Matemáticas IIMedioProblema · 2,5 pts

Distribución normal

También trata: Probabilidad
Comunidad de Madrid · 2023 · Junio
Enunciado
La longitud de la sardina del Pacífico (Sardinops sagax) se puede considerar que es una variable aleatoria con distribución normal de media 175175 mm y desviación típica 25,7525{,}75 mm.

a) (1 punto) Una empresa envasadora de esta variedad de sardinas solo admite como sardinas de calidad aquellas con una longitud superior a 1616 cm. ¿Qué porcentaje de las sardinas capturadas por un buque pesquero serán de la calidad que espera la empresa envasadora?

b) (0,5 puntos) Hallar una longitud t<175t < 175 mm tal que entre tt y 175175 mm estén el 18 %18\,\% de las sardinas capturadas.

c) (1 punto) En altamar se procesan las sardinas en lotes de 1010. Posteriormente se devuelven al mar las sardinas de cada lote que son menores de 1515 cm por considerarlas pequeñas. ¿Cuál es la probabilidad de que en un lote haya al menos una sardina devuelta por pequeña?
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Resultado
  a) P(X>160)≈0,7190  →  71,90 %b) t≈162,9 mm  \boxed{\;\text{a)}\ P(X > 160) \approx 0{,}7190 \;\to\; 71{,}90\,\% \qquad \text{b)}\ t \approx 162{,}9 \text{ mm}\;}  c) p=P(X<150)≈0,166;1−0,83410≈0,8372  \boxed{\;\text{c)}\ p = P(X < 150) \approx 0{,}166;\quad 1 - 0{,}834^{10} \approx 0{,}8372\;}
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Estrategia

Llamamos XX a la longitud en milímetros: X∼N(175; 25,75)X \sim N(175;\ 25{,}75). Lo primero, pasar los centímetros a milímetros (16 cm = 160 mm, 15 cm = 150 mm), porque la media y la desviación vienen en mm.
  • a) Tipificamos con Z=X−17525,75Z = \dfrac{X - 175}{25{,}75} y usamos la tabla de la N(0,1)N(0,1) con la simetría de la campana.
  • b) Es un problema inverso: si entre tt y la media está el 18 %, a la izquierda de tt queda el 50 %−18 %=32 %50\,\% - 18\,\% = 32\,\%. Buscamos en la tabla el zz que deja esa probabilidad y deshacemos la tipificación.
  • c) Primero, la probabilidad pp de que una sardina sea pequeña (normal). Después, en un lote de 10 sardinas independientes, "al menos una pequeña" es el contrario de "ninguna pequeña", que vale (1−p)10(1 - p)^{10}.
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Desarrollo

a) Las sardinas de calidad miden más de 160160 mm:P(X>160)=P(Z>160−17525,75)=P(Z>−0,5825)≈P(Z>−0,58)P(X > 160) = P\left(Z > \frac{160 - 175}{25{,}75}\right) = P(Z > -0{,}5825) \approx P(Z > -0{,}58)Por la simetría de la normal, P(Z>−0,58)=P(Z<0,58)P(Z > -0{,}58) = P(Z < 0{,}58), y en la tabla:P(X>160)≈P(Z<0,58)=0,7190P(X > 160) \approx P(Z < 0{,}58) = 0{,}7190Aproximadamente el 71,90 % de las sardinas son de la calidad que pide la envasadora. (Sin redondear zz, con calculadora, sale un 71,99 %.)

b) Buscamos t<175t < 175 con P(t<X<175)=0,18P(t < X < 175) = 0{,}18. Como P(X<175)=0,5P(X < 175) = 0{,}5:P(X<t)=0,5−0,18=0,32P(X < t) = 0{,}5 - 0{,}18 = 0{,}32Al ser tt menor que la media, su tipificado zt=t−17525,75z_t = \dfrac{t - 175}{25{,}75} es negativo yP(Z<zt)=0,32  ⟹  P(Z<−zt)=1−0,32=0,68P(Z < z_t) = 0{,}32 \;\Longrightarrow\; P(Z < -z_t) = 1 - 0{,}32 = 0{,}68En la tabla, 0,680{,}68 está entre P(Z<0,46)=0,6772P(Z < 0{,}46) = 0{,}6772 y P(Z<0,47)=0,6808P(Z < 0{,}47) = 0{,}6808; el más cercano es 0,470{,}47. Entonces zt=−0,47z_t = -0{,}47 yt−17525,75=−0,47  ⟹  t=175−0,47⋅25,75=175−12,1025≈162,9 mm\frac{t - 175}{25{,}75} = -0{,}47 \;\Longrightarrow\; t = 175 - 0{,}47\cdot 25{,}75 = 175 - 12{,}1025 \approx 162{,}9 \text{ mm}Entre unos 162,9162{,}9 mm (16,29 cm) y 175175 mm está el 18 % de las sardinas.

c) Una sardina. La probabilidad de que una sardina sea pequeña (menos de 150150 mm) esp=P(X<150)=P(Z<150−17525,75)=P(Z<−0,9709)≈P(Z<−0,97)p = P(X < 150) = P\left(Z < \frac{150 - 175}{25{,}75}\right) = P(Z < -0{,}9709) \approx P(Z < -0{,}97)p≈1−P(Z<0,97)=1−0,8340=0,1660p \approx 1 - P(Z < 0{,}97) = 1 - 0{,}8340 = 0{,}1660Un lote de 10. Las longitudes de las sardinas del lote son independientes, así que el número de sardinas pequeñas sigue una binomial Y∼B(10; 0,166)Y \sim B(10;\ 0{,}166). "Al menos una devuelta" es el suceso contrario de "ninguna devuelta":P(Y≥1)=1−P(Y=0)=1−(1−0,166)10=1−0,83410P(Y \geq 1) = 1 - P(Y = 0) = 1 - (1 - 0{,}166)^{10} = 1 - 0{,}834^{10}0,83410≈0,1628  ⟹  P(Y≥1)≈1−0,1628=0,83720{,}834^{10} \approx 0{,}1628 \;\Longrightarrow\; P(Y \geq 1) \approx 1 - 0{,}1628 = 0{,}8372La probabilidad de que en un lote haya al menos una sardina devuelta es de, aproximadamente, 0,837 (un 83,7 %).
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
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Consejo

Las unidades: la media y la desviación están en milímetros y los umbrales en centímetros. Tipificar 16 en lugar de 160 da un zz disparatado y una probabilidad casi nula, que debería hacerte sospechar.

En c), "al menos una" se calcula siempre por el contrario: 1−P(ninguna)1 - P(\text{ninguna}). Sumar P(Y=1)+⋯+P(Y=10)P(Y = 1) + \dots + P(Y = 10) es largo y propicio a errores, y multiplicar 10 p10\,p no es una probabilidad (puede pasar de 1).
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