viernes, 6 de enero de 2017

La independencia condicional de sucesos y la paradoja de Simpson (III)


También puede verificarse la proposición contraria de la Proposición II.1. En efecto.

Proposición III.1.- Dos sucesos pueden ser independientes en una población y no ser condicionalmente independientes a dos subpoblaciones, exhaustivas y mutuamente excluyentes, de la población considerada.

Demostración.- Consideremos  a bolas blancas (de las cuales 2 están marcadas) y a bolas negras (de las cuales 2 están marcadas).
Sean los sucesos

B  :  "Obtener bola blanca"
M  :  "Obtener bola marcada"

Dichos sucesos son independientes, pues

ℙ(M|B)=2a,ℙ(M)=42a=2a


Distribuyamos las 2a bolas (a blancas más a negras) en dos urnas, I y II, de la siguiente manera:

I : 2 blancas marcadas + 1 blanca no marcada + 1 negra marcada + (a - 4 negras)
II : (a-3) blancas no marcadas + 1 negra marcada + 2 negras no marcadas.

Entonces:

ℙ(B∩M|I)=2a,ℙ(B|I)=3a,ℙ(M|I)=3a
ℙ(B∩M|II)=0,ℙ(B|II)=a-3a,ℙ(M|II)=1a


Luego B y M no son condicionalmente independientes ni a I ni a II. Q.E.D.

Finalmente, puede ocurrir que en cada subpoblación el suceso B influya favorablemente en A y, sin embargo, que en total de la población, B influya desfavorablemente en A. Este hecho se denomina paradoja de Simpson.

Teorema III.2 (Paradoja de Simpson).- Es posible la existencia de un espacio de probabilidad (Ω,ℙ) en el que haya tres sucesos A,B y C tales que verifican simultáneamente las desigualdades

ℙ(A|B∩C)>ℙ(A|C);ℙ(A|B∩Cc)>ℙ(A|Cc), y ℙ(A|B)<ℙ(A)


Demostración.- Con las mismas notaciones de la Proposición anterior, sean los sucesos: A = N, B = M, C = I, Cc = II.

Entonces:

ℙ(N|M∩I)=13;ℙ(N|I)=a-3a


ℙ(N|M∩II)=1;ℙ(N|II)=3a


y

ℙ(N|M)=ℙ(I)ℙ(N|M∩I)+ℙ(II)ℙ(N|M∩II)=1213+1213=13<12


Ahora basta, para que se verifiquen las desigualdades del teorema, que

13>a-3a;1>3a

El anterior sistema de inecuaciones lineales con un incógnita tiene una única solución a = 4, en el conjunto de los números naturales, pues

13>a-3a=1-3a⇒-23>-3a⇒23<3a⇒2a<9
1>3a⇒3<a


Luego se cumplen las desigualdades del enunciado, para a = 4.

Q.E.D.

No hay comentarios:

Publicar un comentario