Probabilidad y Estadística 2024 Pais Vasco
Probabilidad de sucesos independientes
Sean $A$ y $B$ sucesos aleatorios independientes, siendo sus probabilidades $P(A) = 0,7$ y $P(B) = 0,1$, y sean $\bar{A}$ y $\bar{B}$ los sucesos complementarios de $A$ y $B$ respectivamente. Calcula las siguientes probabilidades razonadamente, e indica claramente el proceso o ley aplicada:
(a) (0,5 p) $P(A \cup B)$,
(b) (0,5 p) $P(\bar{A} \cup \bar{B})$,
(c) (0,5 p) $P(\bar{A} \cap \bar{B})$,
(d) (0,5 p) $P(A \cap \bar{B})$,
(e) (0,5 p) $P(\bar{A} | \bar{B})$.
Paso 1
Propiedad de independencia y tabla de contingencia
**(a) (0,5 p) $P(A \cup B)$**
Primero, identificamos que $A$ y $B$ son **sucesos independientes**. Esto implica que la probabilidad de su intersección es el producto de sus probabilidades individuales:
$$P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B) = 0,7 \cdot 0,1 = 0,07.$$
Además, calculamos las probabilidades de los sucesos complementarios:
$$P(\bar{A}) = 1 - P(A) = 1 - 0,7 = 0,3,$$
$$P(\bar{B}) = 1 - P(B) = 1 - 0,1 = 0,9.$$
Podemos organizar la información en una tabla de contingencia para facilitar los cálculos de los siguientes apartados:
$$\begin{array}{c|cc|c}
& B & \bar{B} & \text{Total} \\ \hline
A & 0,07 & 0,63 & 0,7 \\
\bar{A} & 0,03 & 0,27 & 0,3 \\ \hline
\text{Total} & 0,1 & 0,9 & 1,0
\end{array}$$
Para resolver el apartado (a), aplicamos la fórmula de la probabilidad de la unión:
$$P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)$$
$$P(A \cup B) = 0,7 + 0,1 - 0,07 = 0,73.$$
💡 **Tip:** Recuerda que si dos sucesos son independientes, $P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B)$. Esto no debe confundirse con sucesos incompatibles (donde la intersección es 0).
✅ **Resultado:**
$$\boxed{P(A \cup B) = 0,73}$$
Paso 2
Leyes de De Morgan para la unión de complementarios
**(b) (0,5 p) $P(\bar{A} \cup \bar{B})$**
Aplicamos la **Primera Ley de De Morgan**, que establece que la unión de los complementarios es el complementario de la intersección:
$$\bar{A} \cup \bar{B} = \overline{A \cap B}.$$
Por lo tanto:
$$P(\bar{A} \cup \bar{B}) = P(\overline{A \cap B}) = 1 - P(A \cap B).$$
Como ya calculamos que $P(A \cap B) = 0,07$:
$$P(\bar{A} \cup \bar{B}) = 1 - 0,07 = 0,93.$$
💡 **Tip:** Las Leyes de De Morgan son fundamentales: $\bar{A} \cup \bar{B} = \overline{A \cap B}$ y $\bar{A} \cap \bar{B} = \overline{A \cup B}$.
✅ **Resultado:**
$$\boxed{P(\bar{A} \cup \bar{B}) = 0,93}$$
Paso 3
Intersección de complementarios
**(c) (0,5 p) $P(\bar{A} \cap \bar{B})$**
Aplicamos la **Segunda Ley de De Morgan**, que establece que la intersección de los complementarios es el complementario de la unión:
$$\bar{A} \cap \bar{B} = \overline{A \cup B}.$$
Usando el resultado obtenido en el apartado (a), donde $P(A \cup B) = 0,73$:
$$P(\bar{A} \cap \bar{B}) = P(\overline{A \cup B}) = 1 - P(A \cup B) = 1 - 0,73 = 0,27.$$
Alternativamente, como $A$ y $B$ son independientes, sus complementarios $\bar{A}$ y $\bar{B}$ también lo son:
$$P(\bar{A} \cap \bar{B}) = P(\bar{A}) \cdot P(\bar{B}) = 0,3 \cdot 0,9 = 0,27.$$
✅ **Resultado:**
$$\boxed{P(\bar{A} \cap \bar{B}) = 0,27}$$
Paso 4
Intersección de un suceso y el complementario de otro
**(d) (0,5 p) $P(A \cap \bar{B})$**
Esta probabilidad representa la probabilidad de que ocurra $A$ y no ocurra $B$. Podemos calcularla de dos formas:
1. **Por la diferencia de sucesos:**
$$P(A \cap \bar{B}) = P(A) - P(A \cap B) = 0,7 - 0,07 = 0,63.$$
2. **Por independencia:**
Dado que $A$ y $B$ son independientes, $A$ y $\bar{B}$ también lo son:
$$P(A \cap \bar{B}) = P(A) \cdot P(\bar{B}) = 0,7 \cdot 0,9 = 0,63.$$
Ambos métodos confirman el resultado obtenido previamente en nuestra tabla de contingencia.
✅ **Resultado:**
$$\boxed{P(A \cap \bar{B}) = 0,63}$$
Paso 5
Probabilidad condicionada
**(e) (0,5 p) $P(\bar{A} | \bar{B})$**
Aplicamos la definición de **probabilidad condicionada**:
$$P(\bar{A} | \bar{B}) = \frac{P(\bar{A} \cap \bar{B})}{P(\bar{B})}.$$
Utilizamos los valores hallados anteriormente:
- $P(\bar{A} \cap \bar{B}) = 0,27$
- $P(\bar{B}) = 0,9$
Sustituimos:
$$P(\bar{A} | \bar{B}) = \frac{0,27}{0,9} = 0,3.$$
💡 **Tip:** Dado que $\bar{A}$ y $\bar{B}$ son independientes, se debe cumplir que $P(\bar{A} | \bar{B}) = P(\bar{A})$. Como $P(\bar{A}) = 0,3$, el resultado es coherente con la teoría de independencia.
✅ **Resultado:**
$$\boxed{P(\bar{A} | \bar{B}) = 0,3}$$