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Ciencia de Datos e IA Cuadernillo de problemas resueltos: probabilidad y distribuciones

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Portada de Cuadernillo de problemas resueltos: probabilidad y distribuciones

Cuadernillo de problemas resueltos: probabilidad y distribuciones

✦ Nueve problemas resueltos de Probabilidad: dados y barajas, Bayes con enfermedad rara, binomial, Poisson, geometrica, densidades continuas y normal con tipificacion Z, mas autoexamen con clave · Ciencia de Datos e IA · en 8 minutos

Roadwise Consulting

Firmado y verificado · Fernando Castro

Objetivo: Resolver con soltura probabilidad clasica, condicion, Bayes con tasas base, las distribuciones discretas y continuas centrales, esperanza y varianza.

8 min 17–99 años
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Cuadernillo de problemas resueltos: probabilidad y distribuciones

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Cuadernillo de problemas resueltos: probabilidad y distribuciones

La probabilidad es la gramatica de la incertidumbre: sin ella no hay inferencia, ni tests A/B, ni modelos generativos. Este cuadernillo recorre los nueve calculos esenciales del semestre: probabilidad clasica, condicion, el teorema de Bayes con numeros reales, las distribuciones binomial, Poisson, uniforme continua y normal, y esperanza y varianza desde cero. Todos los resultados importantes estan redondeados a 4 decimales: acostumbrate a reportar asi.

Ilustracion de probabilidad: distribucion normal, dados y arbol de probabilidades.
Dados, arboles y campanas: la probabilidad que sostiene toda la inferencia estadistica.

Bloque 1 · Probabilidad basica y condicion

Problema 1. Se lanzan dos dados honestos. ¿Cual es la probabilidad de que la suma sea 7? ¿Y de que sea un numero par?

Solución paso a paso

  1. Paso 1 · Espacio muestral

    Espacio: 6·6 = 36 resultados equiprobables (distingue dado 1 y dado 2).

Paso 1 de 3

Problema 2. De una baraja de 52 cartas se sacan 2 sin reemplazo. ¿Cual es la probabilidad de que ambas sean ases?

Solución paso a paso

  1. Paso 1 · Producto

    Regla del producto: P(A1 y A2) = P(A1)·P(A2 dado A1).

Paso 1 de 3

Problema 3 (Bayes con numeros). Una enfermedad afecta al 1% de la poblacion. El test detecta al 99% de enfermos (sensibilidad) y marca negativo al 95% de sanos (especificidad). Si das positivo, ¿cual es la probabilidad real de estar enfermo?

Solución paso a paso

  1. Paso 1 · Plantilla

    Formula de Bayes: P(E|+) = P(+|E)·P(E) / [P(+|E)·P(E) + P(+|no E)·P(no E)].

Paso 1 de 4

Bloque 2 · Distribuciones discretas

Problema 4. Una moneda justa se lanza 5 veces. ¿Cual es la probabilidad de obtener exactamente 3 caras?

Solución paso a paso

  1. Paso 1 · Identificar

    Binomial con n = 5, k = 3, p = 0.5: P = C(5,3)·p^3·(1−p)^2.

Paso 1 de 3

Problema 5. Los llamados a un centro llegan a razon de λ = 2 por hora (Poisson). ¿Probabilidad de exactamente 3 llamados en una hora?

Solución paso a paso

  1. Paso 1 · Formula

    Poisson: P(X = k) = e^(−λ)·λ^k/k! con λ = 2, k = 3.

Paso 1 de 3

Problema 6. Sea X discreta con tabla: x = 0, 1, 2, 3 con probabilidades 0.1, 0.4, 0.3, 0.2. Halla media y desviacion estandar.

Solución paso a paso

  1. Paso 1 · Media

    Esperanza: E[X] = Σ x·p = 0 + 0.4 + 0.6 + 0.6 = 1.7.

Paso 1 de 4

Bloque 3 · Distribuciones continuas

Problema 7. La variable continua X tiene densidad f(x) = c·x^2 en [0, 3] (y 0 fuera). Halla c y E[X].

Solución paso a paso

  1. Paso 1 · Area total 1

    Normaliza: integral de c·x^2 de 0 a 3 = c·[x^3/3] = 9c = 1 → c = 1/9.

Paso 1 de 3

Problema 8. Las estaturas de una poblacion son normales con μ = 170 cm y σ = 10 cm. ¿Probabilidad de superar 185 cm? ¿Y de estar entre 160 y 180?

Solución paso a paso

  1. Paso 1 · Arriba

    Estandariza: Z = (X − μ)/σ. Para 185: Z = 1.5. P(Z mayor que 1.5) = 1 − 0.9332 = 0.0668 ≈ 6.7%.

Paso 1 de 3

Problema 9 (geometrica). Un enlace falla con probabilidad 0.8 en cada intento (independientes). ¿Cuantos intentos se esperan hasta el primer exito?

Solución paso a paso

  1. Paso 1 · Espera

    Geometrica con p = 0.2 (exito): E[X] = 1/p = 5 intentos.

Paso 1 de 3

Mapa de distribuciones

Cual modelo uso

  • Distribuciones
    • Discretas
      • Recuento de exitos: Binomial
      • Llegadas raras: Poisson
      • Hasta el primer exito: Geometrica
    • Continuas
      • Campanas: Normal
      • Densidad dada: integrar
      • Uniforme: area rectangulo
    • Resumen
      • E[X] = centro de masa
      • Var = E[X^2] − media^2
      • Tipos: E[aX+b] = aE[X]+b; Var = a^2 Var

Autoexamen cronometrado (20 minutos)

Lanza 4 monedas justas: ¿cual es P(exactamente 2 caras)? Da la probabilidad como decimal (C(4,2)/16).

El test del problema 3: ¿porque un positivo "99% sensible" da solo 17% de probabilidad real?

Si X es binomial con n = 10, p = 0.3, ¿cual es E[X] = n·p?

En una variable continua, P(X = 1.5) es estrictamente positiva.

Con μ = 170, σ = 10: ¿cual es el valor Z de una estatura de 190? (Z = (X−μ)/σ)

La probabilidad de que el primer exito (p = 0.5) ocurra en el tercer lanzamiento es (1/2)^3 = 1/.

Video de repaso

Probabilidad: video complementario
Espacio muestral, condicion y Bayes explicados visualmente.

El problema 3 te hizo sentir el peso de la tasa base. Busca un caso real de alarmas falsas en fraude bancario o spam: ¿que cambiarías del umbral si el costo de un falso positivo sube 10 veces?

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