Fundamentos de probabilidad · Definición
Probabilidad clásica
Antes de empezar necesitas conocer
Es el modelo más antiguo y el primero que se usa en la práctica: dados, monedas, cartas y sorteos donde nada favorece a un resultado sobre otro.
Definición
La probabilidad clásica \(P(A)\) de un evento \(A\), cuando el espacio muestral \(\Omega\) es finito con resultados igualmente probables, es la razón entre los resultados favorables y los posibles.
Si \(\Omega\) es finito y los \(n\) resultados son igualmente probables, cada uno recibe \(\frac1n\) y, por aditividad, un evento con \(k\) resultados tiene probabilidad \(\frac kn\). Calcular una probabilidad se reduce entonces a contar: cuántos casos favorables hay y cuántos posibles.
Ejemplo guía: al lanzar dos dados, \(\Omega\) tiene \(36\) pares ordenados. La suma \(7\) ocurre en \(6\) de ellos, así que su probabilidad es \(\frac16\). Contar con pares ordenados importa: si se usaran solo las sumas \(2,\dots,12\) como resultados, se concluiría \(\frac1{11}\), pero esas sumas no son igualmente probables.
Cuando el conteo directo es largo, conviene el complemento: la probabilidad de «al menos un 6» en dos dados es \(1-\frac{25}{36}=\frac{11}{36}\). Para espacios grandes, como las manos de cartas, el conteo se apoya en la regla del producto, permutaciones y combinaciones, que veremos más adelante.
La fórmula solo vale si la simetría del experimento justifica que los resultados pesan lo mismo; no es una definición universal. Tampoco sirve para espacios infinitos ni para un dado cargado. Al relajar esa condición se recurre a la medida de probabilidad general y a la interpretación frecuentista.
Para pensar
Se lanzan dos monedas. ¿Por qué no es correcto decir que obtener «una cara» tiene probabilidad \(\frac13\) por haber tres posibles números de caras?
Porque 0, 1 y 2 caras no son igualmente probables: «una cara» agrupa dos secuencias (CS y SC) de las cuatro equiprobables, así que vale \(\frac12\).
¿Puede aplicarse la probabilidad clásica a «llueve mañana», con resultados sí y no?
No. Los dos resultados no tienen por qué ser igualmente probables, y no hay una simetría que lo justifique.
Ejercicios 10
- Se lanza un dado justo. ¿Cuál es la probabilidad de obtener un número mayor que 4?
- Se lanza una moneda justa tres veces. ¿Cuál es la probabilidad de obtener exactamente dos caras?
- Se lanzan dos dados justos. ¿Cuál es la probabilidad de que la suma sea 7?
- Se extrae una carta al azar de una baraja francesa de 52 cartas. ¿Cuál es la probabilidad de que sea corazón?
- Una urna tiene 5 bolas rojas y 3 azules. Se extrae una bola al azar. ¿Cuál es la probabilidad de que sea azul?
- Se lanzan dos dados justos. ¿Cuál es la probabilidad de que la suma sea al menos 9?
- Se lanzan dos dados justos. ¿Cuál es la probabilidad de obtener al menos un 6?
- Se extraen al azar dos cartas, sin reemplazo, de una baraja de 52. ¿Cuál es la probabilidad de que ambas sean ases?
- Se lanzan dos monedas justas y alguien razona con \(\Omega=\{0,1,2\}\) caras: «\(P(\text{una cara})=\frac13\)». ¿Cuál es el error?
- De un grupo de 4 mujeres y 2 hombres se elige al azar un comité de 2 personas. ¿Cuál es la probabilidad de que tenga al menos una mujer?
Referencias
- Joseph K. Blitzstein, Jessica Hwang, Introduction to Probability, 2nd edition, CRC Press, 2019. §1.3
- Sheldon Ross, A First Course in Probability, 10th edition, Pearson, 2019. §2.5
- Larry Wasserman, All of Statistics, 1st edition, Springer, 2004. §1.4