La esperanza matemática o valor esperado es un concepto fundamental en la teoría de la probabilidad y la estadística. Representa el valor promedio ponderado que se espera obtener en un experimento aleatorio, teniendo en cuenta las probabilidades de los diferentes resultados posibles. En términos sencillos, es el "promedio" ponderado de todos los posibles valores que una variable aleatoria puede tomar.

A través de este conjunto de ejercicios resueltos, se busca ilustrar la aplicación de este concepto en diferentes situaciones, facilitando la comprensión de su cálculo y su interpretación. Los problemas abordarán situaciones tanto discretas como continuas, cubriendo ejemplos sencillos y complejos, con el objetivo de que puedas adquirir una sólida comprensión de la esperanza matemática y cómo utilizarla en la resolución de problemas prácticos.

1

Dada la experiencia aleatoria de anotar las puntuaciones obtenidas al lanzar un dado, calcular:

aLa función de probabilidad y su representación

bLa función de distribución y su representación

cLa esperanza matemática, la varianza y la desviación típica

Solución

aLa función de probabilidad y su representación

 


Ejercicios  de la esperanza matemática 1

bLa función de distribución y su representación


Ejercicios  de la esperanza matemática 1

cLa esperanza matemática, la varianza y la desviación típica

 
1 6
   

 

 

 

2

Sea una variable aleatoria discreta cuya función de probabilidad es:

aCalcular y representar gráficamente la función de distribución.

bCalcular las siguientes probabilidades:

 

 

Solución

1Calcular y representar gráficamente la función de distribución


2Calcular las siguientes probabilidades:

 

 

 

 

 

3

Dada la siguiente función de distribución

 

y sabiendo que y . Hallar la esperanza matemática, la varianza y la desviación típica.

Solución

Dado que y , tenemos el siguientes sistema de ecuaciones

 

 

cuya solución es y .Por último, tenemos por la función de distribución que

 

 

sustituyendo los valores de y y despejando para obtenemos que . De aquí se sigue que

 

 

Dada la función de distribución anterior, podemos obtener la función de probabilidad, la cual está dada por

 

 
   

 

 

 

4

Un jugador lanza dos monedas. Gana ó € si aparecen una o dos caras. Por otra parte pierde € si no aparece cara. Determinar la esperanza matemática del juego y si éste es favorable.

Solución

 

 

 

 

La esperanza está dada por

.

Por lo tanto, no es favorable.

5

Un jugador lanza dos monedas. Pierde ó € si aparecen dos o un sello. Por otra parte gana € si no aparece sello. Determinar la esperanza matemática del juego y si éste es favorable.

Solución

 

 

 

 

La esperanza está dada por

.

Por lo tanto, no es favorable.

6

Un jugador lanza un dado. Gana € si aparecen un cinco. Por otra parte pierde € si no aparece un cinco. Determinar la esperanza matemática del juego y si éste es favorable.

Solución

 

 

La esperanza está dada por

.

Por lo tanto, no es favorable.

7

Un jugador lanza un dado. Gana € si aparecen un número mayor que 4. Por otra parte pierde € si aparece un número menor o igual que 4. Determinar la esperanza matemática del juego y si éste es favorable.

Solución

 

 

La esperanza está dada por

.

Por lo tanto, no es favorable.

8

Se lanza un par de dados. Se define la variable aleatoria como la suma de las puntuaciones obtenidas. Hallar la función de probabilidad, la esperanza matemática y la varianza.

Solución

   

 

 

 

9

Un jugador lanza un dado corriente. Si sale o número primo, gana tantos cientos de euros como marca el dado, pero si no sale número primo, pierde tantos cientos de euros como marca el dado. Determinar la función de probabilidad y la esperanza matemática del juego.

Solución
  x p_i
   

 

10

Si una persona compra una papeleta en una rifa, en la que puede ganar de € ó un segundo premio de € con probabilidades de: y . ¿Cuál sería el precio justo a pagar por la papeleta?

Solución

El precio está dado por la esperanza

 

11

Si una persona compra una caja misteriosa, en la que puede ganar un artículo de € con probabilidad de . ¿Cuál sería el precio justo a pagar por la caja?

Solución

El precio está dado por la esperanza

 

12

Una caja tiene 6 bolas blancas y 4 negras. Se extrae una bola de la caja, si es blenca gana € y si es negra pierde €. ¿Cuál es la esperanza de ganar al extraer una bola?

Solución

La probabilidad de extraer una bola blanca

La probabilidad de extraer una bola negra

La esperanza es

13

Se imprimen 1000 boletos para una rifa donde el premio es de 500 € y cada boleto se vende en 3 €. ¿Cuál es la esperanza matemática de ganar el premio si se compra un boleto?

Solución

La probabilidad de comprar el boleto ganador es

La probabilidad de perder

como se gasta 20 €, por lo que se gana 500 - 20 =480 €

La esperanza es

14

Para participar en un juego se debe pagar 3 €. El juego consiste en extraer una carta de un mazo de 20; si sale rojo se gana 10 € y si sale otro color no se gana nada. Si hay en total 20 cartas y 5 son rojas, ¿cuál es la esperanza matemática de ganar?

Solución

La probabilidad de ganar es

La probabilidad de perder

como se gasta 3 €, se gana 10 - 3 =7 €

La esperanza es

15

Un juego consiste en sacar una bola de una caja que contiene 5 bolas rojas y 10 negras; si sale rojo se gana 12 € y si sale negra no se gana nada. ¿Cuánto se debe pagar por participar para que el juego sea justo?

Solución

La probabilidad de ganar es

La probabilidad de perder

como se gasta €, se gana

Para que sea justo el juego, la esperanza debe ser cero

Así, para que el juego sea justo, se debe pagar 4 € por participar

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Marta

➗ Licenciada en Químicas da clase de Matemáticas, Física y Química -> Comparto aquí mi pasión por las matemáticas ➗