4. Concepto axiomático de probabilidad. Axiomática de Kolmogorov

Andrei Kolmogorov
Imagen en Wikimedia Commons. Licencia CC

El matemático ruso Andrei Kolmogorov (1903, 1987) basándose en las propiedades del álgebra de sucesos y en las propiedades de las frecuencias relativas, dio una definición de probabilidad basada en un sistema de axiomas.

Importante

Axiomas de Kolmogorov

Supóngase que tenemos un espacio muestral . Si  es discreto todos los subconjuntos corresponden a sucesos y recíprocamente, pero si  es continuo solamente subconjuntos especiales (llamados medibles) corresponden a sucesos. A cada suceso A en la clase  de sucesos asociamos un número real P(A), es decir P es una función de valor real definida en . Así P se llama función de probabilidad y P(A) la probabilidad del suceso A, si se satisfacen los axiomas siguientes:

Axioma 1. Para cada suceso A en la clase .

Axioma 2. Para el suceso cierto o seguro  en la clase

P()=1

Axioma 3. Para cualquier número de sucesos mutuamente excluyentes en la clase .

En particular, para solo dos sucesos mutuamente excluyentes

De los axiomas de arriba se pueden deducir los siguientes teoremas.

Importante

Teorema 1

Si entonces y .

Este resultado es equivalente al siguiente: .

Teorema 2

Para cada suceso A se cumple que .

Teorema 3

La probabilidad del suceso imposible es 0. Es decir .

Teorema 4

Si es el complemento de A se cumple que .

Teorema 5

Si y son sucesos mutuamente excluyentes, entonces

En particular si el espacio muestral, entonces

Teorema 6

Si A y B son dos sucesos cualesquiera, entonces

AV - Pregunta de Elección Múltiple

Pregunta

come quando fuori piove
Imagen de auro CC by-nc-nd 2.0

Ana estaba entretenida con las fichas del Scrabble. Separó unas cuantas letras y dijo a sus amigos:

Tengo aquí las fichas A, B, C, D y E. Las letras A y E valen 1 punto cada una, las letras B y C valen 3 puntos, y la letra D sólo vale 2 puntos.

Vamos a usar los sucesos X = "Sacar la A, la B o la C", Y = "Sacar la B, la C o la D" y Z = "Sacar una ficha de tres puntos".

Sólo os diré que,

    • P(X) = P({A, B, C}) = 0,7

    • P(Y) = P({B, C, D}) = 0,8

  • P(Z) = P({B, C}) = 0,5

 

a) Antes de empezar, ¿qué suceso sería la unión de los dos primeros?

Sugerencia

Ten en cuenta que {A, B, C} significa coger una ficha, y que sea una de esas tres letras.

Respuestas

X U Y = {A, B, C, B, C, D}

X U Y = {A, B, C, D}

Retroalimentación

Pregunta

b) ¿Qué suceso sería la intersección de los dos primeros?

Respuestas

X ∩ Y = {B, C}

X ∩ Y = {A, D}

Retroalimentación

Pregunta

c) ¿Cuál es la probabilidad de obtener una de las cuatro primeras letras?

Sugerencia

Ten en cuenta que obtener una de las cuatro primeras letras es el suceso X U Y. Utiliza las fórmulas que hemos visto antes.

Respuestas

1,5

Retroalimentación

Pregunta

d) ¿Cuál es la probabilidad de sacar la letra E?

Sugerencia

"Sacar la letra E" es el complementario de "Sacar una de las cuatro primeras letras"

Respuestas

1 / 5 = 0,2

Retroalimentación

Pregunta

e) ¿Cuál es la probabilidad de que salga una letra de 2 puntos?

Sugerencia

Utiliza la diferencia de dos sucesos: P(Y - Z) = P(Y) - P(Y∩Z)

Respuestas

0,8

0,3

Retroalimentación

Caso práctico

Experimento
Fotografía de Café  en Pixabay . Licencia CC0

Demuestra los teoremas 1, 2 y 3.