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4 · Estadística y probabilidad

Diploma del Bachillerato Internacional · IB Diploma · Mathematics: Applications and Interpretation · SL · Tema 4

4.1

Alcance y requisitos previos

Enfoque SL apoyado. Primera evaluación 2021; actual hasta 2028. El curso de primera-evaluación-2029 es independiente. Los requisitos restantes del guía, evaluación y práctica conservan sus retenciones registradas.

Requisitos previos: lea las cantidades y unidades indicadas, utilice aritmética y las condiciones del modelo a continuación. Cada lección desarrolla su propio método antes de la transferencia independiente.

Estos son ejemplos didácticos originales o explícitamente ficticios, no mediciones reales ni investigaciones evaluadas completas de estudiantes.

Vocabulario Entrenar
English Español
frequency density/ˈfriːkwənsi ˈdensɪti/ densidad de frecuencia
conditional probability/kənˈdɪʃənl ˌprɒbəˈbɪlɪti/ probabilidad condicional
expected value/ekˈspektɪd ˈvæljuː/ valor esperado
significance level/sɪɡˈnɪfɪkəns ˈlevl/ nivel de significancia
4.2

Resúmenes de datos, histogramas e interpretación

¿Puede un promedio contar toda la historia?

  • Dos grupos tienen la misma mediana pero diferente dispersión. Un solo resumen no puede describir tanto la ubicación como la consistencia.
  • Esta lección estudia densidad de frecuencia: Frecuencia dividida por el ancho de clase, usada como altura del histograma.

Elige la estructura matemática

  • Compara un promedio y una dispersión apropiados en contexto. Un histograma usa área para la frecuencia, por lo que altura=frecuencia/ancho de clase. Las estimaciones agrupadas asumen valores representativos dentro de los intervalos.
  • Establezca las entradas permitidas y las unidades antes de calcular. Una ecuación debe expresar la relación, no solo registrar una entrada de calculadora.

Desarrolla un caso verificado

$$\overline x=\frac{\sum x_i}{n},\qquad \mathrm{density}=\frac{\mathrm{frequency}}{\mathrm{class\ width}}$$
  • Verifique el resultado contra las cantidades iniciales. Sustituya en la relación original, o compare la gráfica y la respuesta numérica según corresponda.

Ejemplo:

Una clase de 10 a 20 con frecuencia 30 tiene densidad 30/10=3. Una clase de 20 a 40 con frecuencia 20 tiene densidad 20/20=1. Su barra más ancha no debe confundirse con una densidad mayor. Para los valores 2,4,4,6,9, la mediana es 4 y la media es 5.

Resúmenes de datos, histogramas e interpretación — diagrama de enseñanza original

Pon a prueba un atajo tentador

  • La barra más alta del histograma no necesariamente contiene la mayor cantidad de observaciones. La media agrupada es una estimación. La correlación no prueba causalidad, y la extrapolación se extiende más allá del rango observado.
  • Cuando un atajo falla, identifique la suposición que rompe. Mantenga un valor exacto hasta el redondeo final solicitado.

Advertencia:

La altura de una barra de histograma siempre iguala su frecuencia, incluso con anchos de clase desiguales. Esta afirmación es falsa. Explica qué definición o supuesto viola.


Interpreta una situación nueva

  • Elige una representación que se adapte al tipo de dato. Da tanto una comparación numérica como su significado para la población; no infieras más precisión de la que apoya la muestra.
  • Una solución completa proporciona el resultado matemático y explica lo que significa. Verifique si es posible en el contexto declarado.

Utilízalo en tu curso

  • Aplicaciones e Interpretación SL de primera evaluación-2021 actual. Este es apoyo conceptual redactado; se necesita la guía completa para certificar cada objetivo.
  • Proporcione el método antes de la respuesta final, y use las reglas de calculadora y fórmulas del examen. Revise una respuesta incorrecta localizando el primer paso inválido.

Clave:

Frecuencia dividida por el ancho de clase, usada como altura del histograma. Elige la relación, muestra el método, verifica sus supuestos e interpreta el resultado.

4.3

Probabilidad, árboles y razonamiento condicional

¿Qué cambia después del primer extraído?

  • Una bolsa contiene 3 fichas rojas y 2 fichas azules. Sacar dos sin reposición cambia la probabilidad de obtener el segundo color.
  • Esta lección estudia probabilidad condicional: La probabilidad de un evento tras restringir el espacio muestral a una condición establecida.

Elige la estructura matemática

  • Multiplique a lo largo de una rama del árbol y sume ramas disjuntas. Con reposición, la composición se mantiene fija. La probabilidad condicional es P(A dado B)=P(A∩B)/P(B), para P(B)>0.
  • Establezca las entradas permitidas y las unidades antes de calcular. Una ecuación debe expresar la relación, no solo registrar una entrada de calculadora.

Desarrolla un caso verificado

$$P(A\mid B)=\frac{P(A\cap B)}{P(B)},\qquad P(B)>0$$
  • Verifique el resultado contra las cantidades iniciales. Sustituya en la relación original, o compare la gráfica y la respuesta numérica según corresponda.

Ejemplo:

Sin reposición, P(dos rojas)=3/5×2/4=3/10. P(una de cada color)=3/5×2/4+2/5×3/4=3/5. Si P(A∩B)=0.12 y P(B)=0.3, P(A dado B)=0.4.

Probabilidad, árboles y razonamiento condicional — diagrama original

Pon a prueba un atajo tentador

  • Mutuamente excluyente significa sin superposición; independiente significa que conocer un evento no cambia la probabilidad del otro. Dos eventos disjuntos con probabilidad positiva no son independientes.
  • Cuando un atajo falla, identifique la suposición que rompe. Mantenga un valor exacto hasta el redondeo final solicitado.

Advertencia:

Los eventos mutuamente excluyentes con probabilidades positivas deben ser independientes. Esta afirmación es falsa. Explique qué definición o suposición viola.


Interpreta una situación nueva

  • Una tabla de doble entrada hace visible el denominador restringido. Antes de usar un producto P(A)P(B), justifique la independencia por el contexto o la información proporcionada.
  • Una solución completa proporciona el resultado matemático y explica lo que significa. Verifique si es posible en el contexto declarado.

Utilízalo en tu curso

  • Aplicaciones e Interpretación SL de primera evaluación-2021 actual. Este es apoyo conceptual redactado; se necesita la guía completa para certificar cada objetivo.
  • Proporcione el método antes de la respuesta final, y use las reglas de calculadora y fórmulas del examen. Revise una respuesta incorrecta localizando el primer paso inválido.

Clave:

La probabilidad de un evento tras restringir el espacio muestral a una condición establecida. Elija la relación, muestre el método, verifique sus supuestos e interprete el resultado.

4.4

Modelos binomial, normal y de Poisson

¿Qué hace que una cuenta sea predecible?

  • Un inspector de calidad cuenta artículos defectuosos. El número es aleatorio, pero un modelo puede describir su rango probable.
  • Esta lección estudia valor esperado: La media ponderada por probabilidad de una variable aleatoria.

Elige la estructura matemática

  • Un modelo binomial requiere n fijo, ensayos independientes, dos resultados y p constante. E(X)=np y Var(X)=np(1-p). Para un modelo normal use z=(x-μ)/σ. Un modelo Poisson describe recuentos con una tasa constante y supuestos de independencia adecuados.
  • Establezca las entradas permitidas y las unidades antes de calcular. Una ecuación debe expresar la relación, no solo registrar una entrada de calculadora.

Desarrolla un caso verificado

$$P(X=k)=\binom nk p^k(1-p)^{n-k},\qquad X\sim B(n,p)$$
  • Verifique el resultado contra las cantidades iniciales. Sustituya en la relación original, o compare la gráfica y la respuesta numérica según corresponda.

Ejemplo:

Para X binomial(5,0.2), P(X=0)=0.8^5=0.32768, E(X)=1 y Var(X)=0.8. Para una cantidad normal con μ=100, σ=15, el valor 130 tiene z=2. Una media Poisson de 3 por hora da una media de 6 en dos horas.

Modelos binomial, normal y de Poisson — diagrama de enseñanza original

Pon a prueba un atajo tentador

  • No toda cuenta es binomial: cambiar p o存在 dependencia puede invalidarla. Para una variable continua, la probabilidad de un valor exacto es cero. La corrección de continuidad es importante al aproximar una distribución discreta por una normal.
  • Cuando un atajo falla, identifique la suposición que rompe. Mantenga un valor exacto hasta el redondeo final solicitado.

Advertencia:

Toda cuenta de éxitos tiene una distribución binomial independientemente de la dependencia. Esta afirmación es falsa. Explique qué definición o supuesto viola.


Interpreta una situación nueva

  • Escriba el evento como una desigualdad antes de usar las funciones de distribución de la calculadora. Distinga entre P(X<k), P(X≤k) y su complemento en la cola. Enuncie los supuestos en contexto.
  • Una solución completa proporciona el resultado matemático y explica lo que significa. Verifique si es posible en el contexto declarado.

Utilízalo en tu curso

  • Aplicaciones e Interpretación SL de primera evaluación-2021 actual. Este es apoyo conceptual redactado; se necesita la guía completa para certificar cada objetivo.
  • Proporcione el método antes de la respuesta final, y use las reglas de calculadora y fórmulas del examen. Revise una respuesta incorrecta localizando el primer paso inválido.

Clave:

La media ponderada por probabilidades de una variable aleatoria. Elija la relación, muestre el método, verifique sus supuestos e interprete el resultado.

4.5

Prueba de hipótesis y conclusiones contextuales

¿Podría el azar explicar el resultado?

  • Una fábrica afirma que solo el 10% de los artículos están defectuosos. Una muestra contiene más defectos, pero el azar solo puede explicar alguna diferencia.
  • Esta lección estudia el nivel de significancia: el umbral de probabilidad elegido para rechazar una hipótesis nula.

Elige la estructura matemática

  • Enuncie H₀ y H₁ en parámetros poblacionales antes de inspeccionar el resultado. Calcule la probabilidad de la cola correspondiente bajo H₀. Rechace H₀ cuando la evidencia cumpla la regla de significancia especificada; de lo contrario, indique que hay evidencia insuficiente.
  • Establezca las entradas permitidas y las unidades antes de calcular. Una ecuación debe expresar la relación, no solo registrar una entrada de calculadora.

Desarrolla un caso verificado

$$H_0:p=p_0,\qquad H_1:p>p_0$$
  • Verifique el resultado contra las cantidades iniciales. Sustituya en la relación original, o compare la gráfica y la respuesta numérica según corresponda.

Ejemplo:

Para H₀:p=0.1 y H₁:p>0.1 con n=10, observar al menos 3 defectos tiene probabilidad 1-(0.9^10+10×0.1×0.9^9+45×0.1²×0.9^8)≈0.070191. Al 5%, esto es evidencia insuficiente para afirmar que la tasa de defectos supera el 10%.

Prueba de hipótesis y conclusiones contextuales — diagrama de enseñanza original

Pon a prueba un atajo tentador

  • No rechazar H₀ no es prueba de que H₀ sea verdadera. Elija la cola según H₁, no según la cola que dé un resultado pequeño. La significancia estadística no mide el tamaño práctico de un efecto.
  • Cuando un atajo falla, identifique la suposición que rompe. Mantenga un valor exacto hasta el redondeo final solicitado.

Advertencia:

No rechazar una hipótesis nula prueba que es verdadera. Esta afirmación es falsa. Explica qué definición o suposición viola.


Interpreta una situación nueva

  • Termine con una oración sobre la población y la afirmación original. Enuncie los supuestos del modelo y considere si el procedimiento de muestreo los respalda.
  • Una solución completa proporciona el resultado matemático y explica lo que significa. Verifique si es posible en el contexto declarado.

Utilízalo en tu curso

  • Aplicaciones e Interpretación SL de primera evaluación-2021 actual. Este es apoyo conceptual redactado; se necesita la guía completa para certificar cada objetivo.
  • Proporcione el método antes de la respuesta final, y use las reglas de calculadora y fórmulas del examen. Revise una respuesta incorrecta localizando el primer paso inválido.

Clave:

El umbral de probabilidad elegido para rechazar una hipótesis nula. Elija la relación, muestre el método, verifique sus supuestos e interprete el resultado.

Lecciones interactivas sobre este tema

Trátalo paso a paso, con ejercicios de verificación instantánea.

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