Autor Tema: Probabilidad y Conjuntos

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24 Febrero, 2024, 02:28 pm
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Marcos Castillo

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Hola, estimado Rincón

En un espacio de probabilidad \( (\Omega,\mathcal{F},P) \)...

Spoiler

En teoría de la probabilidad, un espacio de probabilidad o una tres-upla de probabilidad \( (\Omega,\mathcal{F},P) \) es un concepto que proporciona un modelo formal de un proceso aleatorio o "experimento". Por ejemplo, puede definirse un espacio de probabilidad que modele el lanzamiento de un dado. Un espacio de probabilidad consiste en tres elementos:

1- El espacio muestral, \( \Omega \), que es el conjunto de todos los posibles resultados;

2- Un espacio de eventos, que consiste en el conjunto de eventos, \( \mathcal{F} \), siendo un evento el conjunto de resultados en el espacio muestral;

3- Una función de probabilidad, \( P \), que asigna, a cada evento en el espacio de eventos, una probabilidad, que consiste en un número entre 0 y 1 (incluídos ambos)

[cerrar]


...la interpretación de los eventos como conjuntos nos permite hablar de la intersección y uniones de los eventos. Las intersecciones y uniones son útiles para asignar la probabilidad de dos eventos concurrentes y la probabilidad de al menos uno de los dos eventos:

\( A\cap{B}=\{\omega\in{\Omega}\,:\,\omega\in{A}\quad\text{y}\quad\omega\in{B}\} \)

y

\( A\cup{B}=\{\omega\in{\Omega}\,:\,\omega\in{A}\quad\text{o}\quad\omega\in{B}\} \)

Como \( A\cap{B},\, A\cup{B}\in{\mathcal{F}} \) para \( A,\,B\in{\mathcal{F}} \), podemos hablar de \( P(A\cap{B}) \) y de \( P(A\cup{B}) \). La unión de probabilidad puede relacionarse con la probabilidad de intersección como

\( P(A\cup{B})=P(A)+P(B)-P(A\cap{B}) \)

Esta igualdad es usada mucho para calcular \( P(A\cup{B}) \) cuando las otras tres probabilidades son conocidas. Una forma de llegar a la igualdad es considerar un resultado \( \omega\in{A\cap{B}} \) medido dos veces en \( P(A)+P(B) \). Para evitar este doble conteo, ponemos \( P(A\cap{B})=P(A)+P(B)-P(A\cup{B}) \)

La duda que tengo está relacionada con otro hilo,

https://foro.rinconmatematico.com/index.php?topic=126033.0

En el que se pregunta por la prueba de

1- \( A\cap{(A\cup{B})}=A \)

2- \( (A\cap{B})\cap{(A\cup{B})}=A\cap{B} \)

Entiendo la prueba expuesta en el hilo que acabo de poner, pero me he liado la manta: he querido saber qué había detrás del título que en un principio tenía, y ahora me hago las siguientes preguntas:

i) Si tengo una igualdad de conjuntos, como por ejemplo \( (A\cup{B})=A+B-(A\cap{B}) \), ¿puedo, como a primera vista parece, escribir \( P(A\cap{B})=P(A)+P(B)-P(A\cup{B}) \)? Siempre que tengo una igualdad de conjuntos, ¿tengo una igualdad probabilística con esos conjuntos?

ii) No consigo probar \( (A\cup{B})=A+B-(A\cap{B}) \) más que ingénuamente, con diagramas de Venn, o con ejemplos sencillos.

¡Un saludo!

24 Febrero, 2024, 04:11 pm
Respuesta #1

ani_pascual

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Es que en un contexto estrictamente conjuntista creo que no tiene mucho sentido la igualdad \( A\cup B= A + B - (A\cap B) \), ya que no se han definido las operaciones \( +, - \), propias de conjuntos dotados de estructuras algebraicas. Ahora bien, lo que sí tiene sentido es si se considera la probabilidad asignada a los sucesos descritos por los conjuntos.
Saludos

24 Febrero, 2024, 05:51 pm
Respuesta #2

Marcos Castillo

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26 Febrero, 2024, 04:50 pm
Respuesta #3

Marcos Castillo

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Es que en un contexto estrictamente conjuntista creo que no tiene mucho sentido la igualdad \( A\cup B= A + B - (A\cap B) \), ya que no se han definido las operaciones \( +, - \), propias de conjuntos dotados de estructuras algebraicas. Ahora bien, lo que sí tiene sentido es si se considera la probabilidad asignada a los sucesos descritos por los conjuntos.


¿En qué contexto lo tendría? Estoy buscando una introducción al Álgebra, pero no consigo ningún texto orientado a este caso tan concreto.
A la espera de resolver con clases particulares la duda de por qué cuando tengo una familia de funciones no tiene sentido hablar de continuidad ( la  prueba de JP se me resiste, al igual que el profe particular: he puesto un anuncio en la Universidad del País Vasco el 16 de este mes), voy explorando un poco otros temas interesantes que se me ocurren
¡Un saludo!

26 Febrero, 2024, 05:40 pm
Respuesta #4

ani_pascual

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Hola:
¿En qué contexto lo tendría?
Pues en un contexto en el que haya definidas operaciones algebraicas, por ejemplo, en grupos, espacios vectoriales, anillos, cuerpos, etc.
Citar
... La unión de probabilidad puede relacionarse con la probabilidad de intersección como...
Más bien sería, la probabilidad de la unión puede relacinarse con la probabilidad de la intersección ...
Citar
Si tengo una igualdad de conjuntos, como por ejemplo \( (A\cup B)=A+B-(A\cap B) \), ¿puedo, como a primera vista parece, escribir \( P(A\cap B)=P(A)+P(B)-P(A\cup B) \)? Siempre que tengo una igualdad de conjuntos, ¿tengo una igualdad probabilística con esos conjuntos?

Sí. Pero esa igualdad de conjuntos hay que cogerla con pinzas. Los conjuntos que son iguales son
\( A\cup B= A \cup (B\setminus A) \) y, por tanto, como la probabilidad de una unión disjunta (con intersección vacía) es la suma de las probabilidades, se tiene que \( p(A\cup B)=p(A)+p(B\setminus A)\,\,\,(\ast ) \). Ahora bien, por otra parte, \( B=(A\cap B)\cup (B\setminus A) \) es otra unión disjunta, luego \( p(B)=p(A\cap B)+p(B\setminus A) \) de donde \( p(B\setminus A)=p(B)-p(A\cap B) \) y sustituyendo en \( (\ast ) \), queda \( p(A\cup B)=p(A)+p(B)-p(A\cap B) \)
Saludos

28 Febrero, 2024, 11:50 am
Respuesta #5

Marcos Castillo

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Pues en un contexto en el que haya definidas operaciones algebraicas, por ejemplo, en grupos, espacios vectoriales, anillos, cuerpos, etc.


Tengo encargado un libro de texto. A ver qué aprendo. Es de la UNED, y son dos tomos (¡qué yu-yu!).


Más bien sería, la probabilidad de la unión puede relacinarse con la probabilidad de la intersección ...


Sí.

Cita de: Marcos

Si tengo una igualdad de conjuntos, como por ejemplo \( (A\cup B)=A+B-(A\cap B) \), ¿puedo, como a primera vista parece, escribir \( P(A\cap B)=P(A)+P(B)-P(A\cup B) \)? Siempre que tengo una igualdad de conjuntos, ¿tengo una igualdad probabilística con esos conjuntos?




Sí. Pero esa igualdad de conjuntos hay que cogerla con pinzas. Los conjuntos que son iguales son
\( A\cup B= A \cup (B\setminus A) \)


A ver si en un rato lo reviso.


y, por tanto, como la probabilidad de una unión disjunta (con intersección vacía) es la suma de las probabilidades,


He tenido que ver un tutorial de YouTube. Bien, la intersección tiene probabilidad nula.


se tiene que \( p(A\cup B)=p(A)+p(B\setminus A)\,\,\,(\ast ) \). Ahora bien, por otra parte, \( B=(A\cap B)\cup (B\setminus A) \) es otra unión disjunta,



Esto tengo que revisarlo también. Estoy en la biblio, y me han entrado dudas. Os digo un rato más tarde.


luego \( p(B)=p(A\cap B)+p(B\setminus A) \) de donde \( p(B\setminus A)=p(B)-p(A\cap B) \) y sustituyendo en \( (\ast ) \), queda \( p(A\cup B)=p(A)+p(B)-p(A\cap B) \)


Lo mismo. Nos vemos. ¡Un saludo!

29 Febrero, 2024, 12:30 am
Respuesta #6

Marcos Castillo

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Hola Rincón, ani


Pues en un contexto en el que haya definidas operaciones algebraicas, por ejemplo, en grupos, espacios vectoriales, anillos, cuerpos, etc.


Sí.


Sí. Pero esa igualdad de conjuntos hay que cogerla con pinzas. Los conjuntos que son iguales son
\( A\cup B= A \cup (B\setminus A) \)


\( A\cup B= A \cup (B\setminus A)=\color{red}A\cup B= A \cup (B\cup A^{c})\Rightarrow{\text{son dos conjuntos disjuntos}} \)


 y, por tanto, como la probabilidad de una unión disjunta (con intersección vacía) es la suma de las probabilidades, se tiene que \( p(A\cup B)=p(A)+p(B\setminus A)\,\,\,(\ast ) \). Ahora bien, por otra parte, \( B=(A\cap B)\cup (B\setminus A) \) es otra unión disjunta, luego \( p(B)=p(A\cap B)+p(B\setminus A) \) de donde \( p(B\setminus A)=p(B)-p(A\cap B) \) y sustituyendo en \( (\ast ) \), queda \( p(A\cup B)=p(A)+p(B)-p(A\cap B) \)


¡Muchísimas gracias! Dejo este spoiler.

Union Disjunta, Wikipedia

En teoría de conjuntos, se dice que un conjunto es la unión disjunta de otros dos si la unión de éstos últimos da como resultado el primero, y además éstos son disjuntos entre sí.

[cerrar]

La descripción de Wikipedia no me gusta, pero sí la imagen de la derecha


29 Febrero, 2024, 09:18 am
Respuesta #7

ani_pascual

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Hola:

Union Disjunta, Wikipedia

En teoría de conjuntos, se dice que un conjunto es la unión disjunta de otros dos si la unión de éstos últimos da como resultado el primero, y además éstos son disjuntos entre sí.

[cerrar]
Como a ti, a mí tampoco me gusta la definición que da Wikipedia. Hay una máxima que dice que lo definido no debe entrar en la definición, así es que la definición de Wikipedia me parece poco clara. Te propongo otra: En teoría de conjuntos, se dice que la unión de dos conjuntos \( A,B \), representada por \( A\cup B \), es disjunta si la intersección de los conjuntos es vacía , es decir, si \( A\cap B=\emptyset \), y se suele representar  por \( A\cup\hspace{-3mm}{\cdot}\hspace{3mm} B \) (o \( A\amalg B \)).
En cuanto a la imagen, tampoco me gusta, pues en la unión de dos conjuntos, los elementos comunes no han de repetirse.  ;) A ver si así lo entiendes...
Sean \( A=\{a,b,1\}, B=\{1,2,3,a\} \) entonces su unión es \( A\cup B=\{a,b,1,2,3\} \) y como es \( A\cap B=\{a,1\} \), la unión NO es disjunta. Sin embargo si es  \( A=\{a,b\}, B=\{1,2,3\} \) entonces su unión es \( A\cup B=\{a,b,1,2,3\} \) y como es \( A\cap B=\emptyset \), la unión SÍ es disjunta y se representa por \( A\cup\hspace{-3mm}{\cdot}\hspace{3mm} B \)  (o \( A\amalg B \))
Saludos  :)

¡Ah! Otra cosilla: Tienes una errata en
Citar
\( A\cup B= A \cup (B\setminus A)=\color{red}A\cup B= A \cup (B\cup A^{c})\Rightarrow{\text{son dos conjuntos disjuntos}} \)
Lo correcto es \( B\setminus A=B\cap A^c \)

29 Febrero, 2024, 05:14 pm
Respuesta #8

Marcos Castillo

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Como a ti, a mí tampoco me gusta la definición que da Wikipedia. Hay una máxima que dice que lo definido no debe entrar en la definición,


La definición camina en círculos: "(...) un conjunto es (...) da como resultado el primero (...)".


así es que la definición de Wikipedia me parece poco clara. Te propongo otra: En teoría de conjuntos, se dice que la unión de dos conjuntos \( A,B \), representada por \( A\cup B \), es disjunta si la intersección de los conjuntos es vacía , es decir, si \( A\cap B=\emptyset \), y se suele representar  por \( A\cup\hspace{-3mm}{\cdot}\hspace{3mm} B \) (o \( A\amalg B \)).


Sí.


En cuanto a la imagen, tampoco me gusta, pues en la unión de dos conjuntos, los elementos comunes no han de repetirse.


¡Hay una figura repetida!


Sean \( A=\{a,b,1\}, B=\{1,2,3,a\} \) entonces su unión es \( A\cup B=\{a,b,1,2,3\} \) y como es \( A\cap B=\{a,1\} \), la unión NO es disjunta. Sin embargo si es  \( A=\{a,b\}, B=\{1,2,3\} \) entonces su unión es \( A\cup B=\{a,b,1,2,3\} \) y como es \( A\cap B=\emptyset \), la unión SÍ es disjunta y se representa por \( A\cup\hspace{-3mm}{\cdot}\hspace{3mm} B \)  (o \( A\amalg B \))


Hmmm!...Sí.


Lo correcto es \( B\setminus A=B\cap A^c \)


¡Gracias, un saludo cordial!

29 Febrero, 2024, 05:21 pm
Respuesta #9

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Hola:

¡Hay una figura repetida!

En realidad, creo que hay dos: triángulo y pentágono  ;D
Saludos