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Teorema de Bayes

Explicación paso a paso, al mínimo detalle

¿Cómo actualizamos nuestras creencias cuando recibimos nueva información?

Eso es exactamente lo que Bayes nos enseñó en 1763.
Y es más fácil de lo que crees.

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¿Por qué Bayes importa?

En la vida real, nunca tenemos información perfecta. Siempre estamos tomando decisiones con datos incompletos.

🏥 Médico

Un paciente da positivo en una prueba. ¿Qué tan seguro estamos de que tiene la enfermedad?

🌍 Espía

Detectamos movimiento en la frontera. ¿Es un invasor o una falsa alarma?

📊 Negociante

Un mercado parece prometedor. ¿Invertimos o nos retiramos?

⚖️ Abogado

Tenemos evidencia. ¿Qué tan probable es que el acusado sea culpable?

Bayes es la herramienta para actualizar creencias con nueva información.

La idea central

Bayes nos dice: cuando obtienes nueva información, revisa tus creencias.

Antes (creencia previa):
Creo que hay 10% de probabilidad de lluvia hoy.

Observación (nueva información):
Veo el cielo muy oscuro y nubes de tormenta.

Después (creencia actualizada):
Ahora creo que hay 70% de probabilidad de lluvia.

Esto es Bayes en acción: cambiar de opinión cuando las pruebas lo justifican.

Vocabulario formal

Bayes usa cuatro términos clave:

Ejemplo médico:
H = "Paciente tiene enfermedad"
E = "Prueba da positivo"

La fórmula de Bayes

Aquí está la ecuación (no te asustes, es más simple de lo que parece):

P(H|E) = P(E|H) × P(H) / P(E)

P(H|E)
Posterior
Prob. hipótesis dado evidencia

P(E|H)
Likelihood
Prob. evidencia si hipótesis verdadera

P(H)
Prior
Prob. previa de hipótesis

P(E)
Evidencia
Prob. total de evidencia

La trampa mental común

Muchas personas confunden P(E|H) con P(H|E). Son conceptos opuestos:

❌ Incorrecto: P(E|H)

"Probabilidad de la evidencia SI la hipótesis es verdadera"

Ejemplo: "Si llueve (H), hay 80% de probabilidad de que las calles estén mojadas (E)"

⚠️ Mira hacia ADELANTE: H → E

✓ Correcto: P(H|E)

"Probabilidad de la hipótesis SI observas la evidencia"

Ejemplo: "Las calles están mojadas (E), ¿cuál es la probabilidad de que haya llovido (H)?"

✓ Mira hacia ATRÁS: E ← H

🔑 La clave: El prior importa

Escenario 1 - Hipótesis común: Si llueve frecuentemente, calles mojadas → alta probabilidad de lluvia.

Escenario 2 - Hipótesis rara: Si casi nunca llueve, calles mojadas → baja probabilidad de lluvia (probablemente alguien regó).

Conclusión: P(H|E) depende no solo del likelihood, sino del prior P(H). Bayes conecta ambas probabilidades.

P(H|E) = P(E|H) × P(H) / P(E)

La fórmula te obliga a pensar en los dos sentidos

Visualización: El árbol de probabilidades

Un árbol que representa todas las formas en que algo puede suceder:

H Enfermedad + Enfermedad P(H)=1% Sano P(¬H)=99% + + Test P(+|H)=99% − Test P(−|H)=1% + + Test P(+|¬H)=5% − Test P(−|¬H)=95% H ∩ +Test 0.99% H ∩ −Test 0.01% ¬H ∩ +Test 4.95% ¬H ∩ −Test 94.05% P(+Test) = 0.99% + 4.95% = 5.94%

Verdadero Positivo:

0.99%

Falso Positivo:

4.95%

Conclusión: Si observas "+Test", es más probable un falso positivo (4.95%) que un verdadero positivo (0.99%).

Ejemplo: VitalGreen en Indonesia

VitalGreen quiere expandirse a Indonesia. ¿Cuál es la probabilidad de éxito?

Prior: 20% de expansiones internacionales son exitosas

Observación: Indonesia muestra: PIB +5.5%, clase media creciente, demanda de alimentos saludables

E Expansión Éxito P(H)=20% Fracaso P(¬H)=80% +I Indic. + P(+I|Éxito)=85% -I Indic. - P(-I|Éxito)=15% +I Indic. + P(+I|Fracaso)=30% -I Indic. - P(-I|Fracaso)=70% Éxito ∩ +I 17% Éxito ∩ -I 3% Fracaso ∩ +I 24% Fracaso ∩ -I 56% P(+I) = 17% + 24% = 41%

Fórmula:

17% / 41% = 41%

P(Éxito|+I):

41%

Con indicadores positivos, la probabilidad de éxito sube de 20% a 41%.

Método tabular

Organiza los números en una tabla para no perder de vista nada:

Hipótesis Prior Likelihood Conjunta Posterior
Éxito 0.20 0.85 0.17 41%
Fracaso 0.80 0.30 0.24 59%
P(E) = 0.41

Pasos: (1) Multiplica Prior × Likelihood. (2) Suma para obtener P(E). (3) Divide cada conjunta por P(E).

Actualización iterativa

Tu posterior de hoy se convierte en el prior de mañana:

Día 1: Indicadores positivos de Indonesia → 41% de éxito

Día 2: Nuevo prior = 41% de éxito. Llegan datos de demanda local (muy positivos) → 67% de éxito

Día 3: Nuevo prior = 67% de éxito. Entrevistas con distribuidores (mixtas) → 58% de éxito

Bayes es un proceso vivo: con cada dato nuevo, refinamos nuestras creencias.

El caso médico clásico

Un test para enfermedad rara: 99% preciso, pero ¿qué significa un resultado positivo?

📊 Datos

  • Enfermedad: 0.1% población
  • Test sensibilidad: 99%
  • Test especificidad: 99%

🧮 Parámetros

P(+|E) = 0.99
P(E) = 0.001
P(¬E) = 0.999
P(+|¬E) = 0.01

P(E|+) = (0.99 × 0.001) / [(0.99 × 0.001) + (0.01 × 0.999)]

= 0.00099 / 0.01098

9%

¡Un test 99% preciso significa solo 9% de probabilidad de verdadera enfermedad! (porque es muy rara)

Calculadora interactiva

Ajusta los sliders y observa cómo cambia el árbol en tiempo real:

20%
85%
30%
E Evento H P(H)=20% ¬H P(¬H)=80% +E P(E|H)=85% -E P(-E|H)=15% +E P(E|¬H)=30% -E P(-E|¬H)=70% H ∩ +E 17% H ∩ -E 3% ¬H ∩ +E 24% ¬H ∩ -E 56% P(+E) = 17% + 24% = 41%

Fórmula:

17% / 41% = 41%

P(H|E):

41%

Resumen: Bayes en la práctica

🎯 La pregunta clave:

"Dado lo que acabo de observar, ¿cuál es la probabilidad de que mi hipótesis sea cierta?"

Bayes cambió cómo entendemos la probabilidad y la incertidumbre. 🌍