Matemáticas IIMedioProblema · 2,5 pts

Distribución normal

También trata: Probabilidad
Comunidad de Madrid · 2021 · Junio
Enunciado
El tiempo de vida de los individuos de cierta especie animal tiene una distribución normal con una media de 8,8 meses y una desviación típica de 3 meses.

a) (1 punto) ¿Qué porcentaje de individuos de esta especie supera los 10 meses? ¿Qué porcentaje de individuos ha vivido entre 7 y 10 meses?

b) (1 punto) Si se toman al azar 4 especímenes, ¿cuál es la probabilidad de que al menos uno no supere los 10 meses de vida?

c) (0,5 puntos) ¿Qué valor de cc es tal que el intervalo (8,8−c, 8,8+c)(8{,}8 - c,\ 8{,}8 + c) incluye el tiempo de vida (medido en meses) del 98 % de los individuos de esta especie?
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Resultado
a) P(T>10)=0,3446 (34,46 %),P(7<T<10)=0,3811 (38,11 %)\boxed{\text{a)}\ P(T > 10) = 0{,}3446 \ (34{,}46\,\%), \quad P(7 < T < 10) = 0{,}3811 \ (38{,}11\,\%)}b) 1−0,34464≈0,9859c) c=3⋅2,33=6,99 meses\boxed{\text{b)}\ 1 - 0{,}3446^4 \approx 0{,}9859 \qquad \text{c)}\ c = 3\cdot 2{,}33 = 6{,}99 \text{ meses}}
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Estrategia

Llamo TT al tiempo de vida, T∼N(8,8; 3)T \sim N(8{,}8;\ 3). Todo pasa por tipificar, Z=T−8,83Z = \frac{T - 8{,}8}{3}, y leer la tabla de la N(0,1)N(0, 1), que solo da P(Z<z)P(Z < z) con z≥0z \geq 0; para los valores negativos uso la simetría.

En b) cambia el modelo: cada uno de los 4 animales «no supera los 10 meses» o sí, con la misma probabilidad e independientemente de los demás. Eso es una binomial, y «al menos uno» se calcula mucho mejor por el suceso contrario («ninguno»).

En c) el problema es inverso: conozco la probabilidad y busco el valor. Como el intervalo está centrado en la media, dejo un 1 % en cada cola.
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Desarrollo

a) Tipificando 1010: z=10−8,83=0,4z = \frac{10 - 8{,}8}{3} = 0{,}4.P(T>10)=P(Z>0,4)=1−P(Z<0,4)=1−0,6554=0,3446P(T > 10) = P(Z > 0{,}4) = 1 - P(Z < 0{,}4) = 1 - 0{,}6554 = 0{,}3446Un 34,46 % de los individuos supera los 10 meses.

Tipificando 77: z=7−8,83=−0,6z = \frac{7 - 8{,}8}{3} = -0{,}6. Por simetría, P(Z<−0,6)=1−P(Z<0,6)=1−0,7257=0,2743P(Z < -0{,}6) = 1 - P(Z < 0{,}6) = 1 - 0{,}7257 = 0{,}2743:P(7<T<10)=P(−0,6<Z<0,4)=0,6554−0,2743=0,3811P(7 < T < 10) = P(-0{,}6 < Z < 0{,}4) = 0{,}6554 - 0{,}2743 = 0{,}3811Un 38,11 % de los individuos vive entre 7 y 10 meses.

b) Para un animal elegido al azar, la probabilidad de no superar los 10 meses esp=P(T≤10)=1−0,3446=0,6554p = P(T \leq 10) = 1 - 0{,}3446 = 0{,}6554Al tomar 4 animales al azar, sus tiempos de vida son independientes, así que XX = «número de los 4 que no superan los 10 meses» sigue una binomial B(4; 0,6554)B(4;\ 0{,}6554). Por el suceso contrario:P(X≥1)=1−P(X=0)=1−(1−0,6554)4=1−0,34464P(X \geq 1) = 1 - P(X = 0) = 1 - (1 - 0{,}6554)^4 = 1 - 0{,}3446^40,34462≈0,118749,0,34464≈0,0141010{,}3446^2 \approx 0{,}118749, \qquad 0{,}3446^4 \approx 0{,}014101P(X≥1)≈1−0,014101=0,9859P(X \geq 1) \approx 1 - 0{,}014101 = 0{,}9859c) Busco c>0c > 0 con P(8,8−c<T<8,8+c)=0,98P(8{,}8 - c < T < 8{,}8 + c) = 0{,}98. Tipificando, el intervalo es simétrico en ZZ:P ⁣(−c3<Z<c3)=2 P ⁣(Z<c3)−1=0,98  ⟹  P ⁣(Z<c3)=0,99P\!\left(-\frac{c}{3} < Z < \frac{c}{3}\right) = 2\,P\!\left(Z < \frac{c}{3}\right) - 1 = 0{,}98 \;\Longrightarrow\; P\!\left(Z < \frac{c}{3}\right) = 0{,}99En la tabla, P(Z<2,32)=0,9898P(Z < 2{,}32) = 0{,}9898 y P(Z<2,33)=0,9901P(Z < 2{,}33) = 0{,}9901; el más cercano a 0,990{,}99 es 2,332{,}33:c3=2,33  ⟹  c=6,99 meses\frac{c}{3} = 2{,}33 \;\Longrightarrow\; c = 6{,}99 \text{ meses}El intervalo es (1,81; 15,79)(1{,}81;\ 15{,}79) meses. (Con el valor exacto z0,99≈2,3263z_{0{,}99} \approx 2{,}3263 saldría c≈6,98c \approx 6{,}98: la diferencia es solo del redondeo de la tabla.)
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
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Consejo

En b) la corrección da puntos por reconocer la binomial y por sus parámetros (n=4n = 4, p=0,6554p = 0{,}6554). Fíjate en que el «éxito» es no superar los 10 meses: si tomas p=0,3446p = 0{,}3446 calculas otra cosa.

En c) el 98 % es central: deja un 1 % en cada cola, así que en la tabla se busca 0,99, no 0,98. Buscar 0,98 (z = 2,05) es el error más frecuente.
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