diff --git a/docs/3_9_1_variable_aleatoria_multiple.md b/docs/3_9_1_variable_aleatoria_multiple.md index a0658d1..9c18998 100644 --- a/docs/3_9_1_variable_aleatoria_multiple.md +++ b/docs/3_9_1_variable_aleatoria_multiple.md @@ -1,7 +1,126 @@ -### Presentación +## Variables aleatorias múltiples + +- Las **variables aleatorias múltiples** pasan de un espacio de probabilidades $(S \rightarrow \mathbb{R}^1, P)$, llamado "ordinario" o "marginal", a otro $(S \rightarrow \mathbb{R}^n, P)$, llamado también "conjunto" o "multidimensional". Por ejemplo: + + +!!! example "Tabla marginal" + | X | P | + |------|-------| + | 6.13 | 0.047 | + | 4.23 | 0.099 | + | 7.81 | 0.343 | + | 9.71 | 0.038 | + | 3.72 | 0.134 | + | 1.89 | 0.339 | + | *Total* | **1.000** | + + +!!! example "Tabla conjunto" + | X | Y | Z | P | + |------|------|------|-------| + | 6.13 | 2.61 | 0.02 | 0.216 | + | 4.23 | 7.41 | 3.64 | 0.160 | + | 7.81 | 1.23 | 4.23 | 0.028 | + | 9.71 | 8.39 | 9.93 | 0.191 | + | 3.72 | 1.04 | 7.86 | 0.198 | + | 1.89 | 4.16 | 2.97 | 0.207 | + | | | *Total* | **1.000** | + +--- + + +- Supóngase que dos variables aleatorias $X$ y $Y$ están definidas sobre un espacio $S$ de muestras. Cualquier par ordenado de números $(x, y)$ puede considerarse un punto aleatorio en el plano $XY$ y es un valor específico de un **vector aleatorio** $[X, Y]$. + +![Puntos xy](images/9_puntos_xy.svg) + + + + + + + + +--- + +- Cuando hay un número discreto de pares ordenados, cada uno tiene asociada una probabilidad de ocurrencia no nula $P(x_m,y_n) = p_{m,n}$. Es necesario que: + +$$ +\sum_m^M \sum_n^N p_{m,n} = 1 +$$ + +![Probabilidades xy](images/9_probabilidades_xy.svg) + +--- + +- Una representación posible para la magnitud de la probabilidad es la de un gráfico bidimensional con un código de colores según una escala. + +![Mapa de calor xy](images/9_xy_mapa_de_calor.svg) + +--- + +- Otra representación usual es una gráfica tridimensional con el eje $z$ siendo la probabilidad para todo $(x_i, y_i)$. La mostrada es una función de probabilidad de **masa** conjunta, donde el marcador además tiene un color asociado con su magnitud. + +![Mapa de calor 3D xy](images/9_xy_3D_calor.svg) + +--- + +- Cuando $X$ y $Y$ son continuos, existe una función de densidad de probabilidad $f_{X,Y}(x,y)$ definida para todo $x$ y $y$, y la gráfica tridimensional es una superficie. + +Ejemplo: + +$$ +f_{X,Y}(x,y) = \frac{1}{8}(x + y), \quad 0 \leq x, y \leq 2 +$$ + +![PDF continua xy](images/9_xy_pdf_continua.svg) + +# Función acumulativa conjunta + +--- + +## Probabilidad de un evento conjunto \( A \cap B \) +### Deducción de la función acumulativa para variables aleatorias múltiples + +Similar al caso de una variable aleatoria ordinaria, definamos los eventos \( A \) y \( B \) como: + +![Intersección A y B](images/9_A_cap_B.svg) + +El evento \( A \cap B \) definido en \( S \) corresponde al evento conjunto \( \{ X \leq x \land Y \leq y \} \), también expresado como \( \{X \leq x, Y \leq y\} \), definido en \( S_J \), donde \( S_J \) es el espacio de muestras en \( xy \), o también *espacio producto bidimensional*. + +--- + +## La función acumulativa conjunta de VA **continuas** + +!!! tip "**Función de probabilidad acumulativa conjunta continua**" + La probabilidad del evento conjunto \( \{X \leq x, Y \leq y\} \) es una **función acumulativa conjunta** denotada por: + + $$ + F_{X,Y}(x,y) = P( X \leq x, Y \leq y ) + $$ + +donde \( P(X \leq x, Y \leq y) = P(A \cap B) \). + +--- + +## La función acumulativa conjunta de VA **discretas** + +!!! tip "**Función de probabilidad acumulativa conjunta discreta**" + La función acumulativa conjunta para dos variables aleatorias discretas \( X \) (con \( N \) posibles valores \( x_n \)) y \( Y \) (con \( M \) posibles valores \( y_m \)), es: + + $$ + F_{X,Y}(x,y) = \sum_{n=1}^{N} \sum_{m = 1}^{M} P(x_n, y_m) \, u(x - x_n) \, u(y - y_m) + $$ + +donde \( P(x_n, y_m) \) es la probabilidad del evento conjunto \( \{X = x_n, Y = y_m\} \), y \( u(\cdot) \) es la función escalón unitario. + +--- + +## Generalización de la función de probabilidad acumulativa para \( N \) VA +!!! note "" + Para \( N \) variables aleatorias \( X_n \), \( n = 1, 2, \ldots, N \), la generalización es directa: + + $$ + F_{X_1, X_2, \ldots, X_N}(x_1, x_2, \ldots, x_N) = P\{X_1 \leq x_1, X_2 \leq x_2, \ldots, X_N \leq x_N\} + $$ -[9 - Variables aleatorias múltiples](https://www.overleaf.com/read/wxprpjfvhzwg#16672c) -### Secciones -- Variables aleatorias múltiples (I-VI) (1 - 6) -- Función acumulativa conjunta (7 - 10) \ No newline at end of file