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Probabilidad y Estadística 2017 La Rioja

Probabilidad: Uso de complejo de piscinas

3.- (2 puntos) El $50\%$ de los habitantes de una localidad tienen más de 65 años y el $10\%$ tienen menos de 18 años. El $60\%$ de los mayores de 65 años, así como el $80\%$ de los menores de 18 y el $40\%$ del resto de los habitantes, utilizan el complejo de piscinas local. (I) Elegido al azar un habitante de la localidad, calcule la probabilidad de que utilice el complejo de piscinas local. (II) Elegido al azar un habitante de la localidad que no utiliza el complejo de piscinas local, halle la probabilidad que tenga más de 65 años.
Paso 1
Definición de sucesos y construcción del árbol de probabilidad
Para resolver este problema, primero definimos los sucesos según los grupos de edad y el uso de las instalaciones: - $M$: El habitante tiene más de 65 años. - $J$: El habitante tiene menos de 18 años (jóvenes). - $R$: El habitante pertenece al resto de la población (entre 18 y 65 años). - $P$: El habitante utiliza el complejo de piscinas. - $\bar{P}$: El habitante NO utiliza el complejo de piscinas. Calculamos la probabilidad del grupo "resto" ($R$): $$P(R) = 1 - (P(M) + P(J)) = 1 - (0.50 + 0.10) = 0.40$$ A continuación, representamos la información mediante un árbol de probabilidad:
Inicio M (>65) J (<18) R (Resto) 0.50 0.10 0.40 P: 0.60 P̄: 0.40 P: 0.80 P̄: 0.20 P: 0.40 P̄: 0.60
💡 **Tip:** En un árbol de probabilidad, la suma de las probabilidades de las ramas que parten de un mismo nodo siempre debe ser 1.
Paso 2
Probabilidad de utilizar la piscina (Teorema de la Probabilidad Total)
**(I) Elegido al azar un habitante de la localidad, calcule la probabilidad de que utilice el complejo de piscinas local.** Para calcular la probabilidad de que un habitante use la piscina $P(P)$, aplicamos el **Teorema de la Probabilidad Total**, sumando las probabilidades de usar la piscina en cada grupo de edad: $$P(P) = P(M) \cdot P(P|M) + P(J) \cdot P(P|J) + P(R) \cdot P(P|R)$$ Sustituimos los valores conocidos: $$P(P) = (0.50 \cdot 0.60) + (0.10 \cdot 0.80) + (0.40 \cdot 0.40)$$ $$P(P) = 0.30 + 0.08 + 0.16 = 0.54$$ ✅ **Resultado:** $$\boxed{P(P) = 0.54}$$ 💡 **Tip:** El Teorema de la Probabilidad Total se usa cuando un suceso puede ocurrir a través de varios caminos excluyentes que forman una partición del espacio muestral.
Paso 3
Probabilidad condicionada (Teorema de Bayes)
**(II) Elegido al azar un habitante de la localidad que no utiliza el complejo de piscinas local, halle la probabilidad que tenga más de 65 años.** Se nos pide la probabilidad condicionada $P(M|\bar{P})$. Usamos el **Teorema de Bayes**: $$P(M|\bar{P}) = \frac{P(M \cap \bar{P})}{P(\bar{P})}$$ Primero, calculamos $P(\bar{P})$, que es el suceso contrario a utilizar la piscina: $$P(\bar{P}) = 1 - P(P) = 1 - 0.54 = 0.46$$ Ahora, calculamos la probabilidad de la intersección (habitante mayor de 65 que no usa la piscina): $$P(M \cap \bar{P}) = P(M) \cdot P(\bar{P}|M) = 0.50 \cdot (1 - 0.60) = 0.50 \cdot 0.40 = 0.20$$ Finalmente, calculamos la probabilidad condicionada: $$P(M|\bar{P}) = \frac{0.20}{0.46} = \frac{20}{46} = \frac{10}{23} \approx 0.4348$$ ✅ **Resultado:** $$\boxed{P(M|\bar{P}) = \frac{10}{23} \approx 0.4348}$$ 💡 **Tip:** Recuerda que $P(A|B)$ representa la probabilidad de que ocurra $A$ sabiendo que ya ha ocurrido $B$. En este caso, ya sabemos que el habitante no usa la piscina.
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