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Teorema de Bayes y Probabilidad Total
Problema
2020 · Extraordinaria · Titular
5
Examen
BLOQUE C

Una urna contiene 6 bolas rojas y 4 azules. Se extrae una bola al azar y se reemplaza por seis bolas del otro color. A continuación, se vuelve a extraer una segunda bola de la urna.

a) Calcule la probabilidad de que la segunda bola extraída sea roja.b) Si sabemos que la segunda bola extraída es azul, ¿cuál es la probabilidad de que también lo haya sido la primera?
ProbabilidadBayesUrnas
Probabilidad: Urnas y Sucesos Compuestos

Definimos los sucesos RiR_i y BiB_i como la extracción de una bola roja o azul, respectivamente, en el intento ii (i=1,2i = 1, 2).En la primera extracción, la urna contiene 6 bolas rojas y 4 azules (10 en total). Las probabilidades iniciales son:

P(R1)=610=0,6P(R_1) = \frac{6}{10} = 0,6
P(B1)=410=0,4P(B_1) = \frac{4}{10} = 0,4

Tras la primera extracción, la bola se reemplaza por seis del color opuesto. Por tanto, el número total de bolas para la segunda extracción es 101+6=1510 - 1 + 6 = 15. La composición de la urna cambia según el resultado de la primera extracción:Si ocurre R1R_1 (se extrajo roja), se añaden 6 azules. La urna queda con 5 rojas y 4+6=104 + 6 = 10 azules. Las probabilidades condicionadas son:

P(R2R1)=515;P(B2R1)=1015P(R_2 | R_1) = \frac{5}{15}; \quad P(B_2 | R_1) = \frac{10}{15}

Si ocurre B1B_1 (se extrajo azul), se añaden 6 rojas. La urna queda con 6+6=126 + 6 = 12 rojas y 3 azules. Las probabilidades condicionadas son:

P(R2B1)=1215;P(B2B1)=315P(R_2 | B_1) = \frac{12}{15}; \quad P(B_2 | B_1) = \frac{3}{15}
a) Calcule la probabilidad de que la segunda bola extraída sea roja.

Para calcular la probabilidad de obtener una bola roja en la segunda extracción, P(R2)P(R_2), aplicamos el Teorema de la Probabilidad Total:

P(R2)=P(R1)P(R2R1)+P(B1)P(R2B1)P(R_2) = P(R_1) \cdot P(R_2 | R_1) + P(B_1) \cdot P(R_2 | B_1)
P(R2)=0,6515+0,41215P(R_2) = 0,6 \cdot \frac{5}{15} + 0,4 \cdot \frac{12}{15}
P(R2)=315+4,815=7,815=0,52P(R_2) = \frac{3}{15} + \frac{4,8}{15} = \frac{7,8}{15} = 0,52
b) Si sabemos que la segunda bola extraída es azul, ¿cuál es la probabilidad de que también lo haya sido la primera?

Buscamos la probabilidad a posteriori P(B1B2)P(B_1 | B_2). Primero calculamos la probabilidad de que la segunda bola sea azul, P(B2)P(B_2), mediante el suceso contrario:

P(B2)=1P(R2)=10,52=0,48P(B_2) = 1 - P(R_2) = 1 - 0,52 = 0,48

A continuación, aplicamos el Teorema de Bayes:

P(B1B2)=P(B1)P(B2B1)P(B2)P(B_1 | B_2) = \frac{P(B_1) \cdot P(B_2 | B_1)}{P(B_2)}
P(B1B2)=0,43150,48=0,080,48=848=160,1667P(B_1 | B_2) = \frac{0,4 \cdot \frac{3}{15}}{0,48} = \frac{0,08}{0,48} = \frac{8}{48} = \frac{1}{6} \approx 0,1667