Enunciado:
Sea la variable aleatoria normal X \sim N(2\,,\,1'5). Se pide:
a) El valor de la abscisa a tal que P\{|X| \le a \}=0'4500
b) El valor de la abscisa b tal que P\{|X| \ge b \}=0'3000
c) P\{|X+2| \le 1 \}
d) P\{|X-2| \ge 1 \}
Resolución:
(a)
P\{|X| \le a \}=0'4500
tipificando la variables, podemos escribir lo anterior de la forma
P\{|Z| \le \dfrac{a-2}{1'5} \}=0'4500 \Rightarrow P\{Z \ge \dfrac{a-2}{1'5} \}=\dfrac{1-0'4500}{2}=0'2750 ( probabilidad de la cola derecha )
por lo tanto
P\{Z \le \dfrac{a-2}{1'5} \}=1-0'2750=0'7250
y consultando las tablas de la función de distribución de Z \sim N(0,1) encontramos
\dfrac{a-2}{1'5}\approx 0'60, de donde obtenemos a \approx 0'60\cdot 1'5 + 2 = 2'90
Otra manera de hacerlo:
P\{|X| \le a \}=0'4500
P\{-a \le X \le a \}=0'4500
P\{X \le a \}-P\{X \le -a \}=0'4500
P\{X \le a \}-P\{-X \ge a \}=0'4500
tipificando la variable, Z = \dfrac{X-2}{1'5}, podemos escribir lo anterior de la forma
P\{Z \le \dfrac{a-2}{1'5} \}-P\{-Z \ge \dfrac{a-2}{1'5} \}=0'4500
P\{Z \le \dfrac{a-2}{1'5} \}-P\{Z \le -\dfrac{a-2}{1'5} \}=0'4500
P\{Z \le \dfrac{a-2}{1'5} \}-P\{Z \ge \dfrac{a-2}{1'5} \}=0'4500
P\{Z \le \dfrac{a-2}{1'5} \}-(1-P\{Z \le \dfrac{a-2}{1'5} \})=0'4500
2\,P\{Z \le \dfrac{a-2}{1'5} \}-1=0'4500
P\{Z \le \dfrac{a-2}{1'5} \}=F(\dfrac{a-2}{1'5})=\dfrac{1+0'4500}{2}=0'7250
y de las tablas de la función de distribución Z \sim N(0,1) vemos que
\dfrac{a-2}{1'5} \approx 0'60 con lo cual a\approx 1'5\cdot 0'60+2=2'90
(b)
P\{|X| \ge b \}=0'3000 \Rightarrow P\{|X| \le b \}=1-0'3000=0'7000
tipificando la variables, podemos escribir lo anterior de la forma
P\{|Z| \le \dfrac{b-2}{1'5} \}=0'7000 \Rightarrow P\{Z \ge \dfrac{b-2}{1'5} \}=\dfrac{1-0'7000}{2}=0'1500 ( probabilidad de la cola derecha )
por lo tanto
P\{Z \le \dfrac{b-2}{1'5} \}=1-0'1500=0'8500
y consultando las tablas de la función de distribución de Z \sim N(0,1) encontramos
\dfrac{b-2}{1'5}\approx 1'04, de donde obtenemos b \approx 1'04 \cdot 1'5 + 2 = 3'56
Otra manera de hacerlo:
P\{|X| \ge b \}=0'3000
P\{X \ge b \}+P\{X \le -b \}=0'3000
P\{X \ge b \}+P\{-X \ge b \}=0'3000
tipificando la variable, Z = \dfrac{X-2}{1'5}, podemos escribir lo anterior de la forma
P\{Z \ge \dfrac{b-2}{1'5} \}+P\{-Z \ge \dfrac{b-2}{1'5} \}=0'3000
P\{Z \ge \dfrac{b-2}{1'5} \}+P\{Z \le -\dfrac{b-2}{1'5} \}=0'3000
P\{Z \ge \dfrac{b-2}{1'5} \}+P\{Z \ge \dfrac{b-2}{1'5} \}=0'3000
(1-P\{Z \le \dfrac{b-2}{1'5} \})+(1-P\{Z \le \dfrac{b-2}{1'5} \})=0'3000
2\,(1-P\{Z \le \dfrac{b-2}{1'5} \})=0'3000
1-P\{Z \le \dfrac{b-2}{1'5} \}=0'1500
P\{Z \le \dfrac{b-2}{1'5} \}=F(\dfrac{b-2}{1'5})=1-0'1500=0'8500
y de las tablas de la función de distribución Z \sim N(0,1) encontramos
\dfrac{b-2}{1'5} \approx 1'04 con lo cual b \approx 1'5\cdot 1'04+2=3'56
(c)
P\{|X+2| \le 1 \}
=P\{-1 \le X+2 \le 1 \}
=P\{-1 - 2\le X \le 1 - 2 \}=P\{-3 \le X \le -1\}
=P\{\dfrac{-3-2}{1'5} \le \dfrac{X-2}{1'5} \le \dfrac{-1-2}{1'5}\}
= P\{ -\dfrac{10}{3} \le Z \le -2 \}=P\{Z\le -2\}-P\{Z\le -\dfrac{10}{3}\}
=P\{Z\ge 2\}-P\{Z\ge \dfrac{10}{3}\}
= (1-P\{Z\le 2\})-(1-P\{Z\le \dfrac{10}{3}\})=P\{Z \le \dfrac{10}{3}\})-P\{Z\le 2\})
=F(\dfrac{10}{3})-F(2) \approx 1 - 097772 = 0'0228
(d)
P\{|X-2| \le 1 \}
=P\{-1 \le X-2 \le 1 \}
=P\{-1 + 2 \le X \le 1 + 2 \}=P\{1 \le X \le 3\}
=P\{X \le 3\}-P\{X \le 1\}
tipificando:
=P\{Z \le \dfrac{3-2}{1'5}\}-P\{Z \le \dfrac{1-2}{1'5}\}
=P\{Z \le \dfrac{2}{3}\}-P\{Z \le -\dfrac{2}{3}\}
=P\{Z \le \dfrac{2}{3}\}-P\{Z \ge +\dfrac{2}{3}\}
=P\{Z \le \dfrac{2}{3}\}-(1-P\{Z \le +\dfrac{2}{3}\})
=2\,P\{Z \le \dfrac{2}{3}\}-1
=2\,F(\dfrac{2}{3})-1
=2\cdot 0'7486-1=0'4972
\blacksquare
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