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EJERCICIOS RESUELTOS

Sonia Almanza.

2C
PROBLEMAS DE DISTRIBUCIONES DE PROBABILIDAD



En teoría de la probabilidad y estadística, la distribución de probabilidad


de una variable aleatoria es una función que asigna a cada suceso


definido sobre la variable aleatoria la probabilidad de que dicho suceso


ocurra. La distribución de probabilidad está definida sobre el conjunto de


todos los sucesos, cada uno de los sucesos es el rango de valores de la


variable aleatoria.



Cuando la variable aleatoria toma valores en el conjunto de los números


reales, la distribución de probabilidad está completamente especificada


por la función de distribución, cuyo valor en cada real x es la probabilidad


de que la variable aleatoria sea menor o igual que x.
Distribución de Bernoulli



   1. Un jugador de basquetbol esta a punto de tirar hacia la parte
      superior del tablero. La probabilidad de que anote el tiro es de 0.55
   a) Sea X=1 anota el tiros si no lo hace X=0 determine la media y la
      varianza de X

      µ=1(p)+0(p)
      µ=p
      µ=1(0.55)+0(1-0.55)
      µ=0.55+0(0.45)
      µ=0.55

      σ^2 x=0.55(1-0.55)
      σ^2 x=0.55(0.45)
      σ^2 x=0.2475

   b) Si anota el tiro su equipo obtiene dos puntos si lo falla .Su equipo no
      recibe puntos. Sea Y el numero de puntos anotados ¿Tiene la
      distancia de Bernoulli ?si es así encuentre la probabilidad de éxito.
      Explique por qué.

      No tiene un distribución de Bernoulli por que los eventos posibles
      (éxito y fracaso) solo pueden tener valores cero y uno

TIRO SE 3 PUNTOS

   c) Determine la media y la varianza de Y.


µ=3(0)+0(1-p)

µ=3(0.55)+0(1-0.55)

µ=1.65+0(0.45)

µ=1.65

σ^2 x =(3-1.65 )^20.55+(0-1.65)^2 0.45
σ^2 x =(1.35 )^20.55+(0-1.65)^2 0.45

σ^2 x =1.002375+1.225125

σ^2 x =2.2275

   2. en un restaurante de comida rápida 25% de las órdenes para beber
      es una bebida pequeña 35% una mediana y 40% una grande. Sea
      X=1 se escoge aleatoriamente una orden de bebida pequeña y X=0
      en cualquier otro caso sea X=1si la orden es una bebida mediana y
      Y=0 en cualquier otro caso. Sea Z=1 si la orden es una bebida
      pequeña o mediana Z=0 para cualquier otro caso.

      a) sea pxla probabilidad de éxito de X. Determine px
         P=(X=1) es igual a .25 por lo tanto X Bernoulli (.25)

      b) sea pyla probabilidad de éxito de Y. Determinepy
          P= (y=1) es igual a .35 por lo tanto Y Bernoulli (.35)

      c) sea pzla probabilidad de éxito de Z. Determine pz
         P= (z=1) es igual a .60 por lo tanto Z Bernoulli (.60)

      d) ¿Es posible que X y Y sean iguales a 1?
         Si

      e) ¿Es pz igual a PY y PY?

         Si



   3. Se lanza una moneda de 1y 5 c. sean X=1 si sale cara en la moneda
      de 1c y X=0 en cualquier otro caso. Sea Y=1 si sale cara en la
      moneda de 5c y Y=0 en cualquier otro caso. Sea Z=1 si sale cara en
      ambas monedas y Z =0 en cualquier otro caso.
         a) sea px la probabilidad de éxito de X. Determine px.
            Ny=1 salga cara en la moneda de 1.
            P(X=1)=5 por lo tanto X Bernoulli (0)
            Px= (0) (1-.5) + (1) (.5)=p5
b) Sea py la probabilidad de éxito de X. Determine py
           Y=1 cuando salga la moenda de 5 p(x=1)=5 por lo tanto x
           Bernoulli
           Py= {0} (1-.5) +(1) (.5) =p5

        c) Sea pz la probabilidad de éxito de X. Determine pz.
           {2=1} cuando cara en las dos monedas.
           P(z=2)=.5 por lo tanto X Bernoulli. Pz (2)(1-.5) + (1)(.5)= 2 = .5



        d) ¿Son X y Y independientes?
           Si son independientes X y Y.




  4. Sean X y Y variables aleatorias de Bernoulli. sea z=XY.

    a) Demuestre que Z es una variable aleatoria de Bernoulli.
       Puestoque los valores de XyY son 0 y 1, los valores posibles del
       producto Z=xy son también 0y1 por tanto Z=0 y ya sea X,Y o
       ambas, también son iguales a 0 por lo que nuevamente Z=XY.

    b) Demuestre si XyY son independientes, entonces Pz= PxPy
       Pz=P(z=1)=P(xy=1)=P(x=1yY=1)=P(x=1)=PxPy




DISTRIBUCION BINOMIAL




       La úl tim a novel a d e u n au tor ha te nid o u n gran éxito,
  has ta el pu nto d e qu e el 80% d e los l ec tores y a l a han
  l eid o. Un gru po d e 4 am igos s on afic ionad os a l a l ec tu ra:
1. ¿Cu ál es l a probabil id ad d e qu e en el gru po hay an
    l eid o l a novel a 2 pers onas ?


         B (4, 0. 2 ) p = 0.8 q = 0.2




         2.¿Y c óm o m áxim o 2?




2


         Un agen te d e s egu ros vend e pól izas a c inc o pers onas
    d e l a m ism a ed ad y qu e d is fru tan d e bu ena s al u d . S egú n
    l as tabl as ac tu al es , l a probabil id ad d e qu e u na pers ona
    en es tas c ond ic iones viva 3 0 año s o m ás es 2/ 3. Hál l es e l a
    proba bil id ad d e qu e, tr ans c u rrid os 30 años , vi van :


         1. Las c inc o pers onas .


         B (5, 2/ 3 ) p = 2/ 3 q = 1/ 3




         2.Al m enos tres p ers onas .
3.E xac tam en te d os pers onas .




3


         Un l abora tori o afi rm a qu e u na d roga c au s a d e
    efec tos s ec u nd arios en u na pro por c ión d e 3 d e c ada 100
    pac ien tes . Para c on tras ta r es ta a firm ac ión, o tro
    l abora torio el ige al azar a 5 pac ien tes a l os qu e apl ic a l a
    d roga. ¿Cu ál es la proba bil id ad de l os s igu ientes s u c es os ?


         1. Ningú n pac iente ten ga efec tos s ec u nd arios .


         B (10 0, 0 . 03 ) p = 0.0 3 q = 0.97




         2.Al m enos d os tengan efec tos s ec u nd arios .
3.¿Cu ál es el núm ero m ed io d e pac ien tes qu e es pera
    l abora torio qu e s u fran efec tos s ec u nd arios s i el ige 100
    pac ien tes al azar?




4


         E n u nas pru ebas d e al c ohol em ia se ha obs ervad o qu e
    el 5% d e l os c ondu c tores c on trol ad os d an pos iti vo en l a
    pru eba y qu e el 10% d e l os c ond uc tores c on trol ados no
    ll evan aprovec h ad o el c intu r ón d e s egu rid ad . Tam bién s e
    ha obs ervad o qu e l as d os infrac c iones s on
    ind epend ientes .


         Un gu ard ia d e tr áfic o par a c inc o c ond u c tores al
    azar . S i tenem os en c u enta qu e el núm ero d e
    c ond u c tores es su fic ien tem ente i m portan te c om o para
    es tim ar qu e l a proporc ión d e infra c tores no v arí a al hac er
    l a s el ecc ión.


         1. De term inar l a proba bil id ad a de qu e exac tam en te
    tres c ond u c tores hayan c om e tid o al gu na d e l as d os
    infrac c iones .
2. De term ine l a probabil id ad d e qu e al m enos u no d e
    l os c ond uc tores c on tr ol ad os haya c om etid o al gu na d e l as
    d os infrac c iones .




5


         La prob abil id ad d e qu e u n hom bre ac ier te en el
    bl anc o es 1/ 4. S i d is para 10 vec es ¿c u ál es l a probabil id ad
    d e qu e ac ierte e xac tam en te en tr es oc as iones ? ¿Cu ál es
    l a probabil id ad de qu e ac ierte p or l o m enos en u na
    oc as ión?


         B (10 , 1/ 4 ) p = 1/ 4q = 3/ 4
DISTRIBUCION DE POISSON


1.- Sea X ~ Poisson(4). Determine

a) P(X=1)
b) P(X=0)
c) P(X<2)
d) P(X>1)
e) μX
f) σx

a) P(X=1)= e-4 *
P(X=1)= 0.018315638*

P(X=1)= 0.018315638* 4

P(X=1)= 0.073262555




b) P(X=0) = e-4 *
P(X=0)= 0.018315638*

P(X=0)= 0.018315638* 1

P(X=0)= 0.018315638


c) P(X<2)
P(X=1)= e-4 *   P(X=0) = e-4 *
P(X=1) = 0.018315638* P(X=0)= 0.018315638*

P(X=1) = 0.018315638* 4                  P(X=0)= 0.018315638* 1
P(X=1) = 0.073262555                        P(X=0)= 0.018315638


P(X<2) =P(X=1)+P(X=0)
P(X<2) =0.07326255+0.018315638
P(X<2) =0.091578193




d) P(X>1)
P(X=2)= e-4 *   P(X=3)= e-4 *
P(X=2)= 0.018315638*     P(X=3)= 0.018315638*

P(X=2)= 0.018315638* 8                   P(X=3)= 0.018315638* 10.66666667

P(X=2)= 0.146525111                       P(X=3)= 0.195366814


P(X=4)= e-4 *                    P(X>1)= P(X=2)+P(X=3)+P(X=4)
P(X=4)= 0.018315638*                P(X>1)= 0.146525111+0.195366814+
                                                 0.195366814
P(X=4)= 0.018315638* 10.66666667

P(X=4)= 0.195366814                       P(X>1)=0.537258739



e)μX
μX= 4

f) σx
σx=
σx= 2


2.- suponga que 0.03 % de los contenedores plásticos producidos en cierto
proceso tiene pequeños agujeros que los dejan inservibles. X representa el
numero de contenedores en una muestra aleatoria de 10 000 que tienen
este defecto. Determine:

a) P(X=3)
b) P(X≤2)
c) P(1≤X<4)
d)μX
e) σx

a) P(X=3)= e-3*
P(X=3)= 0.049787068*

P(X=3)= 0.049787068* 4.5

P(X=3)= 0.0224041807


b) P(X≤2)
P(X=0)= e-3 *     P(X=1)= e-3 *
P(X=0)= 0.049787068* P(X=1)= 0.049787068*

P(X=0)= 0.049787068* 1                 P(X=1)= 0.049787068* 3

P(X=0)= 0.049787068                     P(X=1)= 0.149361205


P(X=2)= e-3*      P(X≤2)= P(X=0)+P(X=1)+P(X=2)
P(X=2)= 0.049787068* P(X≤2)= 0.049787068+0.149361205+
                                                 0.149361205
P(X=2)= 0.049787068* 4.5

P(X=2)= 0.0224041807                    P(X≤2)=0.42319008


c)P(X<2)
P(X=1)= e-3 *     P(X=2)= e-3*
P(X=1)= 0.049787068* P(X=2)= 0.049787068*

P(X=1)= 0.049787068* 3                  P(X=2)= 0.049787068* 4.5
P(X=1)= 0.149361205                  P(X=2)= 0.0224041807



P(X=3)= e-3*   P(X<2)= P(X=1)+P(X=2)+P(X=3)
P(X=3)= 0.049787068*   P(X<2)= 0.149361205+0.224041807+
                                              0.224041807
P(X=3)= 0.049787068* 4.5

P(X=3)= 0.0224041807                 P(X<2)= 0.597444819


d)μX
μX= 3

e) σx
σx=
σx= 1.732030808


3.- el numero de mensajes recibidos por el tablero computado de anuncios
es una variable aleatoria de Poisson con una razón media de ocho
mensajes por hora.

a) ¿Cuál es la probabilidad de que se reciban cinco mensajes en una
hora?
b) ¿Cuál es la probabilidad de que se reciban diez mensajes en 1.5 horas?
c) ¿Cuál es la probabilidad de que se reciban menos de tres mensajes en
11/2 horas?

a) ¿Cuál es la probabilidad de que se reciban cinco mensajes en una
hora?
P(X=3)= e-8*
P(X=3)= 3.354626279x10-4 *

P(X=3)= 3.354626279x10-4 * 273.0666667

P(X=3)= 0.09160366


b) ¿Cuál es la probabilidad de que se reciban diez mensajes en 1.5 horas?
P(X=10)= e-12*
P(X=10)= 6.144212353x10-6 *

P(X=10)= 6.144212353x10-6 * 17062.76571

P(X=10)= 0.104837255


c) ¿Cuál es la probabilidad de que se reciban menos de tres mensajes en
11/2 horas?
P(X=0)= e-12*    P(X=1)= e-12*
P(X=0)= 6.144212353x10-6 * P(X=1)= 6.144212353x10-6 *

P(X=0)= 6.144212353x10-6 * 1              P(X=1)= 6.144212353x10-6 * 12


P(X=0)= 6.144212353x10-6                  P(X=1)= 7.373054824x10-5

P(X=2)= e-12*                    P(X<3)= P(X=0)+P(X=1)+P(X=2)
P(X=2)= 6.144212353x10-6 *          P(X<3)= 6.144212353x10-6 +
                                                 7.373054824x10-5 +
P(X=2)= 6.144212353x10-6 * 72                    4.423832894x10-4 =

P(X=2)= 4.423832894x10-4                  P(X<3)= 5.2225805x10-4


4.- una variable aleatoria X tiene una distribucion binomial y una variable Y
tiene una distribucion de Poisson. Tanto X como Y tienen medias iguales a
3. ¿Es posible determinar que variable aleatoria tiene la varianza mas
grande? Elija una de las siguientes respuestas:

i) Sí, X tiene la varianza mas grande.
ii) Sí, Y tiene la varianza mas grande
iii) No, se necesita conocer el numero de ensayos,n, para X.
iv) No, se necesita conocer la probabilidad de éxito, p, para X.
v) No, se necesita conocer el valor de λ para Y.

Fórmula para determinar la varianza en una distribución binomial:
σ2x= (1-p)
σ2x= (1-3)
σ2x= -2
Formula para determinar la varianza en una distribución Poisson:
σ2y= λ
σ2y= 3

Respuesta:
ii) Sí, Y tiene la varianza más grande



5.- La concentración de partículas en una suspensión es 2 por mL. Se agita
por completo la concentración, y posteriormente se extraen 3 mL. Sea X el
numero de partículas que son retiradas. Determine.

a) P(X=5)
b) P(X≤2)
c)μX
d) σx

a) P(X=5)= e-6 *
P(X=5)= 2.478752177x10-3 *

P(X=5)= 2.478752177x10-3 * 64.8

P(X=5)= 0.160623141


b) P(X≤2)
P(X=0)= e-6 *                     P(X=1)= e-6 *
P(X=0)= 2.478752177x10-3 * P(X=1)= 2.478752177x10-3 *

P(X=0)= 2.478752177x10-3 * 1              P(X=1)= 2.478752177x10-3 * 6

P(X=0)= 2.478752177x10-3                  P(X=1)= 0.014872513


P(X=2)= e-6 *      P(X≤2)= P(X=0)+P(X=1)+P(X=2)
P(X=2)= 2.478752177x10-3 *            P(X≤2)= 2.478752177+0.014872513+
0.044617539
P(X=2)= 2.478752177x10-3 * 18
P(X=2)= 0.044617539                   P(X≤2)= 0.061968804


c) μX
μX= 6

d) σx
σx=
σx= 2.4494897
DISTRIBUCION NORMAL
1. Determine el área bajo la curva normal
       a) Ala derecha de z= -0.85.
       b) Entre z = 0.40 y z = 1.30.
       c) Entre z =0.30 y z = 0.90.
       d) Desde z = - 1.50 hasta z =-0.45



Estos resultados se obtuvieron con las tablas anexas al final de los
problemas

A – 1 – 0.1977 = 0.8023

B – 0.9032 – 0.6554 = 0.2478

C – 0.8159 – 0.3821 = 0.4338

D – 0.0668 + (1 – 0.3264) = 0.7404



2- Las puntuaciones de una prueba estandarizada se distribuyen
normalmente con media de 480 y desviación estándar de 90.

   a) ¿Cual es la proposición de puntuaciones mayores a 700?
   b) ¿Cual es el 25º? ¿Percentil de las puntuaciones?
   c) Si la puntuación de alguien es de 600. ¿En que percentil se
      encuentra?
   d) ¿Qué proporción de las puntuaciones se encuentra entre 420 y 520?

µ = 480     σ = 90
A - Z = (700-480)/90 = 2.44 el área a la derecha de Z es 0.0073

B – la puntuación de z en el 25 º percentil -0.67

     El 25 º percentil es entonces 480 - 0.67 (90) = 419.7

C – z = (600-480)/90 = 1.33 el área a la derecha de z es 0.9082

   Por lo que una puntuación de 600 esta en el percentil 91

D - z = (420 - 480)/90 = - 0.67

     Z = (520 – 480)/90 = 0.44

   El área entre z = - 0.67 y z = 0.44 es 0.6700 – 0.2514 = 0.4186
3- La resistencia de una aleación de aluminio se distribuye normalmente
con media de 10 giga pascales (Gpa) desviación estándar de 1.4 Gpa.

      a) ¿Cuál es la probabilidad de que una muestra de esta aleación
         tenga resistencia mayor a 12 GPa?
      b) Determine el primer cuartil de la resistencia de esta aleación.
      c) Determine el 95º. Percentil de la resistencia de esta aleación.

RESULTADOS

µ = 10 σ = 1.4

A) z = (12 -10)/1.4 = 1.43 el área ala derecha de z = 1.43 es 1 – 0.9236 =
0.0764

B) la puntuación de z en el 25 º percentil es -0.67

   El 25 º percentil es entonces 10 - 0.67 (1.4) = 9.062 Gpa.

C) la puntuación de z en el 95 º percentil es 1.645

   El 25 º percentil es entonces 10 + 1.645(1.4) = 12.303 Gpa.



4- La penicilina es producida por el hongo penicillium, que crece en un
caldo, cuyo contenido de azúcar debe controlarse con cuidado. La
concentración optima e azúcar es de 4.9 mg/mL. Si la concentración
excede los 6 mg/mL, el hongo muere y el proceso debe suspenderse todo
el día.


          a) ¿Si la concentración de azúcar en tandas de caldo se
             distribuye normalmente con media 4.9 mg/mL y desviación
             estándar 0.6 mg/mL en que proporción de días se suspenderá
             el proceso?
          b) El distribuidor ofrece vender caldo con una concentración de
             azúcar que se distribuye normalmente con medida de 5.2
             mg/mL y desviación estándar de 0.4 mg/mL ¿este caldo surtirá
             efectos con menos días de producción perdida?
             RESULTADOS
   A) (6 – 4.9)/0.6 =1.83                   1 – 0.9664 = 0.0336
B) Z = (6 – 5.2)/0.4 = 2.00      1 – 0.9772 = 0.0228

   Con este caldo el proceso se suspendería el 2.28% de los días
5- El volumen de las llantas llenadas por cierta maquina se
distribuye con media de 12.05 onzas y desviación estándar de
0.03 onzas.

a) ¿Qué proporción de latas contiene menos de 12 onzas?
b) La medida del proceso se puede ajustar utilizando calibración. ¿En que
   valor debe fijarse la media para que el 99% de las latas contenga 12
   onzas o mas?
c) Si la media del procesos sigue siendo de 12.05 onzas. ¿En que valor debe
   fijarse la media para que el 99% de las latas contenga 12 onzas o mas?



RESULTADOS

   A) (12 – 12.05)/0.03 = -1.67 la proporción es 0.0475

   B) Z= -2.33 entonces -2.33=(12 - µ)/0.03 despejando µ = 12 .07 onzas

   C) – 2.33 = (12-12.05)/ σ despejando σ = 0.0215 onzas
TABLA PARA EL AREA A LA DERECHA DE Z
TABLA PARA EL AREA LA IZQUIERDA DE Z
DISTRIBUCION GAMMA

Ejercicio 1
El número de pacientes que llegan a la consulta de un médico sigue una
distribución de
Poisson de media 3 pacientes por hora. Calcular la probabilidad de que
transcurra menos de una hora hasta la llegada del segundo paciente.
Debe tenerse en cuenta que la variable aleatoria “tiempo que transcurre
hasta la llegada del segundo paciente” sigue una distribución Gamma (6,
2).
Solución:

Cálculo de probabilidades. Distribuciones continuas

Gamma (a
p)
a : Escala 60000
p : Forma  20000
Punto X    10000

Cola Izquierda Pr[X<=k]         0,9826
Cola Derecha Pr[X>=k]           0,0174
Media                          0,3333
Varianza                       0,0556
Moda          0,1667

La probabilidad de que transcurra menos de una hora hasta que llegue el
segundo paciente es 0,98.

Ejercicio 2
Suponiendo que el tiempo de supervivencia, en años, de pacientes que
son sometidos a una cierta intervención quirúrgica en un hospital sigue una
distribución Gamma con parámetros a=0,81 y p=7,81, calcúlese:

1. El tiempo medio de supervivencia.
2. Los años a partir de los cuales la probabilidad de supervivencia es menor
que 0,1.

Cálculo de probabilidades. Distribuciones continuas

Gamma (a,p)
a : Escala  0,8100
p : Forma   7,8100
Cola Izquierda Pr [X<=k]   0,9000
Cola Derecha Pr [X>=k]      0,1000
Punto X                  14,2429
Media                     9,6420
Varianza                 11,9037
Moda                       8,4074
El tiempo medio de supervivencia es de, aproximadamente, 10 años.
DISTRIBUCION T DE ESTUDENT

      1. Sea T ~ t(4,0.5)
         a) Determinar




        b) Determinar




        c) Determinar P(T

P(T

= 1- e –(0.5)(1)            - e –(0.5)(1)     - e –(0.5)(1)     -e
(0.5)(1)

=1- 0.60653 -0.30327 -0.075816 -0.012636

=0.000175

        d) Determinar P(T

P(T

= e –(0.5)(3)           - e –(0.5)(3)       - e –(0.5)(3)     - e (0.5)(3)

=0.22313 + 0.33470+0.25102 +0.12551

=0.9344


      2. Sea T ~ Weibull(0.5,3)
         a) Determinar




        b) Determinar
c) Determinar P(T
     P (T>5) =1-P(T 1) = 1 – e-



3. En el articulo “ParameterEstimationwithOnlyOne Complete
   FailureObservation”se modela la duracion en horas, de cierto tipo
   de cojinete con la distribucion de Weibull con parámetros



  a) Determine la probabilidad de que un cojinete dure mas de 1000
     horas




  b) Determine la probabilidad de que un cojinete dure menos de
     2000 horas
     P(T<2000)= P(T

  c) La función de riesgo se definio en el ejercicio 4 ¿Cuál es el riesgo
     en T=2000 horas?
     h(t) =



4. La duración de un ventilador, en horas , que se usa en un sistema
   computacional tiene una distribución de Weibull con

   a) ¿Cuáles la probabilidad de que un ventilador dure mas de 10 000
      horas?
      P(T>10 000 ) =1 –(1-                                        =0.3679
b) ¿Cuál es la probabilidad de que un ventilador dure menos de
        5000 horas?
        P(t<5000) =P(T



        5. Un sistema consiste de dos componentes conectados en serie.
        El sistema fallara cuando alguno de los componentes falle. Sea T
        el momento en el que el sistema falla. Sean X1 y X2 las
        duraciones de los dos componentes. Suponga que X1 y X2 son
        independientes y que cada uno sigue una distribución Weibull
        con                2

     a) Determine P(

P(



     b) Determine P(T 5)

        P(T                             =0.8647

     c) T Tiene una distribución de Weibull= si es Así ¿Cuáles son sus
        parámetros?
        Si, T~ Weibull (2,
Un fabricante de focos afirma que su producto durará un promedio de
500 horas de trabajo. Para conservar este promedio esta persona verifica
25 focos cada mes. Si el valor y calculado cae entre –t 0.05 y t 0.05, él se
encuentra satisfecho con esta afirmación. ¿Qué conclusión deberá él
sacar de una muestra de 25 focos cuya duración fue?:
AQUÍ SE ENCUENTRAN LAS MUESTRAS QUE SE TOMARON PARA RESOLLVER EL
PROBLEMA.




Solución:

    Para poder resolver el problema lo que se tendrá que hacer será lo
     siguiente se aplicara una formula la cual tendremos que desarrollar
     con los datos con los que contamos.

    Tendremos que sustituir los datos

      t= x -μ

    SI n             α = 1- Nc = 10%

    v = n-1 = 24

    t = 2.22



       Procedimiento:se demostrara la forma en que se sustituiran los datos.

    VALOR DE LOS DATOS..APLICACION DE LA FORMULA

    µ=500 h                 t=505.36-500   t = 2.22

      n=25                    12.0725

    Nc=90%               v = 25 -1 = 24

    X=505.36                 α = 1- 90%= 10%

    S=12.07
Enseguida se muestra la distribución del problema según el grafico sig.

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  • 2. PROBLEMAS DE DISTRIBUCIONES DE PROBABILIDAD En teoría de la probabilidad y estadística, la distribución de probabilidad de una variable aleatoria es una función que asigna a cada suceso definido sobre la variable aleatoria la probabilidad de que dicho suceso ocurra. La distribución de probabilidad está definida sobre el conjunto de todos los sucesos, cada uno de los sucesos es el rango de valores de la variable aleatoria. Cuando la variable aleatoria toma valores en el conjunto de los números reales, la distribución de probabilidad está completamente especificada por la función de distribución, cuyo valor en cada real x es la probabilidad de que la variable aleatoria sea menor o igual que x.
  • 3. Distribución de Bernoulli 1. Un jugador de basquetbol esta a punto de tirar hacia la parte superior del tablero. La probabilidad de que anote el tiro es de 0.55 a) Sea X=1 anota el tiros si no lo hace X=0 determine la media y la varianza de X µ=1(p)+0(p) µ=p µ=1(0.55)+0(1-0.55) µ=0.55+0(0.45) µ=0.55 σ^2 x=0.55(1-0.55) σ^2 x=0.55(0.45) σ^2 x=0.2475 b) Si anota el tiro su equipo obtiene dos puntos si lo falla .Su equipo no recibe puntos. Sea Y el numero de puntos anotados ¿Tiene la distancia de Bernoulli ?si es así encuentre la probabilidad de éxito. Explique por qué. No tiene un distribución de Bernoulli por que los eventos posibles (éxito y fracaso) solo pueden tener valores cero y uno TIRO SE 3 PUNTOS c) Determine la media y la varianza de Y. µ=3(0)+0(1-p) µ=3(0.55)+0(1-0.55) µ=1.65+0(0.45) µ=1.65 σ^2 x =(3-1.65 )^20.55+(0-1.65)^2 0.45
  • 4. σ^2 x =(1.35 )^20.55+(0-1.65)^2 0.45 σ^2 x =1.002375+1.225125 σ^2 x =2.2275 2. en un restaurante de comida rápida 25% de las órdenes para beber es una bebida pequeña 35% una mediana y 40% una grande. Sea X=1 se escoge aleatoriamente una orden de bebida pequeña y X=0 en cualquier otro caso sea X=1si la orden es una bebida mediana y Y=0 en cualquier otro caso. Sea Z=1 si la orden es una bebida pequeña o mediana Z=0 para cualquier otro caso. a) sea pxla probabilidad de éxito de X. Determine px P=(X=1) es igual a .25 por lo tanto X Bernoulli (.25) b) sea pyla probabilidad de éxito de Y. Determinepy P= (y=1) es igual a .35 por lo tanto Y Bernoulli (.35) c) sea pzla probabilidad de éxito de Z. Determine pz P= (z=1) es igual a .60 por lo tanto Z Bernoulli (.60) d) ¿Es posible que X y Y sean iguales a 1? Si e) ¿Es pz igual a PY y PY? Si 3. Se lanza una moneda de 1y 5 c. sean X=1 si sale cara en la moneda de 1c y X=0 en cualquier otro caso. Sea Y=1 si sale cara en la moneda de 5c y Y=0 en cualquier otro caso. Sea Z=1 si sale cara en ambas monedas y Z =0 en cualquier otro caso. a) sea px la probabilidad de éxito de X. Determine px. Ny=1 salga cara en la moneda de 1. P(X=1)=5 por lo tanto X Bernoulli (0) Px= (0) (1-.5) + (1) (.5)=p5
  • 5. b) Sea py la probabilidad de éxito de X. Determine py Y=1 cuando salga la moenda de 5 p(x=1)=5 por lo tanto x Bernoulli Py= {0} (1-.5) +(1) (.5) =p5 c) Sea pz la probabilidad de éxito de X. Determine pz. {2=1} cuando cara en las dos monedas. P(z=2)=.5 por lo tanto X Bernoulli. Pz (2)(1-.5) + (1)(.5)= 2 = .5 d) ¿Son X y Y independientes? Si son independientes X y Y. 4. Sean X y Y variables aleatorias de Bernoulli. sea z=XY. a) Demuestre que Z es una variable aleatoria de Bernoulli. Puestoque los valores de XyY son 0 y 1, los valores posibles del producto Z=xy son también 0y1 por tanto Z=0 y ya sea X,Y o ambas, también son iguales a 0 por lo que nuevamente Z=XY. b) Demuestre si XyY son independientes, entonces Pz= PxPy Pz=P(z=1)=P(xy=1)=P(x=1yY=1)=P(x=1)=PxPy DISTRIBUCION BINOMIAL La úl tim a novel a d e u n au tor ha te nid o u n gran éxito, has ta el pu nto d e qu e el 80% d e los l ec tores y a l a han l eid o. Un gru po d e 4 am igos s on afic ionad os a l a l ec tu ra:
  • 6. 1. ¿Cu ál es l a probabil id ad d e qu e en el gru po hay an l eid o l a novel a 2 pers onas ? B (4, 0. 2 ) p = 0.8 q = 0.2 2.¿Y c óm o m áxim o 2? 2 Un agen te d e s egu ros vend e pól izas a c inc o pers onas d e l a m ism a ed ad y qu e d is fru tan d e bu ena s al u d . S egú n l as tabl as ac tu al es , l a probabil id ad d e qu e u na pers ona en es tas c ond ic iones viva 3 0 año s o m ás es 2/ 3. Hál l es e l a proba bil id ad d e qu e, tr ans c u rrid os 30 años , vi van : 1. Las c inc o pers onas . B (5, 2/ 3 ) p = 2/ 3 q = 1/ 3 2.Al m enos tres p ers onas .
  • 7. 3.E xac tam en te d os pers onas . 3 Un l abora tori o afi rm a qu e u na d roga c au s a d e efec tos s ec u nd arios en u na pro por c ión d e 3 d e c ada 100 pac ien tes . Para c on tras ta r es ta a firm ac ión, o tro l abora torio el ige al azar a 5 pac ien tes a l os qu e apl ic a l a d roga. ¿Cu ál es la proba bil id ad de l os s igu ientes s u c es os ? 1. Ningú n pac iente ten ga efec tos s ec u nd arios . B (10 0, 0 . 03 ) p = 0.0 3 q = 0.97 2.Al m enos d os tengan efec tos s ec u nd arios .
  • 8. 3.¿Cu ál es el núm ero m ed io d e pac ien tes qu e es pera l abora torio qu e s u fran efec tos s ec u nd arios s i el ige 100 pac ien tes al azar? 4 E n u nas pru ebas d e al c ohol em ia se ha obs ervad o qu e el 5% d e l os c ondu c tores c on trol ad os d an pos iti vo en l a pru eba y qu e el 10% d e l os c ond uc tores c on trol ados no ll evan aprovec h ad o el c intu r ón d e s egu rid ad . Tam bién s e ha obs ervad o qu e l as d os infrac c iones s on ind epend ientes . Un gu ard ia d e tr áfic o par a c inc o c ond u c tores al azar . S i tenem os en c u enta qu e el núm ero d e c ond u c tores es su fic ien tem ente i m portan te c om o para es tim ar qu e l a proporc ión d e infra c tores no v arí a al hac er l a s el ecc ión. 1. De term inar l a proba bil id ad a de qu e exac tam en te tres c ond u c tores hayan c om e tid o al gu na d e l as d os infrac c iones .
  • 9. 2. De term ine l a probabil id ad d e qu e al m enos u no d e l os c ond uc tores c on tr ol ad os haya c om etid o al gu na d e l as d os infrac c iones . 5 La prob abil id ad d e qu e u n hom bre ac ier te en el bl anc o es 1/ 4. S i d is para 10 vec es ¿c u ál es l a probabil id ad d e qu e ac ierte e xac tam en te en tr es oc as iones ? ¿Cu ál es l a probabil id ad de qu e ac ierte p or l o m enos en u na oc as ión? B (10 , 1/ 4 ) p = 1/ 4q = 3/ 4
  • 10. DISTRIBUCION DE POISSON 1.- Sea X ~ Poisson(4). Determine a) P(X=1) b) P(X=0) c) P(X<2) d) P(X>1) e) μX f) σx a) P(X=1)= e-4 * P(X=1)= 0.018315638* P(X=1)= 0.018315638* 4 P(X=1)= 0.073262555 b) P(X=0) = e-4 * P(X=0)= 0.018315638* P(X=0)= 0.018315638* 1 P(X=0)= 0.018315638 c) P(X<2) P(X=1)= e-4 * P(X=0) = e-4 * P(X=1) = 0.018315638* P(X=0)= 0.018315638* P(X=1) = 0.018315638* 4 P(X=0)= 0.018315638* 1
  • 11. P(X=1) = 0.073262555 P(X=0)= 0.018315638 P(X<2) =P(X=1)+P(X=0) P(X<2) =0.07326255+0.018315638 P(X<2) =0.091578193 d) P(X>1) P(X=2)= e-4 * P(X=3)= e-4 * P(X=2)= 0.018315638* P(X=3)= 0.018315638* P(X=2)= 0.018315638* 8 P(X=3)= 0.018315638* 10.66666667 P(X=2)= 0.146525111 P(X=3)= 0.195366814 P(X=4)= e-4 * P(X>1)= P(X=2)+P(X=3)+P(X=4) P(X=4)= 0.018315638* P(X>1)= 0.146525111+0.195366814+ 0.195366814 P(X=4)= 0.018315638* 10.66666667 P(X=4)= 0.195366814 P(X>1)=0.537258739 e)μX μX= 4 f) σx σx= σx= 2 2.- suponga que 0.03 % de los contenedores plásticos producidos en cierto proceso tiene pequeños agujeros que los dejan inservibles. X representa el
  • 12. numero de contenedores en una muestra aleatoria de 10 000 que tienen este defecto. Determine: a) P(X=3) b) P(X≤2) c) P(1≤X<4) d)μX e) σx a) P(X=3)= e-3* P(X=3)= 0.049787068* P(X=3)= 0.049787068* 4.5 P(X=3)= 0.0224041807 b) P(X≤2) P(X=0)= e-3 * P(X=1)= e-3 * P(X=0)= 0.049787068* P(X=1)= 0.049787068* P(X=0)= 0.049787068* 1 P(X=1)= 0.049787068* 3 P(X=0)= 0.049787068 P(X=1)= 0.149361205 P(X=2)= e-3* P(X≤2)= P(X=0)+P(X=1)+P(X=2) P(X=2)= 0.049787068* P(X≤2)= 0.049787068+0.149361205+ 0.149361205 P(X=2)= 0.049787068* 4.5 P(X=2)= 0.0224041807 P(X≤2)=0.42319008 c)P(X<2) P(X=1)= e-3 * P(X=2)= e-3* P(X=1)= 0.049787068* P(X=2)= 0.049787068* P(X=1)= 0.049787068* 3 P(X=2)= 0.049787068* 4.5
  • 13. P(X=1)= 0.149361205 P(X=2)= 0.0224041807 P(X=3)= e-3* P(X<2)= P(X=1)+P(X=2)+P(X=3) P(X=3)= 0.049787068* P(X<2)= 0.149361205+0.224041807+ 0.224041807 P(X=3)= 0.049787068* 4.5 P(X=3)= 0.0224041807 P(X<2)= 0.597444819 d)μX μX= 3 e) σx σx= σx= 1.732030808 3.- el numero de mensajes recibidos por el tablero computado de anuncios es una variable aleatoria de Poisson con una razón media de ocho mensajes por hora. a) ¿Cuál es la probabilidad de que se reciban cinco mensajes en una hora? b) ¿Cuál es la probabilidad de que se reciban diez mensajes en 1.5 horas? c) ¿Cuál es la probabilidad de que se reciban menos de tres mensajes en 11/2 horas? a) ¿Cuál es la probabilidad de que se reciban cinco mensajes en una hora? P(X=3)= e-8* P(X=3)= 3.354626279x10-4 * P(X=3)= 3.354626279x10-4 * 273.0666667 P(X=3)= 0.09160366 b) ¿Cuál es la probabilidad de que se reciban diez mensajes en 1.5 horas?
  • 14. P(X=10)= e-12* P(X=10)= 6.144212353x10-6 * P(X=10)= 6.144212353x10-6 * 17062.76571 P(X=10)= 0.104837255 c) ¿Cuál es la probabilidad de que se reciban menos de tres mensajes en 11/2 horas? P(X=0)= e-12* P(X=1)= e-12* P(X=0)= 6.144212353x10-6 * P(X=1)= 6.144212353x10-6 * P(X=0)= 6.144212353x10-6 * 1 P(X=1)= 6.144212353x10-6 * 12 P(X=0)= 6.144212353x10-6 P(X=1)= 7.373054824x10-5 P(X=2)= e-12* P(X<3)= P(X=0)+P(X=1)+P(X=2) P(X=2)= 6.144212353x10-6 * P(X<3)= 6.144212353x10-6 + 7.373054824x10-5 + P(X=2)= 6.144212353x10-6 * 72 4.423832894x10-4 = P(X=2)= 4.423832894x10-4 P(X<3)= 5.2225805x10-4 4.- una variable aleatoria X tiene una distribucion binomial y una variable Y tiene una distribucion de Poisson. Tanto X como Y tienen medias iguales a 3. ¿Es posible determinar que variable aleatoria tiene la varianza mas grande? Elija una de las siguientes respuestas: i) Sí, X tiene la varianza mas grande. ii) Sí, Y tiene la varianza mas grande iii) No, se necesita conocer el numero de ensayos,n, para X. iv) No, se necesita conocer la probabilidad de éxito, p, para X. v) No, se necesita conocer el valor de λ para Y. Fórmula para determinar la varianza en una distribución binomial: σ2x= (1-p) σ2x= (1-3) σ2x= -2
  • 15. Formula para determinar la varianza en una distribución Poisson: σ2y= λ σ2y= 3 Respuesta: ii) Sí, Y tiene la varianza más grande 5.- La concentración de partículas en una suspensión es 2 por mL. Se agita por completo la concentración, y posteriormente se extraen 3 mL. Sea X el numero de partículas que son retiradas. Determine. a) P(X=5) b) P(X≤2) c)μX d) σx a) P(X=5)= e-6 * P(X=5)= 2.478752177x10-3 * P(X=5)= 2.478752177x10-3 * 64.8 P(X=5)= 0.160623141 b) P(X≤2) P(X=0)= e-6 * P(X=1)= e-6 * P(X=0)= 2.478752177x10-3 * P(X=1)= 2.478752177x10-3 * P(X=0)= 2.478752177x10-3 * 1 P(X=1)= 2.478752177x10-3 * 6 P(X=0)= 2.478752177x10-3 P(X=1)= 0.014872513 P(X=2)= e-6 * P(X≤2)= P(X=0)+P(X=1)+P(X=2) P(X=2)= 2.478752177x10-3 * P(X≤2)= 2.478752177+0.014872513+ 0.044617539 P(X=2)= 2.478752177x10-3 * 18
  • 16. P(X=2)= 0.044617539 P(X≤2)= 0.061968804 c) μX μX= 6 d) σx σx= σx= 2.4494897 DISTRIBUCION NORMAL 1. Determine el área bajo la curva normal a) Ala derecha de z= -0.85. b) Entre z = 0.40 y z = 1.30. c) Entre z =0.30 y z = 0.90. d) Desde z = - 1.50 hasta z =-0.45 Estos resultados se obtuvieron con las tablas anexas al final de los problemas A – 1 – 0.1977 = 0.8023 B – 0.9032 – 0.6554 = 0.2478 C – 0.8159 – 0.3821 = 0.4338 D – 0.0668 + (1 – 0.3264) = 0.7404 2- Las puntuaciones de una prueba estandarizada se distribuyen normalmente con media de 480 y desviación estándar de 90. a) ¿Cual es la proposición de puntuaciones mayores a 700? b) ¿Cual es el 25º? ¿Percentil de las puntuaciones? c) Si la puntuación de alguien es de 600. ¿En que percentil se encuentra? d) ¿Qué proporción de las puntuaciones se encuentra entre 420 y 520? µ = 480 σ = 90
  • 17. A - Z = (700-480)/90 = 2.44 el área a la derecha de Z es 0.0073 B – la puntuación de z en el 25 º percentil -0.67 El 25 º percentil es entonces 480 - 0.67 (90) = 419.7 C – z = (600-480)/90 = 1.33 el área a la derecha de z es 0.9082 Por lo que una puntuación de 600 esta en el percentil 91 D - z = (420 - 480)/90 = - 0.67 Z = (520 – 480)/90 = 0.44 El área entre z = - 0.67 y z = 0.44 es 0.6700 – 0.2514 = 0.4186
  • 18. 3- La resistencia de una aleación de aluminio se distribuye normalmente con media de 10 giga pascales (Gpa) desviación estándar de 1.4 Gpa. a) ¿Cuál es la probabilidad de que una muestra de esta aleación tenga resistencia mayor a 12 GPa? b) Determine el primer cuartil de la resistencia de esta aleación. c) Determine el 95º. Percentil de la resistencia de esta aleación. RESULTADOS µ = 10 σ = 1.4 A) z = (12 -10)/1.4 = 1.43 el área ala derecha de z = 1.43 es 1 – 0.9236 = 0.0764 B) la puntuación de z en el 25 º percentil es -0.67 El 25 º percentil es entonces 10 - 0.67 (1.4) = 9.062 Gpa. C) la puntuación de z en el 95 º percentil es 1.645 El 25 º percentil es entonces 10 + 1.645(1.4) = 12.303 Gpa. 4- La penicilina es producida por el hongo penicillium, que crece en un caldo, cuyo contenido de azúcar debe controlarse con cuidado. La concentración optima e azúcar es de 4.9 mg/mL. Si la concentración excede los 6 mg/mL, el hongo muere y el proceso debe suspenderse todo el día. a) ¿Si la concentración de azúcar en tandas de caldo se distribuye normalmente con media 4.9 mg/mL y desviación estándar 0.6 mg/mL en que proporción de días se suspenderá el proceso? b) El distribuidor ofrece vender caldo con una concentración de azúcar que se distribuye normalmente con medida de 5.2 mg/mL y desviación estándar de 0.4 mg/mL ¿este caldo surtirá efectos con menos días de producción perdida? RESULTADOS A) (6 – 4.9)/0.6 =1.83 1 – 0.9664 = 0.0336
  • 19. B) Z = (6 – 5.2)/0.4 = 2.00 1 – 0.9772 = 0.0228 Con este caldo el proceso se suspendería el 2.28% de los días
  • 20. 5- El volumen de las llantas llenadas por cierta maquina se distribuye con media de 12.05 onzas y desviación estándar de 0.03 onzas. a) ¿Qué proporción de latas contiene menos de 12 onzas? b) La medida del proceso se puede ajustar utilizando calibración. ¿En que valor debe fijarse la media para que el 99% de las latas contenga 12 onzas o mas? c) Si la media del procesos sigue siendo de 12.05 onzas. ¿En que valor debe fijarse la media para que el 99% de las latas contenga 12 onzas o mas? RESULTADOS A) (12 – 12.05)/0.03 = -1.67 la proporción es 0.0475 B) Z= -2.33 entonces -2.33=(12 - µ)/0.03 despejando µ = 12 .07 onzas C) – 2.33 = (12-12.05)/ σ despejando σ = 0.0215 onzas
  • 21. TABLA PARA EL AREA A LA DERECHA DE Z
  • 22. TABLA PARA EL AREA LA IZQUIERDA DE Z
  • 23. DISTRIBUCION GAMMA Ejercicio 1 El número de pacientes que llegan a la consulta de un médico sigue una distribución de Poisson de media 3 pacientes por hora. Calcular la probabilidad de que transcurra menos de una hora hasta la llegada del segundo paciente. Debe tenerse en cuenta que la variable aleatoria “tiempo que transcurre hasta la llegada del segundo paciente” sigue una distribución Gamma (6, 2). Solución: Cálculo de probabilidades. Distribuciones continuas Gamma (a p) a : Escala 60000 p : Forma 20000 Punto X 10000 Cola Izquierda Pr[X<=k] 0,9826 Cola Derecha Pr[X>=k] 0,0174 Media 0,3333 Varianza 0,0556 Moda 0,1667 La probabilidad de que transcurra menos de una hora hasta que llegue el segundo paciente es 0,98. Ejercicio 2 Suponiendo que el tiempo de supervivencia, en años, de pacientes que son sometidos a una cierta intervención quirúrgica en un hospital sigue una distribución Gamma con parámetros a=0,81 y p=7,81, calcúlese: 1. El tiempo medio de supervivencia. 2. Los años a partir de los cuales la probabilidad de supervivencia es menor que 0,1. Cálculo de probabilidades. Distribuciones continuas Gamma (a,p) a : Escala 0,8100 p : Forma 7,8100
  • 24. Cola Izquierda Pr [X<=k] 0,9000 Cola Derecha Pr [X>=k] 0,1000 Punto X 14,2429 Media 9,6420 Varianza 11,9037 Moda 8,4074 El tiempo medio de supervivencia es de, aproximadamente, 10 años.
  • 25.
  • 26. DISTRIBUCION T DE ESTUDENT 1. Sea T ~ t(4,0.5) a) Determinar b) Determinar c) Determinar P(T P(T = 1- e –(0.5)(1) - e –(0.5)(1) - e –(0.5)(1) -e (0.5)(1) =1- 0.60653 -0.30327 -0.075816 -0.012636 =0.000175 d) Determinar P(T P(T = e –(0.5)(3) - e –(0.5)(3) - e –(0.5)(3) - e (0.5)(3) =0.22313 + 0.33470+0.25102 +0.12551 =0.9344 2. Sea T ~ Weibull(0.5,3) a) Determinar b) Determinar
  • 27. c) Determinar P(T P (T>5) =1-P(T 1) = 1 – e- 3. En el articulo “ParameterEstimationwithOnlyOne Complete FailureObservation”se modela la duracion en horas, de cierto tipo de cojinete con la distribucion de Weibull con parámetros a) Determine la probabilidad de que un cojinete dure mas de 1000 horas b) Determine la probabilidad de que un cojinete dure menos de 2000 horas P(T<2000)= P(T c) La función de riesgo se definio en el ejercicio 4 ¿Cuál es el riesgo en T=2000 horas? h(t) = 4. La duración de un ventilador, en horas , que se usa en un sistema computacional tiene una distribución de Weibull con a) ¿Cuáles la probabilidad de que un ventilador dure mas de 10 000 horas? P(T>10 000 ) =1 –(1- =0.3679
  • 28. b) ¿Cuál es la probabilidad de que un ventilador dure menos de 5000 horas? P(t<5000) =P(T 5. Un sistema consiste de dos componentes conectados en serie. El sistema fallara cuando alguno de los componentes falle. Sea T el momento en el que el sistema falla. Sean X1 y X2 las duraciones de los dos componentes. Suponga que X1 y X2 son independientes y que cada uno sigue una distribución Weibull con 2 a) Determine P( P( b) Determine P(T 5) P(T =0.8647 c) T Tiene una distribución de Weibull= si es Así ¿Cuáles son sus parámetros? Si, T~ Weibull (2,
  • 29. Un fabricante de focos afirma que su producto durará un promedio de 500 horas de trabajo. Para conservar este promedio esta persona verifica 25 focos cada mes. Si el valor y calculado cae entre –t 0.05 y t 0.05, él se encuentra satisfecho con esta afirmación. ¿Qué conclusión deberá él sacar de una muestra de 25 focos cuya duración fue?:
  • 30. AQUÍ SE ENCUENTRAN LAS MUESTRAS QUE SE TOMARON PARA RESOLLVER EL PROBLEMA. Solución:  Para poder resolver el problema lo que se tendrá que hacer será lo siguiente se aplicara una formula la cual tendremos que desarrollar con los datos con los que contamos.  Tendremos que sustituir los datos  t= x -μ  SI n α = 1- Nc = 10%  v = n-1 = 24  t = 2.22 Procedimiento:se demostrara la forma en que se sustituiran los datos.  VALOR DE LOS DATOS..APLICACION DE LA FORMULA  µ=500 h t=505.36-500 t = 2.22  n=25 12.0725  Nc=90% v = 25 -1 = 24  X=505.36 α = 1- 90%= 10%  S=12.07
  • 31. Enseguida se muestra la distribución del problema según el grafico sig.