Probabilidad y Estadística primer parcial.
PROBABILIDAD Y ESTADISTICA
ESTADISTICA
Ciencia que estudia la recolección, análisis interpretación de datos, para explicar condiciones regulares e irregulares de algunos fenómenos.
Estadística descriptiva: disciplina que almacena, ordena recoge realiza tablas o gráficos y calcula parámetros.
Estadística inferencial : permite hacer deducciones o conclusiones sobre el objeto de estudio
ELEMENTOS ESTADISTICOS
- Población
- Muestra
- Dato
- Variable y sus tipos
Variable cualitativa
Las variables cualitativas son aquellas características o cualidades que no pueden ser calculadas con números, sino que son clasificadas con palabras.
Este tipo de variable, a su vez, se divide en:
- Cualitativa nominal: aquellas variables que no siguen ningún orden en específico. Por ejemplo, los colores, tales como el negro, naranja o amarillo.
- Cualitativa ordinal: aquellas que siguen un orden o jerarquía. Por ejemplo, el nivel socioeconómico alto, medio o bajo.
- Cualitativa binaria: variables que permiten tan solo dos resultados. Por ejemplo, sí o no; hombre o mujer.
Variable cuantitativa
Las variables cuantitativas son aquellas características o cualidades que sí pueden expresarse o medirse a través de números.
Este tipo de variable, a su vez, se divide en:
- Cuantitativa discreta: aquella variable que utiliza valores enteros y no finitos.
- Cuantitativa continua: aquella variable que utiliza valores finitos y objetivos, y suele caracterizarse por utilizar valores decimales.
Tabulación de datos: consiste en presentar los datos estadísticos en forma de tabla o cuadros.
Frecuencia relativa acumulada : proporción de datos acumulados que se encuentran hasta cierto punto, es el cociente de la frecuencia acumulada de un valor determinado y el número total de datos.
Número de intervalos o clases(m): número de grupos en los que es posible dividir los valores de la variable, el número de clases no debe ser tan grande pero tampoco tan pequeño.
Frecuencia relativa acumulada(H¡): Proporción de datos de la muestra menores o iguales al límite real superior del intervalo
En la estadística, las descripciones de los conjuntos de datos, nos proporciona métodos gráficos y tabulares para organizar y resumir datos, para luego usar dicha información y sacar conclusiones, de modo que, si queremos determinar su significación, rápidamente se pueda tener una idea de las características esenciales de los datos.
La importancia de tratar estos temas radica en que siempre que se aborde un problema desde el punto de vista de la Estadística, con el fin de hacer generalizaciones e inferencias sobre la población, será necesario tomar como base muestra de la población en estudios y describirlas. Los primeros pasos del proceso son la organización, distribución y descripción de datos. La distribución de los datos puede hacerse de forma numérica y gráfica.
La representación tabular y gráfica de los datos asociados a las diferentes variables nos son familiares las tablas de frecuencias: relativas y acumuladas; y los gráficos: histograma, polígono de frecuencia, barras, sectores etc.
Tablas de frecuencia. - Colocan todos los datos en clases específicas.
ESTADO CONYUGAL DE LOS ORENSES
Visualizaciones gráficas. - Permiten subministrar una clara representación visual de los datos.
ESTADO CONYUGAL DE LOS ORENSES
DISTRIBUCIONES DE FRECUENCIAS
La distribución de frecuencia es una disposición tabular de datos estadísticos, ordenados ascendente o descendentemente, de acuerdo a la frecuencia de cada dato.
La representación gráfica de una tabla de frecuencias permite percibir con mayor claridad algunas características de la cantidad de datos que se investiga. Por ello, a través de gráficos, resulta bastante más fácil transmitir conclusiones a personas no habituadas a la interpretación de tablas de frecuencias.
Para representar gráficamente una distribución de frecuencias se utiliza un par de ejes de coordenadas. En el eje de las abscisas se representará la variable estudiada y en el eje de las ordenadas, las correspondientes frecuencias. Las frecuencias pueden ser:
Frecuencia absoluta. - La frecuencia absoluta es el número de veces que aparece un determinado valor en un estudio estadístico.
La suma de las frecuencias es igual al número total de datos, que se representa por N.
Frecuencia acumulada. - La frecuencia acumulada es la suma de las frecuencias absolutas de todos los valores inferiores o iguales al valor considerado.
Frecuencia relativa. - La frecuencia relativa es el cociente entre la frecuencia absoluta de un determinado valor y el número total de datos. La frecuencia es igual a la unidad.
para poder hacer el llenado de la tabla de frecuencias y sacar la distribución de datos es necesario:
- ordenar los datos de mayos a menos
- sacar el recorrido o rango (valor máximo menos valor mínimo)
- -numero de intervalos o clases (se determina con la raíz cuadrada del número de datos)
- amplitud del intervalo (Se divide el rango en la cantidad de intervalos que se desea tener)
- identificar los extremos de los intervalo, tomando en cuenta el intervalo menos un poco mas bajo y el intervalo mayor un poco mas alto.
- calcular los extremos por cada intervalo de clase, sumando la amplitud del intervalo.
- se determinan las marca de clase, sumando al limite inferior la mitad de la amplitud.
- frecuencia absoluta (contando el numero de observaciones que se encuentran en el limite inferior o superior)
- frecuencia absoluta absoluta acumulada (se suma la frecuencia absoluta correspondiente mas todas las anteriores)
- frecuencia relativa (dividir la frecuencia absoluta de cada clase para el total de observaciones)
- frecuencia relativa acumulada (se suma la frecuencia relativa correspondiente mas todas las anteriores)
EJEMPLO:
TABLAS DE FRECUENCIA CON DATOS AGRUPADOS.
Las distribuciones de frecuencias están basadas en la reducción de datos mediante la agrupación de los mismos que se presentan mediante las tablas estadísticas que son agrupaciones de datos ordenados con arreglo a un criterio lógico, procesos que se denominan tabulación.
Es aquella distribución en la que la disposición tabular de los datos estadísticos se encuentra ordenada en clases y con la frecuencia en cada clase; es decir, los datos originales de varios valores del conjunto se combinan para formar un intervalo de clase.
La distribución de frecuencias agrupadas o tabla con datos agrupados se emplea si las variables tienden a grandes valores o la variable es continua.
Se agrupan los valores en intervalos que tengan la misma amplitud denominados clases. A cada clase se le asigna su frecuencia correspondiente.
Clase o Intervalo de clase. - Son divisiones o categorías en las cuales se agrupan un conjunto de datos ordenados con características comunes. Para organizar los valores de la serie de datos hay que determinar un número de clases que sea conveniente.
Límites de la clase. - Cada clase está delimitada por el límite inferior de la clase y el límite superior de la clase.
Amplitud de la clase(c). - La amplitud de la clase es la diferencia entre el límite superior e inferior de la clase.
Marca de clase (Xm). - La marca de clase es el punto medio de cada intervalo y es el valor que representa a todo el intervalo.
EJEMPLO: En el barrio Miguel Concha Álvarez de la ciudad de Santa Rosa, se encuesto la edad de las personas que habitan en este barrio. Los resultados obtenidos fueron los siguientes:
DIAGRAMA DE BARRAS: Es la representación gráfica usual para variables cuantitativas discretas o para variables cualitativas. En el eje de ordenadas representamos los diferentes valores de la variable (xi). Sobre cada valor levantamos una barra de altura igual a la frecuencia (absoluta o relativa).
DIAGRAMA DE SECTORES O DE PASTEL: Es el más usual en variables cualitativas. Se representan mediante círculos. A cada valor de la variable se le asocia el sector circular proporcional a su frecuencia.
Gráficos para variables continuas
HISTOGRAMA: Es la representación gráfica de las frecuencias agrupadas de una variable continua sobre intervalos. A diferencia de los diagramas de barras, los histogramas dibujan rectángulos unidos entre sí, lo que significa que existe continuidad en la variable cuyos valores se representan en el eje horizontal que se halla dividido en intervalos de igual amplitud. Las áreas de los rectángulos son proporcionales a las frecuencias que representan.
POLÍGONO DE FRECUENCIAS. -Es la representación gráfica que se realizan trazando los puntos que representan las frecuencias y uniéndolos mediante segmentos.
HISTOGRAMAS Y POLÍGONO DE FRECUENCIAS. - Se realizan trazando los puntos formados las marcas de clase y las frecuencias, y uniéndolos mediante segmentos. También se puede construir el polígono de frecuencia uniendo los puntos medios de cada rectángulo de un histograma.
Ejemplo:
Suponga que un investigador desea determinar cómo varía el peso de un grupo de estudiantes de primer semestre de una universidad. Selecciona una muestra de 50 estudiantes y registra sus pesos en kilogramos. Los datos obtenidos fueron los siguientes:
65 63 65 63 69 67 53 58 60 61
64 65 64 72 68 66 55 57 60 62
64 65 64 71 68 66 56 59 61 62
63 65 63 70 67 66 57 59 61 62
64 64 63 69 67 66 58 60 61 62
Este diagrama facilita determinar la cantidad de veces que se repite un dato y los valores de los datos con el fin de escribirlos de manera ordenada en la tabla.
Para construir la tabla de datos no agrupados se debe calcular primero lo siguiente:
Número de clases
k=1+3,322log(n)=1+3,322log(50)=6,64≈7
Rango
R=xn−x1=72−53=19
Amplitud de clase
I=Rk=197=2,71≈3
Punto medio: mi es el valor central de la clase. Se obtiene calculando el promedio de los límites reales, sumando al límite real inferior el límite real superior y dividiendo por dos.
Frecuencia absoluta. Se define como el número de elementos u observaciones pertenecientes a una misma clase.
Frecuencia relativa: Se obtiene dividiendo la frecuencia absoluta por el número total de observaciones. Indica la importancia relativa de la clase.
Frecuencias acumuladas: Es la suma de las frecuencias absolutas o relativas en sentido ascendente o descendente según se quieran acumular “hacia arriba” o “hacia abajo”
Al construir la tabla de datos agrupados con la información del ejemplo, se tiene:
Tabla de datos agrupados
| Punto medio
| Frecuencia absoluta | Frecuencia absoluta acumulada | Frecuencia relativa | Frecuencia relativa acumulada |
Pesos (Kg) | mi | f i | F i | fr i | Fr i |
53 - 55 | 54 | 2 | 2 | 4,00% | 4,00% |
56 - 58 | 57 | 5 | 7 | 10,00% | 14,00% |
59 - 61 | 60 | 9 | 16 | 18,00% | 32,00% |
62 - 64 | 63 | 15 | 31 | 30,00% | 62,00% |
65 - 67 | 66 | 12 | 43 | 24,00% | 86,00% |
68 - 70 | 69 | 5 | 48 | 10,00% | 96,00% |
71 - 73 | 72 | 2 | 50 | 4,00% | 100,00% |
|
| 50 |
| 100,00% |
|
Las variables
PROBABILIDAD
unión: En la teoría de conjuntos, la unión de dos conjuntos es una operación que resulta en otro conjunto, cuyos elementos son los mismos de los conjuntos iniciales.
Cuando la intersección de dos conjuntos es vacía, se dice que son disyuntos
y se representa S ∩ D = Ø.
El símbolo con el que se representa la intersección es este: ∩ se llama capa
por ejemplo:
F = {Amarillo, Azul, rojo, verde. morado}
G = {verde, café, rosado, negro, gris, rojo}
ENTONCES F ∩ G = { verde, rojo} ya que son los elementos que se repiten en ambos conjuntos.
A = { a, b, c, d, e} y B = { a, e, i, o}
Así, por ejemplo, si A = { a, b, c, d, e } y B = { a, e, i, o }, entonces la diferencia de dichos conjuntos estará formada por todos los elementos que estén solamente en A, esto es:
A – B = { b, c, d }
A la derecha, se representa dicha diferencia.
- Dos sucesos se dicen compatibles si tienen algún suceso elemental común. En este caso A∩B≠Ø, pueden ocurrir a la vez.
- Dos sucesos se dicen incompatibles si no tienen ningún suceso elemental común, en este caso A∩B=Ø y no pueden ocurrir a la vez
Un suceso y su contrario son siempre incompatibles, pero dos sucesos incompatibles no siempre son contrarios.
ejemplo:
- Suceso A = salir un número par = {2, 4, 6}
- Suceso B = salir un número impar = {1, 3, 5}
- Ambos sucesos no tienen sucesos elementales en común, por lo que son incompatibles.
- Paso 1: Definiendo el grupo de trabajo.
- Paso 2: Definiendo el elemento central.
- Paso 3: Las ramas de primer nivel.
- Paso 4: Primer verificación.
- Paso 5: Repetimos paso 3 y 4.
- Paso 6: Verificación final.
- elementos: Normalmente, la estructura de un diagrama de árbol consta de elementos como nodo raíz, un miembro que no tiene superior/padre. Luego están los nodos, que están conectados entre sí con conexiones de línea llamadas ramas que representan las relaciones y conexiones entre los miembros.
- diagrama de venn: Un diagrama de Venn usa círculos que se superponen u otras figuras para ilustrar las relaciones lógicas entre dos o más conjuntos de elementos. A menudo, se utilizan para organizar cosas de forma gráfica, destacando en qué se parecen y difieren los elementos.
- Un diagrama de Venn usa círculos que se superponen para ilustrar similitudes, diferencias y relaciones entre conceptos, ideas, categorías o grupos. Las similitudes entre los grupos se representan en las partes de los círculos que se superponen, mientras que sus diferencias se representan en las partes que no lo hacen.
De un grupo de 100 alumnos, 47 no han escogido informática como optativa, 56 no han escogido teatro como optativa y 27 no han escogido ni informática ni teatro. ¿Cuántos alumnos han escogido sólo un curso?
En primer lugar dibujamos el diagrama de Venn, con los dos conjuntos, informática y teatro, e indicando que el conjunto universal es igual a 100 alumnos:

En estos tipos de ejercicios la clave está en ubicar los datos del enunciado dentro del diagrama de Venn.
En este caso, el primer dato que vamos a ubicar son los 27 alumnos que no han escogido ninguno de los dos cursos, que corresponde a la zona 4 que hago referencia en la teoría de la lección:

He empezado por este dato porque sin él, no es posible ubicar el resto de datos del ejercicio.
Ahora vamos a ubicar los alumnos que no han escogido informática. Para ello, coloreo los alumnos que sí han escogido informática y lo que me queda, debe ser igual a 47 alumnos. Como ves, me quedan los 27 alumnos que no han escogido ningún curso y los alumnos que han escogido sólo teatro y como no conozco su valor, le llamo x:

Por tanto, los 47 alumnos que no han escogido informática, será igual a x alumnos que han escogido sólo teatro más los 27 que no escogieron nada:

De esta ecuación despejamos x y me queda:

Por tanto, tenemos que 20 alumnos escogieron sólo teatro.
Seguimos ubicando los alumnos que no han escogido teatro. Para ello, coloreo los alumnos que sí han escogido teatro y lo que me queda, debe ser igual a 56 alumnos. Como puedes observar, me quedan los 27 alumnos que no han escogido ningún curso y los alumnos que han escogido sólo informática, que como no conozco su valor, le llamo «y»:

Los 56 alumnos que no han escogido teatro, será igual a «y» alumnos que han escogido sólo informática más los 27 que no escogieron nada:

De esta ecuación despejo «y»

Por tanto, tenemos que 29 alumnos escogieron sólo informática, que lo añado en el diagrama de Venn:

Me preguntan cuántos alumnos han escogido sólo un curso, que será la suma de los alumnos que escogieron sólo informática más los alumnos que escogieron sólo teatro:

Por tanto, 49 alumnos han escogido sólo un curso.
- permutaciones y combinaciones: Las permutaciones son agrupaciones en las que importa el orden de los objetos. Las combinaciones son agrupaciones en las que el contenido importa pero el orden no. Dos eventos son dependientes si el estado original de la situación cambia de un evento al otro, y esto altera la probabilidad del segundo evento.
- Podemos dividir el número de permutaciones entre 6 y obtener el número de combinaciones. Esto es válido en general: Para encontrar el número de combinaciones de k objetos tomados de n objetos, dividir el número de permutaciones de escoger k de n objetos entre el número de permutaciones para escoger k de k objetos.
Una permutación de un conjunto de elementos, es una disposición de dichos elementos teniendo en cuenta el orden. El número de permutaciones de “n” elementos tomados de “k” en “k” se calcula con la fórmula:

Ejemplo 1:
Eduardo, Carlos y Sergio se han presentado a un concurso de pintura. El concurso otorga $200 al primer lugar y $100 al segundo. ¿De cuántas formas se pueden repartir los premios de primer y segundo lugar?
Solución:
En este caso, si importa el orden, ya que no es lo mismo quedar en primer lugar que en segundo, además, los premios son diferentes. Por ejemplo, un arreglo o disposición, es que Carlos ocupe el primer lugar y Sergio el segundo. Otro arreglo, sería que Sergio ocupe el primer lugar y Eduardo el segundo. El número total de arreglos o formas lo calculamos con la fórmula:

Combinaciones
Una combinación de un conjunto de elementos, es una selección de dichos elementos sin tener en cuenta el orden.
El número de combinaciones de “n” elementos tomados de “k” en “k” se calcula con la fórmula:

Ejemplo 2:
Un chef va a preparar una ensalada de verduras con tomate, zanahoria, papa y brócoli. ¿De cuántas formas se puede preparar la ensalada usando solo 2 ingredientes?
Solución:
En este caso, no importa el orden en que se tomen los ingredientes para la ensalada, pues da igual si es una ensalada de tomate con zanahoria, que una ensalada de zanahoria con tomate, ya que al final, el chef mezclará los dos ingredientes.
Un arreglo podría ser zanahoria y tomate, otro arreglo podría ser tomate y papa, otro arreglo podría ser papa y brócoli. El problema nos indica que solo se pueden usar 2 ingredientes en la ensalada. El número total de arreglos o formas lo calculamos con la fórmula:

- Lanzar una moneda y: Obtener cara. Obtener sello.
- Sacar una carta de un mazo y: Sacar un as. Sacar un 7. Sacar una reina. etc.
- Sacar una una canica de color de una bolsa y: Sacar una canica roja. Sacar una canica azul. Sacar una canica verde. etc.
- dependientes: Dos eventos son dependientes si el resultado del primer evento afecta el resultado del segundo evento, así que la probabilidad es cambiada. Ejemplo : La segunda oportunidad es un evento dependiente. Depende de lo que paso en la primera oportunidad.
- Los eventos independientes pueden incluir la repetición de una acción como lanzar un dado más de una vez, o usar dos elementos aleatorios diferentes, como lanzar una moneda y girar una ruleta. Para calcular correctamente las probabilidades, necesitamos saber si un evento influye en el resultado de otros eventos.
- independientes: En teoría de probabilidades, se dice que dos sucesos aleatorios son independientes entre sí cuando la probabilidad de cada uno de ellos no está influida porque el otro suceso ocurra o no, es decir, cuando ambos sucesos no están relacionados.
- Los eventos independientes pueden incluir la repetición de una acción como lanzar un dado más de una vez, o usar dos elementos aleatorios diferentes, como lanzar una moneda y girar una ruleta. Para calcular correctamente las probabilidades, necesitamos saber si un evento influye en el resultado de otros eventos.
Vazquez Palacios Saraith























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