06/11/25
Abstract
La teoría mencionada puede revisarse en la BIBLIOGRAFÍA recomendada. En Rpubs:: toc se pueden ver otros documentos de posible interés.
Uniforme discreta, de Bernoulli, binomial, de Poisson, hipergeométrica, binomial negativa, geométrica, de Polya, multinomial, etc.
En la tabla de abajo se presenta un resumen de las distribuciones discretas más importantes.
Uniforme continua, normal, gamma, exponencial, \(t\) de Student, Chi-cuadrada, \(F\) de Fisher, Cauchy, Beta, de Laplace, Log-normal, de Rayleigh, Weibull, de Maxwell, del valor extremo, etc.
En la tabla de abajo se presenta un resumen de las distribuciones continuas más importantes.
Es importante anotar que si \(g\) es una función continua y \(X\) es una variable aleatoria, entonces, \(g(X)\) también es una variable aleatoria. Por esta razón, queremos expresar, para algunas funciones especiales \(f\), la función de distribución de \(Y:=g(X)\) a través de la función de distribución de \(X\).
Theorem 2.1 (Transformación) Sea \(X\) una variable aleatoria continua con densidad de probabilidad \(f_X\). Si \(g:\mathbb{R}\to \mathbb{R}\) es continuamente diferenciable sobre \(\mathbb{R}\) y \(g(x)\ne 0\) para todo \(x\in\mathbb{R}\), entonces la función de densidad de la variable \(Y=g(X)\) está dada por \[f_Y(x)= \left\{ \begin{array}{ll} f_X\big(h(x)\big)|h'(x)|, & \hbox{para todo $x$ en el rango de $g$;} \\ 0, & \hbox{de otro modo} \end{array} \right. \]
siendo \(h:=g^{-1}\) la inversa de \(g\).
Proof:
Se deja al lector. \(\blacksquare\)
Theorem 2.2 (Normal) Si \(X\) tiene distribución normal con parámetros \(\mu\) y \(\sigma^2\), es decir, \(X \stackrel{\atop d}{=} \mathcal{N}(\mu,\sigma^2)\), entonces, \(aX+b \stackrel{\atop d}{=} \mathcal{N}(a\mu+b, a^2\sigma^2)\), para todo \(a,b\in\mathbb{R}\).
Proof:
Como ejercicio. Aplicar el teorema 2.1. \(\blacksquare\)
A continuación, vemos algunas distribuciones normales.
Theorem 2.3 (Normal estándar) \(X\stackrel{\atop d}{=} \mathcal{N}(\mu,\sigma^2)\) si y sólo si \(\frac{X-\mu}{\sigma}\stackrel{\atop d}{=} \mathcal{N}(0,1)\).
Proof:
Como ejercicio. Aplicar el teorema 2.1. \(\blacksquare\)
Theorem 2.4 (Gamma) Sea \(X\) una variable aleatoria real. Sea \(\gamma\big(\alpha, \beta\big)\) la distribución gamma con parámetros \(\alpha\) y \(\beta\).
Si \(X \stackrel{\atop d}{=} \mathcal{N}(0,\sigma^2)\), entonces, \(X^2 \stackrel{\atop d}{=} \gamma\big(\frac{1}{2}, 2\sigma^2\big)\).
Si \(X \stackrel{\atop d}{=}\gamma(\alpha,\beta)\), entonces, \(cX \stackrel{\atop d}{=} \gamma(\alpha, c \,\beta)\), para todo \(c>0\).
Proof:
Como ejercicio. Aplicar el teorema 2.1. \(\blacksquare\)
A continuación, vemos algunas distribuciones gammas.
Theorem 2.5 (Chi-cuadrada) Supongamos que \(\chi^2 (n)\) representa la distribución chi-cuadrada con \(n\) grados de libertad.
\(\chi^2(n)=\gamma\left(\frac{n}{2}, 2\right)\).
Si \(X\stackrel{\atop d}{=} \mathcal{N}(0,1)\), entonces, \(X^2\stackrel{\atop d}{=} \chi^2(1)\).
Proof:
Como ejercicio. En la parte (b) aplicar el teorema 2.1. \(\blacksquare\)
A continuación, vemos algunas distribuciones chi-cuadradas.
Realizar los ejercicios que se indican abajo.
Sea \(\Omega=\{1,2,3\}\). Verifique si los siguientes conjuntos forman una \(\sigma\)-álgebra de \(\Omega\):
\[\mathbb{F}_1=\{\emptyset, \{1\}, \{2,3\}, \Omega\}, \qquad \mathbb{F}_2=\{\emptyset, \{1\}, \{2\}, \{3\}, \Omega\}\]
Sea \(\Omega \ne \emptyset\) y \(\mathbb{F}\) una \(\sigma\)-álgebra en \(\Omega\). Para \(A\), \(B\), \((A_n)_{n\in\mathbb{N}}\), \((B_n)_{n\in\mathbb{N}}\in\mathbb{F}\) demuestre las siguientes propiedades que satisface una medida de probabilidad:
\(P(\emptyset)=0\).
Aditividad: Si los eventos \(A_i\), para \(i=1, \ldots, n\), son disyuntos dos a dos, entonces, \(P\left(\bigcup\limits_{i=1}^n A_i \right) = \sum\limits_{i=1}^n P(A_i)\).
\(P(\overline {A})= 1- P(A)\).
Monotonía: Si \(A\subseteq B\), entonces, \(P(A)\leq P(B)\). En especial, \(P(A)\leq 1\).
Teorema de adición para 2 eventos o fórmula de Silvester: \[P(A\cup B)= P(A) + P(B) - P(A\cap B)\]
Se lanzan dos dados perfectos y se define la variable aleatoria \(X\) de la siguiente manera: \[X=\left\{ \begin{array}{ll} 2.000, & \hbox{si resultan 6 en ambos;} \\ 100, & \hbox{si resulta 6 sólo en uno;} \\ 0, & \hbox{si no resulta 6 en ninguno.} \end{array} \right.\]
Calcule las tres probabilidades que determinan la distribución de \(X\).
Calcule la esperanza de \(X\).
Supóngase que este experimento representa un juego, en el cual los valores de \(X\) significan la ganancia (en pesos) del jugador y donde el jugador tiene que pagar 100 (pesos) antes. Interprete el valor de \(E(X)\).
Responda las siguientes preguntas. Explique.
Si \(A\), \(B\) y \(C\) son mutuamente excluyentes, ¿es posible que \(P(A)=0,3\), \(P(B)=0,4\) y \(P(C)=0,5\)?
Si \(P(A/B)=1\), ¿se cumple \(A=B\)?
Si \(A\) y \(B\) son eventos mutuamente excluyentes, ¿es posible construir un diagrama de Venn que contenga a los tres eventos \(A\), \(B\) y \(C\), tales que \(P(A/C)=1\) y \(P(B/C)=0\)?
Sea \(X\) una variable aleatoria que tiene distribución exponencial con parámetro \(\lambda >0\).
Demuestre que su función de densidad \(f\) es realmente una densidad.
Encuentre una fórmula (y demuéstrela) para los valores \(F(t)\) de la función de distribución acumulada \(F\) y para \(P(X\geq t)\).
Con base en el inciso anterior, halle \(F(-3)\) y \(P(X\geq -3)\).
Demuestre que \(P(X\geq x+z \, /\, X\geq x) = P(X\geq z)\), para todo \(x, z >0\).
Demuestre las siguientes afirmaciones:
Para cualquier evento \(A\) y \(B\) con \(P(B)>0\) se cumple que \(P(A/B) + P(\overline{A}/B) = 1\).
Si \(P(B/A) > P(B)\), entonces \(P(\overline{B}/A) <P(\overline{B})\). Sugerencia: Sume \(P(\overline{B}/A)\) ambos lados de la desigualdad y use el resultado de la parte (a).
Para cualquiera de los tres eventos \(A\), \(B\) y \(C\) con \(P(C)>0\) se cumple que \[P(A\cup B /C) = P(A/C) + P(B/C) - P(A\cap B/C)\]
\[F_Y(t)= \begin{cases} F_X\big(\frac{t-b}{a}\big) & \text{si $a>0$} \\ 1- F_X\big(\frac{t-b}{a}\big) + f_X\big(\frac{t-b}{a}\big) & \text{si $a<0$} \end{cases}\]
\[ F_Y(t)= \begin{cases} 0 & \text{$t< 0$} \\ f_X(0), & \text{$t= 0$} \\ F_X(\sqrt{t/a}) - F_X(-\sqrt{t/a}) + f_X(-\sqrt{t/a}), & \text{$t> 0$} \end{cases}\]
\[ F_Y(t)= \begin{cases} 1- F_X(\sqrt{t/a}) + F_X(-\sqrt{t/a}) + f_X(\sqrt{t/a}), & \text{$t< 0$}\\ 1-f_X(0), & \text{$t= 0$} \\ 1, & \text{$t> 0$} \end{cases}\]
\[ F_Y(t)= \begin{cases} 0, & \text{$t\leq 0$} \\ F_X(\sqrt{t/a}) - F_X(-\sqrt{t/a}), & \text{$t> 0$} \end{cases}\]
\[ F_Y(t)= \begin{cases} 1, & \text{$t\geq 0$} \\ 1- F_X(\sqrt{t/a}) + F_X(-\sqrt{t/a}), & \text{$t< 0$} \end{cases}\]
A. Tablas estadísticas: Click derecho aquí.
B. Apéndice de tablas y diagramas: Click aquí.
LLinás, H., Rojas, C. (2005). Estadística descriptiva y distribuciones de probabilidad. Barranquilla: Editorial Universidad del Norte.
Consultar mis Notas de clase en Estadística I.
Consultar mis Notas de clase: Cap. 2 (Descriptiva).
Consultar mis otras Notas de clase.
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