Introducción
En la entrada anterior introdujimos un nuevo concepto: la probabilidad condicional. Vimos que dada una medida de probabilidad
Por otro lado, hay algo que también nos debe de interesar. Para dos eventos
Independencia de dos eventos
Sea
Definición. Sea
Una consecuencia inmediata de la definición anterior es que si
Comentamos que cuando
Ejemplo. Supón que realizas
donde cada resultado tiene probabilidad de ocurrencia de
simplificando un poco la escritura de los eventos que veremos a continuación. Sean
: El primer lanzamiento es águila. En consecuencia, . Además, . : El segundo lanzamiento es águila. Así, . También se tiene que . : Hay al menos dos águilas. Esto es, . A su vez, se tiene que .
Las probabilidades de cada evento se obtuvieron considerando que el espacio muestral es equiprobable.
- Se tiene que
, por lo que En consecuencia, se puede concluir que y son independientes. - Por otro lado,
. Así, tenemos que Como se tiene que , y no son independientes. - De manera similar,
, por lo que y se concluye que y no son independientes.
Observa que los resultados en 2 y 3 tienen sentido con nuestra noción intuitiva de independencia y probabilidad condicional. Por ejemplo, si queremos la probabilidad condicional de
que tiene sentido, pues
El evento
Esto nos lleva a concluir que no sólo los eventos
La última parte de este ejemplo revela una propiedad de la independencia de eventos que enunciamos a continuación.
Teorema. Sea
y son independientes, y son independientes, y son independientes.
Este último teorema corresponde a la idea de que cuando dos eventos son indepenedientes, la no-ocurrencia de un evento no afecta la probabilidad de que ocurra (o no ocurra) el otro.
Independencia de tres eventos
La definición de independencia puede extenderse a más de dos eventos. Sin embargo, esta extensión se debe de hacer de manera delicada. Si tenemos
Más concretamente, esto quiere decir que si
Además, también deberíamos de pedir que la ocurrencia de
Definición. Sea
. . . .
Las propiedades 1 a 3 corresponden a la independencia dos a dos que queremos entre los eventos. Además, en conjunto con la propiedad 4 de esta definición, capturan la idea de que la ocurrencia de dos de los eventos no debería de afectar la probabilidad del evento restante. Si
y como
que justamente corresponde a que la ocurrencia de
En apariencia, la definición de independencia para
Ejemplo. Considera nuevamente el experimento de lanzar una moneda
donde
el evento de que el primer lanzamiento es «águila»: . el evento de que los primeros dos lanzamientos son «águilas», o los últimos dos lanzamientos son «soles». Esto es, .
Puede observarse intuitivamente que los dos eventos no son independientes, pues ambos dependen del resultado del primer lanzamiento. Formalmente, basta con demostrar que no cumplen la definición de independencia. Para ello, nota que
Por otro lado, se tiene que
En conclusión, tenemos que
Ahora, consideremos un tercer evento:
el evento de que los últimos dos lanzamientos son distintos. En este caso, se tiene que el evento es .
Para
así que
Ejemplo. Bueno, ¿y qué hay de la interacción opuesta? Si
, , ,
¿es eso suficiente para concluir que son independientes? Es decir, ¿de ahí podemos deducir que
Considera los siguientes
el evento de que el primer lanzamiento es «águila». Esto es, el evento de que el último lanzamiento es «águila». Es decir, el evento de que los cuatro lanzamientos resulten en «águilas» y «soles». Así,
En consecuencia, encontramos que
Al tomar las intersecciones de estos
, por lo que y en consecuencia, y son independientes. , y por lo tanto, así que y son independientes. , y así, de donde se concluye que y son independientes.
No obstante, nota que
Por lo tanto,
Independencia de más de 3 eventos
La definición de independencia puede generalizarse para
Definición. Sea
La definición anterior puede apantallar un poco, pero observa que lo que significa es que se tiene una lista de propiedades que debe de cumplir la familia
para cada , tales que . para cada , , tales que .
.
Es decir, para verificar que
Tarea moral
Los siguientes ejercicios son opcionales. Es decir, no formarán parte de tu calificación. Sin embargo, te recomiendo resolverlos para que desarrolles tu dominio de los conceptos abordados en esta entrada.
- Sean
y eventos tales que y . Demuestra que si y son independientes, entonces se cumple que y . - Demuestra que para cualesquiera
, eventos, si y son independientes, entonces y son independientes. - A partir de la definición de independencia de
eventos, escribe las propiedades que deben de cumplir eventos , , y para ser llamados independientes. Sugerencia: Primero revisa cómo se llega a la definición para eventos a partir de la de eventos.
Más adelante…
La independencia de eventos es un concepto importantísimo en la probabilidad, pues en muchos ejercicios y aplicaciones, se hacen supuestos de independencia. A pesar de que demostrar que
Más adelante, cuando veamos el concepto de variable aleatoria, veremos lo que significa que dos variables aleatorias sean independientes, y será necesario utilizar las definiciones que hemos visto aquí.
El siguiente tema que abordaremos son dos fórmulas para el cálculo de probabilidades muy útiles y que se basan en la probabilidad condicional: el teorema de probabilidad total y el teorema de Bayes.
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