Variable aleatoria

Por el equipo de promedio.net · Actualizado el

Una variable aleatoria es una regla que asigna un número a cada resultado posible de un experimento aleatorio. Al lanzar tres monedas, el resultado es una secuencia como «cara, cruz, cara»; la variable aleatoria X = «número de caras» la convierte en el número 2. Se escribe con mayúscula (X) y sus valores concretos con minúscula (x). Lo que la caracteriza no es un valor, sino su distribución: qué valores puede tomar y con qué probabilidad. De la distribución salen su media, llamada valor esperado, y su varianza, que describen el centro y la dispersión de los resultados a largo plazo.

Discretas y continuas

DiscretaContinua
Valores posiblesSeparados, se pueden contar (0, 1, 2, …)Cualquier valor en un intervalo
EjemplosCaras en 3 lanzamientos, clientes por horaTiempo de espera, estatura, temperatura
Se describe conFunción de probabilidad P(X = x)Función de densidad f(x)
P(X = un valor exacto)Puede ser mayor que 0Siempre 0; se calculan intervalos
MediaΣ x · P(X = x)∫ x · f(x) dx

E[X] = Σ x · P(X = x) · Var(X) = Σ (x − μ)² · P(X = x)

Cómo se trabaja con una variable aleatoria

  1. Define la variable con precisión: qué se cuenta o se mide, y en qué unidad.
  2. Lista sus valores posibles.
  3. Asigna probabilidades a cada valor (o una densidad, si es continua). Deben sumar 1.
  4. Calcula media, varianza o las probabilidades que te interesen.
  5. Si la transformas (Y = a + bX), recuerda que E[Y] = a + b·E[X] y Var(Y) = b²·Var(X).

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1: número de caras en tres lanzamientos (discreta)

Los 8 resultados posibles son igualmente probables. X cuenta las caras:

xResultadosP(X = x)x · P(x − 1.5)² · P
0XXX1/800.28125
1CXX, XCX, XXC3/80.3750.09375
2CCX, CXC, XCC3/80.750.09375
3CCC1/80.3750.28125
Total11.50.75

E[X] = 1.5 caras y Var(X) = 0.75. Si cada cara paga 50 pesos, el pago Y = 50X tiene media 50 × 1.5 = 75 pesos y varianza 50² × 0.75 = 1,875 pesos². Esta X es un caso de la distribución binomial con n = 3 y p = 0.5.

Ejemplo 2: tiempo de espera uniforme (continua)

Un camión pasa cada 10 minutos y llegas a la parada en un momento cualquiera. Tu espera X puede tomar cualquier valor entre 0 y 10 minutos, todos igual de probables: densidad f(x) = 1/10.

  • P(esperar menos de 3 minutos) = 3 ÷ 10 = 0.3. En una continua, la probabilidad es un área: base 3 por altura 1/10.
  • P(esperar exactamente 3 minutos) = 0: un solo punto no tiene área.
  • E[X] = (0 + 10) ÷ 2 = 5 minutos; Var(X) = 10² ÷ 12 ≈ 8.33 min².

Es la distribución uniforme. Si el camión fuera irregular, la forma de f(x) cambiaría y también la espera media.

Variable aleatoria frente a variable estadística

En estadística descriptiva se habla de «variable» para una característica medida en unos datos ya recogidos (las estaturas de un grupo). La variable aleatoria es el modelo teórico de esa característica antes de observarla: el promedio de los datos estima el valor esperado de la variable aleatoria, y la varianza de los datos estima su varianza.

Errores comunes