Probabilidad y Estadística 2015 Canarias
Probabilidad en el triatlón: Mejora de marcas
2. Los atletas que preparan el triatlón mejoran sus marcas después del primer año de competición. El $60\%$ mejora en bicicleta, el $30\%$ mejora en natación y sólo un $10\%$ mejora en atletismo. De los que mejoran en bicicleta, el $50\%$ son mujeres, de los que mejoran en natación el $60\%$ son hombres y de los que mejoran en atletismo el $70\%$ son mujeres.
a) Hacer el diagrama de árbol.
b) ¿Cuál es la probabilidad de que mejoren las mujeres en el triatlón?
c) Elegido un atleta (hombre) al azar, ¿cuál es la probabilidad de que mejore en natación?
Paso 1
Definición de sucesos y construcción del diagrama de árbol
**a) Hacer el diagrama de árbol.**
Primero definimos los sucesos principales basados en la especialidad donde mejoran:
- $B$: El atleta mejora en bicicleta.
- $N$: El atleta mejora en natación.
- $A$: El atleta mejora en atletismo.
Y los sucesos relativos al sexo del atleta:
- $M$: El atleta es mujer.
- $H$: El atleta es hombre.
Extraemos los datos del enunciado:
- $P(B) = 0,60$
- $P(N) = 0,30$
- $P(A) = 0,10$
Probabilidades condicionadas:
- $P(M|B) = 0,50 \implies P(H|B) = 0,50$
- $P(H|N) = 0,60 \implies P(M|N) = 0,40$
- $P(M|A) = 0,70 \implies P(H|A) = 0,30$
Representamos el diagrama de árbol:
💡 **Tip:** En un diagrama de árbol, la suma de las probabilidades de las ramas que salen de un mismo nodo siempre debe ser 1.
Paso 2
Cálculo de la probabilidad de que mejoren las mujeres
**b) ¿Cuál es la probabilidad de que mejoren las mujeres en el triatlón?**
Para calcular la probabilidad de que un atleta que mejora sea mujer, $P(M)$, utilizamos el **Teorema de la Probabilidad Total**.
Sumamos las probabilidades de todas las rutas del árbol que terminan en el suceso $M$:
$$P(M) = P(B) \cdot P(M|B) + P(N) \cdot P(M|N) + P(A) \cdot P(M|A)$$
Sustituimos los valores:
$$P(M) = 0,60 \cdot 0,50 + 0,30 \cdot 0,40 + 0,10 \cdot 0,70$$
$$P(M) = 0,30 + 0,12 + 0,07 = 0,49$$
💡 **Tip:** Recuerda que la probabilidad total consiste en "recorrer los caminos" multiplicando las probabilidades de las ramas y sumando los resultados de cada camino favorable.
✅ **Resultado:**
$$\boxed{P(M) = 0,49}$$
Paso 3
Cálculo de la probabilidad condicionada (Teorema de Bayes)
**c) Elegido un atleta (hombre) al azar, ¿cuál es la probabilidad de que mejore en natación?**
En este apartado nos piden la probabilidad de que mejore en natación **sabiendo** que es hombre. Es decir, calculamos la probabilidad condicionada $P(N|H)$.
Utilizamos la definición de probabilidad condicionada (o **Teorema de Bayes**):
$$P(N|H) = \frac{P(N \cap H)}{P(H)}$$
Primero, calculamos $P(H)$. Como ser hombre y ser mujer son sucesos contrarios:
$$P(H) = 1 - P(M) = 1 - 0,49 = 0,51$$
Ahora calculamos la probabilidad de la intersección (el camino "Natación y Hombre"):
$$P(N \cap H) = P(N) \cdot P(H|N) = 0,30 \cdot 0,60 = 0,18$$
Finalmente, calculamos el cociente:
$$P(N|H) = \frac{0,18}{0,51} = \frac{18}{51}$$
Simplificamos la fracción dividiendo entre 3:
$$\frac{18}{51} = \frac{6}{17} \approx 0,3529$$
💡 **Tip:** El Teorema de Bayes se usa cuando conocemos el resultado final (es hombre) y queremos saber la probabilidad de una de las causas que lo han producido (natación).
✅ **Resultado:**
$$\boxed{P(N|H) = \frac{6}{17} \approx 0,3529}$$