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Inicio · Parte 09 — Probabilidad y procesos aleatorios

183 — Reglas de suma y producto

universitario clase 3 de 20 4 horas demostración sum_product_rules

La regla de la suma resta la intersección; olvidarla infla la probabilidad.

Fórmulas

P(A∪B) = P(A) + P(B) − P(A∩B)
si A y B son disjuntos: P(A∪B) = P(A) + P(B)
P(A∩B) = P(A)·P(B|A)   (regla del producto)

Desarrollo

La regla de la suma general es inclusión-exclusión, la misma idea que apareció en combinatoria en la parte 04: al sumar P(A) y P(B) se cuentan dos veces los resultados que están en ambos, y hay que restarlos una vez. El caso simple —sumar sin más— solo vale cuando los eventos son mutuamente excluyentes, es decir, cuando su intersección es vacía.

La distinción importa porque el error es silencioso. Si dos eventos se solapan poco, la suma sin corregir da un número plausible pero equivocado, y nada avisa. Solo cuando el solapamiento es grande la suma supera 1 y el fallo se hace visible. La costumbre correcta es preguntarse siempre si los eventos pueden ocurrir a la vez.

La regla del producto es la definición de probabilidad condicional despejada: P(A∩B) = P(A)·P(B|A). Se lee como una secuencia: primero ocurre A, y después B dado que A ocurrió. Encadenada, produce la regla de la cadena probabilística P(A₁∩…∩Aₙ) = P(A₁)·P(A₂|A₁)·…·P(Aₙ|A₁…Aₙ₋₁), que es exactamente cómo un modelo de lenguaje autorregresivo factoriza la probabilidad de una frase.

Solo cuando hay independencia el producto se simplifica a P(A)·P(B). Ese atajo es tan cómodo que se aplica por inercia, y la clase 185 insiste en que la independencia es una propiedad que se verifica, no una comodidad que se asume.

Ejemplo trabajado

Dos dados: A = "el primero es 1", B = "la suma es 7".

P(A) = 6/36  = 0,1667
P(B) = 6/36  = 0,1667

A∩B = {(1,6)}          P(A∩B) = 1/36 = 0,0278

inclusión-exclusión:
  P(A∪B) = 0,1667 + 0,1667 − 0,0278 = 0,3056

conteo directo: |A∪B| = 11 pares    11/36 = 0,3056      ✓

sumar sin restar daría 0,3333: un 9 % de más, sin ningún aviso.

Qué calcula el laboratorio

Regla de la suma con y sin exclusión mutua.

python classes/part-09-probabilidad-y-procesos-aleatorios/183-reglas-de-suma-y-producto/lab.py
compmath run 183

Salidas del laboratorio (8)

Muestra de la ejecución real

{
  "P(A)_primer_dado_1": 0.16666666666666666,
  "P(B)_suma_7": 0.16666666666666666,
  "P(A∩B)": 0.027777777777777776,
  "P(A∪B)_inclusion_exclusion": 0.3055555555555556,
  "P(A∪B)_directo": 0.3055555555555556,
  "son_mutuamente_excluyentes": false
}

Errores comunes

Dónde se usa

Cálculo de tasas de fallo en sistemas redundantes, unión de condiciones en filtros de datos y factorización autorregresiva de secuencias.

Idea rectora de la parte

El TCL explica por qué la normal aparece incluso sin normalidad de origen.

Error a evitar

Reportar resultados Monte Carlo sin semilla ni intervalo.

Conexión con IA

Un modelo de lenguaje es una distribución condicional sobre el siguiente token; la difusión es un proceso estocástico con reverso aprendido.

Bibliografía de la clase

Archivos de la clase