Si P(E2) > 0 entonces  Demostración )EE(P1)EE(P 2 c 121  )EE(P1 )E(P )EE(P 1)EE(P )E(P )EE(P )E(P )E(P )E(P )EE(P)E(P )E(P )]EE(E[P )E(P )EE(P )EE(P 2 c 1 2 2 c 1 21 2 2 c 1 2 2 2 2 c 12 2 2 c 12 2 21 21           
  • 45. Guayaquil, mayo de 2015 Independencia Estocástica de Eventos Estadística para Ingenierías47  Sean E1 y E2 eventos de un mismo Espacio Muestral, diremos que el Evento E1 es Estocásticamente Independiente del Evento E2 cuando y solo cuando: P(E1  E2) = P(E1) P(E2)  También se cumple que P(E2  E1) = P(E2), así como P(E1  E2) = P(E1).  Si E1 y E2 son estocásticamente independientes no son mutuamente excluyentes, pues necesariamente P(E1  E2)  0.
  • 46. Guayaquil, mayo de 2015 Independencia Estocástica de Eventos: ejemplo Estadística para Ingenierías48  Si se tienen eventos E1 y E2 que se conoce son independientes y se sabe además que P(E1) = 0.80 y P(E2) = 0.30, determinar P(E1  E2) y P(E1  E2).  Desarrollo:  Si los eventos son por hipótesis independientes, se cumple que: P(E1  E2) = P(E1) P(E2) = (0.80)(0.30) = 0.24  Mientras que: P(E1E2) = P(E1) + P(E2) – P(E1E2) = 0.80 + 0.30 – 0.24 P(E1E2) = 0.86
  • 47. Guayaquil, mayo de 2015 Independencia Estocástica de Eventos Estadística para Ingenierías49  Tres eventos E1, E2 y E3 se dicen son Estocásticamente Independientes, cuando y solo cuando es verdad que se cumplen las siguientes cuatro condiciones: i. P(E1  E2) = P(E1) P(E2) ii. P(E1  E3) = P(E1) P(E3) iii. P(E2  E3) = P(E2) P(E3) iv. P(E1  E2  E3) = P(E1) P(E2) P(E3)  Téngase en cuenta que P(E1  E2  E3) = P(E1) P(E2  E1) P(E3  E1  E2 )
  • 48. Guayaquil, mayo de 2015 Independencia Estocástica de Eventos: ejemplo Estadística para Ingenierías50  De un mazo de barajas se extraen de manera sucesiva y sin reemplazo cuatro cartas, se pide calcular la probabilidad que todas las cartas sean “reyes”.  Desarrollo  Ei: sale rey en la i-ésima extracción.  Se nos pide calcular P(E1  E2  E3 E4), que usando la expresión anterior tendríamos: P(E1E2 E3E4) = P(E1) P(E2 E1) P(E3 E1E2) P(E4 E1E2 E3) 6497400 24 49 1 . 50 2 . 51 3 . 52 4 )EEEE(P 4321 
  • 49. Guayaquil, mayo de 2015 Regla de la ProbabilidadTotal Estadística para Ingenierías51  En un experimento estadístico, supongamos que el conjunto de resultados posibles , es “particionado” en k eventos, a los que denominaremos E1, E2, …, Ek.  Particionar significa que los k eventos son Exhaustivos y Mutuamente Excluyentes. jipara,EEE k 1i jii   
  • 50. Guayaquil, mayo de 2015 Regla de la ProbabilidadTotal Estadística para Ingenierías52  Supongamos que A es un evento cualquiera en ( , L). Entonces:           k 1i ii iii k 1i i k21 k 1i ik21 )E(P)EA(P)A(PquetenemosFinalmente )E(P)EA(P)EA(PqueconoceseAdemás )EA(P)A(P )EA(P...)EA(P)EA(P)A(P )EA()EA(...)EA()EA(A 
  • 51. Guayaquil, mayo de 2015 Regla de la ProbabilidadTotal Estadística para Ingenierías53  A = (A  E1)  (A  E2)  …  (A  Ek) E3 E2 E1 E4 E5 E6 Ek A  E1  A
  • 52. Guayaquil, mayo de 2015 Regla de la ProbabilidadTotal: ejemplo Estadística para Ingenierías54  Cuatro ventanillas operan en la agencia de un banco, en su orden, las ventanillas atienden al 25%, 28%, 33% y 14% de los clientes. En la ventanilla 1 ocurre alguna inconformidad el 13% de las veces que atienden a un cliente; en la ventanilla 2 el 2%; en la ventanilla 3 el 5% de las veces; y, en la restante, el 1.50% de las veces. ¿Cuál es la probabilidad que un día cualquiera se produzca una inconformidad?
  • 53. Guayaquil, mayo de 2015 Regla de la ProbabilidadTotal: ejemplo Estadística para Ingenierías55  Datos  A: se produce una inconformidad.  E1: el cliente es atendido en la ventanilla 1.  E2: el cliente es atendido en la ventanilla 2.  E3: el cliente es atendido en la ventanilla 3.  E4: el cliente es atendido en la ventanilla 4.  P(E1) = 0.25 ; P(A  E1) = 0.13 ; P(E2) = 0.28 ; P(A  E2) = 0.02  P(E3) = 0.33 ; P(A  E3) = 0.05 ; P(E4) = 0.14 ; P(A  E4) = 0.015  Se pide  P(A)
  • 54. Guayaquil, mayo de 2015 Regla de la ProbabilidadTotal: ejemplo Estadística para Ingenierías56  Desarrollo P(A) = P(AE1)P(E1) + P(AE2)P(E2) + P(AE3)P(E3) + P(AE4)P(E4) P(A) = 0.13 (0.25) + 0.02 (0.28) + 0.05 (0.33) + 0.015 (0.14) P(A) = 0.0325 + 0.0056 + 0.0165 + 0.0021 P(A) = 0.0567  La probabilidad de que se produzca una inconformidad un día cualquiera es de 0.0567.
  • 55. Guayaquil, mayo de 2015 Teorema de Bayes Estadística para Ingenierías57  Sea ( , L) el Espacio Muestral de un Experimento Estadístico; sean además E1, E2, …, Ek, k Eventos Exhaustivos y Mutuamente Excluyentes en dicho Espacio Muestral. Sea A un evento cualquiera que resulta en el experimento. Bajo estas condiciones, )A(P )E(P)EA(P )E(P)EA(P )E(P)EA(P )AE(P rr k 1i ii rr r  
  • 56. Guayaquil, mayo de 2015 Teorema de Bayes: demostración Estadística para Ingenierías58  Por la aplicación de la definición de probabilidad condicional, se conoce que:      k 1i ii rr r rr r r r )E(P)EA(P )E(P)EA(P )AE(P )A(P )E(P)EA(P )AE(P )A(P )EA(P )AE(P
  • 57. Guayaquil, mayo de 2015 Teorema de Bayes: ejemplo Estadística para Ingenierías59  Con los datos de las ventanillas del banco del ejercicio sobre Probabilidad Total, si se conoce que ocurrió una inconformidad, y no es posible identificar quien lo cometió, por falta de cooperación del usuario. ¿Cuál es la probabilidad que ocurrió en la ventanilla 2?  Se pide  P(E2  A)  Por lo tanto, la probabilidad de que dado que ocurrió una inconformidad ésta haya sido en la ventanilla 2 es 0.099 099.0 0567.0 )28.0(02.0 )A(P )E(P)EA(P )AE(P 22 2 
  • 58. Guayaquil, mayo de 2015 Referencias Estadística para Ingenierías60  Zurita, G. (2010), “Probabilidad y Estadística: Fundamentos y Aplicaciones”, Segunda Edición, Escuela Superior Politécnica del Litoral, Instituto de Ciencias Matemáticas, Guayaquil-Ecuador.