Experimentos

INTRODUCCIÓN A LA PROBABILIDAD

Los administradores sustentan sus decisiones en un análisis
de incertidumbres como las siguientes:
1. ¿Qué posibilidades hay de que disminuyan las ventas si
aumentamos los precios?
2. ¿Qué posibilidad hay de que un método nuevo de
ensamblado aumente la productividad?
3. ¿Cuáles son las posibilidades de que el producto se tenga
listo a tiempo?
4. ¿Qué oportunidad existe de que una nueva invención sea
rentable?

 La probabilidad es una medida numérica de la posibilidad de
que ocurra un evento. Por tanto, las probabilidades son una
medida del grado de incertidumbre asociado con cada uno de los
eventos previamente enunciados.
 Si cuenta con las probabilidades, tiene la capacidad de
determinar la posibilidad de ocurrencia que tiene cada evento.
 Los valores de probabilidad se encuentran en una escala de 0 a 1.
Los valores cercanos a 0 indican que las posibilidades de que
ocurra un evento son muy pocas. Los cercanos a 1 indican que es
casi seguro que ocurra un evento. Otras probabilidades entre
cero y uno representan distintos grados de posibilidad de que
ocurra un evento.

Por ejemplo, si considera el evento “que llueva mañana”,
se entiende que si el pronóstico del tiempo dice “la
probabilidad de que llueva es cercana a cero”, implica
que casi no hay posibilidades de que llueva.
En cambio, si informan que la probabilidad de que llueva
es 0.90, sabe que es muy posible que llueva.
La probabilidad de 0.50 indica que es igual de posible
que llueva como que no llueva. En la figura 4.1 se
presenta la probabilidad como una medida numérica de
la posibilidad de que ocurra un evento.

Experimentos, reglas de conteo
y asignación de probabilidades
 En el contexto de la probabilidad, un experimento es
definido como un proceso que genera resultados definidos.
 Y en cada una de las repeticiones del experimento, habrá
uno y sólo uno de los posibles resultados experimentales. A
continuación se dan varios ejemplos de experimentos con
sus correspondientes resultados.

Al especificar todos los resultados experimentales
posibles, está definiendo el espacio muestral de un
experimento.

 Considere el primer experimento presentado en la tabla
anterior, lanzar una moneda. La cara de la moneda que
caiga hacia arriba —cara o cruz— determina el resultado
experimental (puntos muestrales).
 Si denota con S el espacio muestral, puede emplear la
notación siguiente para describir el espacio muestral.
S {Cara, cruz }

 En el segundo experimento de la tabla –tomar una
pieza para revisarla– puede describir el espacio
muestral como sigue:
S {Defectuosa, no defectuosa}
 Los dos experimentos descritos tienen dos resultados
experimentales (puntos muéstrales). Pero, veamos ahora el
cuarto experimento enumerado en la tabla, lanzar un dado.
Los resultados experimentales, definidos por el número de
puntos del dado en la cara que cae hacia arriba, son los seis
puntos del espacio muestral de este experimento.

Reglas de conteo, combinaciones y
permutaciones
Al asignar probabilidades es necesario saber identificar y
contar los resultados experimentales.
A continuación tres reglas de conteo que son muy utilizadas.
Experimentos de pasos múltiples:
 La primera regla de conteo sirve para experimentos de
pasos múltiples. Considere un experimento que consiste en
lanzar dos monedas. Defina los resultados experimentales
en términos de las caras y cruces que se observan en las dos
monedas.
 ¿Cuántos resultados experimentales tiene este
experimento?

 El experimento de lanzar dos monedas es un experimento
de dos pasos: el paso 1 es lanzar la primera moneda y el
paso 2 es lanzar la segunda moneda.
 Si se emplea H para denotar cara y T para denotar cruz, (H,
H) será el resultado experimental en el que se tiene cara en
la primera moneda y cara en la segunda moneda.
 Si continúa con esta notación, el espacio muestral (S) en
este experimento del lanzamiento de monedas será el
siguiente:
S {(H, H ), (H, T ), (T, H ), (T, T )}

 Por tanto, hay cuatro resultados experimentales. En este
caso es fácil enumerar todos los resultados experimentales.
 La regla de conteo para experimentos de pasos múltiples
permite determinar el número de resultados
experimentales sin tener que enumerarlos.

 Si considera el experimento del lanzamiento de dos
monedas como la sucesión de lanzar primero una
moneda (n1 = 2) y después lanzar la otra (n2 = 2),
siguiendo la regla de conteo (2)(2) = 4, entonces hay
cuatro resultados distintos.
 Como ya se mostró, estos resultados son
S {(H, H), (H, T), (T, H), (T, T)}.
 El número de resultados experimentales de seis
monedas es (2)(2)(2)(2)(2)(2) = 64

Un diagrama de árbol es una representación gráfica que
permite visualizar un experimento de pasos múltiples. En la
figura 4.2 aparece un diagrama de árbol para el experimento
del lanzamiento de dos monedas. La secuencia de los pasos
en el diagrama va de izquierda a derecha.
El paso 1 corresponde al lanzamiento de la primera moneda,
el paso 2 al de la segunda moneda. En cada paso, los dos
resultados posibles son cruz o cara.
Observe que a cada uno de los resultados posibles en el paso 1
pertenecen dos ramas por los dos posibles resultados en el
paso 2. Cada uno de los puntos en el extremo derecho del
árbol representa un resultado experimental.

EJERCICIO DE APLICACIÓN
 Ahora una aplicación de la regla de conteo para
experimentos de pasos múltiples en el análisis de un
proyecto de expansión de la empresa Kentucky Power &
Light (KP&L). Kentucky Power & Light ha empezado un
proyecto que tiene como objetivo incrementar la capacidad
de generación de una de sus plantas en el norte de
Kentucky.
 El proyecto fue dividido en dos etapas o pasos sucesivos:
etapa 1 (diseño) y etapa 2 (construcción). A pesar de que
cada etapa se planeará y controlará con todo el cuidado
posible, a los administrativos no les es posible pronosticar
el tiempo exacto requerido en cada una de las etapas del
proyecto

 En un análisis de proyectos de construcción similares
encuentran que la posible duración de la etapa de
diseño es de 2, 3, o 4 meses y que la duración de la
construcción es de 6, 7 u 8 meses. Además, debido a la
necesidad urgente de más energía eléctrica, los
administrativos han establecido como meta 10 meses
para la terminación de todo el proyecto.
 Como hay tres posibles periodos para la etapa del
diseño (paso 1) y tres para la etapa de la construcción
(paso 2) cabe aplicar la regla de conteo para
experimentos de pasos múltiples, entonces el total
de resultados posibles es (3)(3) = 9.

 Considere el experimento de lanzar una moneda tres
veces.
a. Elabore un diagrama de árbol de este
experimento.
b. Enumere los resultados del experimento.

Combinaciones
Otra regla de conteo útil le permite contar el número de
resultados experimentales cuando el experimento consiste en
seleccionar n objetos de un conjunto (usualmente mayor) de
N objetos. Ésta es la regla de conteo para combinaciones.

 La notación ! significa factorial; por ejemplo, 5
factorial es 5! = (5)(4)(3)(2)(1) = 120.
 Como ejemplo del uso de la regla de conteo para
combinaciones, considere un procedimiento de
control de calidad en el que un inspector
selecciona al azar dos de cinco piezas para probar
que no tengan defectos. En un conjunto de cinco
partes, ¿cuántas combinaciones de dos partes pueden
seleccionarse? De acuerdo con la regla de conteo de la
ecuación anterior es claro que con N = 5 y n = 2 se tiene

 De manera que hay 10 resultados posibles en este
experimento de la selección aleatoria de dos partes de
un conjunto de cinco.
 Si etiqueta dichas partes como A, B, C, D y E, las 10
combinaciones o resultados experimentales serán
AB, AC, AD, AE, BC, BD, BE, CD, CE y DE.

 Para ver otro ejemplo, considere la lotería de Florida en la
que se seleccionan seis números de un conjunto de 53
números para determinar al ganador de la semana.
Para establecer las distintas variables en la selección de seis
enteros de un conjunto de 53, se usa la regla de conteo para
combinaciones.
 La regla de conteo para combinaciones arroja casi 23
millones de resultados experimentales en esta lotería. Si
una persona compra un billete de lotería, tiene una en 22
957 480 posibilidades de ganar la lotería.

Permutaciones
La tercera regla de conteo que suele ser útil, es para
permutaciones. Dicha regla permite calcular el número de
resultados experimentales cuando se seleccionan n objetos de
un conjunto de N objetos y el orden de selección es relevante.
Los mismos n objetos seleccionados en orden diferente se
consideran un resultado experimental diferente.

 La regla de conteo para permutaciones tiene relación
estrecha con la de combinaciones; sin embargo, con el
mismo número de objetos, el número de permutaciones
que se obtiene en un experimento es mayor que el número
de combinaciones, ya que cada selección de n objetos se
ordena de n! maneras diferentes.
 Para ver un ejemplo, reconsidere el proceso de control de
calidad en el que un inspector selecciona dos de cinco
piezas para probar que no tienen defectos. ¿Cuántas
permutaciones puede seleccionar? La ecuación indica que
si N = 5 y n = 2, se tiene

 De manera que el experimento de seleccionar
aleatoriamente dos piezas de un conjunto de cinco piezas,
teniendo en cuenta el orden en que se seleccionen, tiene 20
resultados.
 Si las piezas se etiquetan A, B, C, D y E, las 20
permutaciones son
AB, BA, AC, CA, AD, DA, AE, EA, BC, CB, BD, DB, BE, EB,
CD, DC, CE, EC, DE y ED.

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