Estudiante: Juan Sebastian Merlano Mendoza
Código estudiantil: T00097320
Curso: Estadística Inferencial
Para este laboratorio usamos R base, por lo que no hace falta instalar paquetes adicionales. Las funciones de cada distribución siguen el mismo patrón:
d da la probabilidad exacta P(X = k),
por ejemplo dbinom().p da la probabilidad acumulada P(X ≤
k), por ejemplo pbinom().## ¡Entorno listo para el laboratorio!
Esta función recibe los valores posibles de X y sus probabilidades, y grafica la distribución. Las barras que resaltemos se pintan con otro color.
graficar_distribucion <- function(valores, probs, titulo, resaltar = NULL, colores_resaltar = CORAL) {
colores <- rep(AZUL, length(valores))
if (!is.null(resaltar)) colores[valores %in% resaltar] <- colores_resaltar
barplot(probs, names.arg = valores, col = colores, border = "white",
main = paste0(titulo, "\n", NOMBRE),
xlab = "Valores (k)", ylab = "P(X = k)")
grid(nx = NA, ny = NULL, col = "gray85", lty = "dotted")
}Definición: modela un experimento con dos resultados posibles, éxito (1) o fracaso (0). La probabilidad de éxito es p.
Ejemplo: una moneda cargada que da cara con probabilidad 0.58 se lanza una vez.
n_bernoulli <- 1
p_bernoulli <- 0.58 # probabilidad de cara (moneda cargada)
x_bernoulli <- 0:n_bernoulli
pmf_bernoulli <- dbinom(x_bernoulli, n_bernoulli, p_bernoulli)
graficar_distribucion(x_bernoulli, pmf_bernoulli,
paste0("Distribución de Bernoulli (p = ", p_bernoulli, ")"))## Media (esperanza): 0.58
## Varianza: 0.2436
Definición: modela el número de éxitos en n ensayos independientes de Bernoulli, cada uno con probabilidad de éxito p.
Ejemplo básico: lanzar una moneda justa 10 veces. X = número de caras, con n = 10 y p = 0.5.
n_binom <- 10
p_binom <- 0.5
x_binom <- 0:n_binom
pmf_binom <- dbinom(x_binom, n_binom, p_binom)
graficar_distribucion(x_binom, pmf_binom,
paste0("Distribución Binomial (n = ", n_binom, ", p = ", p_binom, ")"))## Media (esperanza): 5
## Varianza: 2.5
Moneda justa, n = 10 y p = 0.5. ¿Cuál es la probabilidad de obtener exactamente 6 caras?
## P(X = 6) = 0.20508
graficar_distribucion(0:10, dbinom(0:10, 10, 0.5),
"Distribución Binomial (n = 10, p = 0.5): P(X = 6)",
resaltar = 6)Probabilidad de defecto 0.1 y muestra de 25 piezas. Calcula P(X ≤ 4).
n <- 25; p <- 0.1
valores <- 0:10 # valores de X que tienen probabilidad apreciable
probs <- dbinom(valores, n, p)
p_acum <- pbinom(4, n, p)
graficar_distribucion(valores, probs,
"Distribución Binomial (n = 25, p = 0.1): P(X ≤ 4)",
resaltar = 0:4)## P(X ≤ 4) = 0.90201
El 60% de los psicólogos encuentra trabajo el primer año. En un curso de 100 psicólogos, ¿cuántos se espera que se coloquen y cuál es la varianza?
## Se espera que 60 psicólogos encuentren trabajo en el primer año.
## La varianza es: 24
Un antibiótico causa efectos secundarios al 25% de los pacientes. En una muestra de 8, ¿cuál es la probabilidad de que al menos tres los sufran?
n <- 8; p <- 0.25
# P(X >= 3) = 1 - P(X <= 2)
prob_al_menos_3 <- 1 - pbinom(2, n, p)
cat("P(X ≥ 3) =", round(prob_al_menos_3, 5), "\n")## P(X ≥ 3) = 0.32146
graficar_distribucion(0:n, dbinom(0:n, n, p),
"Distribución Binomial (n = 8, p = 0.25): P(X ≥ 3)",
resaltar = 3:n)Definición: modela el número de
fracasos que ocurren antes de obtener r
éxitos. En R se usa dnbinom(x, size = r, prob = p), donde
x es el número de fracasos.
Con p = 0.7, ¿cuál es la probabilidad de obtener 5 éxitos antes de 3 fracasos? Como X cuenta fracasos, usamos x = 3 fracasos y r = 5 éxitos.
## P(X = 3) = 0.15883
esperanza <- r * (1 - p) / p
varianza <- r * (1 - p) / p^2
cat("Esperanza E(X) =", round(esperanza, 2), "\n")## Esperanza E(X) = 2.14
## Varianza V(X) = 3.06
## Desviación estándar = 1.75
La probabilidad de contagio es 0.6. ¿Cuál es la probabilidad de que el 10.º niño expuesto sea el tercero en contagiarse?
Para que el 10.º sea el 3.er contagio, deben haber ocurrido 7 niños no contagiados (fracasos) antes del tercer contagio.
n <- 10; r <- 3; p <- 0.6
k <- n - r # 7 niños no contagiados antes del 3.er contagio
cat("P =", round(dnbinom(k, size = r, prob = p), 5), "\n")## P = 0.01274
Definición: modela el número de eventos que ocurren en un intervalo de tiempo o espacio, con un promedio de ocurrencia λ.
Una central recibe 2 llamadas por minuto en promedio. ¿Cuál es la probabilidad de recibir exactamente 3 llamadas en un minuto?
## P(X = 3) = 0.18045
graficar_distribucion(0:14, dpois(0:14, lambda),
"Distribución de Poisson (λ = 2): P(X = 3)",
resaltar = 3)Los erizos cruzan la autovía a razón de 4 cada 30 minutos. ¿Cuál es la probabilidad de que 6 o más crucen en una hora?
lambda <- 4 * 2 # 4 erizos por 30 min, en una hora son 8
prob_6_mas <- 1 - ppois(5, lambda) # P(X >= 6) = 1 - P(X <= 5)
cat("P(X ≥ 6) =", round(prob_6_mas, 5), "\n")## P(X ≥ 6) = 0.80876
graficar_distribucion(0:19, dpois(0:19, lambda),
"Distribución de Poisson (λ = 8): P(X ≥ 6)",
resaltar = 6:19)En una carretera ocurren en promedio 2 accidentes al año. ¿Cuál es la probabilidad de que en 5 años ocurran más de 3 accidentes?
lambda <- 2 * 5
prob_mas_3 <- 1 - ppois(3, lambda) # P(X > 3) = 1 - P(X <= 3)
cat("P(X > 3) =", round(prob_mas_3, 5), "\n")## P(X > 3) = 0.98966
graficar_distribucion(0:24, dpois(0:24, lambda),
"Distribución de Poisson (λ = 10): P(X > 3)",
resaltar = 4:24)En un semáforo pasan 10 coches por minuto en promedio. ¿Cuál es la probabilidad de que pasen exactamente 16 coches en 2 minutos?
## P(X = 16) = 0.06456
graficar_distribucion(0:39, dpois(0:39, lambda),
"Distribución de Poisson (λ = 20): P(X = 16)",
resaltar = 16)Un banco recibe en promedio 6 cheques sin fondo por día. Calcula las probabilidades de:
lambda_dia <- 6
# a. 4 cheques en un día
cat("a. P(X = 4) en un día =", round(dpois(4, lambda_dia), 5), "\n")## a. P(X = 4) en un día = 0.13385
# b. 50 cheques en una semana (7 días)
cat("b. P(X = 50) en una semana =", round(dpois(50, lambda_dia * 7), 5), "\n")## b. P(X = 50) en una semana = 0.02748
# c. 10 cheques en 12 horas (medio día)
cat("c. P(X = 10) en 12 horas =", round(dpois(10, lambda_dia * 0.5), 5), "\n")## c. P(X = 10) en 12 horas = 0.00081
# d. 5 cheques en 4 horas
cat("d. P(X = 5) en 4 horas =", round(dpois(5, lambda_dia * 4 / 24), 5), "\n")## d. P(X = 5) en 4 horas = 0.00307
En una empresa ocurren 5 accidentes por mes en promedio. ¿Cuál es la probabilidad de que ocurran como mínimo 2 accidentes en un mes?
lambda <- 5
# P(X >= 2) = 1 - [P(X = 0) + P(X = 1)]
prob_al_menos_2 <- 1 - (dpois(0, lambda) + dpois(1, lambda))
cat("P(X ≥ 2) =", round(prob_al_menos_2, 5), "\n")## P(X ≥ 2) = 0.95957
Con el mismo promedio de 5 accidentes por mes, ¿cuál es la probabilidad de que ocurran exactamente 8 accidentes en un trimestre?
## P(X = 8) en un trimestre = 0.01944
Definición: modela el número de éxitos en una
muestra de tamaño n extraída sin reemplazo de
una población de tamaño N que contiene K éxitos. En R
se usa dhyper(x, m, n_fracasos, k), donde m es el
número de éxitos en la población, n_fracasos = N − K y
k es el tamaño de la muestra.
Una urna tiene 10 bolas rojas y 20 azules (N = 30). Se seleccionan 5 bolas sin reemplazo. ¿Cuál es la probabilidad de seleccionar exactamente 3 rojas?
N <- 30; K <- 10; n <- 5; k <- 3
prob_3_rojas <- dhyper(k, K, N - K, n)
cat("P(X = 3) =", round(prob_3_rojas, 5), "\n")## P(X = 3) = 0.15999
esperanza <- n * (K / N)
varianza <- n * (K / N) * ((N - K) / N) * ((N - n) / (N - 1))
cat("Esperanza E(X) =", round(esperanza, 2), "\n")## Esperanza E(X) = 1.67
## Varianza V(X) = 0.96
## Desviación estándar = 0.98
graficar_distribucion(0:5, dhyper(0:5, K, N - K, n),
"Distribución Hipergeométrica (N = 30, K = 10, n = 5)",
resaltar = 3)Resuelve los siguientes problemas con el código que aprendiste. En cada uno calcula la probabilidad y grafica la distribución.
n <- 15; p <- 0.25
prob_6 <- dbinom(6, n, p)
prob_5_o_menos <- pbinom(5, n, p)
cat("P(X = 6) =", round(prob_6, 5), "\n")## P(X = 6) = 0.09175
## P(X ≤ 5) = 0.85163
graficar_distribucion(0:n, dbinom(0:n, n, p),
"Distribución Binomial (n = 15, p = 0.25): P(X = 6)",
resaltar = 6)graficar_distribucion(0:n, dbinom(0:n, n, p),
"Distribución Binomial (n = 15, p = 0.25): P(X ≤ 5)",
resaltar = 0:5)lambda <- 3
prob_5 <- dpois(5, lambda)
prob_2_o_menos <- ppois(2, lambda)
cat("P(X = 5) =", round(prob_5, 5), "\n")## P(X = 5) = 0.10082
## P(X ≤ 2) = 0.42319
graficar_distribucion(0:12, dpois(0:12, lambda),
"Distribución de Poisson (λ = 3): P(X = 5)",
resaltar = 5)graficar_distribucion(0:12, dpois(0:12, lambda),
"Distribución de Poisson (λ = 3): P(X ≤ 2)",
resaltar = 0:2)N <- 50; K <- 10; n <- 8; k <- 2
prob_2 <- dhyper(k, K, N - K, n)
cat("P(X = 2) =", round(prob_2, 5), "\n")## P(X = 2) = 0.32172
graficar_distribucion(0:n, dhyper(0:n, K, N - K, n),
"Distribución Hipergeométrica (N = 50, K = 10, n = 8): P(X = 2)",
resaltar = 2)r <- 3; p <- 0.05
k <- 10 - r # 7 piezas no defectuosas antes de la 3.ª defectuosa
prob <- dnbinom(k, size = r, prob = p)
cat("P(la 3.ª defectuosa es la 10.ª pieza) =", round(prob, 5), "\n")## P(la 3.ª defectuosa es la 10.ª pieza) = 0.00314