martes, 10 de marzo de 2015

Probabilidad


PROBABILIDAD



La probabilidad mide las posibilidades de que cada uno de los posibles resultados en un suceso que depende del azar sea finalmente el que se de.
Por ejemplo: la probabilidad mide la posibilidad de que salga "cara" cuando lanzamos una moneda, o la posibilidad de que salga 5 cuando lanzamos un dado.

La probabilidad es un método por el cual se obtiene la frecuencia de un acontecimiento determinado mediante la realización de un experimento aleatorio, del que se conocen todos los resultados posibles, bajo condiciones suficientemente estables.
La teoría de la probabilidad se usa extensamente en áreas como la estadística, la física, la matemática, las ciencias y la filosofía para sacar conclusiones sobre la probabilidad discreta de sucesos potenciales y la mecánica subyacente discreta de sistemas complejos, por lo tanto es la rama de las matemáticas que estudia, mide o determina a los experimentos o fenómenos aleatorios.

ejemplo:
Ejemplo: Hay 87 canicas en una bolsa y 68 son verdes. Si se escoge una, ¿cuál es la probabilidad de que esta sea verde?
Solución: Divide la cantidad de formas de elegir una canica verde (68) por la cantidad total de canicas (87)                        
 68 ÷ 87 = 0.781609
Redondea a la precisión deseada (es decir 0.781609 redondeado a centésimos es 0.78)

PROBABILIDAD CONJUNTA
Dada la experiencia aleatoria con espacio maestral Ω y dos eventos A y B, se define un nuevo evento  llamado conjunción  de A y B, que se denota A∩B, de la siguiente manera: A∩B ocurre siempre que ocurra A y ocurra B, es decir, que ocurran ambos simultáneamente.

La probabilidad de A∩B, que simboliza  P(A ∩ B), se le llama probabilidad conjunta de A y B.
EJEMPLO:
-En una tómbola hay 3 bolas rojas y 5 blancas. Se extraen unaa una y sin reposición, dos bolas. La probabilidad de que ambas resulten rojas es:   Solución:
Los eventos de extracción son independientes, por lo tanto, la probabilidad pedida
será el producto de cada una de las probabilidades individuales. La 1º extracción tiene 3 casos favorables de untotal de 8 bolas. La probabilidad es 3/8. La 2º tiene 2 casos favorables de un total de7 bolas que quedan. Su probabilidad es 2/7  Así, la probabilidad pedida es
P=(3/8)(2/7)
P=(3/4)(1/7)
P=3/28
ADICION DE LA PROBABILIDAD
1.-Escribe la regla de la suma y explícala con palabras. Esta se da por P(A + B) = P(A) + P(B). Explica que A y B son eventos que pueden ocurrir, pero no pueden hacerlo al mismo tiempo.

2.-Da ejemplos de eventos que no pueden ocurrir simultáneamente y muestra cómo funciona la regla. Un ejemplo:

 La probabilidad que la siguiente persona que entre al salón sea un estudiantes y la probabilidad de que la siguiente persona sea un maestro. Si la probabilidad de que la persona sea un estudiante es 0,8 y la que sea unos maestros 0,1, entonces la probabilidad de que la persona sea un maestro o un estudiante es 0,8 + 0,1 = 0,9.

MULTIPLICACIÓN DE LA PROBABILIDAD
1.-Escribe la regla y explica el significado. La regla es P( E*F) = P(E)*P(F) donde E y F son eventos independientes. Explica que independientes significa que un evento ocurriendo no tiene efecto en la probabilidad de que otro ocurra.
2.-Da ejemplos de cómo la regla funciona cuando los eventos son independientes. Un ejemplo: Al seleccionar cartas de una baraja de 52 cartas, la probabilidad de obtener un As es de 4/52 =1/13, porque hay 4 Ases entre las 52 cartas (esto debió de haberse explicado en otra lección anterior). La probabilidad de seleccionar corazón es 13/52 = 1/4. La probabilidad de escoger un As de corazones es de 1/4*1/13 =1/52.

3.-Da ejemplos de donde la regla falla porque los eventos no son independientes. Un ejemplo:
 la probabilidad de escoger un As es de 1/13, la probabilidad de seleccionar un 2 es también de 1/13. Pero la probabilidad de escoger un As y un dos en la misma baraja no es de 1/13*1/13, sino que es 0, porque los eventos no son independientes.


PROBABILIDAD CONDICIONAL
Las probabilidades condicionadas se calculan una vez que se ha incorporado información adicional a la situación de partida:
Ejemplo: se tira un dado y sabemos que la probabilidad de que salga un 2 es 1/6 (probabilidad a priori). Si incorporamos nueva información (por ejemplo, alguien nos dice que el resultado ha sido un número par) entonces la probabilidad de que el resultado sea el 2 ya no es 1/6.
Las probabilidades condicionadas se calculan aplicando la siguiente fórmula:



Donde:
P (B/A) es la probabilidad de que se de el suceso B condicionada a que se haya dado el suceso A.
P (B L A) es la probabilidad del suceso simultáneo de A y de B
P (A) es la probabilidad a priori del suceso A
En el ejemplo que hemos visto:
P (B/A) es la probabilidad de que salga el número 2 (suceso B) condicionada a que haya salido un número par (suceso A).
P (B L A) es la probabilidad de que salga el dos y número par.
P (A) es la probabilidad a priori de que salga un número par.
Por lo tanto:
P (B L A) = 1/6
P (A) = 1/2
P (B/A) = (1/6) / (1/2) = 1/3
Luego, la probabilidad de que salga el número 2, si ya sabemos que ha salido un número par, es de 1/3 (mayor que su probabilidad a priori de 1/6).

TEOREMA DE BAYES
El Teorema de Bayes viene a seguir el proceso inverso al que hemos visto en el Teorema de la probabilidad total:
Teorema de la probabilidad total: a partir de las probabilidades del suceso A (probabilidad de que llueva o de que haga buen tiempo) deducimos la probabilidad del suceso B (que ocurra un accidente).
Teorema de Bayes: a partir de que ha ocurrido el suceso B (ha ocurrido un accidente) deducimos las probabilidades del suceso A (¿estaba lloviendo o hacía buen tiempo?).
La fórmula del Teorema de Bayes es:


Tratar de explicar estar fórmula con palabras es un galimatías, así que vamos a intentar explicarla con un ejemplo. De todos modos, antes de entrar en el ejercicio, recordar que este teorema también exige que el suceso A forme un sistema completo.








lunes, 24 de noviembre de 2014

RECTA DEGRESION POR EL METODO DE LOS MINIMOS CUADRADOS


RECTA DEGRESION POR EL METODO DE LOS MINIMOS CUADRADOS

Cuando la nube de puntos adopta una forma definida, se pueden aproximar sus puntos mediante una línea curva en general, que llamamos curva de regresión.


Nos centraremos entonces en calcular la ecuación de una recta que "mejor se adapte" a una nube de puntos dada. En los ejemplos anteriores lo hemos hecho a ojo, ahora lo haremos con un criterio más preciso.

Para ello existen varios métodos, siendo el más utilizado el de los mínimos cuadrados. Consiste en hacer mínima la suma de los cuadrados de las diferencias entre los valores experimentales y los obtenidos mediante la recta. Por lo tanto, si consideramos la Y=aX+b, mediríamos lo bien (o mal) que se ajusta a nuestros puntos por medio de la cantidad.



¿En qué consiste?

Sea la muestra observada de valores del par de variables (X, Y):
(x1, y1), (x2, y2), (x3, y3), ..., (xn, yn)
http://www.ub.edu/stat/GrupsInnovacio/Statmedia/demo/Temas/Capitulo13/Images/c13mincua.gifSe trata de obtener los valores a y b de manera que se minimice la función:
 
http://www.ub.edu/stat/GrupsInnovacio/Statmedia/demo/Temas/Capitulo13/Images/c13const.gifhttp://www.ub.edu/stat/GrupsInnovacio/Statmedia/demo/Temas/Capitulo13/Images/c13pend.gifLa solución es la siguiente:
 
 
Sustituyendo los valores a y b anteriores, tenemos la recta:
y = a + bx
 que es conocida como la recta de regresión Y/X.

Ejemplo: Para el ejemplo de Pesos (kgs.) - Estaturas (cms.)

Peso en Kgs.

60

65

70

70

68

50

60

Altura en cms.

167

170

170

180

170

155

160

Frecuencias (ni)

1

5

2

4

2

1

1

y - y = 1.11(x-x )

atan (1.11) = 47,89 º

  






























COEFICIENTE DE CORRELACION "r" DE PEARSON

CORRELACION LINEAL:


Mide el grado de intensidad de esta posible relación entre las variables. Este coeficiente se aplica cuando la relación que puede existir entre las varables es lineal (es decir, si representaramos en un gáfico los pares de valores de las dos variables la nube de puntos se aproximaría a una recta).

No obstante, puede que exista una relación que no sea lineal, sino exponencial, parabólica, etc. En estos casos, el coeficiente de correlación lineal mediría mal la intensidad de la relación las variables, por lo que convendría utilizar otro tipo de coeficiente mas apropiado.



Para ver, por tanto, si se puede utilizar el coeficiente de correlación lineal, lo mejor es representar los pares de valores en un gráfico y ver que forma describen.

El  se calcula aplicando la siguiente fórmula:

Es decir:

se denomina  y se calcula de la siguiente manera: en cada par de valores (x,y) se multiplica la "x" menos su media, por la "y" menos su media. Se suma el resultado obtenido de todos los pares de valores y este resultado se divide por el tamaño de la muestra.

 se calcula el produto de las varianzas de "x" y de "y", y a este produto se le calcula la raíz cuadrada.

Ejemplo:

 vamos a calcular el coeficiente de correlación de la siguiente serie de datos de altura y peso de los alumnos de una clase:

Alumno
Estatura
Peso
Alumno
Estatura
Peso
Alumno
Estatura
Peso
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Alumno 1
1,25
32
Alumno 11
1,25
33
Alumno 21
1,25
33
Alumno 2
1,28
33
Alumno 12
1,28
35
Alumno 22
1,28
34
Alumno 3
1,27
34
Alumno 13
1,27
34
Alumno 23
1,27
34
Alumno 4
1,21
30
Alumno 14
1,21
30
Alumno 24
1,21
31
Alumno 5
1,22
32
Alumno 15
1,22
33
Alumno 25
1,22
32
Alumno 6
1,29
35
Alumno 16
1,29
34
Alumno 26
1,29
34
Alumno 7
1,30
34
Alumno 17
1,30
35
Alumno 27
1,30
34
Alumno 8
1,24
32
Alumno 18
1,24
32
Alumno 28
1,24
31
Alumno 9
1,27
32
Alumno 19
1,27
33
Alumno 29
1,27
35
Alumno 10
1,29
35
Alumno 20
1,29
33
Alumno 30
1,29
34


Aplicamos la fórmula:
(1/30) * (0,826)
r =
----------------------------------------------------------
(((1/30)*(0,02568)) * ((1/30)*(51,366)))^(1/2)
 

 

r =
0,719
x
x
Por lo tanto, la correlación existente entre estas dos variables es elevada (0,7) y de signo posítivo.