Matemáticas IIMedioProblema · 2,5 pts

Probabilidad

También trata: Distribución normal
Comunidad de Madrid · 2023 · Julio
Enunciado
El 65 %65\,\% de los universitarios de 1818 años que intentan superar el examen práctico de conducir lo consigue a la primera. Se escogen al azar 1010 universitarios de 1818 años que ya han superado el examen práctico de conducir. Se pide:

a) (0,75 puntos) Calcular la probabilidad de que exactamente 33 de ellos necesitaran más de un intento para superar el examen práctico de conducir.

b) (0,75 puntos) Calcular la probabilidad de que alguno de ellos haya necesitado más de un intento para superar el examen práctico de conducir.

c) (1 punto) Aproximando por una distribución normal, determinar la probabilidad de que, dados 6060 de estos universitarios, como mínimo la mitad superase el examen práctico de conducir a la primera.
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Resultado
a) P(X=3)=(103) 0,353 0,657≈0,2522b) 1−0,6510≈0,9865\boxed{\text{a)}\ P(X = 3) = \tbinom{10}{3}\,0{,}35^3\,0{,}65^7 \approx 0{,}2522 \qquad \text{b)}\ 1 - 0{,}65^{10} \approx 0{,}9865}c) P(Y≥30)≈P(Z≥−2,57)=0,9949\boxed{\text{c)}\ P(Y \ge 30) \approx P(Z \ge -2{,}57) = 0{,}9949}
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Estrategia

Cada universitario es un ensayo con dos resultados: aprobó a la primera (probabilidad 0,650{,}65) o necesitó más de un intento (0,350{,}35). Tomamos esa probabilidad igual para todos e independiente de unos a otros (la elección es al azar), así que contar cuántos cumplen algo es una binomial.

En a) se pide un valor exacto de la binomial. En b), "alguno" es "al menos uno", que se resuelve más rápido por el complementario (ninguno). En c), con n=60n = 60 la binomial es pesada de sumar a mano: se aproxima por una normal con la misma media y desviación típica, comprobando antes que npnp y nqnq son grandes y aplicando la corrección por continuidad.
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Desarrollo

a) Sea XX = número de universitarios, de los 10, que necesitaron más de un intento. Entonces X∼B(10; 0,35)X \sim B(10;\ 0{,}35) yP(X=3)=(103) 0,353⋅0,657=120⋅0,042875⋅0,049022≈0,2522P(X = 3) = \binom{10}{3}\,0{,}35^3 \cdot 0{,}65^7 = 120 \cdot 0{,}042875 \cdot 0{,}049022 \approx 0{,}2522(Es lo mismo que pedir que exactamente 7 aprobaran a la primera con B(10; 0,65)B(10;\ 0{,}65).)

b) "Alguno necesitó más de un intento" es el contrario de "todos aprobaron a la primera", es decir, de X=0X = 0:P(X≥1)=1−P(X=0)=1−0,6510≈1−0,0135=0,9865P(X \ge 1) = 1 - P(X = 0) = 1 - 0{,}65^{10} \approx 1 - 0{,}0135 = 0{,}9865c) Sea ahora YY = número de los 60 que aprobaron a la primera, Y∼B(60; 0,65)Y \sim B(60;\ 0{,}65). Sus parámetros:μ=np=60⋅0,65=39,σ=npq=60⋅0,65⋅0,35=13,65≈3,69\mu = np = 60 \cdot 0{,}65 = 39, \qquad \sigma = \sqrt{npq} = \sqrt{60 \cdot 0{,}65 \cdot 0{,}35} = \sqrt{13{,}65} \approx 3{,}69Como np=39≥5np = 39 \ge 5 y nq=21≥5nq = 21 \ge 5, la aproximación es válida: Y≈Y′∼N(39; 3,69)Y \approx Y' \sim N(39;\ 3{,}69).

"Como mínimo la mitad" es Y≥30Y \ge 30. La binomial solo toma valores enteros, y el valor 30 corresponde en la normal al intervalo [29,5; 30,5][29{,}5;\ 30{,}5], así que con la corrección por continuidad:P(Y≥30)≈P(Y′≥29,5)=P(Z≥29,5−393,69)=P(Z≥−2,57)P(Y \ge 30) \approx P(Y' \ge 29{,}5) = P\left(Z \ge \frac{29{,}5 - 39}{3{,}69}\right) = P(Z \ge -2{,}57)Por simetría de la normal:P(Z≥−2,57)=P(Z≤2,57)=0,9949P(Z \ge -2{,}57) = P(Z \le 2{,}57) = 0{,}9949Tiene sentido que salga casi 1: la media esperada es 39, muy por encima de 30, y 30 está a más de dos desviaciones típicas por debajo.
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
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Consejo

Lee bien qué se cuenta: en a) y b) el "éxito" es necesitar más de un intento (p=0,35p = 0{,}35), mientras que en c) es aprobar a la primera (p=0,65p = 0{,}65). Mezclarlos cambia todas las cuentas.

En c) la corrección resta 0,25 puntos si falta la corrección por continuidad o está mal hecha: P(Y≥30)P(Y \ge 30) se convierte en P(Y′≥29,5)P(Y' \ge 29{,}5), no en P(Y′≥30)P(Y' \ge 30) ni en P(Y′≥30,5)P(Y' \ge 30{,}5).
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