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Probabilidad y Estadística 2023 Valencia

Probabilidad de retrasos en vuelos

Problema 8. Cada fin de semana llegan al aeropuerto de Alicante 161 vuelos. De estos 161 vuelos, 95 proceden del territorio nacional, 50 proceden de la Unión Europea y 16 proceden de paises de fuera de la Unión Europea. Sabiendo que el 5% de los vuelos con procedencia nacional, el 4% de los vuelos con procedencia de la Unión Europea y el 6.25% del resto de vuelos se retrasan: a) Calcular la probabilidad de que durante el fin de semana un vuelo se retrase. (5 puntos) b) Sabiendo que un vuelo concreto se ha retrasado, calcular la probabilidad de que este vuelo proceda de la Unión Europea. (5 puntos) Los resultados han de expresarse en forma de fracción o en forma decimal con cuatro decimales de aproximación.
Paso 1
Definición de sucesos y asignación de probabilidades
**a) Calcular la probabilidad de que durante el fin de semana un vuelo se retrase.** Primero, definimos los sucesos según el origen de los vuelos y si sufren retraso: - $N$: El vuelo procede del territorio nacional. - $E$: El vuelo procede de la Unión Europea. - $O$: El vuelo procede de países de fuera de la Unión Europea (Otros). - $R$: El vuelo se retrasa. - $\bar{R}$: El vuelo no se retrasa. Calculamos las probabilidades de cada origen dividiendo el número de vuelos por el total ($161$): $$P(N) = \frac{95}{161}, \quad P(E) = \frac{50}{161}, \quad P(O) = \frac{16}{161}$$ Extraemos las probabilidades condicionadas de retraso dadas en el enunciado: - $P(R|N) = 5\% = 0.05 = \frac{5}{100}$ - $P(R|E) = 4\% = 0.04 = \frac{4}{100}$ - $P(R|O) = 6.25\% = 0.0625 = \frac{6.25}{100} = \frac{1}{16}$ 💡 **Tip:** Identificar correctamente los sucesos y sus probabilidades es el primer paso crítico en cualquier problema de probabilidad condicionada.
Paso 2
Construcción del diagrama de árbol
Representamos la situación mediante un diagrama de árbol para visualizar todas las posibles combinaciones de sucesos y sus probabilidades asociadas:
Inicio Nacional (N) U.E. (E) Fuera U.E. (O) Retraso (R) No Retr. (R̄) Retraso (R) No Retr. (R̄) Retraso (R) No Retr. (R̄) 95/161 50/161 16/161 0.05 0.04 0.0625
Paso 3
Cálculo de la probabilidad total de retraso
Para hallar la probabilidad total de que un vuelo se retrase, aplicamos el **Teorema de la Probabilidad Total**, sumando las probabilidades de que el retraso ocurra en cada uno de los tres orígenes: $$P(R) = P(N) \cdot P(R|N) + P(E) \cdot P(R|E) + P(O) \cdot P(R|O)$$ Sustituimos los valores: $$P(R) = \left( \frac{95}{161} \cdot 0.05 \right) + \left( \frac{50}{161} \cdot 0.04 \right) + \left( \frac{16}{161} \cdot 0.0625 \right)$$ Realizamos las operaciones intermedias: - $P(N \cap R) = \frac{95 \cdot 0.05}{161} = \frac{4.75}{161}$ - $P(E \cap R) = \frac{50 \cdot 0.04}{161} = \frac{2}{161}$ - $P(O \cap R) = \frac{16 \cdot 0.0625}{161} = \frac{1}{161}$ Sumamos las fracciones: $$P(R) = \frac{4.75 + 2 + 1}{161} = \frac{7.75}{161}$$ Para obtener el resultado final, multiplicamos por 100 arriba y abajo para quitar decimales de la fracción: $$P(R) = \frac{775}{16100} = \frac{31}{644} \approx 0.0481$$ 💡 **Tip:** El Teorema de la Probabilidad Total permite calcular la probabilidad de un suceso final sumando los caminos que llevan a él en el diagrama de árbol. ✅ **Resultado:** $$\boxed{P(R) = \frac{31}{644} \approx 0.0481}$$
Paso 4
Aplicación del Teorema de Bayes
**b) Sabiendo que un vuelo concreto se ha retrasado, calcular la probabilidad de que este vuelo proceda de la Unión Europea.** Se nos pide calcular una probabilidad a posteriori, es decir, la probabilidad del origen dado que conocemos el efecto (el retraso). Usamos el **Teorema de Bayes**: $$P(E|R) = \frac{P(E \cap R)}{P(R)} = \frac{P(E) \cdot P(R|E)}{P(R)}$$ Ya conocemos los valores de los pasos anteriores: - $P(E \cap R) = \frac{2}{161}$ - $P(R) = \frac{7.75}{161}$ Sustituimos en la fórmula: $$P(E|R) = \frac{\frac{2}{161}}{\frac{7.75}{161}} = \frac{2}{7.75}$$ Simplificamos la fracción: $$P(E|R) = \frac{200}{775} = \frac{8}{31} \approx 0.2581$$ 💡 **Tip:** El Teorema de Bayes siempre relaciona la probabilidad de una "causa" condicionada a un "efecto" ya observado. ✅ **Resultado:** $$\boxed{P(E|R) = \frac{8}{31} \approx 0.2581}$$
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