10. Enfoque frecuentista de la probabilidad

El enfoque frecuentista interpreta la probabilidad como el comportamiento estable de la frecuencia relativa cuando un experimento se repite muchas veces bajo condiciones comparables.

10.1 Introducción

En un experimento aleatorio no podemos controlar el resultado de una repetición individual, pero sí podemos repetir el proceso y registrar lo que ocurre. Al acumular observaciones, la proporción de veces que aparece un evento puede mostrar un patrón.

El enfoque frecuentista utiliza esa frecuencia relativa para estimar una probabilidad. La idea no es afirmar que una cantidad pequeña de pruebas produzca el valor exacto, sino estudiar qué sucede cuando el número de repeticiones crece.

10.2 Frecuencia absoluta y frecuencia relativa

La frecuencia absoluta es la cantidad de veces que ocurre un evento. La frecuencia relativa es esa cantidad dividida por el número total de observaciones:

Frecuencia relativa = cantidad de ocurrencias / cantidad de repeticiones

fₙ(A) = ocurrencias de A / n

Si lanzamos una moneda 100 veces y obtenemos cara en 47 ocasiones, la frecuencia absoluta de cara es 47 y la frecuencia relativa es 47/100 = 0,47.

10.3 Estimar una probabilidad

Una probabilidad desconocida puede estimarse mediante la frecuencia relativa observada:

Probabilidad estimada de A ≈ frecuencia relativa de A

P(A) ≈ ocurrencias de A / n

El símbolo “≈” recuerda que se trata de una aproximación. Si repetimos el experimento con una nueva muestra, obtendremos otra frecuencia, aunque esperamos que las estimaciones se parezcan cuando la cantidad de observaciones sea suficientemente grande.

10.4 Ejemplo: lanzamientos de una moneda

Supongamos que lanzamos una moneda equilibrada y registramos la frecuencia de cara:

Lanzamientos Caras observadas Frecuencia relativa
10 7 0,70
100 53 0,53
1.000 492 0,492
10.000 5.018 0,5018

Los valores son un ejemplo posible, no una secuencia obligatoria. La variación tiende a ser relativamente menor cuando aumenta la cantidad de lanzamientos.

10.5 Ley de los grandes números

La ley de los grandes números expresa que, bajo condiciones apropiadas, la frecuencia relativa de un evento se aproxima a su probabilidad cuando aumenta la cantidad de repeticiones.

No significa que la frecuencia avance siempre en línea recta ni que no pueda alejarse temporalmente. Tampoco garantiza que una muestra pequeña refleje bien la probabilidad. Describe una tendencia a largo plazo.

Si X₁, X₂, ..., Xₙ indican si ocurre A,

(X₁ + X₂ + ... + Xₙ) / n → P(A)

cuando n crece, bajo las condiciones del modelo.

10.6 Enfoque frecuentista y enfoque clásico

Característica Clásico Frecuentista
Punto de partida Casos posibles y favorables. Datos obtenidos por repetición u observación.
Supuesto principal Resultados equiprobables. Repeticiones comparables y modelo estable.
Resultado Valor teórico por conteo. Estimación basada en frecuencias.
Ejemplo 3 caras favorables de 6 caras del dado. 497 caras en 1.000 lanzamientos.

Ambos enfoques pueden coincidir cuando el modelo clásico es adecuado y se dispone de muchas observaciones, pero responden preguntas diferentes.

10.7 Qué significa repetir en condiciones comparables

Para interpretar una frecuencia como evidencia de una probabilidad, las repeticiones deben referirse al mismo fenómeno o a fenómenos suficientemente similares.

  • Un dado no debería cambiar su distribución durante la experiencia.
  • Las observaciones deben registrarse con el mismo criterio.
  • Los cambios de contexto pueden modificar la probabilidad real.
  • Las repeticiones no deben seleccionarse de forma que oculten resultados.

Por ejemplo, mezclar tiempos de respuesta de un servidor en condiciones normales con tiempos durante una sobrecarga puede producir una frecuencia que no represente correctamente ninguno de los dos escenarios.

10.8 Simulación: frecuencia acumulada

El gráfico muestra la frecuencia relativa acumulada a medida que se realizan repeticiones. La línea horizontal representa la probabilidad teórica del evento elegido.

La frecuencia se estabiliza

Pulsa “Simular” para observar la frecuencia acumulada.

Las primeras observaciones suelen producir oscilaciones grandes. Al avanzar, el promedio acumulado tiende a cambiar más lentamente, aunque puede seguir fluctuando alrededor del valor teórico.

10.9 Frecuencia acumulada en JavaScript

Para calcular una frecuencia acumulada, podemos guardar la cantidad de éxitos y dividirla por el número de pruebas realizadas hasta ese momento:

let exitos = 0;
const frecuencias = [];

for (let n = 1; n <= 1000; n++) {
  const ocurrio = Math.random() < 0.5;
  if (ocurrio) exitos++;
  frecuencias.push(exitos / n);
}

console.log(frecuencias[999]);

El valor guardado en cada posición corresponde a una etapa diferente del experimento. Graficar el arreglo permite observar el proceso, no solo el resultado final.

10.10 Ventajas y límites

El enfoque frecuentista es especialmente útil cuando tenemos datos reales y no conocemos un modelo teórico confiable:

  • Permite estimar tasas de fallos, llegadas, errores o éxitos.
  • Conecta directamente la probabilidad con observaciones medibles.
  • Puede aplicarse aunque los resultados no sean equiprobables.
  • Ayuda a validar o cuestionar un modelo teórico.

Sus límites incluyen la necesidad de una muestra representativa, la posible dependencia entre observaciones y el hecho de que una frecuencia no explica por sí sola por qué ocurre un fenómeno.

10.11 Errores frecuentes

  • Esperar que la frecuencia de una muestra pequeña sea igual a la probabilidad.
  • Creer que una racha reciente modifica automáticamente la probabilidad del siguiente ensayo.
  • Usar datos sesgados o no representativos como si fueran observaciones aleatorias.
  • Confundir una tendencia a largo plazo con una garantía para cada intervalo.
  • Ignorar que las condiciones del experimento pueden cambiar con el tiempo.

10.12 Qué debes recordar de este tema

  • La frecuencia absoluta cuenta cuántas veces ocurre un evento.
  • La frecuencia relativa divide esa cantidad por el número total de observaciones.
  • El enfoque frecuentista estima probabilidades a partir de repeticiones y datos.
  • La ley de los grandes números explica la aproximación de la frecuencia a la probabilidad.
  • Las condiciones comparables y una muestra adecuada son esenciales.
  • Una simulación permite observar las fluctuaciones y la estabilización de una frecuencia acumulada.

10.13 Conclusión

El enfoque frecuentista entiende la probabilidad como un patrón que aparece al repetir un experimento o analizar muchas observaciones. La frecuencia relativa no es una respuesta exacta para una muestra pequeña, pero puede convertirse en una estimación cada vez más informativa cuando aumentan los datos y se mantienen las condiciones.

En el próximo tema estudiaremos el enfoque subjetivo de la probabilidad, que incorpora el grado de confianza de una persona o sistema frente a la información disponible.