2 votos

¿Cuál es la probabilidad de hacer un pastel?

La pregunta:

Nos dan 6 ingredientes diferentes. 2 tipos de harinas, 2 tipos de azúcares y 2 huevos idénticos.

$$F_1,F_2,S_1,S_2,E,E$$

Elegimos 3 elementos al azar, los mezclamos y los echamos al horno.

A) ¿Cuál es el tamaño del espacio muestral de la pregunta

B) ¿Cuál es la probabilidad de que hagamos un pastel (harina + azúcar + huevo)

Mi intento:

A) Esto sería simplemente todas las permutaciones de las posibles elecciones, el tamaño del espacio muestral sería 6 elegir 3 (aunque no creo que esto sea correcto porque los huevos son idénticos)

¿Cómo resolvería la pregunta B?

4voto

user326210 Puntos 26

La probabilidad de que hagas un pastel es igual al número de combinaciones de tres ingredientes en el espacio que forman un pastel (harina + azúcar + huevo), dividido por el total número de combinaciones de tres ingredientes en el espacio. El número total de combinaciones de tres ingredientes es 20 (= 6 eligen 3), y como tienes dos posibilidades para cada uno de los ingredientes (harina, azúcar y huevo), el número de combinaciones de tres ingredientes que hacen un pastel es 2*2*2 = 8. Así que la probabilidad de hacer un pastel es 8 / 20, o 2/5 = 40%.

3voto

JMoravitz Puntos 14532

Para intentar que el problema sea más fácil de calcular, podemos optar por tomar uno de los dos huevos idénticos y marcarlo con algún tipo de marcador alimentario. Ahora, los huevos son de hecho distinguibles. De esta forma tendríamos $\binom{6}{3}$ resultados en nuestro espacio muestral. Por lo general, elegimos hacer esto porque tenemos que cada uno de estos $\binom{6}{3}=20$ es igualmente probable que se produzcan resultados ( dada la interpretación más común del problema ).

Si se insiste en que se quiere considerar el espacio muestral como si los huevos fueran idénticos, se habrá contado en exceso cada resultado en el que aparece exactamente un huevo dos veces cada uno, cuando queríamos contarlos sólo una vez. Hay $\binom{4}{2}=6$ que estos resultados se contabilicen en exceso. Esto reduce nuestro espacio muestral al tamaño $\binom{6}{3}-\binom{4}{2}=14$ . Esto es no un espacio muestral útil para realizar cálculos con sin embargo ya que los resultados son no igualmente probables. Es mucho más probable que tenga un resultado de $(F_1, S_1, E)$ que $(F_1, E, E)$ ( concretamente tiene el doble de probabilidades de ocurrir ).

Recuerde que si queremos utilizar $Pr(E) = \dfrac{|E|}{|S|}$ se requiere que cada resultado en el espacio muestral tenga la misma probabilidad de ocurrir. Sólo hay dos resultados al jugar a la lotería: se gana o se pierde. La probabilidad de ganar la lotería no se acerca a $\frac{1}{2}$ sin embargo, a pesar de esto.


Haciendo la simplificación propuesta al problema en el que marcamos uno de los huevos con antelación, contamos cuántos resultados darán lugar realmente a uno de cada tipo de ingrediente. Hay $2$ formas de seleccionar la harina que se utiliza, $2$ formas de seleccionar el azúcar, y $2$ formas de seleccionar el huevo. Multiplicando el número de opciones de cada uno se obtiene el número total de disposiciones de uno de cada tipo según el regla del producto . Esto da como resultado $2\times 2\times 2=8$ formas de seleccionar una de cada tipo de ingrediente.

Dividiendo por el tamaño del espacio muestral ( recordando que este espacio muestral fue elegido específicamente porque es un espacio muestral equiprobable que describe completamente el evento que nos interesa ), nos da la probabilidad:

$$\frac{8}{20}=0.4$$

3voto

rijnswind Puntos 31

Como se trata de un problema muy práctico, he aquí una solución más intuitiva:

  1. Elige el primer ingrediente. ¿Cuál es la posibilidad de que sea un ingrediente válido para hacer un pastel? En realidad, aquí puedes elegir cualquier ingrediente, así que la probabilidad es de 6/6 = 100%.
  2. Elige el segundo ingrediente. Te quedan cinco elementos, de los cuales sólo uno haría imposible la elaboración de un pastel (es decir, la selección de un ingrediente idéntico al primero). Por lo tanto, la probabilidad de una buena elección es de 4/5 = 80%.
  3. Elige el tercer ingrediente. Si has escogido dos ingredientes diferentes previamente, llamémoslos A y B, ahora tienes A, B, C y C sobre la mesa. Sólo escogiendo una C conseguirás un pastel. Por tanto, la probabilidad aquí es de 2/4 = 50%.

La probabilidad de hacer una tarta válida se obtiene multiplicando las probabilidades individuales de cada paso, por lo que el resultado es 6/6 * 4/5 * 2/4 = 2/5 o 40%.

En cuanto al espacio de la muestra:

Primero piensa en cuántas formas diferentes puedes hacer una tarta válida? Cada pastel tiene una harina, un azúcar y un huevo. Hay dos harinas diferentes, dos azúcares diferentes y dos huevos. Por lo tanto, se puede hacer un pastel de 2*2*2 = 8 formas diferentes (como los huevos son en realidad idénticos, sólo se obtienen cuatro tipos diferentes de pasteles). Al calcular el espacio muestral hay que tener en cuenta las diferentes formas de hacer un pastel, no el número de pasteles diferentes que obtenemos como resultado.

Como ya hemos calculado que la probabilidad de hacer una tarta válida es del 40%, sabemos que 8 combinaciones de ingredientes equivalen al 40%. Por tanto, el número de todas las combinaciones posibles es 8/0,4 = 20.

2voto

Geenimetsuri Puntos 21

Creo que la forma más fácil de resolver esto, ya que sólo hay 3 pasos, es crear un árbol de probabilidad con opciones de tarta y sin tarta en cada sucursal. Esto también trazaría todo el espacio de probabilidades, y probablemente responder al punto A.

Sin embargo, como eso implicaría encender un programa de pintura, en lugar de eso voy a repasar el árbol verbalmente aquí.

$P($ Cake $|$ 1er ingrediente $) = 1$

No importa el ingrediente que tomemos, podemos seguir haciendo un pastel.

$P($ Cake $|$ 2º ingrediente $) = P($ Cake $|$ 1º $) \cdot \frac{4}{5}$

De los 5 ingredientes restantes, 1 no está bien -el elegido en primer lugar-, por lo que nos quedan 4 ingredientes buenos y una opción mala.

$P($ Cake $|$ 3er ingrediente $) = P($ Cake $|$ 2do. $) \cdot \frac{2}{4} = \frac{4}{5} \cdot \frac{1}{2} = \frac{2}{5} = 0.4$

De los 4 ingredientes restantes, queda un elemento del ingrediente 1 y un elemento del ingrediente 2. Eso nos deja con 2 opciones malas y 2 elementos del ingrediente 3.

0voto

No estoy muy seguro de a qué se refiere la parte A del espacio muestral. Sin embargo, aquí hay una forma sencilla de resolver la parte B. El problema establece que hay dos huevos idénticos. Así que no consideres que para cada harina, puedes elegir dos tipos de azúcar pero sólo puedes elegir 1 huevo (puedes elegir cualquiera de los dos huevos pero serán similares). Entonces cada harina te da 2 resultados diferentes. Como hay un total de 2 harinas diferentes, ves que en realidad hay 4 formas diferentes de hacer un pastel. Este es el número de formas de hacer un pastel. Y eso es simplemente el numerador para el cálculo de la probabilidad que hay que hacer. El denominador pregunta esencialmente de cuántas maneras diferentes se pueden elegir 3 elementos de entre 6 elementos diferentes (un simple problema de combinatoria): $ \binom {6}{3} = 20$ Sin embargo, en esta explicación, ambos huevos se combinaron como si fueran un solo huevo. Así que hay que dividir por el número de maneras en que un huevo puede ser elegido, que es básicamente $ 2!= 2 $ . Así que toma $20/2 = 10$ como el número total de formas de elegir 3 ingredientes. Un enfoque aún más simplificado es que en lugar de decir que se pueden elegir 6 ingredientes, se eligen 5 ingredientes (ya que el huevo se cuenta una vez). Entonces, utilizando de nuevo la combinatoria, $ \binom {5}{3} = 10$ . Este es el número total de formas únicas de elegir los ingredientes, ya que se utilizan dos elementos idénticos.

Volviendo al problema del espacio muestral, al principio no está muy claro. Podría parecer que es una permutación. Y sí, puede ser una permutación. Pero el espacio muestral de la pregunta no es una permutación. El razonamiento aquí es muy sencillo, se eligen 3 ingredientes de entre 6 ingredientes. El orden no es importante aquí ya que {harina1, azúcar1, huevo1} es lo mismo que {huevo1, harina1, azúcar1}. Por lo tanto, no es una permutación. Además, como los huevos son idénticos, entonces {huevo1, harina1, azúcar1} = {huevo2, harina1, azúcar1}. Así que la cardinalidad de la muestra de la pregunta es 10: hay 10 formas únicas posibles de COMBINAR 3 ingredientes. Se puede pensar en ello como $ \binom {6}{3} = 20 $ y luego divídelo por el número total de formas en que cambias el huevo1 por el huevo2: $2! = 2$ . O simplemente admitir que en realidad sólo tienes 5 ingredientes (porque realmente sólo tienes 5). La razón por la que considero que el espacio muestral es poco claro es porque puedes escoger el primer ingrediente de 6 formas diferentes, el segundo ingrediente de 5 formas diferentes y el tercer ingrediente de 4 formas diferentes. Si se tratara de un problema de combinación, simplemente dividirías por el número de formas de barajar esos 3 ingredientes una vez que los eliges. El problema es que tal vez no estás tratando de hacer un pastel. Así que tal vez quieras hacer una masa en la que pongas un poco de la primera harina, luego un poco de azúcar, y luego pongas el segundo tipo de harina (esto podría ser una corteza de pastel). Algunas personas hornean la harina y el azúcar y después de unos minutos de calentamiento añaden un segundo tipo de harina más fina o más gruesa para crear una textura escamosa, así que el orden es muy importante aquí.

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