Aprende Comprendiendo los Fundamentos de la Probabilidad

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Definición

Probabilidad es la medida de la posibilidad de que ocurra un evento. Cuantifica la incertidumbre y es fundamental en áreas como la ciencia de datos, la estadística y el aprendizaje automático, ayudando a analizar patrones, realizar predicciones y evaluar riesgos.

Definición básica de probabilidad

La probabilidad de que ocurra un evento $A$ se expresa como:

P(A) = \frac{\text{Number of favorable outcomes}}{\text{Total number of possible outcomes}}

Esta fórmula indica cuántas formas hay de que ocurra el evento deseado en comparación con todos los resultados posibles. La probabilidad siempre varía entre 0 (imposible) y 1 (seguro).

Comprensión del espacio muestral y los eventos

Espacio muestral: todos los resultados posibles de un experimento;
Evento: un resultado específico o conjunto de resultados de interés.

Ejemplo con el lanzamiento de una moneda:

Espacio muestral = {Heads, Tails} ;
Evento A = {Heads} .

Entonces:

P(A) = \frac{P(\text{Heads})}{P(\text{Heads}) + P(\text{Tails})} = \frac{0.5}{0.5+0.5} = 0.5

Regla de la Unión: "Ocurre A O B"

Definición: la unión de dos eventos $A \cup B$ representa los resultados donde ocurre $A$ , ocurre $B$ , o ambos ocurren.

Fórmula:

P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B)

Se resta la intersección para evitar contar dos veces los resultados que aparecen en ambos eventos.

Ejemplo de Unión: Lanzar un dado

Supongamos que lanzamos un dado de seis caras:

Evento A = {1, 2, 3} (obtener un número pequeño)
Evento B = {2, 4, 6} (obtener un número par)

Unión e intersección:

$A \cup B = \{1, 2, 3, 4, 6\}$
$A \cap B = \{2\}$

Cálculos paso a paso:

P(A) = \frac{3}{6} = \frac{1}{2} \\[6pt] P(B) = \frac{3}{6} = \frac{1}{2} \\[6pt] P(A \cap B) = \frac{1}{6}

Aplicando la fórmula de la unión:

P(A \cup B) = \frac{3}{6} + \frac{3}{6} - \frac{1}{6} = \frac{5}{6}

Regla de la Intersección: "Ocurren A Y B"

Definición: la intersección de dos eventos $A \cap B$ representa los resultados donde tanto $A$ como $B$ ocurren simultáneamente.

Fórmula general

En todos los casos:

P(A \cap B) = P(A) \times P(B|A)

donde $P(B|A)$ es la probabilidad condicional de $B$ dado que $A$ ya ha ocurrido.

Caso 1: Eventos Independientes

Si los eventos no se afectan entre sí (por ejemplo, lanzar una moneda y tirar un dado):

P(A \cap B) = P(A) \times P(B)

Ejemplo:

$P(\text{Cara en una moneda}) = \frac{\raisebox{1pt}{$1$}}{\raisebox{-1pt}{$2$}}$ ;
$P(\text{6 en un dado}) = \frac{\raisebox{1pt}{$1$}}{\raisebox{-1pt}{$6$}}$ .

Entonces:

P(A \cap B) = \tfrac{1}{2} \times \tfrac{1}{6} = \tfrac{1}{12}

Caso 2: Eventos Dependientes

Si el resultado del primer evento influye en el segundo (por ejemplo, sacar cartas sin reemplazo):

P(A \cap B) = P(A) \times P(B|A)

Ejemplo:

$P(\text{primera carta es un as}) = \tfrac{\raisebox{1pt}{$4$}}{52}$ ;
$P(\text{segunda carta es un as | la primera carta fue un as}) = \tfrac{\raisebox{1pt}{$3$}}{\raisebox{-1pt}{$51$}}$ .

Entonces:

P(A \cap B) = \tfrac{4}{52} \times \tfrac{3}{51} = \tfrac{1}{221}

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