Capítulo 2 · Probabilidad — Portal Interactivo

ENGI 2270 — Probability & Statistics for Engineers · Modelo de estudio en 4 partes
Ejercicios y fundamentos alineados a Montgomery & Runger · Applied Statistics and Probability for Engineers
PUPR
Prof. Luis Burés
Polytechnic University of Puerto Rico
Parte 1

Foundations — Espacio muestral, eventos y regla de la suma

Un solo ejemplo, todos los temas. Ingresa una tabla de contingencia 2×2 y el portal calcula a la vez: probabilidades marginales, regla de la suma, complemento, probabilidad condicional e independencia — para que los estudiantes vean cómo un mismo experimento alimenta cada concepto.

Fórmulas del capítulo Montgomery & Runger

P(S)=1 · 0 ≤ P(E) ≤ 1
P(A′) = 1 − P(A)
P(A∪B)=P(A)+P(B)−P(A∩B)

Si A y B son mutuamente excluyentes (A∩B=∅) ⇒ P(A∪B)=P(A)+P(B).

🧪 Laboratorio del ejemplo único un ejemplo → todos los temas

Cada casilla es un conteo de la tabla de contingencia. Cambia los valores, pulsa Someter y usa el Modo pregunta para que los estudiantes calculen antes de revelar.

Ejemplos del libro: Ex 2-5 Polycarbonate Ex 2-136 Cast aluminum Ingeniería: Mec · Ejes maquinados Mec · Juntas soldadas Eléc · Resistencias Eléc · LEDs 🎲 Generar aleatorio
Diagrama de Venn — el rectángulo es S; sombreado = A∪B
Parte 2

Counting Techniques — ¿cuántos resultados hay?

Regla de la multiplicación, permutaciones (el orden importa) y combinaciones (el orden no importa). Cambia n y r, somete, y observa cómo el conteo crece de forma multiplicativa.

Fórmulas fundamentales Montgomery & Runger

Multiplicación: N = n₁·n₂·…·nk
Permutación: P(n,r) = n! / (n−r)!
Con repetición: n! / (n₁!·n₂!·…·nk!)
Combinación: C(n,r) = n! / [ r!(n−r)! ]

Regla de la multiplicación

Escribe las opciones de cada paso separadas por comas (ej. una letra + dos dígitos = 26,10,10).

Libro / Ingeniería: Código de pieza Ensamblaje mecánico Proceso CNC Jumpers 2⁴ Clave de panel 🎲 Aleatorio

Permutaciones — el orden importa

P(n,r) = n!/(n−r)!. Si r = n, es simplemente n! (todos los arreglos).

Libro / Ingeniería: 5 piezas en línea 3 de 8 piezas 6 máquinas 4 de 10 estaciones 7 bombas 3 de 12 comp. 🎲 Aleatorio

Permutación con objetos repetidos

n!/(n₁!·n₂!·…). Escribe los tamaños de cada grupo idéntico separados por comas.

Ingeniería: Relés 3·2·3 Letras repetidas 🎲 Aleatorio

Combinaciones — el orden NO importa

C(n,r) = n!/[r!(n−r)!]. Es el conteo típico de una muestra de inspección.

Libro / Ingeniería: 3 de 15 (libro) 3 de 12 pernos 5 de 20 engranajes 4 de 10 capacitores 6 de 50 chips 8 bits, 3 unos 🎲 Aleatorio
Parte 3

Conditional Probability & Independence

Probabilidad de un evento dado que otro ocurrió, muestreo sin reemplazo, y confiabilidad de sistemas en serie vs. paralelo. Un mismo escenario revela dependencia o independencia.

Fórmulas Montgomery & Runger

P(A|B)=P(A∩B)/P(B)
P(A∩B)=P(B)·P(A|B)
Independientes: P(A∩B)=P(A)·P(B)

Probabilidad condicional desde una tabla 2×2

Condicionar sobre B reduce el espacio muestral a la fila/columna de B. Comparamos P(A|B) con P(A) para juzgar si hay dependencia.

Libro / Ingeniería: Ex 2-70 Copper wire Mec · Tratamiento térmico Eléc · Diodos 🎲 Aleatorio

Muestreo sin reemplazo

Lote de N piezas con K defectuosas; se extraen 2 sin reemplazo. La primera extracción cambia las probabilidades de la segunda ⇒ eventos dependientes.

Libro / Ingeniería: Ex 2-24 · 850/50 Mec · 20/5 Eléc · 15/3 🎲 Aleatorio

Confiabilidad — serie vs. paralelo

Componentes independientes. En serie el sistema opera si todos funcionan (producto). En paralelo (redundante) opera si al menos uno funciona (1 − producto de fallas).

Libro / Ingeniería: Ex 2-32 · Serie 0.8·0.9 Mec · 0.95·0.90 Mec · Válvulas ∥ Eléc · 3 gen. serie Eléc · 3 gen. ∥ Aero · Giróscopos ∥ 🎲 Aleatorio
Parte 4

Total Probability & Bayes' Theorem

Cuando un evento llega por varios caminos: sumamos los caminos (probabilidad total) e invertimos la condición (Bayes). Un mismo escenario calcula P(B) total y todas las posteriores.

Fórmulas Montgomery & Runger

Total: P(B)=Σ P(Ai)·P(B|Ai)
Bayes: P(Aj|B)=P(Aj)P(B|Aj)/P(B)
Árbol: P(B)=suma de las hojas

🌳 Laboratorio de probabilidad total & Bayes un escenario → total + todas las posteriores

Define una partición (2 o 3 grupos), cada uno con su peso P(Aᵢ) y su tasa condicional P(B|Aᵢ). El portal calcula P(B) y la probabilidad de que el evento observado provenga de cada grupo.

Libro: Ex 2-91 Conectores Ex 2-121 Reseñas Ingeniería: Mec · 3 proveedores Mec · 2 máquinas Eléc · 2 líneas Eléc · 3 fabs 🎲 Aleatorio
Cierre

¿Qué técnica usar? — Reconocer el patrón

La palabra clave del enunciado casi siempre revela la herramienta. Usa esta guía con los estudiantes para clasificar cualquier problema del Capítulo 2 antes de calcular.

Señal en el enunciadoHerramientaFórmula
“o” / “al menos uno”Addition ruleP(A)+P(B)−P(A∩B)
Contar arreglos / muestrasCountingn₁·…·nk · P(n,r) · C(n,r)
“dado que” / sin reemplazoConditionalP(A|B)=P(A∩B)/P(B)
“y” / independientes / en serieMultiplicationP(A)·P(B)
Varios caminos → un totalTotal probabilityΣ P(Aᵢ)·P(B|Aᵢ)
Invertir la condición (efecto→causa)BayesP(Aⱼ|B)=P(Aⱼ)P(B|Aⱼ)/P(B)
💡 Dinámica sugerida en clase: abre cualquier ejemplo del libro en su pestaña, activa Modo pregunta, pide a los estudiantes que identifiquen la palabra clave y calculen con su calculadora, y luego pulsa Revelar para comparar contra el fundamento de Montgomery & Runger.