Probabilidad condicionada

Cuando conocemos de antemano que ha ocurrido un suceso $B$ y queremos recalcular la probabilidad de otro suceso $A$, hablamos de probabilidad condicionada, que escribimos $P(A|B)$: probabilidad de que ocurra $A$ sabiendo que ha ocurrido $B$.

$$ P(A|B) = \frac{P(A \cap B)}{P(B)}, \quad \text{siempre que } P(B) > 0 $$

La idea es que el conocimiento de $B$ reduce el espacio muestral: ya solo consideramos los casos en los que $B$ se cumple, y de entre ellos contamos los que también cumplen $A$.

Probabilidad de la intersección

De la definición anterior se deduce una fórmula muy útil:

$$ P(A \cap B) = P(A|B) \cdot P(B) = P(B|A) \cdot P(A) $$

Sucesos dependientes e independientes

Tipo de sucesosCondiciónSignificado
Independientes$P(AB) = P(A)$ o bien $P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B)$Que ocurra $B$ no cambia la probabilidad de $A$
Dependientes$P(AB) \neq P(A)$Saber que ha ocurrido $B$ modifica la probabilidad de $A$

Diagramas de árbol

En experimentos con varias etapas (por ejemplo, extracciones sucesivas de bolas) se usa el diagrama de árbol: cada rama lleva la probabilidad condicionada al camino ya recorrido, y la probabilidad de un camino completo es el producto de las probabilidades de sus ramas.

resuelto: extracciones sin reemplazamiento

Una urna contiene 4 bolas rojas y 2 verdes. Extraemos dos bolas sin reemplazamiento.

  • Probabilidad de que la segunda sea roja si la primera fue roja:

$P(R_2|R_1) = \frac{3}{5}$, porque quedan 3 rojas entre 5 bolas.

  • Probabilidad de que las dos sean rojas:
$$ P(R_1 \cap R_2) = P(R_1) \cdot P(R_2|R_1) = \frac{4}{6} \cdot \frac{3}{5} = \frac{12}{30} = \frac{2}{5} $$

Tablas de contingencia

Cuando tenemos dos características cruzadas, organizamos los datos en una tabla de contingencia, que permite leer las probabilidades condicionadas de forma directa.

resuelto: aprobar matemáticas en un instituto

En un instituto hay 100 estudiantes: 60 chicas y 40 chicos. Aprueban matemáticas 45 chicas y 20 chicos.

ApruebanSuspendenTotal
Chicas451560
Chicos202040
Total6535100
  • $P(\text{Aprueba}) = \frac{65}{100} = 0{,}65$
  • $P(\text{Aprueba} | \text{Chica}) = \frac{45}{60} = 0{,}75$
  • $P(\text{Chica} | \text{Aprueba}) = \frac{45}{65} = \frac{9}{13} \approx 0{,}69$

Comprobación con la probabilidad total: $P(A) = P(Ch) \cdot P(A|Ch) + P(Co) \cdot P(A|Co) = 0{,}6 \cdot 0{,}75 + 0{,}4 \cdot 0{,}5 = 0{,}45 + 0{,}20 = 0{,}65$

Teorema de Bayes

Si conocemos $P(A|B)$ y queremos $P(B|A)$, usamos la fórmula de Bayes:

$$ P(B|A) = \frac{P(A|B) \cdot P(B)}{P(A)} $$

Por ejemplo, con los datos anteriores: $P(\text{Chica} | \text{Aprueba}) = \frac{0{,}75 \cdot 0{,}6}{0{,}65} = \frac{0{,}45}{0{,}65} = \frac{9}{13} \approx 0{,}69$.

Errores comunes

  • Confundir $P(A|B)$ con $P(B|A)$: ¡no son iguales en general!
  • Olvidar que $P(A|B)$ solo tiene sentido si $P(B) > 0$.
  • En extracciones sin reemplazamiento, olvidar que el número de bolas cambia tras la primera extracción.

1. Si $P(B) > 0$, la probabilidad condicionada $P(A|B)$ se define como: (1 puntos)

2. Dos sucesos $A$ y $B$ son independientes cuando: (1 puntos)

3. Una urna tiene 4 bolas rojas y 2 verdes. Extraemos una bola roja y NO la devolvemos. ¿Cuál es la probabilidad de que la segunda bola sea roja? (1 puntos)

4. Con la urna anterior (4 rojas y 2 verdes), ¿cuál es la probabilidad de que las dos bolas extraídas sin reemplazamiento sean rojas? Escríbela en forma decimal. (1 puntos)

5. Usa la tabla de contingencia de 100 estudiantes (45 chicas y 20 chicos aprueban; hay 60 chicas y 40 chicos). Calcula: (3 puntos)

a ) P(Aprueba) = ? (decimal)

b ) P(Aprueba | Chica) = ? (decimal)

c ) P(Chica | Aprueba) = ? (decimal, redondea a 2 cifras)

6. Si comprobamos que $P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B)$, ¿qué podemos afirmar sobre $A$ y $B$? (1 puntos)