Matemáticas 7.º

Probabilidad de eventos compuestos

45 min · DBA 9

Lo que vas a aprender
  • Construir el espacio muestral de un experimento de dos etapas con un árbol o una tabla, y contar sus resultados con el principio multiplicativo.
  • Calcular la probabilidad de un evento compuesto como casos favorables entre casos posibles, cuando los casos son igual de probables.
  • Reconocer que una probabilidad está entre 0 y 1, y distinguir el evento imposible del seguro.
  • Interpretar una probabilidad como lo que pasa, más o menos, en muchas repeticiones.

Para qué

¿Para qué sirve esto?

En el descanso, Tomás le propone un juego a Ana: lanza dos monedas; si salen dos caras gana él, y si sale cualquier otra cosa gana Ana. «Yo gano una de cada tres veces», dice, «porque hay tres cosas que pueden pasar: dos caras, dos sellos o una de cada una». ¿Tiene razón? ¿Es justo el juego, es decir, tienen los dos la misma probabilidad de ganar?

Para responder no basta con la intuición; hay que contar bien. En la lección anterior aprendiste a contar las maneras en que algo puede pasar con un árbol, una tabla y el principio multiplicativo. Ahora usas esa cuenta para medir qué tan posible es un evento: eso es la probabilidad. Sirve para saber si un juego es justo, para entender una rifa o para no dejarse convencer por un «tengo un buen presentimiento».

Antes de empezar repasa cómo se dibuja un diagrama de árbol y cómo se simplifica una fracción.

Explicación

Experimentos en dos etapas

Lanzar una moneda es un experimento aleatorio: antes de hacerlo no se sabe si saldrá cara o sello. Lanzar dos monedas, o una moneda y luego un dado, es un experimento en dos etapas. Su espacio muestral, la lista de todos los resultados, se construye como en la lección anterior:

  • con un diagrama de árbol: de la primera moneda salen las ramas C (cara) y S (sello), y de cada una salen otra vez C y S para la segunda;
  • o con una tabla de doble entrada: la primera etapa en las filas y la segunda en las columnas.

El número de resultados sale del principio multiplicativo: dos monedas dan $2 \cdot 2$ resultados, y una moneda con un dado de seis caras, $2 \cdot 6$.

Ojo con un detalle: CS (cara en la primera, sello en la segunda) y SC (sello en la primera, cara en la segunda) son resultados distintos. Si te ayuda, imagina que una moneda es dorada y la otra plateada.

Casos favorables entre casos posibles

Un evento es una condición sobre el resultado, como «salen dos caras». Los resultados que la cumplen son los casos favorables. Cuando todos los resultados del espacio muestral son igual de probables (la moneda no está trucada, el dado no está cargado), la probabilidad del evento es

$$P = \frac{\text{casos favorables}}{\text{casos posibles}}.$$

La condición «igual de probables» no es un adorno. Los cuatro resultados CC, CS, SC y SS sí lo son. En cambio, los tres «resultados» de Tomás no: «una de cada una» reúne dos casos, CS y SC, y por eso es más probable que «dos caras». Si cuentas con una lista de resultados que no son igual de probables, la fracción da un número equivocado.

Entre 0 y 1

Los casos favorables nunca son más que los posibles ni menos que cero. Por eso toda probabilidad está entre 0 y 1:

  • Un evento imposible no tiene casos favorables y su probabilidad es 0, como sacar un 7 con un dado.
  • Un evento seguro tiene todos los casos a favor y su probabilidad es 1, como que salga cara o sello al lanzar una moneda.
  • Entre más cerca de 1, más probable. La probabilidad se puede escribir como fracción, como decimal o como porcentaje.

Ejemplo resuelto

El juego de Tomás

Tomás lanza dos monedas: si salen dos caras gana él y, si no, gana Ana. Tomás dice que cada uno de los tres resultados (dos caras, dos sellos, una de cada una) tiene probabilidad 1/3. Calcula las probabilidades de verdad y di si el juego es justo.

Ver la solución paso a paso
  1. Con el principio multiplicativo, el número de casos posibles es $2 \cdot 2$

  2. $4$: CC, CS, SC y SS, los cuatro igual de probables.

  3. «Dos caras» solo tiene un caso favorable, CC. Su probabilidad es $\frac{1}{4}$

  4. «Dos sellos» también tiene un solo caso, SS: $\frac{1}{4}$

  5. «Una de cada una» tiene dos casos, CS y SC: $\frac{2}{4}$

  6. $\frac{1}{2}$

  7. Las tres probabilidades suman 1, como debe ser:

    $$\frac{1}{4} + \frac{1}{4} + \frac{2}{4} = 1$$

  8. Y la de Tomás no es un tercio: es menor.

    $$\frac{1}{4} < \frac{1}{3}$$

  9. Ana gana en los otros tres casos, CS, SC y SS: $1 - \frac{1}{4} = \frac{3}{4}$. El juego no es justo: Ana gana tres veces más a menudo que Tomás.

Respuesta: La probabilidad de dos caras es 1/4, la de dos sellos 1/4 y la de una de cada una 1/2. Tomás no tiene razón: gana más o menos una de cada cuatro veces, no una de cada tres, y Ana gana 3/4 de las veces. El juego no es justo.

¿Qué quiere decir 1/4?

Que la probabilidad de dos caras sea $\tfrac{1}{4}$ no quiere decir que en cuatro lanzamientos salgan dos caras exactamente una vez. Puede que salgan dos veces, o ninguna. Lo que dice es que, si se repite el experimento muchas veces, las dos caras salen en más o menos la cuarta parte de los lanzamientos, y la fracción de veces que salen suele acercarse más a esa cuarta parte entre más veces se repite. La probabilidad no adivina un resultado; describe lo que pasa a la larga.

Ejemplo resuelto

Una moneda y un dado

Lanzas una moneda y después un dado de 6 caras. Halla la probabilidad de sacar cara y un número par, y la de sacar sello y un número mayor que 4.

Ver la solución paso a paso
  1. En una tabla, la moneda va en las filas y el dado en las columnas. Los casos posibles son $2 \cdot 6$

  2. $12$, de C1 a C6 y de S1 a S6, todos igual de probables.

  3. Cara y par: C2, C4 y C6, tres casos favorables. La probabilidad es $\frac{3}{12}$

  4. $\frac{1}{4}$

  5. Sello y mayor que 4: S5 y S6, dos casos. La probabilidad es $\frac{2}{12}$

  6. $\frac{1}{6}$

Respuesta: La probabilidad de cara y par es 3/12 = 1/4, y la de sello y mayor que 4 es 2/12 = 1/6.

Dos dados

Al lanzar un dado rojo y uno azul y sumar los puntos, la tabla tiene una fila por cada resultado del rojo y una columna por cada resultado del azul. En cada casilla va la suma:

Rojo \ Azul 1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 7
2 3 4 5 6 7 8
3 4 5 6 7 8 9
4 5 6 7 8 9 10
5 6 7 8 9 10 11
6 7 8 9 10 11 12

Las sumas posibles van del 2 al 12, pero no son igual de probables: el 7 aparece en muchas casillas y el 2 en una sola. Los casos igual de probables son las casillas, no las sumas. El gráfico de barras muestra en cuántas casillas aparece cada suma.

1234567sumacasillas2345678910111212345654321

Número de casillas de la tabla de dos dados en que aparece cada suma: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 5, 4, 3, 2 y 1 para las sumas del 2 al 12. La suma 7 es la que más casillas tiene.

Ejemplo resuelto

Las sumas de dos dados

Lanzas dos dados de 6 caras y sumas los puntos. Halla la probabilidad de que la suma sea 7, la de que sea 12, la de que sea 13 y la de que sea menor o igual que 12.

Ver la solución paso a paso
  1. La tabla tiene 6 filas y 6 columnas. Los casos posibles son $6 \cdot 6$

  2. $36$, todos igual de probables.

  3. Las barras del gráfico reparten esas 36 casillas entre las sumas del 2 al 12:

    $$1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 5 + 4 + 3 + 2 + 1 = 36$$

  4. La suma 7 aparece una vez en cada fila: (1; 6), (2; 5), (3; 4), (4; 3), (5; 2) y (6; 1). Por ejemplo, en la primera fila:

    $$1 + 6 = 7$$

  5. Son 6 casos favorables: $\frac{6}{36}$

  6. $\frac{1}{6}$

  7. Cuidado con el error de pensar en 11 sumas posibles y decir «1 de 11»: las sumas no son igual de probables, y la cuenta da otra cosa.

    $$\frac{6}{36} \ne \frac{1}{11}$$

  8. La suma 12 solo sale con 6 y 6:

    $$6 + 6 = 12$$

  9. Es un solo caso: $\frac{1}{36}$

  10. Ninguna casilla tiene suma 13, porque lo máximo es 6 + 6:

    $$6 + 6 < 13$$

  11. Es un evento imposible: $\frac{0}{36}$

  12. $0$

  13. Todas las casillas tienen suma menor o igual que 12. Es un evento seguro: $\frac{36}{36}$

  14. $1$

Respuesta: La probabilidad de suma 7 es 6/36 = 1/6; la de suma 12, 1/36; la de suma 13, 0 (imposible); y la de suma menor o igual que 12, 1 (seguro).

Dos dados: la sumaSIMULACIÓN1/3621/1831/1241/955/3661/675/3681/991/12101/18111/3612Lo esperado (probabilidad)

Lanza los dos dados 10, 100 y 1000 veces y compara las barras con las de lo esperado. La suma 7 sale en 6 de las 36 casillas y la 12 en una sola: con muchos lanzamientos, las barras se acercan a esas probabilidades.

Práctica

Lanzas dos monedas. ¿Cuál es la probabilidad de que salgan dos sellos? Escríbela como fracción.

Lanzas una moneda y un dado de 6 caras. ¿Cuál es la probabilidad de sacar cara y un 5?

Lanzas dos dados de 6 caras. ¿Cuál es la probabilidad de que los dos muestren el mismo número? Escríbela como fracción simplificada.

¿Verdadero o falso? Al lanzar dos dados, la probabilidad de que la suma sea 7 es 1/11, porque las sumas posibles van del 2 al 12.

¿Verdadero o falso? Al lanzar dos monedas, la probabilidad de que salgan una cara y un sello es 1/2.

La cafetería sortea un almuerzo al azar entre todos los que se arman con 2 bebidas, 3 platos fuertes (uno de ellos lentejas) y 2 postres. ¿Cuál es la probabilidad de que el almuerzo sorteado tenga lentejas?

¿Verdadero o falso? Al lanzar una moneda y un dado de 6 caras, la probabilidad de sacar cara y un 7 es 0.

Lanzas dos dados de 6 caras. ¿Cuál es la probabilidad de que la suma sea menor que 13?

Marca todos los números que pueden ser la probabilidad de un evento.

Marca todas las que apliquen.

La probabilidad de sacar dos caras al lanzar dos monedas es 1/4. Si Laura lanza las dos monedas 4 veces, ¿qué se puede decir?

Reto

¿Cuál no puede ser una probabilidad?

Una probabilidad es casos favorables entre casos posibles. En cada ronda, toca el número que no puede serlo.

Reto

Una moneda y un dado.

Se lanza una moneda y después un dado de 6 caras. Escoge el valor que completa cada frase.

Reto

Abre el candado contando casos.

Cada pista da un dígito: cuántos casos se piden.

Cierre

En resumen

  • El espacio muestral de un experimento en dos etapas se construye con un árbol o una tabla, y su número de casos sale del principio multiplicativo.

  • Si los casos son igual de probables, la probabilidad de un evento es casos favorables entre casos posibles.

  • Antes de dividir hay que revisar que los casos sean igual de probables; las sumas de dos dados o los «tres resultados» de dos monedas no lo son.

  • Toda probabilidad está entre 0 y 1; el evento imposible tiene probabilidad 0 y el seguro, 1.

  • Una probabilidad describe lo que pasa a la larga, en muchas repeticiones, no el resultado de un solo intento.

Vocabulario

Experimento aleatorio

Una acción cuyo resultado no se puede saber antes de hacerla, como lanzar una moneda o un dado.

Espacio muestral

La lista de todos los resultados posibles de un experimento.

Evento

Una condición sobre el resultado, como «sacar dos caras». En un experimento de dos etapas, el que pone condiciones a las dos, como «cara y un número par», se llama compuesto.

Casos favorables

Los resultados del espacio muestral que cumplen la condición del evento.

Probabilidad

Un número entre 0 y 1 que mide qué tan posible es un evento. Si los casos son igual de probables, es casos favorables entre casos posibles.

Guía para el docente

Tiempos

Preguntas para el salón

Errores típicos

Tarea sugerida

Inventar un juego con una moneda y un dado que sea justo para dos jugadores (cada uno con probabilidad 1/2 de ganar), y otro que no lo sea; explicar las dos cosas con la tabla de los 12 casos.