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MAI NM › Bloque 4 · Estadística y probabilidad › Tema 8 ·Probabilidad

NM 4.6Sucesos combinados: Diagramas y tablas

Uso de diagramas de Venn, diagramas de árbol, tablas de doble entrada y diagramas de espacio muestral para calcular probabilidades de sucesos combinados. Sucesos mutuamente excluyentes, sucesos independientes y probabilidad condicionada. Probabilidades con y sin reemplazamiento.

Sucesos combinados y la regla de la suma

Dados dos sucesos A y B, la probabilidad de que ocurra al menos uno de los dos (su unión) es:

P(A∪B)=P(A)+P(B)−P(A∩B)

Si A y B son mutuamente excluyentes (no pueden ocurrir a la vez, A∩B=⌀), la fórmula se simplifica a P(A∪B)=P(A)+P(B). Los diagramas de Venn son especialmente útiles para visualizar estas relaciones.

Probabilidad condicionada y sucesos independientes

La probabilidad condicionada de A dado B, P(A|B), es la probabilidad de que ocurra A sabiendo que B ya ha ocurrido:

P(A|B)=P(A∩B)P(B),P(B)≠0

Dos sucesos son independientes si el hecho de que ocurra uno no afecta a la probabilidad del otro: P(A|B)=P(A), lo que equivale a decir que P(A∩B)=P(A)⋅P(B).

Diagramas de árbol y experimentos con/sin reemplazamiento

Un diagrama de árbol representa las distintas etapas de un experimento y sus probabilidades asociadas en cada rama; la probabilidad de un resultado final se calcula multiplicando las probabilidades a lo largo de la rama correspondiente. En experimentos de extracción sucesiva, si el elemento extraído se repone (con reemplazamiento), las probabilidades no cambian de una extracción a otra (sucesos independientes); si no se repone (sin reemplazamiento), las probabilidades sí cambian (sucesos dependientes).

Actividad resuelta

1. En una bolsa hay 5 bolas rojas y 3 azules. Se extraen dos bolas sin reemplazamiento. Calcula la probabilidad de que ambas sean rojas.

P(1ªroja)=58P(2ªroja∣1ªroja)=47

P(ambasrojas)=58⋅47=2056=514

Figura 9. Diagrama de árbol sin reemplazo.

2. En un grupo de 100 estudiantes, 60 estudian Matemáticas, 45 estudian Física y 30 estudian ambas asignaturas. Calcula la probabilidad de que un estudiante elegido al azar estudie Matemáticas o Física, y comprueba si estudiar Matemáticas y estudiar Física son sucesos independientes.

P(M∪F)=P(M)+P(F)−P(M∩F)=0,6+0,45−0,3=0,75

Si fueran independientes, se cumpliría P(M∩F)=P(M)⋅P(F). Como P(M)⋅P(F)=0,6⋅0,45=0,27≠0,3=P(M∩F), los sucesos no son independientes.

Figura 10. Diagrama de Venn con los datos del problema.

🖩 Recursos tecnológicos

🧩 Diagrama de Venn
🧩 Diagramas de árbol

✎ Problemas para practicar en clase

Ejercicios básicos para afianzar la teoría de este ítem. Resuélvelos en tu cuaderno.

1. En una encuesta a 100 personas: 60 usan bus, 45 usan bici y 20 ambos. Completa el diagrama de Venn y calcula la probabilidad de usar solo bus y de no usar ninguno.

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Solo bus = 40, ambos = 20, solo bici = 25, ninguno = 100 − 85 = 15. P(solo bus) = 0,40 ; P(ninguno) = 0,15

2. Completa la tabla de contingencia (chicos/chicas × aprueban/suspenden) con totales 40 y 60, y 70 aprobados, donde 30 chicos aprueban. Calcula P(aprobar | chica).

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Chicos aprueban 30, suspenden 10 ; chicas aprueban 40, suspenden 20 (totales 70 y 30). P(aprobar | chica) = 40/60 = 2/3

3. Se extraen dos bolas sin reemplazo de una urna con 4 rojas y 3 azules. Dibuja el diagrama de árbol y calcula P(dos rojas) y P(distinto color).

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P(RR) = 4/7 · 3/6 = 2/7 ≈ 0,286 ; P(distinto color) = 4/7 · 3/6 + 3/7 · 4/6 = 4/7 ≈ 0,571

4. Un test detecta una enfermedad que tiene el 2 % de la población con sensibilidad del 95 % y falsos positivos del 4 %. Con un diagrama de árbol calcula P(positivo).

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P(positivo) = 0,02 · 0,95 + 0,98 · 0,04 = 0,019 + 0,0392 = 0,0582

5. Sabiendo que P(A)=0,6, P(B)=0,5 y P(A ∩ B) =0,3, calcula P(A | B) y decide si A y B son independientes.

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P(A | B) = 0,3/0,5 = 0,6 = P(A) ⇒ A y B son independientes (también P(A) · P(B) = 0,3 = P(A ∩ B))

6. Se lanza una moneda tres veces. Calcula la probabilidad de obtener al menos una cara usando el complementario.

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P(al menos una cara) = 1 − P(ninguna) = 1 − (1/2)³ = 7/8

7. Con probabilidad condicionada: en una caja hay 10 piezas, 3 defectuosas. Se toman 2 sin reemplazo. Calcula P(la segunda defectuosa | la primera defectuosa) y P(ambas defectuosas).

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P(2.ª defectuosa | 1.ª defectuosa) = 2/9 ; P(ambas) = 3/10 · 2/9 = 1/15 ≈ 0,0667