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4.2. Calculamos probabilidades

Diccionario

Astrónomo

La imagen muestra un profesional en astronomía y un telescopio.

Definición:

Especialista en astronomía.

Ejemplo:

El padre de Jaime es astrónomo.

Físico

La imagen muestra el mundo físico.

Definición:

Persona que estudia las propiedades de la materia y de la energía.

Ejemplo:

Mi primo estudió mucho para llegar a ser un gran físico.

Fortunata dice...

Una vez que conoces en qué consiste un experimento aleatorio, su espacio muestral asociado y los diferentes tipos de sucesos, ha llegado el momento de ponernos manos a la obra y aprender a calcular probabilidades.

Para poder llevar a cabo el reto que se te plantea necesitarás ampliar tus conocimientos sobre la probabilidad, primero estudiaremos la visión frecuentista de la probabilidad, conocida como ley de los grandes números y a continuación lo haremos con la definición clásica conocida como la regla de Laplace. Empezamos...

Lectura facilitada

Ya conoces en qué consiste: 

  • Un experimento aleatorio.
  • El espacio muestral de un experimento aleatorio. 
  • Los diferentes tipos de sucesos.

Ahora vas a aprender a calcular probabilidades.

Para poder llevar a cabo el reto debes saber más sobre probabilidad.

Primero vas a estudiar la ley de los grandes números.

Después la regla de Laplace. 

1. La ley de los grandes números

Las observaciones de los resultados con diversos juegos de azar revelan una forma general de regularidad, es algo parecido a lo sucedido en la actividad grupal donde junto con toda la clase tuviste que lanzar una moneda muchas veces y anotar los resultados.

En general si realizas un experimento muchas veces (podemos llamarlo N por ejemplo), podemos obtener la frecuencia absoluta de un suceso A como el número de veces (nA) que el suceso aparece y la frecuencia relativa como el cociente entre la frecuencia absoluta y el total de veces que realizamos el experimento.

Si hacemos que el experimento muchas muchas veces (en Matemáticas se dice que hacemos que N tienda a infinito) las frecuencias relativas del experimento se estabilizan alrededor de ciertos números y podemos definir la probabilidad de un suceso A como el límite al que tiende dicha frecuencia relativa.

Esta forma de calcular la probabilidad no es práctica, ya que se obtiene a posteriori y se calcula de una manera experimental y no de una manera matemática. En la práctica la definición que utilizaremos será la definición clásica, conocida como regla de Laplace.

Lectura facilitada

Las observaciones de los resultados con diversos juegos de azar

revelan una forma general de regularidad. 

Recuerda la actividad grupal con toda la clase

donde tuviste que lanzar una moneda muchas veces 

y anotar los resultados.

Realiza un experimento muchas veces.

El número de veces que realizas el experimento se representa con N. 

Puedes calcular: 

  • La frecuencia absoluta de un suceso A.
  • La cantidad de veces que el suceso aparece.
  • La frecuencia relativa es igual al cociente entre la frecuencia absoluta
    y el total de veces que realizas el experimento. 

Observa la siguiente fórmula:

Repite el experimento muchas veces.

N tiende a infinito. 

Las frecuencias relativas del experimento se estabilizan 

alrededor de ciertos números.

Por lo tanto se define la probabilidad de un suceso A 

como el límite al que tiende dicha frecuencia relativa.

Así la probabilidad se calcula de una manera experimental. 

Pero es poco práctico. 

La forma más rápida de calcular la probabilidad es con la regla de Laplace.

2. La probabilidad es una función

La probabilidad P de un suceso es una función que a cada suceso de un experimento aleatorio le asigna un número real entre 0 y 1 y mide la facilidad de que ocurra el suceso; si el valor de p es próxima a 0 significa que es poco probable que ocurra el suceso, mientras que si el valor de p es próxima a 1 es muy probable que ocurra.

La imagen muestra la representación gráfica de la función de probabilidad

Algunas de las propiedades más importante de la probabilidad son estas:

  • La probabilidad del suceso seguro es 1 porque siempre ocurre, P(E) = 1.
  • La probabilidad del suceso imposible es 0 ya que nunca podrá darse, P(Ø) = 0.
  • La probabilidad del suceso contrario de A es P(Ā) = 1- P(A).

Lectura facilitada

Definición de probabilidad de un suceso. 

La probabilidad P de un suceso es una función. 

La probabilidad se representa con la letra P. 

A cada suceso de un experimento aleatorio se le asigna un número real entre 0 y 1.

Mide la facilidad de que ocurra el suceso.

  • Si el valor de p es próxima a 0 significa que es poco probable 
    que ocurra el suceso.
  • Si el valor de p es próxima a 1 significa 
    que es muy probable que ocurra.

La imagen muestra la representación gráfica de la función de probabilidad

Propiedades más importantes de la probabilidad:

  • La probabilidad del suceso seguro es 1 porque siempre ocurre
    • Se representa P(E) = 1.
  • La probabilidad del suceso imposible es 0 ya que nunca podrá darse.
    • Se representa P(Ø) = 0.
  • La probabilidad del suceso contrario de A es P(Ā) = 1- P(A).

3. La regla de Laplace

La imagen muestra un retrato de LaplacePierre-Simon Laplace (1749 – 1827) astrónomo, físico y matemático francés hizo el primer intento para deducir una regla para la combinación de observaciones a partir de los principios de la teoría de las probabilidades en 1774. 

Si en un determinado experimento aleatorio todos los sucesos elementales son equiprobables (todos tienen la misma probabilidad), entonces la regla de Laplace dice que la probabilidad de un suceso cualquiera A se calcula de la siguiente manera:

Fórmula con la probabilidad de un suceso

Por ejemplo, supongamos que realizamos el experimento de lanzar un dado regular (6 caras) y consideremos los sucesos A: "Obtener un número par" y B: "Obtener un número inferior a 3". En este caso es evidente que, si el dado no está trucado, los 6 casos posibles son equiprobables, es decir, que tiene la misma probabilidad que salga un 1, un 2, un 3, un 4, un 5 o un 6. Los casos favorables a A son 3 y los de B son 2, si lo expresamos como conjuntos diremos que A = {2, 4, 6} y B = {1, 2}. Por tanto podremos calcular fácilmente las probabilidades de A y B de la siguiente manera:

  • P(A) = 3/6 = 0'5
  • P(B) = 2/6 = 1/3

Pero ten cuidado, recuerda que el experimento debe estar formado por sucesos equiprobables y que debes poner atención a la hora de identificar los casos favorables y los posibles, ya que en muchas ocasiones se tienden a aplicar la Ley de Laplace de forma equivocada. Para el cálculo de estos casos deberás dominar la combinatoria, pero también en ocasiones es muy útil echar mano de los diagramas en árbol o de las tabas de contingencia ya que permiten organizar los datos y facilitar los cálculos.

La imagen muestra un profesional en astronomía y un telescopio. Definición:

Especialista en astronomía.

Ejemplo:

El padre de Jaime es astrónomo.

La imagen muestra el mundo físico. Definición:

Persona que estudia las propiedades de la materia y de la energía.

Ejemplo:

Mi primo estudió mucho para llegar a ser un gran físico.

Lectura facilitada

La imagen muestra un retrato de Laplace

Pierre-Simon Laplace nació en el año 1749 

y falleció en el año 1827.

Pierre-Simon Laplace fue astrónomo, físico 

y matemático francés.

Pierre-Simon Laplace estableció los principios de la teoría de las probabilidades en el año 1774.   

La regla de Laplace dice que la probabilidad de un suceso cualquiera A 

se calcula de la siguiente manera:

 

Fórmula con la probabilidad de un suceso

Por ejemplo.

Realiza el experimento de lanzar un dado de 6 caras y considera:

  • Los sucesos A: "Obtener un número par".
  • Los sucesos B: "Obtener un número inferior a 3". 

Los 6 casos posibles tienen la misma probabilidad.

Puede salirte un 1, un 2, un 3, un 4, un 5 o un 6. 

Los casos favorables de A son 3.

Los números pares que pueden salirte en el dado son el 2, el 4 y el 6. 

Los casos favorables de B son 2. 

Los números inferiores a 3 son el 1 y el 2. 

Expresa como conjuntos.

A = {2, 4, 6} 

B = {1, 2}. 

Calcula las probabilidades de A y B de la siguiente manera:

  • P(A) = 3/6 = 0'5
  • PB) = 2/6 = 1/3

Recuerda:

  • El experimento debe estar formado por sucesos que tengan la misma probabilidad.
  • Identifica los casos favorables.
  • Identifica los casos posibles. 
  • Para el cálculo de estos casos deberás dominar la combinatoria.
  • Utiliza diagramas en árbol o tablas de contingencia para organizar los datos y facilitar los cálculos.
La imagen muestra un profesional en astronomía y un telescopio. Definición:

Especialista en astronomía.

Ejemplo:

El padre de Jaime es astrónomo.

La imagen muestra el mundo físico.

Definición:

Persona que estudia las propiedades de la materia y de la energía.

Ejemplo:

Mi primo estudió mucho para llegar a ser un gran físico.

4. Hora de calcular probabilidades

Fortunata dice...

Después de este repaso, seguro que ya estás preparado para realizar estas actividades y problemas sobre probabilidad. Tienes que echarle imaginación porque aparecerán dados, monedas, cartas...

¡Vamos a por ello!

Opción A: Unas cuestiones para aclararse

Selecciona verdadero o falso según corresponda.

Pregunta 1

  • La ley de los grandes números es una manera teórica de calcular la probabilidad y es la que se utiliza en la práctica.

Sugerencia

Recuerda que para que una afirmación sea verdadera es necesario que sean ciertas todas sus afirmaciones y no parte de ellas.

Pregunta 2

  • La probabilidad de un suceso cualquiera es como mucho 1 y como mínimo -1.

Sugerencia

Recuerda que para que una afirmación sea verdadera es necesario que sean ciertas todas sus afirmaciones y no parte de ellas.

Pregunta 3

  • La regla de Laplace puede aplicarse a cualquier experimento aleatorio.

Sugerencia

Recuerda que para que una afirmación sea verdadera es necesario que sean ciertas todas sus afirmaciones y no parte de ellas.

Pregunta 4

  • En la regla de Laplace para el cálculo de los casos favorables y casos posibles podemos utilizar la combinatoria, los diagramas en árbol o las tablas de contingencia.

Sugerencia

Recuerda que para que una afirmación sea verdadera es necesario que sean ciertas todas sus afirmaciones y no parte de ellas.

Pregunta 5

  • La probabilidad del suceso seguro es 1.

Sugerencia

Recuerda que para que una afirmación sea verdadera es necesario que sean ciertas todas sus afirmaciones y no parte de ellas.

Pregunta 6

  • Si un suceso tiene muy pocas posibilidades de ocurrir su probabilidad estará muy próxima a 1.

Sugerencia

Recuerda que para que una afirmación sea verdadera es necesario que sean ciertas todas sus afirmaciones y no parte de ellas.

Pregunta 7

  • Al lanzar un dado regular (6 caras) la probabilidad de que salga un número impar es de 0'5.

Sugerencia

Recuerda que para que una afirmación sea verdadera es necesario que sean ciertas todas sus afirmaciones y no parte de ellas.

Pregunta 8

La probabilidad de un suceso A más la del suceso contrario Ā es igual a 1.

Sugerencia

Recuerda que para que una afirmación sea verdadera es necesario que sean ciertas todas sus afirmaciones y no parte de ellas.

Opción B: La baraja de cartas española

Pregunta

  • Sacamos una carta de una baraja española (40 cartas repartidas en 4 palos), halla la probabilidad del suceso A: "Salir un rey".

Respuestas

0

1

0'25

0'1

Retroalimentación

Pregunta

  • Sacamos una carta de una baraja española (40 cartas repartidas en 4 palos), halla la probabilidad del suceso B: "Salir una espada".

Respuestas

0'25

0'1

0'15

0'2

Retroalimentación

Pregunta

  • Sacamos una carta de una baraja española (40 cartas repartidas en 4 palos), halla la probabilidad del suceso C: "Salir una carta menor de 3".

Respuestas

0'3

0'2

0'25

0'15

Retroalimentación

Pregunta

  • Sacamos una carta de una baraja española (40 cartas repartidas en 4 palos), halla la probabilidad del suceso D: "La carta no es una figura (sota, caballo o rey)".

Respuestas

0'2

0'1

0'7

0'25

Retroalimentación

Opción C: Cada problema con su probabilidad

Empareja cada problema planteado con su solución:



Opción D: Primitiva o Quiniela

La imagen muestra un boleto de primitiva y otro de quiniela

La primitiva y la quiniela son dos de los juegos de apuestas más populares en España, debes ayudar a Fortunata Lajusta y a Pedro Laplaza a decidir en cuál de los dos juegos tienen mayor probabilidad de ganar.

Recuerda que las apuestas y la lotería son para mayores de 18 años y que es importante jugar con responsabilidad. Investiga sobre en qué consisten las apuestas de la lotería primitiva y de la quiniela para poder responder a la pregunta:

¿En cuál de las dos tienes mayor probabilidad de ganar?

¿Una ayuda?

En el juego de la primitiva tienes que elegir 6 números entre el 1 y el 49 y marcarlos en un boleto (sin importar el orden en el que lo hagas).

La quiniela consiste en predecir los resultados de 15 partidos de fútbol (habitualmente 10 partidos de liga de la 1ª división y los otros 5 son partidos de 2ª división); por cada partido, hay que indicar un 1 si pensamos que el ganador será el equipo local, una X si pensamos que el resultado acabará en empate y un 2 si pensamos que el equipo visitante será el ganador del encuentro).

¿Cuántas veces te has distraído al hacer las actividades?

Seguro que cuando estabas haciendo las actividades anteriores, como por ejemplo la actividad en la que tienes que relacionar cada problema con su probabilidad, ha ocurrido algo que te ha hecho parar. Puede que te pusieras a pensar en las cosas que ibas a hacer esta tarde, que el profe haya hablado con alguien, que te hayas acordado de algo que hiciste ayer...

Cuando aprendemos estamos rodeados de cosas que nos pueden distraer. Al volver a la actividad te cuesta más trabajo centrarte.

Por eso es importante que aprendas a controlar tus distracciones. Te doy algunos consejos:

  • Concéntrate bien en la actividad que tienes que realizar.
  • Si tiene muchos pasos o es muy difícil, haz descansos cortos para descansar.
  • Si te molesta lo que hay a tu alrededor trata de ver si puedes reducirlo: cierra las ventanas, pide silencio.
  • Piensa que si te distraes tardarás más tiempo en terminar.