1 Probabilidad

Sabiendo que la prob de que apruebes la asignatura de Estadística es de 0.5 y de que apruebes Estadistica y Redes es de 0.3. Además la probabilidad de que apruebes Estadistica sabiendo que has aprobado Redes es 0.4.

Definiremos aprobar Estadística como \(P(A)\) y aprobar Redes como \(P(B)\)

\(P(A)=0.5\), \(P(A \cap B)=0.3\) y \(P(A/B)\)=0.4.

1.Calcula la probabilidad de que no apruebes Estadistica

\(P(A^c)= 1 -P(A) =\) 1 - 0.5 = 0.5

2.Calcula la probabilidad de que apruebe Redes.

\(P(A/B)=P(A\cap B)/P(B)\), despejando tenemos \(P(B)=P(A\cap B) /P(A/B)\), por lo que \(P(B)\)= 0.3 / 0.4 = 0.75

3.Calcula la probabilidad de que apruebes Estadistica o Redes

\(P(A\cup B)\) = \(P(A) + P(B) - P(A\cap B)\) = 0.5 + 0.75 - 0.3 = 0.95

4-Calcula la probabilidad de que no apruebes Redes sabiendo que si has aprobado Estadistica. Son suceos independientes.

\(P(B^c / A)\) = \(P(A\cap B^c) / P(A)\)
\(P(B^c)=1 -P(B) =\) 0.25

\(P(A\cap B^c) = P(A) * P(B^c) / P(A)\) \(P(B^c / A) = (0.5 * 0.25) / 0.5=\) 0.25

5.Sabiendo que no has aprobado Estadistica, calcula la probabilidad de que apruebes Redes

\(P(B / A^c)\) = \(P(A^c\cap B) / P(A^c)\) = (0.5 * 0.75) / 0.5 = 0.75


2 Variable aleatoria binomial

Un equipo de futbol se ha matriculado en la liga del trofeo rector de la UCLM. Sabemos que la probabilidad de que gane un partido es de 0.7 y que la liga esta compuesta de 8 jornadas.
\(X-Bi(8,0.7)\)

  1. Calcula la probabilidad de que gane 2 o más partidos

\(P(X\geq 2)\)= \(1- P(X\leq 2)\)

1 - pbinom(2,8,0.7)
## [1] 0.9887078
  1. Calcula la probabilidad de que no gane ningún partido

\(P(X=0)\)

dbinom(0,8,0.7)
## [1] 6.561e-05

  1. Calcula la probabilidad de que gane 4 o menos partidos
    \(P(X\leq 4)\)
pbinom(4,8,0.7)
## [1] 0.1941044

  1. Calcula la probabilidad de ganar 7 o más partidos, habiendo ganado al menos 3 partidos

\(P((X\geq 7)/(X\geq 3)) = P(X\geq 7)/ P(X\geq 3) = 1-P(X\leq 7)/ 1-P(X\leq 3)\)

(1-pbinom(7,8,0.7))/(1-pbinom(3,8,0.7))
## [1] 0.06119536

***

3 Distribuciones de probabilidad

En un comedor social están repartiendo distintos tipos de platos para niños y adultos, uno de ellos consta de un cuenco de sopa. Esta repartición de sopa sigue una distribución normal de media 33cl. y desviación típica 2.

  1. Los cocineros administran aquellos cuencos que contienen 32 cl. a los niños menores, dejando así los que tienen más sopa para los adultos. Calcula la proporción de cuencos que van para estos niños.

\(X-N(33,2)\)
\(P(X< 32)=P(\frac{X-33}{2}<\frac{32-33}{2})=P(Z<- 0.5)=P(Z> 0.5)= 1-P(Z< 0.5)\)= 1-pnorm(0.5) = 0.3085375

  1. Si tomamos 8 cuencos de sopa aleatoriamente, ¿cuál es la probabilidad de que ninguno de esos cuencos vaya para los niños?

\(X-Bi(8,0.3085375)\)

\(P(X=0)\)=dbinom(0,8,0.3085375)=0.0522576

  1. Ahora tomamos 600 cuencos, ¿cuál es la probabilidad de que al menos 150 cuencos sean para niños?

\(X-Bi(600,0.3085375)\)
LA DISTRIBUCIÓN BINOMIAL SE PUEDE APROXIMAR POR UNA DISTRIBUCIÓN NORMAL DE MEDIA: μ=n·p=600·0.3085375=185.1225
Y DESVIACIÓN TÍPICA \(σ= \sqrt (n*p*q)\)=\(\sqrt(600*0.3085375*0.6914625)\)=11.31394125

\(X-N(185.1225,11.31394125)\)= \(P(X\geq150)=P(\frac{X-185.1225}{11.31394125}\geq\frac{150-185.1225}{11.31394125})=P(Z\geq- 3.104355876)=P(Z\leq 3.104355876)\)=pnorm(3.104355876)=0.9990465

  1. Si quisieramos que solo un 5% de los cuencos de sopa tuvieran 32cl. ¿Cuál sería el volumen medio al que habría que ajustar la repartición?

Tenemos que calcular la media μ, hay que tipificar. \(X-N(μ,2)\)
\(P(X< 32)=P(\frac{X-μ}{2}<\frac{32-μ}{2})=P(Z<\frac{32-μ}{2})=0.05)\)
\(\frac{32-μ}{2}\)=qnorm(0.05,0,1)=-1.6448536
\(μ\) = -(qnorm(0.05,0,1) * 2 -32) = 35.2897073


4 Variable aleatoria exponencial

Supongamos que estamos creando un algoritmo basado en Inteligencia Artficial en textos para la detección de plagio en la UCLM. Contamos con una serie de pruebas que nos hacen ver que nuestro algoritmo sigue una distribución exponencial con una media de 130 microsegundos.

\(X-Exp(1/130)\)

\(\mu = 130\)

\(\lambda = (1/130)\)

\(\sigma = 130\)

  1. ¿Cuál es la probabilidad de que nuestro algoritmo tarde menos de 200 microsegundos?

\(P(X\leq 200)\)

pexp(200, (1/130))
## [1] 0.7852888
  1. ¿Cúal es la probabilidad de que nuestro algoritmo tarde exactamente 140 microsegundos?

\(P(X=140) = 0\)

  1. Si sabemos que nuestro algoritmo ha tardado al menos 150 microsegundos, ¿ cuál es la probabilidad de que tarde menos de 180 microsegundos?

\(P((X\leq 180)/(X\leq 150)) = P(X\leq 180) - P(X\leq 150) / P(X\geq 150) = P(X\leq 180) - P(X\leq 150) / (1 - P(X\leq 150))\)

( (pexp(180, (1/130))) -    pexp(150, (1/130)) ) /   ( 1 - pexp(150, (1/130)) )
## [1] 0.2060773
  1. Si sabemos que nuestro algoritmo ha tardado más de 190 microsegundos, ¿ cuál es la probabilidad de que tarde más de 210 microsegundos?

\(P((X\geq 210)/(X\geq 190)) = P(X\geq 210) / P(X\geq 190) = (1 - P(X\leq 210)) / 1 - P(X\leq 190)\)

( 1 - pexp(210, (1/130)) ) /   ( 1 - pexp(190, (1/130)))
## [1] 0.8574039
  1. Si sabemos que nuestro algoritmo ha tardado menos de 170 microsegundos, ¿ cuál es la probabilidad de que tarde más de 150 microsegundos?

\(P((X\geq 150)/(X\leq 170)) = P(X\leq 170) - P(X\leq 150)/ P(X\leq 170)\)

( ( pexp(170, (1/130)) ) - ( pexp(150, (1/130)) ) )/   ( pexp(170, (1/130)))
## [1] 0.06165093

5 Contraste de hipótesis 1

Un grupo de amigos nos hemos juntado y hemos ido de excursión a Biopark en Valencia. Allí, a Pedro, se le ocurrió tomar apuntes sobre los tamaños de los animales encontrados. En mi caso, me tocó ir a la zona de los pájaros. Tomé apuntes de las envergaduras de los pájaros que iba encontrando ( Contando como envergadura la distancia de un extremo a otro de las alas cuando están abiertas). De todas las aves obtuve una muestra con media de 75cm y desviación típica muestral de 8cm. Se considera ave de gran tamaño a partir de una envergadura de 1,2 metros. Mi muestra es de 40 aves. Suponemos alpha= 0.05 y queremos considerar si mi muestra se podría decir que está compuesta por aves de gran tamaño o de menor tamaño.

  1. ¿Qué tipo de prueba estadística utilizarías para el estudio anterior?

Como mi muestra es muy grande y conocemos la desviación típica, podríamos determinar que el test z es el más adecuado para nuestra muestra.

  1. ¿Cuál consideras que es la hipótesis nula y cuál la alternativa?

La hipótesis nula (H₀) esla afirmación que quiere ser constrastada y la hipótesis alternativa (H₁) es su opuesta. Por lo que:

H₀: La media de las envergaduras de las aves es igual a 1,2 metros.
H₁: La media de las envergaduras de las aves no es igual a 1,2 metros.

\(H_0:\mu1= 1,2\)
\(H_1: \mu1\neq1,2\)

  1. ¿ Cuál es el valor del p-valor?

x=rnorm(40,0.75,0.08)
t.test(x,mu=1.2)
## 
##  One Sample t-test
## 
## data:  x
## t = -30.986, df = 39, p-value < 2.2e-16
## alternative hypothesis: true mean is not equal to 1.2
## 95 percent confidence interval:
##  0.6947002 0.7566265
## sample estimates:
## mean of x 
## 0.7256633
  1. ¿ Qué conclusión puedes sacar con estos datos?

Podemos observar que el p-valor obtenido es mucho menor que alpha, por lo que podemos decir que hay evidencia estadística en contra de H0, es decir, de que la media de la envergadura de las aves es igual a 1.2.

6 Contraste de hipótesis 2

Una marca de deporte ha lanzado a las tiendas unas nuevas zapatillas, que han tenido mucho éxito y se han vuelto muy populares. En las últimas horas, se han vendido un gran número de estas zapatillas. Hemos recogido los datos de diez tiendas de deporte y estos son los números de zapatillas vendidas hasta el momento: 125,131,128,120,122,130,134,126,136,128. Estos números de ventas siguen una distribución normal con desviación típica 5. Contrastamos, con un nivel de significación de 0.05, si la media de ventas de zapatillas es igual a 126.

  1. Plantea este contraste, la hipótesis nula y alternativa.

La hipótesis nula es H₀ y la hipótesis alternativa es H₁.

H₀: La media de ventas es igual a 126.
H₁: La media de ventas no es igual a 126.

\(H_0:\mu=126\)
\(H_1: \mu\neq126\)

  1. Calcula la región crítica.

Se trata de un contraste bilateral para la media.

\(\alpha =0.05\)

\(1-\alpha =0.95\)

\(z_\alpha/_2 =1.96\)

Por lo tanto, la región crítica es \((-∞,-1.96)\cup(1.96,+∞)\)

  1. ¿Es posible aceptar la hipótesis con el nivel de significación dado?

\(\mu_0 =126\)

\(s =5\)

\(n=10\)

Primero calculamos la media muestral:

\(x̄=\frac{125+131+128+120+122+130+134+126+136+128}{10}=\frac{1280}{10}=128\)

Ahora calculamos el estadístico test:

\(z_s=\frac{x̄-\mu_0}{\frac{s}{\sqrt n}}=\frac{128-126}{\frac{5}{\sqrt10}}=1.2\)

Como \(1.2 \in (-1.96,1.96)\) el estadístico test no está en la región crítica, por lo que las diferencias se deben al azar.

Por lo tanto, aceptamos que el número medio de ventas sea 126.

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