Matemáticas IIMedioProblema · 2,5 pts

Probabilidad

También trata: Distribución normal
Castilla-La Mancha · 2022 · Junio
Enunciado
a) Se calcula que una quinta parte de los niños españoles presentan algún tipo de intolerancia alimentaria. En una cantina escolar los niños se sientan al azar en mesas de 4 comensales.

a.1) [0,5 puntos] ¿Cuál es la probabilidad de que en una mesa haya algún niño con intolerancia alimentaria?

a.2) [0,75 puntos] Cuando en una mesa hay algún niño con intolerancia alimentaria, a esa mesa se le sirve el pan sin gluten. Si un día hay ocupadas 8 mesas, ¿cuál es la probabilidad de que haya que servir pan sin gluten en alguna mesa?

b) El peso de los paquetes de 1 kg de arroz que comercializa determinada marca siguen una distribución normal de 985 g de media y 25 g de desviación típica.

b.1) [0,5 puntos] ¿Cuántos pesarán más de un kilo?

b.2) [0,75 puntos] ¿Cuánto pesará el más ligero del 70 % de los que más pesan?

(Se adjunta una tabla de la distribución normal)
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Resultado
a.1) 1−0,84=0,5904a.2) 1−0,832≈0,9992\boxed{\text{a.1) } 1 - 0{,}8^4 = 0{,}5904 \qquad \text{a.2) } 1 - 0{,}8^{32} \approx 0{,}9992}b.1) P(X>1000)=0,2743 (27,43 %)b.2) k≈972 g\boxed{\text{b.1) } P(X > 1000) = 0{,}2743 \ (27{,}43\,\%) \qquad \text{b.2) } k \approx 972\ \text{g}}
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Estrategia

a) Cada niño tiene intolerancia con probabilidad p=15=0,2p = \frac15 = 0{,}2, independientemente de los demás (se sientan al azar). En una mesa de 4, el número de niños con intolerancia sigue una binomial B(4; 0,2)B(4;\ 0{,}2). «Algún niño» es «al menos uno», y lo más rápido es pasar al contrario: ninguno. En a.2) repito la idea con las 8 mesas: «alguna mesa con pan sin gluten» es lo contrario de «ninguna mesa lo necesita».

b) XX = peso de un paquete, X∼N(985, 25)X \sim N(985,\ 25). En b.1) tipifico y leo la tabla. En b.2) es un problema inverso: busco el peso kk que deja por encima al 70 % de los paquetes, o sea, P(X≥k)=0,7P(X \geq k) = 0{,}7; con la tabla saco el valor de zz y deshago la tipificación.
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Desarrollo

a.1) Sea XX = número de niños con intolerancia en una mesa: X∼B(4; 0,2)X \sim B(4;\ 0{,}2). EntoncesP(X≥1)=1−P(X=0)=1−(40) 0,20⋅0,84=1−0,84=1−0,4096=0,5904.P(X \geq 1) = 1 - P(X = 0) = 1 - \binom{4}{0}\, 0{,}2^0\cdot 0{,}8^4 = 1 - 0{,}8^4 = 1 - 0{,}4096 = 0{,}5904.a.2) Por a.1), cada mesa necesita pan sin gluten con probabilidad 0,59040{,}5904 y no lo necesita con probabilidad 0,84=0,40960{,}8^4 = 0{,}4096. Las 8 mesas son independientes (los niños se sientan al azar), así que el número de mesas con pan sin gluten sigue una B(8; 0,5904)B(8;\ 0{,}5904) yP(alguna mesa)=1−P(ninguna mesa)=1−0,40968=1−0,832≈1−0,00079=0,9992.P(\text{alguna mesa}) = 1 - P(\text{ninguna mesa}) = 1 - 0{,}4096^8 = 1 - 0{,}8^{32} \approx 1 - 0{,}00079 = 0{,}9992.(Se ve también directamente: «ninguna mesa lo necesita» equivale a que ninguno de los 8⋅4=328\cdot 4 = 32 niños tenga intolerancia, con probabilidad 0,8320{,}8^{32}.)

Es casi seguro que, con 8 mesas ocupadas, haya que servir pan sin gluten en alguna.

b.1) Tipificando con Z=X−98525∼N(0,1)Z = \dfrac{X - 985}{25} \sim N(0, 1):P(X>1000)=P(Z>1000−98525)=P(Z>0,6)=1−P(Z≤0,6)=1−0,7257=0,2743.P(X > 1000) = P\left(Z > \frac{1000 - 985}{25}\right) = P(Z > 0{,}6) = 1 - P(Z \leq 0{,}6) = 1 - 0{,}7257 = 0{,}2743.Pesarán más de un kilo el 27,43 % de los paquetes.

b.2) Busco el peso kk tal que el 70 % de los paquetes pesen más que él:P(X≥k)=0,7  ⟹  P(Z≥k−98525)=0,7.P(X \geq k) = 0{,}7 \;\Longrightarrow\; P\left(Z \geq \frac{k - 985}{25}\right) = 0{,}7.Como la probabilidad es mayor que 0,50{,}5, el valor tipificado es negativo. Por simetría, si z0>0z_0 > 0 cumple P(Z≤z0)=0,7P(Z \leq z_0) = 0{,}7, entonces P(Z≥−z0)=0,7P(Z \geq -z_0) = 0{,}7, así quek−98525=−z0.\frac{k - 985}{25} = -z_0.En la tabla, 0,70{,}7 queda entre P(Z≤0,52)=0,6985P(Z \leq 0{,}52) = 0{,}6985 y P(Z≤0,53)=0,7019P(Z \leq 0{,}53) = 0{,}7019; el más próximo es 0,69850{,}6985, luego z0≈0,52z_0 \approx 0{,}52. Por tantok=985−25⋅0,52=985−13=972 g.k = 985 - 25\cdot 0{,}52 = 985 - 13 = 972\ \text{g}.(Interpolando, z0≈0,5244z_0 \approx 0{,}5244 y k≈971,9k \approx 971{,}9 g: prácticamente lo mismo.)

El más ligero del 70 % de los paquetes que más pesan pesa unos 972 g.
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
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Consejo

«Algún» significa «al menos uno»: calcula el contrario, «ninguno», que es un solo término. En a.2) no sumes probabilidades de las 8 mesas: los sucesos no son incompatibles, se multiplican las probabilidades de «ninguna» porque las mesas son independientes.

En b.2) el 70 % de los que más pesan está a la derecha: el valor buscado queda por debajo de la media, así que zz es negativo. Dibuja la campana antes de tipificar para no equivocarte de cola.
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