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Contenido: Inferencia estadística. Prueba de hipótesis. Prueba de hipótesis para la media de una población. ¿Qué es la prueba de chi cuadrado? ¿Qué es la distribución t de Student?

Inferencia estadística

¿Qué es una Hipótesis?

Hipótesis: Es un suposición acerca del valor de un parámetro de una población con el propósito de discutir su validez.

Ejemplo de hipótesis acerca de un parámetro de una población son:

¿Qué es una prueba de hipótesis?

Prueba de hipótesis: es un procedimiento, basado en la evidencia de la muestra y en la teoría de las probabilidades, usado para determinar si la hipótesis es una afirmación razonable y debería no ser rechazada o si no es razonable debería ser rechazada.

Prueba de Hipótesis

Paso 1: Establecer la hipótesis nula y la alternativa
Paso 2: Seleccionar el nivel de significación
Paso 3: Identificar el estadístico de prueba
Paso 4: Formular una regla de decisión
Paso 5: Tomar una muestra, llegar a una decisión
   
No realizar la hipótesisRechazar la nula y aceptar la alternativa

Definiciones

Hipótesis nula unilateral a derecha

Distribución de muestreo para la estadística z

Una cola - nivel de significación 0,05

Gráfica de la distribución de muestreo para la estadística z nula unilateral a derecha

Hipótesis nula bilateral

Distribución de muestreo para la estadística z

A dos colas - nivel de significación 0,05

Gráfica de la distribución de muestreo para la estadística z nula bilateral

Prueba de hipótesis para la media de una población, muestras grandes, desviación estándar, población conocida

Cuando se plantean hipótesis par la media de la población, a partir de muestras grandes y la desviación estándar poblacional es conocida, el estadísitco de prueba está dado por:

z = (X - μ)/(σ/n)

Características de la distribución t-Student

Tiene las siguientes propiedades:

Gráfica característica de la distribución t-Student

Caso 1: Prueba de hipótesis para la media de una población

Supongamos que una máquina empacadora de harina produce bolsas con un contenido de 50 kg. Para controlar el funcionamiento de la máquina se tomó una muestra de 20 bolsas de harina y el peso medio resultó ser de 42 kg con un desvío standard de 11 kgs. ¿Está la máquina trabajando correctamente? (α = 0,10)

En este caso, se debe considerar que la máquina está trabajando correctamente si produce empaques que no excedan demasiado el peso promedio, ni por encima ni por debajo de 50 kgs, así que se trata claramente de una prueba bilateral.

Caso 1: Prueba de hipótesis para la media de una población, tamaño muestral pequeño y desviación estándar desconocida.

La estadística t para el caso de una sola muestra es:

t = (X - μ)/(s/n)

Resolución

Decisión. Dado que el valor del estadístico de prueba cae netamente en la región crítica izquierda, H0 es rechazada a favor de H1

Valor P

Prueba de hipótesis para dos medias

Si un número grande de muestras aleatorias e independientes de dos poblaciones normales es seleccionada, la distribución de la diferencias entre las medias de ambas también es normal.

Cálculo de la distribución de la diferencias entre las medias

Caso 2: Prueba de diferencia entre medias con muestras independientes

Un investigador estaba interesado en comparar el efecto de 2 hormonas (A y B) de crecimiento sobre la longitud total alcanzada por una leguminosa. Para ello se tomó una muestra de 20 plantas, asignando al azar 10 a cada hormona. Los resultados en cm fueron los siguientes:

Hormona A:
Hormona B:
10
15
10
11
13
16
12
17
10
18
8
9
12
14
11
12
16
15
15
16
  1. Determinar si hay diferencias significativas entre los crecimientos producidos por ambas hormonas a un nivel del 5 %.
  2. Realizar el mismo análisis que en (a), pero suponiendo que cada una de las parejas, en el orden dado, tienen la misma ascendencia genética.

Ejemplo de cálculo de diferencia entre medias con muestras independientes

Solución

Prueba t para dos muestras suponiendo varianzas iguales

Ejemplo de la prueba t para dos muestras suponiendo varianzas iguales

Caso 3: Muestras relacionadas

En un estudio para predecir a partir del perímetro torácico el peso de novillos de raza británica sin balanza, se compararon las evaluaciones hechas mediante una cinta métrica de origen norteamericano con los obtenidos mediante el pesado por método nacional. Las observaciones para cada animal fueron las siguientes:

NovilloPeso por método nacionalPeso por método norteamericano
1335347
2362359
3338359
4329334
5333341
6371391
7356334
8341341
9334347
10335314
  1. ¿Qué tipo de análisis sería correcto realizar? ¿Por qué? ¿Por qué cree que el experimento se diseñó de esa manera? ¿Cómo se debería haber hecho el experimento para que lo correcto fuera otro análisis?
  2. ¿Cuáles son las hipótesis que se postulan? ¿Qué significa cada una de ellas?
  3. Utilizando un nivel de significación del 5 %, ¿cuál es la región de rechazo para el estadístico de prueba?
  4. ¿A qué conclusión se llega? ¿En qué se basa dicha conclusión?
  5. ¿Qué error se puede estar cometiendo al arribar a la conclusión anterior? ¿En qué consiste dicho error en términos de este problema?
  6. Construya un intervalo del 95 % de confianza para estimar la diferencia promedio entre los dos preparados.
  7. ¿Era de esperar que el intervalo cubriera o no el valor 0? ¿Por qué?

Ejemplo de prueba de hipótesis emplenado planilla de cálculo

Ejemplo de prueba de hipótesis emplenado planilla de cálculo

Ejemplo de prueba de hipótesis emplenado planilla de cálculo

Prueba t para medias de dos muestras emparejadas

Ejemplo de prueba t para medias de dos muestras emparejadas

Prueba t para dos muestras suponiendo varianzas iguales

Ejemplo de prueba t para dos muestras suponiendo varianzas iguales

Prueba t para dos muestras suponiendo varianzas desiguales

Ejemplo de prueba t para dos muestras suponiendo varianzas desiguales

Ejemplo de prueba z para medias de dos muestras

Prueba z para medias de dos muestras

Ejemplo de prueba z para medias de dos muestras

Análisis de variancia - caso de una sola variable. Varias muestras

Una compañía de alimentos envasados desea probar 4 nuevos diseños de empaques para un nuevo cereal para desayunos. Se seleccionaron 10 negocios con igual volumen de ventas como unidades experimentales. A cada negocio se le consignó al azar un diseño de empaque. Tres diseños de empaques se asignaron al azar a 3 negocios y el otro diseño fue asignado a dos negocios. Todas las otras condiciones ajenas al empaque, como precio, cantidad de estantes y localización de los mismos y esfuerzos especiales de promoción, se mantuvieron constantes (homogéneos) para todos los negocios del experimento. Las ventas, según número de casos, fueron registradas para el período de estudio y los resultados se presentan en la siguiente tabla:

Número de ventas por negocio para cada uno de los 4 diseños

Diseño de empaquesNegocios, repeticiónTotalN° de negociosMedia
123
11218333311
214121339313
319172157319
424302478326
Total2071217,25

Análisis de varianza de un factor

Resumen

GruposCuentaSumaPromedioVarianza
1
2
3
4
3
3
3
3
33
39
57
78
11
13
19
26
57
1
4
12

Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)

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