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Probabilidad en un torneo eliminatorio

Soy un novato en matemáticas, así que por favor, ve con cuidado. Imagínate si quieres:

4 equipos en la semifinal de un torneo de fútbol A,B,C,D.

A, B y C tienen un 20% de posibilidades de ganar el torneo. Sin embargo, D es el favorito con un 40% de posibilidades de ganar.

El juego de la hora del almuerzo es entre A y B donde A gana.

Así que... la pregunta es cómo calcular las nuevas probabilidades de que B, C o D ganen ahora antes de la semifinal nocturna entre C y D

Segunda pregunta si puedo ¿cuáles son las probabilidades después de que D gane el partido de semifinales de la noche?

Gracias de antemano.

3voto

Dale M Puntos 2254

Con un guiño a @TonyK de que este problema del mundo real es imposible, lo trataré como una cuestión matemática pura.

Antes de que se jugara el partido: $$P(A)=P(B)=P(C)=0.2$$ y $$P(D)=0.4$$

Se daba por hecho que para ganar, el equipo D debía ganar su semifinal y se enfrentaría al A o al B en la final. Suponiendo que sus posibilidades contra cualquiera de los dos son las mismas, ¿qué ha cambiado al saber que el equipo A ganó la semifinal?

Nada

El equipo D todavía tiene $P(D)=0.4$ .

Por un razonamiento similar, el equipo C sigue teniendo $P(C)=0.2$ .

Lo que significa $P(A)=0.4$

Vergüenza debería darles a los que han votado a la baja a @Raja.

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Vincent Puntos 5027

En teoría, este tipo de pregunta es imposible de responder, porque puede haber factores desconocidos. Supongamos que el equipo D tiene una debilidad contra el equipo A, de modo que es más probable que pierda contra el equipo A que contra el equipo B, aunque el equipo A sólo gane al equipo B la mitad de las veces. Esto distorsiona las probabilidades, haciendo imposible un cálculo exacto.

Pero hagamos la aproximación de que el Equipo A y el Equipo B son igualmente difíciles de vencer (lo cual es razonable en base a sus posibilidades antes del torneo). Entonces, obviamente, no hay ninguna diferencia en las posibilidades del equipo D si A o B pasan a la final, por lo que su probabilidad de ganar sigue siendo del 40%.

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Raja Puntos 152

Antes de la semifinal nocturna entre C y D, la probabilidad de que gane A es del 40% (suma de las probabilidades de A y B), la de que gane C es del 20% (sin cambios) y la de que gane D es del 40% (sin cambios).

La probabilidad de que D gane la semifinal de la tarde debería ser del 66,66%. ( Tiene el doble de posibilidades en comparación con el oponente C)


Entendamos esta situación con un ejemplo. supongamos 60 mundos paralelos. (60 porque así me conviene.) Estos mundos son similares pero los resultados de un experimento pueden ser diferentes.
Ahora, según la pregunta, de 60 mundos, A, B y C ganan en 12 mundos cada uno, y D gana en el torneo en 24 mundos. Además, A gana la semifinal contra B en 30 mundos y B gana una semifinal contra A en el resto de los 30. Del mismo modo, C gana una semifinal contra D en 20 mundos, mientras que D gana la semifinal en 40 mundos. Ahora, C juega la final en 20 mundos, por lo que juega 10 contra A y 10 contra B.
Ahora, C tiene que ganar en 12 mundos, por lo que gana 6 contra A y 6 contra B. Esto significa que A sólo gana 4 partidos de los 10 que juega con C. A juega con D en la final en 20 mundos, de los cuales, A gana 8, D gana 12. D vuelve a ganar 12 con B, completando así sus 24 partidos.
Ahora, en la pregunta, B pierde la semifinal contra A. Así que podemos ignorar todos los 30 mundos en los que B gana contra A. Eso nos deja con sólo 30 mundos, en los que A vence a C en 4 mundos, C vence a A en 6, C gana en 6 mundos de los 30, A vence a D en 8 mundos, y por tanto gana una gran suma de 12, y finalmente D gana contra A en 12 mundos. Así pues, A gana el 40%, C el 20% y D el 40%.

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Graham Kemp Puntos 29085

Actualizado

$\newcommand{\P}[1]{\operatorname{\mathsf P}\left[#1\right]}$ Queremos saber las probabilidades de que A, C o D ganen, dado que ahora sabemos que B no lo hará, y que A fue emparejado con B en las semifinales.

Utilizaremos Teorema de Bayes para calcular las probabilidades condicionales.

Dejemos que $A_B$ significa que A sale victorioso en una partida con B, y $M_{ABCD}$ significa que A se empareja con B y C con D en las semifinales.

Si suponemos que las tres formas de emparejar los equipos tienen la misma ponderación, entonces $\P{M_{ABCD}}=\P{M_{ACBD}}=\P{M_{ADBC}}=\frac 1 3$

Además, como las probabilidades de que A, B y C ganen finalmente son iguales, entonces por simetría:

$\P{A_B}=\P{A_C}=\P{B_C}=\P{C_B}=\P{C_A}=\P{B_A}=\frac 12$

$p=\P{D_A}=\P{D_B}=\P{D_C}=1-\P{A_D}=1-\P{B_D}=1-\P{C_D}$

$\therefore \P{D} = p^2= 0.4$

Queremos encontrar las probabilidades de que:

$$\begin{align} \text{Team $D$ wins the final } & \text{ on the condition that $A$ faced and won against $B$ in the semi final round.} \\ \P{D\mid M_{ABCD}, A_B} &= \frac{\P{M_{ABCD}, A_B, D_C, D_A}}{\P{M_{ABCD}, A_B}} \\ & = \frac{\P{M_{ABCD}}\P{A_B}\P{D_C}\P{D_A}}{\P{M_{ABCD}}\P{A_B}} \\ & = \P{D_C}\P{D_A} \\ & = 0.4 \\[3ex] \text{Team $C$ wins the final } & \text{ on the condition that $A$ faced and won against $B$ in the semi final round.} \\ \P{C\mid M_{ABCD}, A_B} & = \P{C_D}\P{C_A} \\ & = \frac{1-\sqrt{0.4}}2 \\ & = 0.183772... \\[3ex] \text{Team $A$ wins the final } & \text{ on the condition that $A$ faced and won against $B$ in the semi final round.} \\ \P{A\mid M_{ABCD}, A_B} & = \P{A_C}\P{C_D}+\P{A_D}\P{D_C} \\ & = \frac 12 (1-\sqrt{0.4})+(1-\sqrt{0.4})\sqrt{0.4} \\ & = \frac {0.2+\sqrt{0.4}}2 \\ & \approx 0.416228... \end{align}$$


Observaciones

Dos influencias distintas actuaron para cambiar las posibilidades de victoria. Una condición era qué equipos quedaban emparejados con el D en la semifinal. La otra condición era el número de desafíos que le esperaban al equipo.

La posibilidad de victoria del equipo D se mantuvo en $0.4$ porque todavía se enfrentaban a dos retos de igual dificultad que los que tenían antes de que se decidiera el emparejamiento. La identidad de sus equipos contrarios no afectaba a sus posibilidades, por lo que el resultado del emparejamiento de los equipos A y B no afectaba a sus posibilidades de victoria en ninguno de sus retos.

La posibilidad de victoria del equipo C era disminuido porque tenían la certeza de que debían enfrentarse al equipo D. Sus posibilidades disminuyeron una vez que se decidió el enfrentamiento con D; no influyó la victoria del equipo A.

La posibilidad de victoria del equipo A era aumento de porque sólo tenían un reto más que superar. (También era menos seguro que se enfrentaran al equipo D, ya que la posibilidad dependía del resultado del partido de los equipos C y D).


Apéndice

Debo señalar que este argumento de simetría sólo funciona si asumimos que A, B y C tenían la misma probabilidad de ser emparejados con D en las semifinales. Si por el contrario suponemos que el emparejamiento entre A y B, C y D estaba predeterminado antes de que se evaluaran las probabilidades iniciales, entonces tendremos seis incógnitas en cuatro ecuaciones lineales.

-2voto

graydad Puntos 11975

El equipo D sigue teniendo el doble de probabilidades de ganar que A y C, aunque B esté ahora fuera de la carrera. A y C siguen teniendo las mismas probabilidades. Dejar que $P_{X}$ denotando la probabilidad de que el equipo X gane, entonces podemos establecer la ecuación $P_{D}+P_{A}+P_{C}=1$ . Pero de nuevo ya sabemos $P_{D}=2P_{A}=2P_{C}$ , por lo que podemos sustituir $P_{A}$ y $P_{C}$ en la primera ecuación con $\frac{1}{2}P_{D}$ . Ahora tenemos $P_{D}+\frac{1}{2}P_{D}+\frac{1}{2}P_{D}=1$ y resolviendo para $P_{D}$ rinde $P_{D}=\frac{1}{2}$ o el 50%. Ahora que sabemos $P_{D}$ podemos resolver para $P_{C}$ y $P_{A}$ y encontraremos que $P_{A}$ = $25$ % = $P_{C}$ . Puedes repetir este proceso para averiguar la parte restante de tu pregunta.

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