Probabilidad y Estadística 2024 Castilla la Mancha
Probabilidad de aprobar asignaturas e independencia
5. En un instituto el 64 % de los estudiantes aprueban Matemáticas, el 72 % aprueban Inglés y el 78 % aprueban Matemáticas o Inglés o ambas.
a) ¿Cuál es la probabilidad de suspender alguna de las dos asignaturas? (0.75 puntos)
b) ¿Son independientes los sucesos aprobar Matemáticas y aprobar Inglés? Justica la respuesta. (0.75 puntos)
Paso 1
Definición de sucesos y extracción de datos
**a) ¿Cuál es la probabilidad de suspender alguna de las dos asignaturas? (0.75 puntos)**
Primero, definimos los sucesos principales a partir de los datos del enunciado:
- $M$: Aprobar Matemáticas.
- $E$: Aprobar Inglés.
Traducimos los porcentajes a probabilidades decimales:
- $P(M) = 0,64$
- $P(E) = 0,72$
- $P(M \cup E) = 0,78$ (Aprobar al menos una de las dos asignaturas).
También necesitaremos los sucesos contrarios (suspender):
- $\bar{M}$: Suspender Matemáticas.
- $\bar{E}$: Suspender Inglés.
💡 **Tip:** Recuerda que la probabilidad del suceso unión $P(M \cup E)$ representa la probabilidad de que ocurra el suceso $M$, el suceso $E$ o ambos simultáneamente.
Paso 2
Cálculo de la probabilidad de la intersección y tabla de contingencia
Para resolver el problema, es muy útil conocer la probabilidad de aprobar ambas asignaturas, $P(M \cap E)$. Utilizamos la fórmula de la probabilidad de la unión:
$$P(M \cup E) = P(M) + P(E) - P(M \cap E)$$
Sustituimos los valores conocidos:
$$0,78 = 0,64 + 0,72 - P(M \cap E)$$
$$P(M \cap E) = 0,64 + 0,72 - 0,78 = 0,58$$
Ahora organizamos todos los datos en una **tabla de contingencia** para visualizar mejor las probabilidades:
$$\begin{array}{c|cc|c}
& E & \bar{E} & \text{Total} \\ \hline
M & 0,58 & 0,06 & 0,64 \\
\bar{M} & 0,14 & 0,22 & 0,36 \\ \hline
\text{Total} & 0,72 & 0,28 & 1,00
\end{array}$$
💡 **Tip:** Los valores internos se obtienen restando. Por ejemplo, $P(M \cap \bar{E}) = P(M) - P(M \cap E) = 0,64 - 0,58 = 0,06$.
Paso 3
Probabilidad de suspender alguna asignatura
El enunciado nos pide la probabilidad de "suspender alguna de las dos". Esto equivale a decir que no se aprueban las dos a la vez.
Matemáticamente, es el suceso contrario a aprobar ambas ($M \cap E$), o bien la unión de suspender Matemáticas o suspender Inglés ($\bar{M} \cup \bar{E}$).
Por las leyes de De Morgan:
$$P(\bar{M} \cup \bar{E}) = P(\overline{M \cap E}) = 1 - P(M \cap E)$$
Utilizando el valor obtenido anteriormente:
$$P(\text{suspender alguna}) = 1 - 0,58 = 0,42$$
✅ **Resultado:**
$$\boxed{P(\text{suspender alguna}) = 0,42}$$
Paso 4
Estudio de la independencia de sucesos
**b) ¿Son independientes los sucesos aprobar Matemáticas y aprobar Inglés? Justica la respuesta. (0.75 puntos)**
Dos sucesos $A$ y $B$ son independientes si y solo si se cumple la condición:
$$P(A \cap B) = P(A) \cdot P(B)$$
En nuestro caso, comprobamos si $P(M \cap E) = P(M) \cdot P(E)$:
1. Sabemos que $P(M \cap E) = 0,58$.
2. Calculamos el producto de las probabilidades individuales:
$$P(M) \cdot P(E) = 0,64 \cdot 0,72 = 0,4608$$
Comparamos los resultados:
$$0,58 \neq 0,4608 \implies P(M \cap E) \neq P(M) \cdot P(E)$$
Como los valores no coinciden, concluimos que los sucesos son **dependientes**.
💡 **Tip:** Si el hecho de que ocurra un suceso modifica la probabilidad de que ocurra el otro, entonces son dependientes. En este caso, aprobar Matemáticas parece aumentar las probabilidades de aprobar Inglés.
✅ **Resultado:**
$$\boxed{\text{No son independientes, son sucesos dependientes.}}$$