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Teoría elemental de probabilidad (página 2)




Partes: 1, 2, 3


2 Concepto subjetivo de probabilidad: la posibilidad (probabilidad) de que suceda un evento, asignado por una persona con base en cualquier información de que disponga.

2.2 probabilidad de eventos Definición 1 La probabilidad de un evento A es la suma de los pesos de todos los puntos muéstrales en A por lo tanto 0< P(A) < 1, P( )=0, y P(S)=1 Definición 2 La probabilidad de que un evento ocurra esta dada mediante un numero que va desde de 0 a 1.00.

2.2.1 definición de espacio maestral Definición 1 Un espacio maestral: es el conjunto de todos los resultados posibles de un evento o muestra. Definición 2 Espacio maestral: es el conjunto de todos lo s resultados posibles de un experimento estadístico y se representa con el símbolo S.

2.1.3 discreto y continuo 1. Discreto: si un espacio maestral contiene un número finito de posibilidades o una serie interminable con tantos elementos como números enteros existentes. 2. Discreto: Es aquel donde se puede contar el número de posibles resultados. 1. Continuo: No se puede enumerar los posibles resultados, debido a que, el espacio muestra continuo esta definido sobre la recta de los números reales. 2. Si el espacio muestral contiene un número infinito de elementos, es decir, no se puede establecer una correspondencia biunívoca entre E y N. 2.2.3. Definición de evento. 1. un evento es un subconjunto de un espacio muestral. 2. Evento: es uno o más de los resultados posibles de hacer algo, o uno de los resultados posibles de realizar un experimento. 2.2.4. Simbología, uniones e intersecciones. 1. A, B, C…=conjuntos. 2. a ,b ,c…=elementos de conjuntos 3. =unión de conjuntos 4. =intersección de conjuntos 5. A"= complemento de un conjunto 6. / =dado que: 7. \ diferencia 8. =diferente de no es elemento de(((9. Elemento de(((10. 11. =subconjunto impropio de 12. R= conjunto de los números reales 13. N= conjunto de los números naturales 14. C= conjunto de los números complejos 15. n!= factorial de un numero entero positivo 16. Q= conjunto de los números fraccionarios 17. I= conjunto de los números irracionales 18. c= subconjuntos Conjunto nulo o vacio(((19.

{ }= yaves. Conjuntos vacíos

Si A y B son dos subconjuntos de un conjunto S, los elementos que pertenecen a A, a B o a ambos forman otro subconjunto de S llamado unión de A y B, escrito A U B. Los elementos comunes a A y B forman un subconjunto de S denominado intersección de A y B, escrito A & cap B. Si A y B no tienen ningún elemento común se denominan conjuntos disjuntos ya que su intersección no tiene ningún elemento, y siendo conveniente representar esta intersección como otro conjunto, éste se denomina conjunto vacío o nulo y se representa con el símbolo Ã~. Por ejemplo, si A = {2, 4, 6}, B = {4, 6, 8, 10} y C = {10, 14, 16, 26}, entonces A U B = {2, 4, 6, 8, 10}, A U C = {2, 4, 6, 10, 14, 16, 26}, A n B = {4, 6} y A n C = Ã~. 2.2.5. DIAGRAMA DE VENN A U B. donde los elementos pertenecen así mismo

A U B A U B

El conjunto universal se representa por medio del figura de: La intersección esta dada por: A ÇB = x

A Ç B

2.3. Técnicas de conteo 1 Las técnicas de conteo son aquellas que son usadas para enumerar eventos difíciles de cuantificar. 2 Las técnicas de conteo son aquello principios que se usan para contar resultados que no se conocen o que son muy extensos Se les denomina técnicas de conteo a: las combinaciones, permutaciones y diagrama de árbol, las que a continuación se explicarán y hay que destacar que éstas nos proporcionan la información de todas las maneras posibles en que ocurre un evento determinado.

Las bases para entender el uso de las técnicas de conteo son el principio multiplicativo y el aditivo, los que a continuación se definen y se hace uso de ellos. 2.3.1 diagrama de árbol

1. Un diagrama de árbol es una representación gráfica de un experimento que consta de r pasos, donde cada uno de los pasos tiene un número finito de maneras de ser llevado a cabo.

2. Los diagramas de árboles una herramienta muy que sirve para representar gráficamente una manera del como se pueden resolver un determinado problema

El diagrama de árbol por lo regular siempre empieza con un circulo, de ahí mismo se dividen en ramas.

Solución:

2.3.2 notación factorial 1 notación factorial: es el producto de n entero positivo hasta 1 n! =n (n-1)*(n-2)*(n-3)….3, 2.1 2 En algunos problemas de matemáticas se nos presentan multiplicaciones de números naturales sucesivos tal como: 4 x 3 x 2 x 1 = 24; 3 x 2 x 1 = 6; 2 x 1 = 2.

Para abreviar estas expresiones, se usa una notación especial llamada notación factorial y nos denota las multiplicaciones sucesivas de n hasta l y se define como:

4 x 3 x 2 x 1 = 4! Se lee "cuatro factorial"

3 x 2 x 1 = 3! Se lee "tres factorial"

En términos generales:

n(n-1)(n-2)…x 2 x 1 = n! Se lee "n factorial" 2.3.3 permutación 1 Permutación: Todos los arreglos de r objetos seleccionados de n objetos posibles. n P r = n!

(n – r )!

2 permutación: Es todo arreglo de elementos en donde nos interesa el lugar o posición que ocupa cada uno de los elementos que constituyen dicho arreglo. 2.3.4 combinaciones 1 Combinaciones: Es el número de formas de seleccionar r objetos de un grupo de n objetos sin importar el orden. n C r = n!

r! (n – r )!

2 una combinación, es un arreglo de elementos en donde no nos interesa el lugar o posición que ocupan los mismos dentro del arreglo. En una combinación nos interesa formar grupos y el contenido de los mismos. 2.3.5 teorema d el binomio 1 el teorema del binomio esta dado por el principio de que toda palabra tiene su inverso como por ejemplo bueno= malo, bonito= feo, etc.

Tenemos un ejemplo donde estamos utilizando dos variales independientes X y Y suponiendo que X es bueno y Y es malo. para n=2, n=3, n=4:

De una manera mas generalizada tenemos

2 le teorema del binomio es un resultado de análisis del como de se pueden combinar dos tipos de diferentes de eventos. 2.4 probabilidad con técnicas de conteo Como bien se dijo las técnicas de conteo es una herramienta fundamental para contar números no muy precisos. 2.4.1 aplicación del concepto clásico de probabilidad Como sabemos la probabilidad clásica resulta de las situaciones que tienen resultados igualmente probables. Los juegos de azar, entre los que se encuentran el tiro de monedas y de dados o juegos de cartas. Como por ejemplo: Si cada carta de un mazo de 52 naipes tiene la misma posibilidad de ser seleccionada, la probabilidad de sacar cualquier carta será 1/52: = P(A)=I carta / 52 cartas. 2.4.2 ejercicios con permutaciones Ejercicio 1 Consideremos a, b, c. ¿Cuántos arreglos posibles diferentes tenemos? Las permutaciones son abc, acb, bac, bca, cab y cba. Como vemos tenemos 6 arreglos distintos. nPr = 3P2 =6 Ejercicio 2 ¿Cuántas ordenaciones diferentes der ocho letras se pueden hacer utilizando las letras RRRRUUUN? Solucion Sabemos que tenemos 8 letras, 4 eres, 3 ues y 1 ene, las cuales dan lugar a: 8P 4.3.1 = 280 2.4.3 ejercicios de combinaciones Ejercicio 1 ¿Cuantos comités diferentes de tres miembros se pueden seleccionar a partir de un grupo de personas? Solución 10C3 = 120 Ejercicio 2 Suponga que queremos formar un comité constituido por una mujer y dos hombres, a partir de un grupo de 4 mujeres y seis hombres. ¿Cuántas ordenaciones diferentes son posibles? Solución (4C1 ) (6 C2 ) = 4 x 14 = 60 2.4.4 axiomas 1. una axioma es una regla ya establecida que no necesta comprobación. 2. axioma es una regla o ley ya establecida, que para estos casos no necesita llevarla ala demostración o comprobación. Axiomas 1. (0= P(A) =1) 2. P(S)= 1 3. A1, A2, A3, …AK son mutuamente excluyentes, entonces

S= entonces son eventos disyuntos((AnB=

P(A1 UA…)= P?( A1…AK) A1U A2=P(A1) +p(A2 )… 2.4.5 Teoremas Los teoremas son una demostración de los axiomas, o sea un teorema son un suceso que permite la demostración de alguna ley o regla. )(esconjunto vacio, entonces P(((i) si (((a) An A((b) An

(((((An

ii) si A" es el complemento de un evento entonces

P(A" )=1-P(A) AC

S=1

S=A U A"

P(S)=P(A) +P( A") P( A")=1- P(A) iii) si A c B entonces P(A) = P(B) AnB=A AcB B=A U B/A P(B)= P(A) +P( B/A) a) P(B/A) =0 P( B)=P( A) b) P(B/A)> 0 P( B)> P( A) iv) Sean A y B dos eventos entonces: P( AU B)= P(A) +P( B) –P(AnB)

2.5 probabilidad condicional 1 Sea d un espacio muestral en donde se ha definido un evento E, donde p(E)>0, si deseamos determinar la probabilidad de que ocurra un evento A (el que también es definido en el mismo espacio muestral), dado que E ya ocurrió, entonces deseamos determinar una probabilidad de tipo condicional, la que se determina como se muestra.

2 es la posibilidad de que ocurra el evento A dado que B ha ocurrido.

2.5.1 Dependiente

1 La probabilidad dependiente es aquella donde A depende B. Sea A y B dos eventos; donde el cual A es dependiente de B; A= p(B).

2.5.2 Independiente La probabilidad independiente es aquella donde el cual B no depende de A; A=P(B)

2.6 ley multiplicativa Al multiplicar la formula P(B/A) =P( A Ç B)/ P(A) por P( A); obtenemos la siguiente regla multiplicativa, esta es importante por que nos permite calcular la probabilidad de que ocurran dos eventos. Teorema: si un experimento pueden ocurrir los eventos A y B, entonces P( A Ç B)= P( A) P(B/A). así la probabilidad de que ocurran A y B es igual a la probabilidad de que ocurra A multiplicada por la probabilidad de que ocurra B, dado que ocurre A. Como los eventos (A Ç B) y (BÇA) son equivalentes, que también lo podemos escribir como

2.7 eventos independientes

Dos eventos, A y B, son independientes si la ocurrencia de uno no tiene que ver con la ocurrencia de otro. Por definición, A es independiente de B si y sólo si: P(A ÇB) =P(A)P(B) Esto implica que: P(A B)= P(A) P(B A)=P(B) Independientes es diferente a mutuamente exclusivos 2.7.1 aplicación de teoremas

2.7.2 regla de bayes

El teorema de Bayes es válido en todas las aplicaciones de la teoría de la probabilidad. Sin embargo, hay una controversia sobre el tipo de variables que emplea.

Concepto clásico de probabilidad

Este enfoque permite determinar valores de probabilidad antes de ser observado el experimento por lo que se le denomina enfoque a priori.

El enfoque clásico es aplicado cuando todos los resultados son igualmente probables y no pueden ocurrir al mismo tiempo.

Si queremos conocer la probabilidad del evento A según este enfoque debemos calcular el siguiente cociente:

N(A)

P(A) = -------------

N(S)

Donde: N(A): resultados elementales posibles son favorables en el evento A

N(S): posibles resultados en el espacio muestral

EJEMPLOS 1) En un mazo de cartas bien barajadas que contiene 4 ases y 48 cartas de otro tipo, la probabilidad de obtener un as (A) en una sola extracción es

N(A) 4 1

P(A) = ------ = ----- = ----

N(S) 52 13

2) El experimento es lanzar un dado. ¿Cuál es la probabilidad de que caiga un dos hacia arriba?

P( caiga 2 ) = 1 = .166

----

6

Enfoque de frecuencias relativas (a posteriori o empírico)

Este enfoque permite determinar la probabilidad con base en la proporción de veces que ocurre un resultado favorable en cierto número experimentos.

No implica ningún supuesto previo de igualdad de probabilidades.

A este enfoque se le denomina también enfoque empírico debido a que para determinar los valores de probabilidad se requiere de la observación y de la recopilación de datos. También se le denomina a posteriori, ya que el resultado se obtiene después de realizar el experimento un cierto número de veces.

Si queremos conocer la probabilidad del evento A según este enfoque debemos calcular el siguiente cociente:

Número de observaciones de A n(A)

P(A) = -------------------------------------- = -------

Tamaño de la muestra n

EJEMPLOS

  • 1) Antes de incluir la cobertura para ciertos tipos de problemas dentales en pólizas de seguros médicos para adultos con empleo, una compañía de seguros desea determinar la probabilidad de ocurrencia de esa clase de problemas, para que pueda fijarse la prima de seguros de acuerdo con esas cifras. Por ello, un especialista en estadística recopila datos para 10,000 adultos que se encuentran en las categorías de edad apropiadas y encuentra que 100 de ellos han experimentado el problema dental específico durante el año anterior. Por ello, la probabilidad de ocurrencia es:

  • 2) Se sabe que una moneda está cargada. Para determinar la probabilidad de que caiga águila se lanza 60 veces la moneda al aire, de las cuales 25 veces cayó águila. Si aplicamos la fórmula:

Interpretación subjetiva probabilidad

La probabilidad subjetiva o condicionada interpreta las mismas frecuencias del procedimiento de confirmación de la evidencia implícita en una relación causal humana mediante una aplicación estricta del teorema de Bayes. Según este teorema la probabilidad condicionada de un suceso (A) respecto de otro (B), es directamente proporcional a la probabilidad ya comprobada o "a priori" de la conjunción de ambos eventos A y B, e inversamente proporcional a la probabilidad aislada del segundo evento B. En todo momento se presupone la referencia a eventos recíprocamente independientes, aunque interrelacionados, manteniendo entre ellos una correlación meramente fáctica.

Probabilidad de eventos

La creación de la probabilidad se atribuye a los matemáticos franceses del siglo XVII Blaise Pascal y Pierre de Fermat, aunque algunos matemáticos anteriores, como Gerolamo Cardano en el siglo XVI, habían aportado importantes contribuciones a su desarrollo. La probabilidad matemática comenzó como un intento de responder a varias preguntas que surgían en los juegos de azar, por ejemplo, saber cuántos dados hay que lanzar para que la probabilidad de que salga algún seis supere el 50%.

La probabilidad de un resultado se representa con un número entre 0 y 1, ambos inclusive. La probabilidad 0 indica que el resultado no ocurrirá nunca, y la probabilidad 1, que el resultado ocurrirá siempre.

El cálculo matemático de probabilidades se basa en situaciones teóricas en las cuales puede configurarse un espacio muestral cuyos sucesos elementales tengan todos la misma probabilidad. Por ejemplo, al lanzar un dado ideal, la probabilidad de cada una de las caras es 1/6. Al lanzar dos dados, la probabilidad de cada uno de los resultados es 1/36.

En estos casos, la probabilidad de un suceso cualquiera S, se calcula mediante la regla de Laplace:

P[S] = número de sucesos elementales de S / número total de sucesos elementales

P[S] = número de casos favorables a S / número de casos posibles

Pierre de Fermat El matemático francés Pierre de Fermat destacó por sus importantes aportaciones a la teoría de la probabilidad y al cálculo diferencial. También contribuyó al desarrollo de la teoría de números.Corbis

La aplicación de la regla de Laplace en casos elementales es muy sencilla. Por ejemplo, en la experiencia de lanzar un dado:

P[{2, 3, 4, 5}] = 4/6

Pues {2, 3, 4, 5} tiene 4 sucesos elementales y la experiencia admitía, en total, seis posibilidades.

Sin embargo, la aplicación de esta regla en experimentos más complejos requiere el uso de la combinatoria. Por ejemplo, al extraer tres cartas de una baraja y ver la probabilidad de que las tres sean tréboles, el número total de sucesos elementales es C523 = (52•51•50)/(3•2•1) = 22.100. Los casos favorables son C133= (13•12•11)/(3•2•1) = 286. Por tanto, la probabilidad pedida es:

P[TRES TRÉBOLES] = 286/22.100 = 143/11.050

La resolución de este tipo de problemas se simplifica notablemente si consideramos "sacar tres naipes" como una experiencia compuesta por tres experiencias simples: "sacar un naipe y después otro y después otro".

Definición espacio muestral

Espacio muestral (E): es el conjunto de los diferentes resultados que pueden darse en un experimento aleatorio.

Suceso: subconjunto del espacio muestral. Se representa con una letra mayúscula, con sus elementos entre llaves y separados por comas.

Operaciones con sucesos:

Unión: la unión de dos sucesos es el suceso que ocurre cuando se da uno de ellos. Intersección: la intersección dos sucesos es el suceso que ocurre cuando se dan ambos a la vez.

Tipos de sucesos:

Suceso Seguro: se tiene la certeza de que se producirá porque contiene todos los resultados posibles de la experiencia (coincide con el espacio muestral).

Suceso Imposible: se tiene la certeza de que nunca se puede presentar, ya que no tiene elementos (es el conjunto vacío).

Suceso Contrario de A: es el que ocurre cuando no se da A; es su complementario respecto al espacio muestral (A").

Suceso Elemental: es el que tiene un solo resultado, es un conjunto unitario.

Sucesos incompatibles: la intersección es conjunto vacío, es decir, no pueden los dos sucesos darse al mismo tiempo.

Sucesos Compatibles: la intersección de dos sucesos contiene algún elemento.

ESPACIO DISCRETO Y CONTINUO

Espacio muestral discreto: si contiene un número finito o infinito numerable de puntos muestrales. Ejemplo: se tiene una urna con bolillas del 1 al 20. Se extrae una. S = { 1, 2, 3 …, 20 } (finito)

Espacio muestral contínuo: si contiene una infinidad no numerable de puntos muestrales. Ejemplo: su utiliza una balanza de presición para pesar partículas metálicas. S= { X : 0 < X < infinito )

Definición de evento

Un evento es un subconjunto de un espacio muestral.

Evento o Suceso. Se llama evento o suceso a todo subconjunto de un espacio muestral. Por ejemplo en el espacio muestral E = {1, 2, 3, 4, 5, 6} del lanzamiento de un dado, los siguientes son eventos:

1. Obtener un número primo A = {2, 3, 5}

2. Obtener un número primo y par B = {2}

3. Obtener un número mayor o igual a 5 C = {5, 6}

Eventos mutuamente excluyentes.- Dos eventos son mutuamente excluyentes si no pueden ocurrir en forma simultánea, esto es, si y sólo si su intersección es vacía. Por ejemplo, en el lanzamiento de un dado los eventos B = {2} y C = {5, 6} son mutuamente excluyentes por cuanto B C =

Eventos Complementarios.- Si A B = y A B = E, se dice que A y B son eventos complementarios: Ac = B y Bc = A

Su Medición Matemática o Clásica. Si en un experimento aleatorio todos los resultados son equiprobables (iguales probabilidades), es decir, la ocurrencia de uno es igualmente posible que la ocurrencia de cualquiera de los demás, entonces, la probabilidad de un evento A es la razón:

P(A) = número de casos favorables para A/número total de casos posibles

A partir de esta definición las probabilidades de los posibles resultados del experimento se pueden determinar a priori, es decir, sin realizar el experimento.

Se deduce de la definición lo siguiente:

0 P(A) 1 La medición probabilística es un número real entre 0 y 1, inclusive, ó 0% P(A) 100% en porcentaje.

P() = 0 y P(E) = 1

Su Medición Experimental o Estadística.- La frecuencia relativa del resultado A de un experimento es la razón FR = número de veces que ocurre A/número de veces que se realiza el experimento

Si el experimento se repite un número grande de veces, el valor de FR se aproximará a la medición probabilística P del evento A. Por ejemplo, si lanzo 100 veces una moneda, el número de veces que obtengo cara es cercano a 50, o sea FR es cercano a 50%.

Simbología uniones e intersecciones

2.2.4. Simbología, uniones e intersecciones.

1. A, B, C…=conjuntos.

2. a ,b ,c…=elementos de conjuntos

3. U=unión de conjuntos

4. n=intersección de conjuntos

5. A"= complemento de un conjunto

6. / =dado que

7. \ diferencia

8. <>=diferente de

9. ( )=Conjunto nulo o vacio

10. R= conjunto de los números reales

11. N= conjunto de los números naturales

12. C= conjunto de los números complejos

13. n!= factorial de un numero entero positivo

14. Q= conjunto de los números fraccionarios

15. I= conjunto de los números irracionales

16. c= subconjuntos

{ }= yaves. Conjuntos vacíos

Si A y B son dos subconjuntos de un conjunto S, los elementos que pertenecen a A, a B o a ambos forman otro subconjunto de S llamado unión de A y B, escrito A U B.

Los elementos comunes a A y B forman un subconjunto de S denominado intersección de A y B, escrito A &cap B.

Si A y B no tienen ningún elemento común se denominan conjuntos disjuntos ya que su intersección no tiene ningún elemento, y siendo conveniente representar esta intersección como otro conjunto, éste se denomina conjunto vacío o nulo y se representa con el símbolo Ã~.

Por ejemplo,

si A = {2, 4, 6}, B = {4, 6, 8, 10} y C = {10, 14, 16, 26}, entonces A U B = {2, 4, 6, 8, 10}, A U C = {2, 4, 6, 10, 14, 16, 26}, A n B = {4, 6} y A n C = Ã~.

DIAGRAMA DE VEN

Diagrama de Venn.

Los diagramas de Venn son ilustraciones usadas en la rama de las matemáticas conocida como teoría de conjuntos.

Estos diagramas se usan para mostrar gráficamente la relación matemática o lógica entre diferentes grupos de cosas (conjuntos), representando cada conjunto mediante un óvalo o círculo.

La forma en que esos círculos se sobreponen entre sí muestra todas las posibles relaciones lógicas entre los conjuntos que representan. Por ejemplo, cuando los círculos se superponen, indican la existencia de subconjuntos con algunas características comunes.

Orígenes e Historia.

Los diagramas de Venn reciben su nombre de su creador, John Venn, matemático y filósofo británico. Estudiante y más tarde profesor en el Caius College de la Universidad de Cambridge, desarrolló toda su producción intelectual entre esas cuatro paredes.

Venn introdujo el sistema de representación que hoy conocemos con su nombre en julio de 1880 con la publicación de su trabajo titulado "De la representación mecánica y diagramática de proposiciones y razonamientos" (On the Diagrammatic and Mechanical Representation of Propositions and Reasonings) en el Philosophical Magazine and Journal of Science, provocando un cierto revuelo en el mundo de la lógica formal.

Aunque la primera forma de representación geométrica de silogismos lógicos se atribuye comúnmente a Gottfried Leibniz, y fue luego ampliada por George Boole y Augustus De Morgan, el método de Venn superaba en claridad y sencillez a los sistemas de representación anteriores, hasta el punto de convertirse con el tiempo en un nuevo estandar. Venn fue el primero en formalizar su uso y en ofrecer un mecanismo de generalización para los mismos.

Más adelante desarrolló algo más su nuevo método en su libro "Lógica simbólica", publicado en 1881 con el ánimo de interpretar y corregir los trabajos de Boole en el campo de la lógica formal. Aunque no tuvo demasiado éxito en su empeño, su libro se convirtió en una excelente plataforma de ejemplo para el nuevo sistema de representación. Siguió usándolo en su siguiente libro sobre lógica (Los principios de la lógica empírica, publicado en 1889), con lo que los diagramas de Venn fueron a partir de entonces cada vez más empleados como representación de relaciones lógicas.

Sin embargo, la primera referencia escrita al término "diagrama de Venn" de la que se tiene constancia es muy tardía (1918), en el libro "A Survey of Symbolic Logic", de Clarence Irving Lewis.

Los diagramas de Venn se emplean hoy día para enseñar matemáticas elementales y para reducir la lógica y la Teoría de conjuntos al cálculo simbólico puro. Se suelen usar también en el aula diagramas de Venn de dos o tres conjuntos como herramienta de síntesis, para ayudar a los estudiantes a comparar y contrastar dos o tres de elementos; en este uso, se incluyen dentro de cada elemento las características exclusivas, y en las intersecciones, las comunes con los otros.

Tipos de diagramas de venn

Diagrama de dos conjuntos

Observemos el ejemplo a la derecha: Supongamos que el conjunto A (el círculo naranja) representa, por ejemplo, todas las criaturas vivas con solo dos piernas motrices, y el conjunto B (el círculo azul) contiene a todas las criaturas que pueden volar. El area donde ambos círculos se sobreponen (que recibe el nombre de intersección entre A y B, o intersección A - B) contendría por tanto todas las criaturas que, al mismo tiempo, pueden volar y tienen solo dos piernas motrices.

Imaginemos ahora que cada tipo distinto de criatura viva está representado con un punto situado en alguna parte del diagrama. Los humanos y los pingüinos estarían dentro del círculo naranja (el conjunto A) en la parte en la que no se sobrepone al círculo azul (el conjunto B), ya que ambos son bípedos y no pueden volar. Los mosquitos, que tienen seis piernas motrices y pueden volar, estarían representados con un punto dentro del círculo azul fuera de la intersección A - B. Los loros, que tienen dos piernas motrices y pueden volar, estarían representados por un punto dentro de la intersección A - B. Cualquier tipo de criatura que no tuviera solo dos piernas ni pudiera volar (como por ejemplo las ballenas o las serpientes), estaría representado mediante puntos fuera de ambos círculos.

El diagrama de Venn representado en el ejemplo 1 puede describirse como la relación entre el conjunto A y el conjunto B. El área combinada de ambos conjuntos recibe el nombre de unión de los conjuntos A y B. La unión en este caso contiene todos los tipos de criaturas que tienen dos piernas, pueden volar, o ambas cosas a la vez.

El área donde los conjuntos A y B se entrecruzan se define como la intersección de A y B. Contiene todos los tipos de criaturas que pertenecen a la vez a A y a B, es decir, que tienen dos piernas Y pueden volar. Un diagrama de Venn de dos conjuntos define 3 áreas diferentes, que pueden unirse en 6 posibles combinaciones:

A (dos patas) A y B (dos patas y vuelan) A y no B (dos patas y no vuelan) no A y B (más o menos de dos patas, y vuelan) no A y no B (ni tienen dos patas ni vuelan) B (vuelan)

A veces se incluye un rectángulo alrededor del diagrama de Venn, que recibe el nombre de conjunto universal. Se usa para representar el conjunto de todas las cosas posibles. La definición del universo, al igual que la de los conjuntos, depende del diagrama sobre el que se representa. La idea de conjunto universal, aunque fue apuntada por el propio Venn, se atribuye habitualmente a Charles Dodgson, más conocido como Lewis Carroll.

Diagramas de tres conjuntos.

Los diagramas de tres conjuntos fueron los más corrientes elaborados por Venn en su presentación inicial. Las distintas intersecciones de los tres conjuntos A, B y C definen ocho áreas diferentes, cuyas posibles uniones suponen 256 combinaciones distintas de los tres conjuntos iniciales. Más de tres conjuntos

La dificultad de representar más de tres conjuntos mediante diagramas de Venn (o cualquier otra representación gráfica) es bien evidente. Venn sentía afición a la búsqueda de diagramas para más de tres conjuntos, a los que definía como figuras simétricas, elegantes en sí mismas. A lo largo de su vida diseñó varias de estas representaciones usando elipses, así como indicaciones para la creación de diagramas para cualquier cantidad de curvas, partiendo del diagrama de tres círculos.

Diagramas de Venn de Edwards.

A. W. F. Edwards diseñó unas hermosas representaciones para diagramas de Venn de más de tres conjuntos, proyectando el diagrama sobre una esfera. Se pueden representar fácilmente tres conjuntos tomando tres hemisferios en ángulos adecuados (x=0, y=0 y z=0). Un cuarto conjunto se puede representar tomando una curva similar a la juntura de una pelota de tenis que suba y baje alrededor del ecuador. Los conjuntos resultantes pueden proyectarse de nuevo sobre el plano para mostrar diagramas de engranaje, con cantidades cada vez mayores de dientes.

Edwards ideó estos diagramas mientras diseñaba la ventana acristalada en memoria de Venn que hoy adorna el comedor de su colegio.

Diagrama para tres conjuntos

Diagrama para cuatro conjuntos

Diagrama para cinco conjuntos

Diagrama para seis conjuntos

Otros diagramas.

Los diagramas de Edwards son topológicamente equivalentes a los diagramas diseñados por Branko Grünbaum, que se basaban en polígonos intersectados, con cantidades crecientes de lados.

Smith ideó diagramas similares de n conjuntos usando curvas senoidales en ecuaciones como y=sin(2ix)/2i, 0=i=n-2.

Lewis Carroll diseñó un diagrama de cinco conjuntos.

Diagramas Similares.

Diagramas de Euler

Los diagramas de Euler son similares a los de Venn, pero no necesitan todas las posibles relaciones. Por ejemplo, en el representado a la derecha un conjunto (el A) está totalmente incluido en otro (el B), mientras que otro (el C) no tiene ninguna relación con los dos anteriores.

Supongamos que el conjunto A representa todos los tipos de queso que pueden encontrarse en el mundo, y el B representa a todos los comestibles existentes en el mundo. Según el diagrama, se ve claramente que todos los quesos son comestibles, pero no todos los comestibles son quesos. Si definimos el conjunto C como el de las cosas hechas de metal, el diagrama nos permite representar de forma evidente dos afirmaciones adicionales: los comestibles no están hechos de metal, y las cosas hechas de metal no son comestibles.

Diagrama De Johnston.

Diagrama de Johnston para la expresión ni A ni B son ciertas.

Los diagramas de Johnston se usan para ilustrar afirmaciones lógicas como ni A ni B son ciertas, y son una forma visual de ilustrar tablas de verdad. Pueden ser idénticos en apariencia a diagramas de Venn, pero no representan conjuntos de elementos.

Los mapas de Karnaugh o Diagramas de Veitch son otra forma de representar de forma visual expresiones de algebra booleana.

Diagrama de Peirce.

Los diagramas de Peirce, creados por Charles Peirce, son extensiones de los diagramas de Venn que incluyen información sobre afirmaciones existenciales, disyuntivas, de probabilidades y otras relaciones [2].

Técnicas de conteo

Diagrama de Venn.

Los diagramas de Venn son ilustraciones usadas en la rama de las matemáticas conocida como teoría de conjuntos.

Estos diagramas se usan para mostrar gráficamente la relación matemática o lógica entre diferentes grupos de cosas (conjuntos), representando cada conjunto mediante un óvalo o círculo.

La forma en que esos círculos se sobreponen entre sí muestra todas las posibles relaciones lógicas entre los conjuntos que representan. Por ejemplo, cuando los círculos se superponen, indican la existencia de subconjuntos con algunas características comunes.

Orígenes e Historia.

Los diagramas de Venn reciben su nombre de su creador, John Venn, matemático y filósofo británico. Estudiante y más tarde profesor en el Caius College de la Universidad de Cambridge, desarrolló toda su producción intelectual entre esas cuatro paredes.

Venn introdujo el sistema de representación que hoy conocemos con su nombre en julio de 1880 con la publicación de su trabajo titulado "De la representación mecánica y diagramática de proposiciones y razonamientos" (On the Diagrammatic and Mechanical Representation of Propositions and Reasonings) en el Philosophical Magazine and Journal of Science, provocando un cierto revuelo en el mundo de la lógica formal.

Aunque la primera forma de representación geométrica de silogismos lógicos se atribuye comúnmente a Gottfried Leibniz, y fue luego ampliada por George Boole y Augustus De Morgan, el método de Venn superaba en claridad y sencillez a los sistemas de representación anteriores, hasta el punto de convertirse con el tiempo en un nuevo estandar. Venn fue el primero en formalizar su uso y en ofrecer un mecanismo de generalización para los mismos.

Más adelante desarrolló algo más su nuevo método en su libro "Lógica simbólica", publicado en 1881 con el ánimo de interpretar y corregir los trabajos de Boole en el campo de la lógica formal. Aunque no tuvo demasiado éxito en su empeño, su libro se convirtió en una excelente plataforma de ejemplo para el nuevo sistema de representación. Siguió usándolo en su siguiente libro sobre lógica (Los principios de la lógica empírica, publicado en 1889), con lo que los diagramas de Venn fueron a partir de entonces cada vez más empleados como representación de relaciones lógicas.

Sin embargo, la primera referencia escrita al término "diagrama de Venn" de la que se tiene constancia es muy tardía (1918), en el libro "A Survey of Symbolic Logic", de Clarence Irving Lewis.

Los diagramas de Venn se emplean hoy día para enseñar matemáticas elementales y para reducir la lógica y la Teoría de conjuntos al cálculo simbólico puro. Se suelen usar también en el aula diagramas de Venn de dos o tres conjuntos como herramienta de síntesis, para ayudar a los estudiantes a comparar y contrastar dos o tres de elementos; en este uso, se incluyen dentro de cada elemento las características exclusivas, y en las intersecciones, las comunes con los otros.

Tipos de diagramas de venn

Diagrama de dos conjuntos

Observemos el ejemplo a la derecha: Supongamos que el conjunto A (el círculo naranja) representa, por ejemplo, todas las criaturas vivas con solo dos piernas motrices, y el conjunto B (el círculo azul) contiene a todas las criaturas que pueden volar. El area donde ambos círculos se sobreponen (que recibe el nombre de intersección entre A y B, o intersección A - B) contendría por tanto todas las criaturas que, al mismo tiempo, pueden volar y tienen solo dos piernas motrices.

Imaginemos ahora que cada tipo distinto de criatura viva está representado con un punto situado en alguna parte del diagrama. Los humanos y los pingüinos estarían dentro del círculo naranja (el conjunto A) en la parte en la que no se sobrepone al círculo azul (el conjunto B), ya que ambos son bípedos y no pueden volar. Los mosquitos, que tienen seis piernas motrices y pueden volar, estarían representados con un punto dentro del círculo azul fuera de la intersección A - B. Los loros, que tienen dos piernas motrices y pueden volar, estarían representados por un punto dentro de la intersección A - B. Cualquier tipo de criatura que no tuviera solo dos piernas ni pudiera volar (como por ejemplo las ballenas o las serpientes), estaría representado mediante puntos fuera de ambos círculos.

El diagrama de Venn representado en el ejemplo 1 puede describirse como la relación entre el conjunto A y el conjunto B. El área combinada de ambos conjuntos recibe el nombre de unión de los conjuntos A y B. La unión en este caso contiene todos los tipos de criaturas que tienen dos piernas, pueden volar, o ambas cosas a la vez.

El área donde los conjuntos A y B se entrecruzan se define como la intersección de A y B. Contiene todos los tipos de criaturas que pertenecen a la vez a A y a B, es decir, que tienen dos piernas Y pueden volar. Un diagrama de Venn de dos conjuntos define 3 áreas diferentes, que pueden unirse en 6 posibles combinaciones:

A (dos patas) A y B (dos patas y vuelan) A y no B (dos patas y no vuelan) no A y B (más o menos de dos patas, y vuelan) no A y no B (ni tienen dos patas ni vuelan) B (vuelan)

A veces se incluye un rectángulo alrededor del diagrama de Venn, que recibe el nombre de conjunto universal. Se usa para representar el conjunto de todas las cosas posibles. La definición del universo, al igual que la de los conjuntos, depende del diagrama sobre el que se representa. La idea de conjunto universal, aunque fue apuntada por el propio Venn, se atribuye habitualmente a Charles Dodgson, más conocido como Lewis Carroll.

Diagramas de tres conjuntos.

Los diagramas de tres conjuntos fueron los más corrientes elaborados por Venn en su presentación inicial. Las distintas intersecciones de los tres conjuntos A, B y C definen ocho areas diferentes, cuyas posibles uniones suponen 256 combinaciones distintas de los tres conjuntos iniciales. Más de tres conjuntos

La dificultad de representar más de tres conjuntos mediante diagramas de Venn (o cualquier otra representación gráfica) es bien evidente. Venn sentía afición a la búsqueda de diagramas para más de tres conjuntos, a los que definía como figuras simétricas, elegantes en sí mismas. A lo largo de su vida diseñó varias de estas representaciones usando elipses, así como indicaciones para la creación de diagramas para cualquier cantidad de curvas, partiendo del diagrama de tres círculos.

Diagramas de Venn de Edwards.

A. W. F. Edwards diseñó unas hermosas representaciones para diagramas de Venn de más de tres conjuntos, proyectando el diagrama sobre una esfera. Se pueden representar facilmente tres conjuntos tomando tres hemisférios en ángulos adecuados (x=0, y=0 y z=0). Un cuarto conjunto se puede representar tomando una curva similar a la juntura de una pelota de tenis que suba y baje alrededor del ecuador. Los conjuntos resultantes pueden proyectarse de nuevo sobre el plano para mostrar diagramas de engranaje, con cantidades cada vez mayores de dientes.

Edwards ideó estos diagramas mientras diseñaba la ventana acristalada en memoria de Venn que hoy adorna el comedor de su colegio.

Diagrama para tres conjuntos

Diagrama para cuatro conjuntos

Diagrama para cinco conjuntos

Diagrama para seis conjuntos

Otros diagramas.

Los diagramas de Edwards son topológicamente equivalentes a los diagramas diseñados por Branko Grünbaum, que se basaban en polígonos intersectados, con cantidades crecientes de lados.

Smith ideó diagramas similares de n conjuntos usando curvas senoidales en ecuaciones como y=sin(2ix)/2i, 0=i=n-2.

Lewis Carroll diseñó un diagrama de cinco conjuntos.

Diagramas Similares.

Diagramas de Euler

Los diagramas de Euler son similares a los de Venn, pero no necesitan todas las posibles relaciones. Por ejemplo, en el representado a la derecha un conjunto (el A) está totalmente incluido en otro (el B), mientras que otro (el C) no tiene ninguna relación con los dos anteriores.

Supongamos que el conjunto A representa todos los tipos de queso que pueden encontrarse en el mundo, y el B representa a todos los comestibles existentes en el mundo. Según el diagrama, se ve claramente que todos los quesos son comestibles, pero no todos los comestibles son quesos. Si definimos el conjunto C como el de las cosas hechas de metal, el diagrama nos permite representar de forma evidente dos afirmaciones adicionales: los comestibles no están hechos de metal, y las cosas hechas de metal no son comestibles.

Diagrama De Johnston.

Diagrama de Johnston para la expresión ni A ni B son ciertas.

Los diagramas de Johnston se usan para ilustrar afirmaciones lógicas como ni A ni B son ciertas, y son una forma visual de ilustrar tablas de verdad. Pueden ser idénticos en apariencia a diagramas de Venn, pero no representan conjuntos de elementos.

Los mapas de Karnaugh o Diagramas de Veitch son otra forma de representar de forma visual expresiones de algebra booleana.

Diagrama de Peirce.

Los diagramas de Peirce, creados por Charles Peirce, son extensiones de los diagramas de Venn que incluyen información sobre afirmaciones existenciales, disyuntivas, de probabilidades y otras relaciones [2].

Diagrama de árbol

Un diagrama de árbol es una representación gráfica que muestra los resultados posibles de una serie de experimentos y sus respectivas probabilidades.

I.II.I Construcción Del Diagrama De Árbol

Sean: A={2,6,0} y B={3,7}

a) Fijar un nodo inicial (Un punto situado a la izquierda, representa la raíz del árbol);

b) Abrir a partir del mismo, tantas ramas como elementos tenga el conjunto A;

c) Abrir a partir de cada una de estas, tantas ramas como elementos tenga el conjunto B;

d) Leer el conjunto ordenado resultante sobre cada secuencia de ramas.

"+"""INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LEÓN. Licenciatura en Administración Camarena Monjaraz Columba"""+"

I. DIAGRAMA DE ARBOL.

Un diagrama de árbol es una representación gráfica de un experimento que consta de r pasos, donde cada uno de los pasos tiene un número finito de maneras de ser llevado a cabo.

Ejemplos:

  • 1. Un médico general clasifica a sus pacientes de acuerdo a: su sexo (masculino o femenino), tipo de sangre (A, B, AB u O) y en cuanto a la presión sanguínea (Normal, Alta o Baja). Mediante un diagrama de árbol diga en cuantas clasificaciones pueden estar los pacientes de este médico?

N

Solución:

Si contamos todas las ramas terminales, nos damos cuenta que el número de clasificaciones son 2 x 4 x 3 = 24 mismas que podemos enumerar;

MAN, MAA, MAB, MBN, MBA, MBB, etc., etc.

1) Dos equipos denominados A y B se disputan la final de un partido de baloncesto, aquel equipo que gane dos juegos seguidos o complete un total de tres juegos ganados será el que gane el torneo. Mediante un diagrama de árbol diga de cuantas maneras puede ser ganado este torneo,

Solución:

A = gana el equipo A

B = gana el equipo B

En este diagrama se muestran que hay solo diez maneras de que se gane el torneo, que se obtienen contando las ramas terminales de este diagrama de árbol, las que es posible enumerar;

AA, ABB, ABAA, ABABA, ABABB, etc., etc.

2) Un hombre tiene tiempo de jugar ruleta cinco veces como máximo, él empieza a jugar con un dólar, apuesta cada vez un dólar y puede ganar o perder en cada juego un dólar, él se va a retirar de jugar si pierde todo su dinero, si gana tres dólares (esto es si completa un total de cuatro dólares) o si completa los cinco juegos, mediante un diagrama de árbol, diga cuántas maneras hay de que se efectué el juego de este hombre.

Solución:

Si contamos las ramas terminales nos daremos cuenta que hay 11 maneras de que este hombre lleve a cabo sus apuestas, en este diagrama se han representado los cinco juegos o apuestas que este hombre tiene tiempo de jugar.

Permutación permutaciones

Al ordenar un conjunto de n objetos en un orden se llama permutación de los objetos tomando todo a la ves al ordenador un numero r de dicho objeto donde r se llama una permutación de los objetos tomados r a la ves

Para poder calcinar las permutaciones debemos la forma

n P r = n !

(n-r)!

SI N= R

nPr =n!

Cuantas permutaciones de 3 elementos se forman con 3 objetos ABC

Combinaciones

Son casos especiales de ordenamientos sin reemplazo, pero en una combinación si importa el orden de los elementos es decir, si un arreglo ya salió no puede volver a salir en cualquier orden.

Se definen las combinaciones de un conjunto de n elementos tomados de r en r elementos, como los ordenamientos sin reemplazo de los n elementos del conjunto tomado de r en r, multiplicados por el inverso multiplicativo de las permutaciones de r elementos, es decir:

Problema 1.- ¿Cuántas combinaciones de 3 elementos podemos formar con las 6 caras de un dado?

2.- En una caja hay 6 canicas blancas, 8 canicas verdes y 10 canicas rojas, extraer:

a) Combinaciones de 3 canicas

b) Combinaciones de 5 canicas verdes

Anexo

1.5 Combinaciones.

Como ya se mencionó anteriormente, una combinación, es un arreglo de elementos en donde no nos interesa el lugar o posición que ocupan los mismos dentro del arreglo. En una combinación nos interesa formar grupos y el contenido de los mismos.

La fórmula para determinar el número de combinaciones es:

nCr = Combinaciones de r objetos tomados de entre n objetos

Donde se observa que,

La expresión anterior nos explica como las combinaciones de r objetos tomados de entre n objetos pueden ser obtenidas a partir de las permutaciones de r objetos tomados de entre n objetos, esto se debe a que como en las combinaciones no nos importa el orden de los objetos, entonces si tenemos las permutaciones de esos objetos al dividirlas entre r!, les estamos quitando el orden y por tanto transformándolas en combinaciones, de otra forma, también si deseamos calcular permutaciones y tenemos las combinaciones, simplemente con multiplicar estas por el r! obtendremos las permutaciones requeridas.

nPr = nCr r!

Y si deseamos r = n entonces;

nCn = n! / (n –n)!n! = n! / 0!n! = 1

¿Qué nos indica lo anterior? Que cuando se desea formar grupos con la misma cantidad de elementos con que se cuenta solo es posible formar un grupo.

Ejemplos: 1) a. Si se cuenta con 14 alumnos que desean colaborar en una campaña pro limpieza del Tec, cuantos grupos de limpieza podrán formarse si se desea que consten de 5 alumnos cada uno de ellos, b.si entre los 14 alumnos hay 8 mujeres, ¿cuantos de los grupos de limpieza tendrán a 3 mujeres?, c. ¿cuántos de los grupos de limpieza contarán con 4 hombres por lo menos?

Solución: a. n = 14, r = 5

14C5 = 14! / (14 – 5)!5! = 14! / 9!5!

= 14 x 13 x 12 x 11 x 10 x 9!/ 9!5!

= 2002 grupos

Entre los 2002 grupos de limpieza hay grupos que contienen solo hombres, grupos que contienen solo mujeres y grupos mixtos, con hombres y mujeres.

b. n = 14 (8 mujeres y 6 hombres), r = 5

En este caso nos interesan aquellos grupos que contengan 3 mujeres y 2 hombres

8C3*6C2 = (8! / (8 –3)!3!)*(6! / (6 – 2)!2!)

= (8! / 5!3!)*(6! / 4!2!)

= 8 x7 x 6 x 5 /2!

= 840 grupos con 3 mujeres y 2 hombres, puesto que cada grupo debe constar de 5 personas

c. En este caso nos interesan grupos en donde haya 4 hombres o más

Los grupos de interés son = grupos con 4 hombres + grupos con 5 hombres

= 6C4*8C1 + 6C5*8C0 = 15 x 8 + 6 x 1 = 120 + 6 = 126

2) Para contestar un examen un alumno debe contestar 9 de 12 preguntas, a. ¿Cuántas maneras tiene el alumno de seleccionar las 9 preguntas?, b. ¿Cuántas maneras tiene si forzosamente debe contestar las 2 primeras preguntas?, c. ¿Cuántas maneras tiene si debe contestar una de las 3 primeras preguntas?, d. ¿Cuántas maneras tiene si debe contestar como máximo una de las 3 primeras preguntas?

Solución:

a. n = 12, r = 9

12C9 = 12! / (12 – 9)!9!

= 12! / 3!9! = 12 x 11 x 10 / 3!

= 220 maneras de seleccionar las nueve preguntas o dicho de otra manera,

el alumno puede seleccionar cualquiera de 220 grupos de 9 preguntas para contestar el examen

b. 2C2*10C7 = 1 x 120 = 120 maneras de seleccionar las 9 preguntas entre las que están las dos primeras preguntas c. 3C1*9C8 = 3 x 9 = 27 maneras de seleccionar la 9 preguntas entre las que está una de las tres primeras preguntas

d. En este caso debe seleccionar 0 o 1 de las tres primeras preguntas

3C0*9C9 + 3C1*9C8 = (1 x 1) + (3 x 9) = 1 + 27 = 28 maneras de seleccionar las preguntas a contestar

3) Una señora desea invitar a cenar a 5 de 11 amigos que tiene, a. ¿Cuántas maneras tiene de invitarlos?, b. ¿cuántas maneras tiene si entre ellos está una pareja de recién casados y no asisten el uno sin el otro, c. ¿Cuántas maneras tiene de invitarlos si Rafael y Arturo no se llevan bien y no van juntos?

Solución: a. n = 11, r = 5

11C5 = 11! / (11 – 5)!5! = 11! / 6!5!

= 11 x 10 x 9 x 8 x 7 x 6! / 6!5!

= 462 maneras de invitarlos

Es decir que se pueden formar 462 grupos de cinco personas para ser invitadas a cenar.

b. Esta señora tiene dos alternativas para hacer la invitación, la primera es no invitar a la pareja y la segunda es invitar a la pareja.

2C0*9C5 + 2C2*9C3 = (1 x 126) + (1 x 84) = 210 maneras de invitarlos

En este caso separamos a la pareja de los demás invitados para que efectivamente se cumpla el que no asistan o que asistan a la cena.

c. La señora tiene dos alternativas para hacer la invitación, una de ellas es que no invitar a Rafael y a Arturo o que asista solo uno de ellos.

2C0*9C5 + 2C1*9C4 = (1 x 126) + (2 x 126) = 126 + 252 = 378 maneras de hacer la invitación

4) En un plano hay 10 puntos denominados A, B, C, ….,etc. etc., en una misma línea no hay más de dos puntos, a. ¿Cuántas líneas pueden ser trazadas a partir de los puntos?, b. ¿Cuántas de las líneas no pasan por los puntos A o B?, c. ¿Cuántos triángulos pueden ser trazados a partir de los puntos?, d. ¿Cuántos de los triángulos contienen el punto A?, e. ¿Cuántos de los triángulos tienen el lado AB?.

Solución:

a. a. En la redacción del problema se aclara que en una misma línea no hay más de dos puntos debido a que si lo anterior ocurriera no se podría dar contestación a las preguntas que se hacen.

Una línea puede ser trazada a partir de cómo mínimo dos puntos por lo tanto,

10C2 = 10! / (10 – 2)!2! = 10! / 8!2! = 45 líneas que se pueden trazar

b. b. En este caso excluiremos los puntos A y B y a partir de los ocho puntos restantes se obtendrán las líneas.

2C0*8C2 = 1 x 28 = 28 líneas que no pasan por los puntos A o B

c. c. Un triángulo puede ser trazado a partir de tres puntos, luego;

10C3 = 10! / (10 – 3)!3! = 10! / 7!3! = 120 triángulos posibles de trazar

d. d. En este caso se separa el punto A de los demás, se selecciona y posteriormente también se seleccionan dos puntos más.

1C1*9C2 = 1 x 36 = 36 triángulos que contienen el punto A

e. e. Los puntos A y B forman parte de los triángulos a trazar por lo que;

2C2*8C1 = 1 X 8 = 8 triángulos que contienen el lado AB

Teorema del binomio

En matemáticas, el teorema del binomio proporciona la expansión de las potencias de una suma.

(1)

Donde

De manera que sustituyendo se obtiene:

Como ejemplo, para n=2, n=3, n=4:

(2)

Para obtener la expansión de las potencias de una resta, basta con tomar -y en lugar de y en el caso anterior. La expresión (2) queda de la siguiente forma:

Teorema generalizado del binomio (Newton) [editar] Isaac Newton generalizó la fórmula para tomar otros exponentes, considerando una serie infinita:

(3)

Donde r puede ser cualquier número complejo (en particular, r puede ser cualquier número real, no necesariamente positivo ni entero), y los coeficientes están dados por:

(El k = 0 es un producto vacío y por lo tanto, igual a 1; en el caso de k = 1 es igual a r, ya que los otros factores (r - 1), etc., no aparecen en ese caso).

Una forma útil pero no obvia para la potencia recíproca:

La suma en (3) converge y la igualdad es verdadera siempre que los números reales o complejos x e y sean suficientemente cercanos, en el sentido de que el valor absoluto | x/y | sea menor a uno.

TEOREMA DEL BINOMIO

En matemáticas, el teorema del binomio proporciona la expansión de las potencias de una suma.

(1)

Donde

De manera que sustituyendo se obtiene:

Como ejemplo, para n=2, n=3, n=4:

(2)

Para obtener la expansión de las potencias de una resta, basta con tomar -y en lugar de y en el caso anterior. La expresión (2) queda de la siguiente forma:

Teorema generalizado del binomio (Newton) [editar]Isaac Newton generalizó la fórmula para tomar otros exponentes, considerando una serie infinita:

(3)

Donde r puede ser cualquier número complejo (en particular, r puede ser cualquier número real, no necesariamente positivo ni entero), y los coeficientes están dados por:

(El k = 0 es un producto vacío y por lo tanto, igual a 1; en el caso de k = 1 es igual a r, ya que los otros factores (r - 1), etc., no aparecen en ese caso).

Una forma útil pero no obvia para la potencia recíproca:

La suma en (3) converge y la igualdad es verdadera siempre que los números reales o complejos x e y sean suficientemente cercanos, en el sentido de que el valor absoluto | x/y | sea menor a uno.

PROBABILIDAD CON TECNICAS DE CONTEO

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Aplicación. Concepto clásico de aplicación

EJERCICIOS DE PREMUTACION

PERMUTACIONES.

Para entender lo que son las permutaciones es necesario definir lo que es una combinación y lo que es una permutación para establecer su diferencia y de esta manera entender claramente cuando es posible utilizar una combinación y cuando utilizar una permutación al momento de querer cuantificar los elementos de algún evento.

COMBINACIÓN: Es todo arreglo de elementos en donde no nos interesa el lugar o posición que ocupa cada uno de los elementos que constituyen dicho arreglo.

PERMUTACIÓN: Es todo arreglo de elementos en donde nos interesa el lugar o posición que ocupa cada uno de los elementos que constituyen dicho arreglo.

EJEMPLO Suponga que un salón de clase está constituido por 35 alumnos. a) El maestro desea que tres de los alumnos lo ayuden en actividades tales como mantener el aula limpia o entregar material a los alumnos cuando así sea necesario.

b) El maestro desea que se nombre a los representantes del salón (Presidente, Secretario y Tesorero).

Solución: a) a) Suponga que por unanimidad se ha elegido a Daniel, Arturo y a Rafael para limpiar el aula o entregar material, (aunque pudieron haberse seleccionado a Rafael, Daniel y a Enrique, o pudo haberse formado cualquier grupo de tres personas para realizar las actividades mencionadas anteriormente). ¿Es importante el orden como se selecciona a los elementos que forma el grupo de tres personas? Reflexionando al respecto nos damos cuenta de que el orden en este caso no tiene importancia, ya que lo único que nos interesaría es el contenido de cada grupo, dicho de otra forma, ¿quiénes están en el grupo? Por tanto, este ejemplo es una combinación, quiere decir esto que las combinaciones nos permiten formar grupos o muestras de elementos en donde lo único que nos interesa es el contenido de los mismos.

b) b) Suponga que se han nombrado como representantes del salón a Daniel como Presidente, a Arturo como secretario y a Rafael como tesorero, pero resulta que a alguien se le ocurre hacer algunos cambios, los que se muestran a continuación:

CAMBIOS PRESIDENTE: Daniel Arturo Rafael Daniel SECRETARIO: Arturo Daniel Daniel Rafael TESORERO: Rafael Rafael Arturo Arturo

Ahora tenemos cuatro arreglos, ¿se trata de la misma representación?

Creo que la respuesta sería no, ya que el cambio de función que se hace a los integrantes de la representación original hace que definitivamente cada una de las representaciones trabaje de manera diferente, ¿importa el orden de los elementos en los arreglos?. La respuesta definitivamente sería sí, luego entonces las representaciones antes definidas son diferentes ya que el orden o la forma en que se asignan las funciones sí importa, por lo tanto es este caso estamos tratando con permutaciones.

EJERCICIOS DE COMBINACIONES

FÓRMULA

La fórmula que da el número de combinaciones de r objetos tomados de una colección de n es:

Note que siempre este número va a ser menor que nPr ya que, como no interesa el orden, va a haber menos combinaciones, ya que muchas nos van a resultar iguales.

El paradigma ahora es un comité en que todos tienen voz y voto. Aquí no importa el orden en que fueron seleccionados los integrantes.

EJEMPLO DE APLICACIÓN DE LA FÓRMULA

Suponga que un salón de clase está constituido por 35 alumnos. El maestro desea que tres de los alumnos lo ayuden en actividades tales como mantener el aula limpia o entregar material a los alumnos cuando así sea necesario.

SOLUCIÓN:

Suponga que por unanimidad se ha elegido a Daniel, Arturo y a Rafael para limpiar el aula o entregar material, (aunque pudieron haberse seleccionado a Rafael, Daniel y a Enrique, o pudo haberse formado cualquier grupo de tres personas para realizar las actividades mencionadas anteriormente).

¿Es importante el orden como se selecciona a los elementos que forma el grupo de tres personas?

Reflexionando al respecto nos damos cuenta de que el orden en este caso no tiene importancia, ya que lo único que nos interesaría es el contenido de cada grupo, dicho de otra forma, ¿quiénes están en el grupo? Por tanto, este ejemplo es una combinación, quiere decir esto que las combinaciones nos permiten formar grupos o muestras de elementos en donde lo único que nos interesa es el contenido de los mismos.

Axiomas

Definiciones, Axiomas y Teoremas

Experimento. Toda acción bien definida

Espacio muestral. La totalidad de los puntos muestrales de un experimento. (S)

Evento. Serie de puntos muestrales específicos del espacio muestral.

Probabilidad. Número de elementos favorables entre número total de elementos.

Ejemplo:

En la tirada de un dado corriente hallar:

a) El espacio muestral

b) El evento A en que aparezca un número par en la tirada del dado.

c) La probabilidad de que aparezca un 5.

Solución:

a) S = {1, 2, 3, 4, 5, 6}

b) A = {2, 4, 6}

c) p(5) = 1/6

Ejemplo:

Sea el caso de lanzar una moneda 2 veces, hallar:

a) El espacio maestral.

b) El evento B donde todos los resultados son iguales.

c) La probabilidad de que los resultados sean iguales.

d) La probabilidad de que caigan dos soles.

Solución:

a) S = {AA, SS, AS, SA}

b) B = {AA, SS}

c) p(resultados iguales) = 2/4 = 1/2

d) p(SS) = 1/4

Axiomas:

1) Para el evento 0:

P (0) = 0

2) Para S:

P (S) = 1

3) Para todo evento A:

0 £ p(A) £ 1

4) Si A y B son dos eventos mutuamente exclusivos:

p(AÈB) = p(A) + p (B)

Teoremas:

1) Si Ac es el complemento del evento A, entonces:

p(Ac) = 1 – p(A)

2) Si A y b son 2 eventos, entonces:

p(A-B) = p(A) – p(AÇB)

3) Si A y B son 2 eventos, entonces:

p(AÈB) = p(A) + p(B) – p(AÇB) ÃY (regla de la adición)

4) Si A y B son 2 eventos independientes:

p(AÇB) = p(A) . p(B) ÃY (regla de la multiplicación)

Probabilidad Simple y Probabilidad Compuesta

Probabilidad Simple. Cuando los resultados que entran en un espacio muestral son simples.

Probabilidad Compuesta. La probabilidad de eventos simples relacionados entre si por alguno o algunos de los conectivos Ç y È que corresponden a la intersección y unión de conjuntos. La negación da lugar a probabilidad compuesta:

p(AÈB); p(AÇB); p(A")

Ejemplo:

Se tiene una caja con 3 lápices rojos, 4 verdes y 2 azules. ¿Cuál será la probabilidad de que al sacar un lápiz, este sea?

a) Rojo

b) Verde

c) Azul

d) Blanco

Solución:

a) p(rojo) = 3/9 = 1/3

b) p(verde) = 4/9

c) p(azul) = 2/9

d) p(blanco) = 0/9 = 0

Ejemplo:

¿Qué probabilidad hay de que al hacer una tirada con un solo dado no salga un número par?

Solución:

p(A") = 1 – p(A)

A = {salga par}; A = {2, 4, 6}

p(A) = 3/6

p(A") = 1 – 3/6 = 3/6 = ½

Ejemplo:

Una clase consta de 10 hombres y 20 mujeres de los cuales la mitad de los hombres y la mita de mujeres tienen ojos castaños. Hallar la probabilidad de que una persona elegida al azar sea hombre ó tenga los ojos castaños.

Solución:

A = {Hombre}; B = {Ojos castaños}

p(AÈB) = p(A) + p(B) – p(AÇB)

= 10/30 + 15/30 – 5/30 = 20/30 = 2/3

TEOREMAS PROBABILIDAD

B) AXIOMAS Y TEOREMAS.

Para el cálculo de probabilidades hay que tomar en cuenta los Axiomas y Teoremas que a continuación se enumeran.

1)La probabilidad de que ocurra un evento A cualquiera se encuentra entre cero y uno.

0 £ p(A) ³ 1

2)La probabilidad de que ocurra el espacio muestral d debe de ser 1.

p(d) = 1

3)Si A y B son eventos mutuamente excluyentes, entonces la p(AÈB) = p(A) + p(B)

Generalizando:

Si se tienen n eventos mutuamente excluyentes o exclusivos A1, A2, A3,…..An, entonces;

p(A 1 ÈA 2 È?………ÈAn) = p(A1) + p(A2) + …….+ p(An)

Teoremas

TEOREMA 1. Si f es un evento nulo o vacío, entonces la probabilidad de que ocurra f debe ser cero.

p(f)=0

DEMOSTRACIÓN:

Si sumamos a fun evento A cualquiera, como f y A son dos eventos mutuamente excluyentes, entonces p(AfÈ)=p(A) +p(f)=p(A). LQQD

TEOREMA 2. La probabilidad del complemento de A, Ac debe ser, p(Ac)= 1 – p(A)

DEMOSTRACIÓN:

Si el espacio muestral d, se divide en dos eventos mutuamente exclusivos, A y Ac luego d=AÈAc, por tanto p(d)=p(A) + p(Ac) y como en el axioma dos se afirma que p(d)=1, por tanto, p(Ac)= 1 - p(A) .LQQD

TEOREMA 3. Si un evento A Ì B, entonces la p(A) £ p(B).

DEMOSTRACIÓN:

Si separamos el evento B en dos eventos mutuamente excluyentes, A y B \ A (B menos A), por tanto, B=AÈ(B \ A) y p(B)=p(A) +p(B \ A), luego entonces si p(B \ A)³0 entonces se cumple que p(A)£p(B). LQQD

TEOREMA 4. La p( A \ B )= p(A) – p(AÇB)

DEMOSTRACIÓN: Si A y B son dos eventos cualquiera, entonces el evento A se puede separar en dos eventos mutuamente excluyentes, (A \ B) y AÇB, por tanto, A=(A \ B)È(AÇB), luego p(A)=p(A \ B) + p(AÇB), entonces, p(A \ B) = p(A) – p(AÇB). LQQD

TEOREMA 5. Para dos eventos A y B, p(AÈB)=p(A) + p(B) – p(AÇB).

DEMOSTRACIÓN:

Si AÈB = (A \ B) È B, donde (A \ B) y B son eventos mutuamente excluyentes, por lo que p(A È B) = p(A \ B) + p(B) y del teorema anterior tomamos que p(A \ B) = p(A) – p(AÇB), por tanto, p(AÈB) = p(A) + p(B) – p(AÇB). LQQD

COROLARIO:

Para tres eventos A, B y C, p(AÈBÈC) = p(A) + p(B) + p© – p(AÇB) – p(AÇC) – (BÇC) + p(AÇBÇC).

Sea d un espacio muestral en donde se ha definido un evento E, donde p(E)>0, si deseamos determinar la probabilidad de que ocurra un evento A (el que también es definido en el mismo espacio muestral), dado que E ya ocurrió, entonces deseamos determinar una probabilidad de tipo condicional, la que se determina como se muestra;

Donde:

p(A½E) = probabilidad de que ocurra A dado que E ya ocurrió

p(AÇE) = probabilidad de que ocurra A y E a un mismo tiempo

p(E) = probabilidad de que ocurra E

Luego;

Por tanto:

Donde:

½AÇE½= número de elementos comunes a los eventos A y E

½E½= número de elementos del evento E

Luego entonces podemos usar cualquiera de las dos fórmulas para calcular la probabilidad condicional de A dado que E ya ocurrió.

Ejemplos:

1. Se lanza al aire dos dados normales, si la suma de los números que aparecen es de por lo menos siete, a. determine la probabilidad de que en el segundo dado aparezca el número cuatro, b. Determine la probabilidad de que ambos números sean pares, c. Determine la probabilidad de que en el primer dado aparezca el numero dos.

Solución:

El espacio muestral es el mismo que cuando se lanza un dado dos veces y se muestra a continuación;

(1,1) (2,1) (3,1) (4,1) (5,1) (6,1)

(1,2) (2,2) (3,2) (4,2) (5,2) (6,2)

d = (1,3) (2,3) (3,3) (4,3) (5,3) (6,3)

(1,4) (2,4) (3,4) (4,4) (5,4) (6,4)

(1,5) (2,5) (3,5) (4,5) (5,5) (6,5)

(1,6) (2,6) (3,6) (4,6) (5,6) (6,6)

a. Para calcular una probabilidad condicional es necesario definir los eventos A y E, siendo estos,

A = evento de que en el segundo dado aparezca el número cuatro,

E = evento de que la suma de los números que aparecen sea de por lo menos siete, (que es que es el evento que está condicionando)

E = {21 elementos, los que suman siete o más}

(6,1)

(5,2) (6,2)

E = (4,3) (5,3) (6,3)

(3,4) (4,4) (5,4) (6,4)

(2,5) (3,5) (4,5) (5,5) (6,5)

(1,6) (2,6) (3,6) (4,6) (5,6) (6,6)

A = {6 elementos, los que en el segundo dado aparece el cuatro}

A = {(1,4) (2,4) (3,4) (4,4) (5,4) (6,4)}

Luego,

AÇE = {(3,4) (4,4) (5,4) (6,4)}, ½AÇE½= 4 elementos

Por tanto;

p(A½E) = ½AÇE½/ ½E½= 4/21 = 0.19048

b. E = evento de que la suma de los números que aparecen sea de por lo menos siete

(6,1)

(5,2) (6,2)

E = (4,3) (5,3) (6,3)

(3,4) (4,4) (5,4) (6,4)

(2,5) (3,5) (4,5) (5,5) (6,5)

(1,6) (2,6) (3,6) (4,6) (5,6) (6,6)

A = evento de que ambos números sean pares

(2,2) (4,2) (6,2)

A = (2,4) (4,4) (6,4)

(2,6) (4,6) (6,6)

(6,2)

AÇE = (4,4) (6,4) ½AÇE½= 6 elementos

(2,6) (4,6) (6,6)

p(A½E) = ½AÇE½/ ½E½

= 6/ 21

= 0.28571

c. E = evento de que la suma de los números que aparecen sea de por lo menos siete

(6,1)

(5,2) (6,2)

E = (4,3) (5,3) (6,3)

(3,4) (4,4) (5,4) (6,4)

(2,5) (3,5) (4,5) (5,5) (6,5)

(1,6) (2,6) (3,6) (4,6) (5,6) (6,6)

A = evento de que en el primer dado aparezca el número dos

(2,1)

(2,2)

A = (2,3)

(2,4)

(2,5)

(2,6)

AÇE = {(2,5)}, ½AÇE½= 1 elemento

P(A½E) = ½AÇE½/½E½

= 1/21


Partes: 1, 2, 3


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