APROXIMACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN BINOMIAL POR LA DISTRIBUCIÓN NORMAL
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La distribución binomial y la distribución normal son dos distribuciones de probabilidad importantes en estadística. Si bien la distribución binomial se utiliza para modelar la probabilidad de obtener un cierto número de éxitos en una serie de ensayos de Bernoulli, la distribución normal se utiliza para modelar variables aleatorias continuas que siguen una forma de campana.
En algunos casos, la distribución binomial puede aproximarse por la distribución normal, lo que permite utilizar las herramientas y propiedades de la distribución normal para analizar y estimar probabilidades relacionadas con la distribución binomial.
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Problema 8
Una fábrica de componentes de ordenador produce 2500 microprocesadores al día. Sabiendo que el porcentaje de microprocesadores defectuosos fabricados es del 2%, responda razonadamente a las siguientes cuestiones:
(a) (0,5 p.) ¿Qué distribución sigue la variable aleatoria que cuenta el número de microprocesadores defectuosos fabricados al día?
(b) (0,5 p.) Calcule la media y la desviación típica de esta distribución.
(c) (0,75 p.) ¿Cuál es la probabilidad de que en un día el número de microprocesadores defectuosos fabricados sea menor o igual que 57?
(d) (0,75 p.) ¿Cuál es la probabilidad de que en un día el número de microprocesadores defectuosos fabricados sea exactamente 50?
Solución
Parte (a): Distribución de la variable aleatoria.
La variable aleatoria que cuenta el número de microprocesadores defectuosos sigue una distribución binomial, ya que tenemos un número fijo de ensayos (\(n = 2500\)) y dos posibles resultados en cada ensayo (defectuoso o no defectuoso), con una probabilidad constante de éxito (\(p = 0,02\)). Por lo tanto, la variable aleatoria \(X\) que representa el número de microprocesadores defectuosos sigue una distribución binomial \(X \sim B(2500, 0,02)\).
Parte (b): Cálculo de la media y la desviación típica.
La media de una distribución binomial \(B(n, p)\) se calcula como:
\[ \mu = n \cdot p = 2500 \cdot 0,02 = 50. \]La desviación típica se calcula como:
\[ \sigma = \sqrt{n \cdot p \cdot (1 - p)} = \sqrt{2500 \cdot 0,02 \cdot 0,98} = \sqrt{49} = 7. \]Parte (c): Probabilidad de que el número de microprocesadores defectuosos sea menor o igual que 57.
Como \(n = 2500\) es grande, podemos aproximar la distribución binomial por una distribución normal \(N(\mu, \sigma)\), donde:
\[ X \sim N(50, 7). \]Usamos la corrección por continuidad de Yates para calcular \(P(X \leq 57)\):
\[ P(X \leq 57) \approx P\left(Z \leq \frac{57,5 - 50}{7}\right) = P(Z \leq 1.07). \]De las tablas de la distribución normal, \(P(Z \leq 1.07) = 0.8577\). Por lo tanto, la probabilidad es \(P(X \leq 57) \approx 0.8577\).
Parte (d): Probabilidad de que el número de microprocesadores defectuosos sea exactamente 50.
La probabilidad de que \(X = 50\) se calcula usando la aproximación normal con corrección por continuidad:
\[ P(X = 50) \approx P\left(49.5 \leq X \leq 50.5\right). \] \[ P(49.5 \leq X \leq 50.5) = P\left(\frac{49.5 - 50}{7} \leq Z \leq \frac{50.5 - 50}{7}\right) = P(-0.071 \leq Z \leq 0.071). \]De las tablas de la distribución normal, esta probabilidad es aproximadamente \(P(X = 50) \approx 0.0558\).