domingo, 5 de marzo de 2017

UNIDAD 2: PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA PROBABILIDAD

INTRODUCCIÓN 

El término probabilidad se asocia a los conceptos de azar y de incertidumbre. En cualquier situación donde nos interese la aparición de alguno de varios resultados posibles, la teoría de la probabilidad proporciona métodos para cuantificar el grado de posibilidad de ocurrencia de cierto evento q sea de nuestro interés. El lenguaje de probabilidad se utiliza constantemente de una manera informal, tanto en contextos verbales como escritos. Los ejemplos incluyen expresiones como: “es probable que el promedio de daños por sismos disminuya significativamente, con el sistema actual de construcción anti-sísmica”, “probablemente el próximo año egresarán por lo menos 15 estudiantes de Geociencias”, “las probabilidades indican que una falta de asistencia a clases provoca una disminución en calificación del alumno”, y “se espera que, con el nuevo sistema de evaluación por sumatoria, los alumnos aprobados se incrementen en al menos 40%”.
En esta investigación se introducen algunos principios básicos de la probabilidad, se indica como calcular las probabilidades y cómo expresar formalmente los resultados, y como interpretar los resultados probabilísticos, con la finalidad de poder expresar el grado de incertidumbre de un modo más objetivo. El estudio de la probabilidad como rama de las matemáticas se remonta a más de 300 años, y se originó para dar respuestas a preguntas vinculadas con los juegos de azar. El objetivo de esta investigación es lograr el dominio de los conceptos elementales de probabilidad y la habilidad para resolver cálculos de probabilidad e interpretaciones que son necesarias para resolver los problemas de inferencia estadística.



Origen del estudio de la Probabilidad

  • Girolamo Cardano   1501-1576
                    1565  - Libro de los Juegos de Azar

  • Pierre de Fermat   1601-1665
  • Blaise Pascal     1623-1662
                     1665 – Tratado sobre el triángulo aritmético

  • Christian Huygens    1629-1695
                     1657 – Sobre el razonamiento relativo a los  juegos de dados

  • Abraham de Moivre    1667 – 1754
                       1711 – Doctrina de las Probabilidades

  • Pierre Simon Laplace     1749 – 1827
                        1820 – Teoría Analítica de la Probabilidad

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¿Qué es la probabilidad?

  • Es la rama de las matemáticas que se ocupa de medir o determinar cuantitativamente la posibilidad de que ocurra un determinado suceso.  Surge con el estudio de los juegos de azar, pero se extiende a todos los fenómenos aleatorios.
  • Cuando tenemos dos o más alternativas, la probabilidad nos permite de la forma más “racional o científica” posible comprender  y evaluar las opciones, determinando criterios  y alternativas posibles  para tomar las mejores decisiones.
  • Mide la frecuencia con que se obtiene un resultado bajo condiciones suficientemente estables.
  • El concepto de probabilidad no es único. A través del tiempo, desde el siglo XVI en Francia debido al gran interés de los amantes de los juegos de azar y a las respuestas que querían lograr mediante la consulta a entendidos de las matemáticas, hoy se puede decir que el concepto de probabilidad admite cinco enfoques, desarrollados por expertos o escuelas que desde diferentes puntos de vista han llevado a la coexistencia de los siguientes diferentes planteamientos conceptuales, sin llegar a un acuerdo sobre cuál es el más apropiado salvo en el caso de la visión como una función matemática: 
• Probabilidad clásica (probabilidad a priori)
• Probabilidad frecuencial (probabilidad a posteriori)
• Probabilidad subjetiva
• Probabilidad como medida
• Probabilidad axiomática (función matemática)


¿Qué indica la probabilidad?

  • El cálculo matemático de probabilidades se basa en situaciones teóricas en las cuales puede configurarse un espacio muestral cuyos sucesos elementales tengan todos la misma probabilidad.

  • La probabilidad de un resultado se representa con un número entre 0 y 1 : la probabilidad 0 indica que el resultado no ocurrirá nunca, y la probabilidad 1, que el resultado ocurrirá siempre.

CONCEPTOS BÁSICOS

EXPERIMENTO ALEATORIO: 

 El término experimento se refiere a los procesos mediante los cuales se obtiene la información de los individuos de la población estudiada, con relación a un fenómeno de interés. El resultado del experimento, permite clasificar a los individuos observados o medidos en las categorías poblacionales previamente definidas o bien asignarles valores numéricos. 
Hay que notar que, aún cuando la idea del término “experimento” suele ser la de una situación asociada al quehacer de científicos en un laboratorio bajo cuidadoso control, en Estadística tiene un sentido mucho más amplio, y como se verá puede abarcar experimentos relacionados con los juegos de azar.

ESPACIO MUESTRAL:

Los resultados asociados con un experimento aleatorio pueden provenir de observaciones (datos categóricos), de conteos (datos numéricos discretos) o de mediciones (datos numéricos continuos). Por ejemplo, se puede proceder a clasificar los alumnos que completan el cursado de las carreras de la Facultad en el plazo previsto, de acuerdo al título poseído en el ingreso, o bien recabar datos sobre la cantidad de accidentes que ocurren mensualmente en la intersección de dos calles urbanas para justificar la instalación de un semáforo; o también, se puede experimentar midiendo el volumen de gas que se libera en una reacción química cuando se hace variar la concentración de un ácido. 
El espacio muestral, denotado con el símbolo S, es el conjunto formado por todos los posibles resultados asociados a un experimento aleatorio. Cada uno de los posibles resultados de este espacio muestral, recibe el nombre de punto muestral, resultado básico o elemental.

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EVENTOS: 

En la asignación de probabilidades a resultados experimentales, interesarán resultados particulares del espacio muestral (puntos muestrales elementales), y también subconjuntos de resultados pertenecientes al mismo.

Evento: En general cada uno de los posibles subconjuntos del espacio muestral de un experimento aleatorio, recibe el nombre de evento o suceso.

Evento simple: es un evento que no se puede descomponer, por tanto corresponde a uno y solo un punto muestral.

Evento compuesto: es un evento que se puede descomponer en al menos dos eventos simples (está formado por al menos dos puntos muestrales). En otras palabras, el evento compuesto es un subconjunto del S formado por al menos dos puntos muestrales. 

Unión de eventos: Dados dos eventos A y B de un mismo espacio muestral su unión se representa por y es el evento que contiene los elementos que están en A o en B, o en ambos. El evento ocurre si al menos uno de los dos ocurre.

Intersección de eventos: Dados dos eventos A y B de un mismo espacio muestral su intersección se representa por A ∩ B y es el evento que contiene los elementos que están en A y B al mismo tiempo.


TIPOS DE EVENTOS
Elemental: A cada elemento o resultado posible del espacio muestral, se le conoce con el nombre de evento elemental.
Imposible: Algunos eventos nunca pueden ocurrir en el experimento aleatorio, y por eso se llama imposible.  Se simboliza con Ø.
Seguro: Los eventos que siempre suceden en el experimento aleatorio, son llamados eventos seguros.

Complementario: Cuando se considera un evento A, el evento que contiene todos los eventos elementales del espacio muestral que no estén en A se denominara Evento Complementario. Se simbolizara con Ā.    Siempre que sumemos el evento A y su complemento Ā, tendremos el espacio muestral Ω  (A + Ā = Ω). 


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 Técnicas de conteo

Las técnicas de conteo son aquellas que son usadas para enumerar eventos difíciles de cuantificar y que nos proporcionan la información de todas las maneras posibles en que ocurre un evento determinado.

Permiten determinar el número de subconjuntos que se pueden obtener de un conjunto. Incluye:  las combinacionespermutaciones y los diagramas de árbol.

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Principio de conteo Multiplicativo

Si se desea realizar una actividad que consta de r pasos, en donde:

a) El primer paso de la actividad a realizar puede ser llevado a cabo de N1 maneras o formas,


b) el segundo paso de N2 maneras o formas

c) y el n-ésimo paso de Nn maneras o formas,

entonces esta actividad puede ser llevada a efecto de: N1 x N2 x ..........x Nn  maneras o formas. Cuando se trata de una sola actividad, la cual requiere para ser llevada a efecto de una serie de pasos, entonces haremos uso del principio multiplicativo.

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Principio de conteo Aditivo

Si se desea llevar a efecto una actividad, la cual tiene formas alternativas para ser realizada, 
donde:

a)  La primera de esas alternativas puede ser realizada de M maneras o formas,

b) la segunda alternativa puede realizarse de N maneras o formas .....

c) y la última de las alternativas puede ser realizada de W maneras o formas,
entonces esa actividad puede ser llevada a cabo de:

M + N + .........+ W maneras o formas Si la actividad a desarrollar o a ser efectuada 
tiene alternativas para ser llevada a cabo, haremos uso del principio aditivo.




CONCLUSIÓN



Cada significado redactado anteriormente es de suma importancia conocerlo y guardarlo en nuestra memoria, aunque por sencillo que parezca siempre serán de utilidad, Cualquiera que sea la profesión que estemos estudiando, una cosa es segura: tendremos la necesidad de tomar decisiones en nuestra área laboral, tanto administrativa como de campo, y más de la mitad de veces tendremos que hacerlo en condiciones de incertidumbre y con un conocimiento bastante incompleto de las consecuencias, por ello debemos tener el conocimiento mínimo de estadística y optar por la mejor decisión.