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Inicio · Parte 09 — Probabilidad y procesos aleatorios

188 — Variables aleatorias continuas

universitario clase 8 de 20 4 horas demostración continuous_rv

En una variable continua la densidad no es probabilidad y puede superar 1.

Fórmulas

P(a < X ≤ b) = ∫ₐᵇ f(x) dx
∫ f(x) dx = 1  sobre todo el soporte
P(X = c) = 0 para todo c

Desarrollo

Una variable continua toma valores en un intervalo, y ahí ocurre algo que sorprende: la probabilidad de cualquier valor concreto es cero. No porque sea imposible, sino porque hay infinitos valores y la probabilidad total es 1. Lo que tiene probabilidad positiva son los intervalos, y se obtiene integrando.

La función de densidad f(x) no es una probabilidad: es una probabilidad por unidad de x. Por eso puede valer más de 1 sin contradicción alguna, igual que una velocidad puede ser de 100 km/h sin que se recorran 100 km. La exponencial con λ = 2 tiene densidad 2 en el origen, y no hay nada roto.

La cdf sigue siendo F(x) = P(X ≤ x), ahora la integral de la densidad, y sigue siendo la forma cómoda de calcular: P(a < X ≤ b) = F(b) − F(a). Como los puntos no aportan probabilidad, en el caso continuo da igual usar < o , algo que en el discreto sí importa.

La consecuencia práctica más olvidada aparece al comparar modelos: la verosimilitud de datos continuos es una densidad, no una probabilidad, y por eso puede ser mayor que 1 y su logaritmo puede ser positivo. Ver un log-likelihood positivo en un modelo continuo no es un error; verlo en uno discreto sí lo es.

Ejemplo trabajado

Exponencial con λ = 2: densidad, probabilidad puntual e intervalos.

f(x) = 2·e^(−2x)   para x ≥ 0
F(x) = 1 − e^(−2x)

f(0) = 2,0            densidad > 1, perfectamente válido
P(X = 0,5) = 0        todo punto tiene probabilidad cero

P(X ≤ 0,5)      = 1 − e^(−1)   = 0,6321
P(0,5 < X ≤ 1)  = F(1) − F(0,5)
                = (1 − e^(−2)) − (1 − e^(−1))
                = 0,8647 − 0,6321 = 0,2325

Comprobación: el área total bajo f es 1.

Qué calcula el laboratorio

Variable continua: la densidad no es una probabilidad.

python classes/part-09-probabilidad-y-procesos-aleatorios/188-variables-aleatorias-continuas/lab.py
compmath run 188

Salidas del laboratorio (8)

Muestra de la ejecución real

{
  "distribucion": "Exponencial(λ=2)",
  "pdf(0)": 2.0,
  "pdf_puede_superar_1": true,
  "P(X=0.5)": 0.0,
  "P(X<=0.5)": 0.63212056,
  "P(0.5<X<=1)": 0.23254416
}

Errores comunes

Dónde se usa

Modelado de tiempos de espera, verosimilitudes gaussianas, modelos de difusión y todo estimador de densidad.

Idea rectora de la parte

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

Error a evitar

Ignorar la probabilidad base al interpretar un test positivo.

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