Permutaciones y Combinaciones en Elecciones y Ciencia Política

1️⃣ Permutaciones: Ordenar Candidatos en una Elección

📌 Situación: En una elección presidencial hay 6 candidatos y queremos saber de cuántas maneras diferentes se pueden organizar en una boleta electoral (suponiendo que el orden influye en la decisión de voto).

📌 Fórmula de Permutaciones: \[ P(n) = n! \] Donde: - \(n = 6\) (cantidad de candidatos).

📌 Cálculo en R:

factorial(6)

📌 Resultado: 720 formas diferentes de ordenar los 6 candidatos.


2️⃣ Permutaciones con selección: Orden de discurso en un debate

📌 Situación: En un debate político, hay 10 candidatos, pero solo 4 van a participar en el primer bloque. Queremos saber de cuántas maneras diferentes podemos ordenar a esos 4 candidatos en el bloque (el orden importa).

📌 Fórmula de Permutaciones Parciales: \[ P(n, r) = \frac{n!}{(n-r)!} \] Donde: - \(n = 10\) (total de candidatos), - \(r = 4\) (puestos en el bloque del debate).

📌 Cálculo en R:

factorial(10) / factorial(10-4)

📌 Resultado: 5040 formas diferentes de organizar a los 4 candidatos en el bloque.


3️⃣ Combinaciones: Selección de Ministros en un Gabinete

📌 Situación: Un presidente debe elegir 5 ministros de un grupo de 12 candidatos. No importa el orden, solo la selección. ¿Cuántas maneras diferentes hay de formar el gabinete?

📌 Fórmula de Combinaciones: \[ C(n, r) = \frac{n!}{r!(n-r)!} \] Donde: - \(n = 12\) (candidatos a ministro), - \(r = 5\) (puestos en el gabinete).

📌 Cálculo en R:

choose(12, 5)

📌 Resultado: 792 formas diferentes de seleccionar el gabinete.


4️⃣ Combinaciones con repetición: Selección de temas en una cumbre internacional

📌 Situación: En una cumbre internacional, hay 6 temas de discusión y los organizadores deben seleccionar 4 temas para incluir en la agenda. Sin embargo, pueden repetir un tema si consideran que es muy importante.

📌 Fórmula de Combinaciones con Repetición: \[ C(n + r - 1, r) = \frac{(n + r - 1)!}{r!(n-1)!} \] Donde: - \(n = 6\) (temas posibles), - \(r = 4\) (temas a elegir, permitiendo repeticiones).

📌 Cálculo en R:

choose(6+4-1, 4)

📌 Resultado: 126 formas diferentes de seleccionar los 4 temas.

5️⃣ Árbol de Probabilidades: Resultado de una Segunda Vuelta Electoral

📌 Situación: En una elección presidencial con dos candidatos en segunda vuelta, un votante indeciso puede votar por el candidato A, por el candidato B o abstenerse. Además, si vota por un candidato, su voto puede ser válido o nulo.

📌 Diagrama del Árbol: 1. Primera decisión: Votar por A, B o abstenerse. 2. Si vota por A o B: El voto puede ser válido o nulo.

📌 Probabilidades asignadas: - P(Votar por A) = 0.4, con P(Voto válido | A) = 0.9 y P(Voto nulo | A) = 0.1. - P(Votar por B) = 0.5, con P(Voto válido | B) = 0.85 y P(Voto nulo | B) = 0.15. - P(Abstenerse) = 0.1 (no hay más ramas).

📌 Cálculo en R:

# Simulación de 1000 votantes
elecciones <- sample(c("A_valido", "A_nulo", "B_valido", "B_nulo", "Abstencion"),
                     size=1000, 
                     prob=c(0.4*0.9, 0.4*0.1, 0.5*0.85, 0.5*0.15, 0.1),
                     replace=TRUE)

table(elecciones) / 1000  # Proporciones simuladas

📌 Interpretación: Se obtiene una distribución de votos simulada, útil para analizar posibles resultados.


Resumen

Caso Tipo Código en R Resultado
Orden de candidatos en boleta Permutación total factorial(6) 720
Orden de debate de 4 de 10 candidatos Permutación parcial factorial(10) / factorial(10-4) 5040
Selección de ministros sin importar el orden Combinación choose(12,5) 792
Selección de temas con repetición permitida Combinación con repetición choose(6+4-1, 4) 126

Ejemplos de Distribuciones en Elecciones y Ciencia Política

1️⃣ Distribución Uniforme: Encuestas en una Elección

📌 Situación: Un candidato quiere saber la preferencia de voto en 5 regiones del país. Si no tiene información previa, puede suponer que cada región tiene la misma probabilidad de apoyo.

📌 Características: - Todos los valores tienen la misma probabilidad. - \(P(X=x) = \frac{1}{n}\) para cada \(x\).

📌 Ejemplo en R:

runif(10, min=0, max=5)  # 10 valores entre 0 y 5

2️⃣ Distribución Binomial: Votos a Favor de una Propuesta

📌 Situación: Un referendo tiene 1000 votantes, cada uno con probabilidad del 60% de votar ‘Sí’. ¿Cuál es la distribución del número de votos a favor?

📌 Características: - Dos posibles resultados: éxito (Sí) o fracaso (No). - \(X \sim B(n, p)\)

📌 Ejemplo en R:

rbinom(1, size=1000, prob=0.6)  # Simular resultado del referendo

3️⃣ Distribución de Poisson: Llamadas a una Línea Electoral

📌 Situación: Durante las elecciones, un centro de atención recibe en promedio 15 llamadas por hora. ¿Cuántas llamadas se esperan en una hora?

📌 Características: - Conteo de eventos en un intervalo fijo. - \(X \sim Poisson(\lambda)\)

📌 Ejemplo en R:

rpois(1, lambda=15)  # Simular número de llamadas

📌 Situación:
Un analista político estudia la frecuencia de protestas políticas en una ciudad. Según datos históricos, el número promedio de protestas por mes es 5.

📌 Pregunta:

  • ¿Cuál es la probabilidad de que haya exactamente 8 protestas en un mes?

📌 Solución :
La distribución de Poisson modela eventos raros en un período fijo de tiempo.

📌 Cálculo en R:

dpois(8, lambda = 5)

Resultado: 0.065 (≈ 6.5%)

📌 Interpretación:
Hay un 6.5% de probabilidad de que haya exactamente 8 protestas en un mes.


4️⃣ Distribución Normal: Edad de los Votantes

📌 Situación: La edad de los votantes sigue una distribución normal con media de 40 años y desviación estándar de 12 años.

📌 Características: - Campana de Gauss. - \(X \sim N(\mu, \sigma^2)\)

📌 Ejemplo en R:

rnorm(10, mean=40, sd=12)  # Simular edades de votantes

5️⃣ Distribución Exponencial: Tiempo entre Votaciones

📌 Situación: El tiempo entre la llegada de votantes a una mesa electoral sigue una distribución exponencial con un promedio de 3 minutos entre cada votante.

📌 Características: - Modela el tiempo entre eventos. - \(X \sim Exp(\lambda)\)

📌 Ejemplo en R: ```r rexp(10, rate=1/3) # Simular tiempos entre votantes