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Universidade
                                          de Vigo




La no normalidad de las perturbaciones

               Normalidad
                               Curva
                               normal




                                Area
Introducción
Concepto, efectos del fallo y propiedades




                             Universidade
                               de Vigo
Normalidad                                                  Universidade
                                                              de Vigo




 Nos dice si los datos con los que trabajamos siguen leyes
 de distribución normales o no. Su comprobación es
 necesaria, para realizar los test de hipótesis exactos y los
 intervalos de confianza en el MRLC.
 El comportamiento normal se denomina así porque
 tiende a ponderar más los valores centrales y menos los
 extremos, además de ser simétrica.
 Caracterizada por media y varianza
Comportamiento normal                          Universidade
                                                   de Vigo


                                     Simetría
                    Curva
                    normal
     Mucha
 ponderación en
valores centrales
                                      Varianza




                    Area




Poca ponderación
   en valores                Media
    externos
Efectos de la no normalidad                              Universidade
                                                           de Vigo




  Si no se verifica la normalidad del modelo, entonces los
  estimadores MCO dejan de ser MV y por tanto pierden
  la eficiencia dentro de los estimadores insesgados, sin
  embargo siguen siendo ELIO.
  Mantienen la consistencia y la normalidad asintótica,
  pero también pierden la eficiencia asintótica.
  Los estimadores MV en general, verificarán mejores
  propiedades.
Causas de la no Normalidad                                     Universidade
                                                                 de Vigo




   1. Existencia de valores atípicos
   2. Distribuciones no normales
       Formas no simétricas, no están centradas en la media:
          Fallo de la simetría
       Mayor masa probabilística en el centro que la normal
       Mayor masa en los extremos que la normal
          Fallo de la curtósis
Identificación de la Normalidad                                                Universidade
                                                                                 de Vigo




 - Gráficos
   - Histogramas
   - Residuos
   - Gráfico de probabilidad
 - Test de hipótesis
     Pretenden comprobar la distribución normal de las
     perturbaciones a partir de alguna regla de decisión estadística.
        Bondad de ajuste, compara la distribución teórica con la empírica, pero se
        aplica a intervalos.
        Jarque-Bera, que estudia la simetría y curtósis de la densidad empírica.



                                                     Ejercicio 2.1
Gráficos
Histograma
Gráfico de residuos
Gráfico de probabilidad


                          Universidade
                            de Vigo
Histogramas                                             Universidade
                                                          de Vigo



   Representa el comportamiento de la función de densidad
   empírica, estimada a partir del porcentaje de valores por
   tamaño del intervalo.
   Teóricamente debería aproximarse a una distribución
   normal por lo que la forma que debería presentar sería
   simétrica y sin exceso de curtósis, por ese motivo
   algunos programas representan el histograma
   superpuesto por una curva normal. Eso no ocurre en
   SHAZAM.
Calculo de los histogramas en
SHAZAM                                                   Universidade
                                                           de Vigo



   En SHAZAM se obtiene con el comando PLOT o
   GRAPH y la opción HISTO
                  PLOT E/HISTO
   SHAZAM calcula por defecto 6 grupos para el histograma. Si
   se quieren indicar un número de grupos diferente se debe
   usar la opción GROUPS=r, siendo r el numero de grupos,
   siempre menso de 60
               PLOT E/HISTO GROUPS=10
Histograma de residuos   Universidade
                           de Vigo
Grafico de residuos                                                 Universidade
                                                                      de Vigo




Representan los residuos respecto a alguna variable.
  Para detectar la normalidad sirve cualquiera y por consiguiente,
  normalmente se utilizan los valores predichos.
  Debería encontrarse el grafico de forma simétrica y mas concentrado
  en los valores cercanos al 0, y algo disperso en los valores alejados.
  Los valores muy alejados seguramente son atípicos.
En SHAZAM se hace directamente con el comando PLOT o
GRAPH teniendo guardados los residuos y la variable respecto a la
que se quieren representar
Comportamiento de los residuos bajo
normalidad                                                                                                                Universidade
                                                                                                                            de Vigo


      2.11                                                     *

                                                                           *
                 Valores extraños al 95% de confianza

                            *
      1.27                                      *                                Bandas al 95% de confianza
                                                         * *
  R
  e              *                          *
  s                                                                                   *
  i                                                 *                                     *
       .42                                                                                    *             *
  d                                                                             *
                                    *                                  *
  u          *         *            *       *
                                                                                              *
                                                                                                      Valores predichos
                 *      *                                                  *
  o                                   *             *
                                *
  s          .30
                      * **
                                 1.35                   * 2.40                 3.45               4.50     *     5.56
                                *                        *    *        *
                     **                         *
      -.42                                                         *                          *
                     **    ** *
                            *
                     *                  *   **           *
                                                                                                           *
                                                               *                          *
                                    *
                                                                                                  *


   -1.27                                 Valores mas
                                        concentrados                                          Valores mas
                                                                                               dispersos
Gráficos de Probabilidad                                      Universidade
                                                                                 de Vigo



                  2
                                                        Consiste en representar los
                                                        residuos observados respecto
                  1
                                                        a lo que se esperaría si
                                                        siguieran una ley normal.
EXPECTED VALUE




                  0


                                                        El alejamiento de la
                                                        diagonal, que seria cuando es
                 -1




                 -2
                      -2   -1   0          1    2   3
                                                        una ley normal perfecta,
                                R E ST U DE N           indica las diferencias con la
                                                        normalidad
Método de construcción (1)
                                                          Universidade
                                                            de Vigo

1. Se calculan los residuos estudentizados o estandarizados.
2. Se ordenan de menor a mayor. De esta forma cada valor
corresponderá al correspondiente cuantil de orden t/T.
3. Se calcula el valor crítico que corresponde en la N(0,1) a cada
cuantil de orden t/T, se corrige tomando




                       t −3/8 
                         −1
               at = φ          
                       T +1/ 4 
Método de construcción (2)
                                                              Universidade
                                                                de Vigo




 4. Se representan gráficamente los residuos estudentizados
 respecto a at. Si hay normalidad debe ser una diagonal.
 5. A modo de comprobación se construye el coeficiente de
 correlación al cuadrado que nos da idea de la normalidad
 aproximada del grado de ajuste a la normalidad.
Calculo del grafico de normalidad        Universidade
                                           de Vigo



*Guardamos los residuos, el tamaño muestral y
  la varianza residual
?OLS Y X1 X2/RESID=E
GEN1 N=$N
GEN1 S2=$SIG2
*Calculamos los residuos estandarizados y los
  ordenamos en orden decreciente
GENR ESTAND=E/SQRT(S2*(1-HT))
SORT ESTAND/ DESC
*Calculamos los cuartiles corregidos, generando
  una variable que mide el caso
GENR T=TIME(0)
GENR CT=(T-3/8)/(N+1/4)
*Calculamos los valores de la normal, que nos
  indican el residuo esperado bajo normalidad
DISTRIB CT/INVERSE CRITICAL=AT
GRAPH ESTAND AT
Grafico de normalidad             Universidade
                                    de Vigo




                         Valor
                        atípico
Ejemplos de Gráficos de probabilidad
e interpretación (1)                                    Universidade
                                                          de Vigo




    Gráfico de Probabilidad
                                  Gráfico de densidad




                              ⇒




     Asimetría por la izquierda
Ejemplos de Gráficos de probabilidad
e interpretación (2)                                       Universidade
                                                             de Vigo




   Gráfico de Probab ilidad       Gráfico d e D ensid ad




                              ⇒




      Asimetría a la derecha
Ejemplos de Gráficos de probabilidad e
interpretación (3)                                       Universidade
                                                           de Vigo




                                    Gráfico dedensidad
 G ráf ico de Probabilid ad




                ⇒




      Las colas de probabilidad son más quot;pesadasquot;
      de lo normal, curtósis baja
Ejemplos de Gráficos de probabilidad e
interpretación (4)                                              Universidade
                                                                  de Vigo




  G ráf i co d e P ro b ab i l i d ad       GráficodeDensidad




                                        ⇒




        Las colas de probabilidad son menos
       quot;pesadasquot; de lo normal, excesiva curtósis
Grafico de probabilidad                                     Universidade
                                                              de Vigo




    Representa los cuantiles estandarizados de la variable
    respecto a los cuantiles teóricos de la normal.
    Debería mostrar una diagonal, es decir una línea recta de
    pendiente 1, puesto que indica que lo empírico coincide
    con lo esperado, o sea, la normal.
Grafico de probabilidad en residuos     Universidade
                                                 de Vigo




                           Valor esperado si
                          fuera exactamente
                                normal




Ejercicio 2.2
Test de hipótesis
Bondad de ajuste
Jarque-Bera




                   Universidade
                     de Vigo
Gráficos y test de hipótesis                                   Universidade
                                                                 de Vigo



    Los gráficos nos dan una idea de los posibles fallos, pero para
    contrastarlos debemos utilizar los test de hipótesis.
    Vamos a recordar algunas ideas de los test de hipótesis para
    contrastar suposiciones.
    Haremos uso de dos test:
      Paramétrico: test de Jarque-Bera
      No paramétrico: Test de Bondad de ajuste.
Test de significación                                              Universidade
                                                                     de Vigo



      En todos los test de significación se tienen en cuenta los
      siguientes aspectos:
     1.   Definir modelo de análisis e indicar suposiciones del test
     2.   Definir hipótesis nula y alternativa
     3.   Fijar el nivel de significación
     4.   Estadístico de la prueba
     5.   Ley de distribución del estadístico
     6.   Regla de decisión
Test de significación para contrastar
suposiciones del MRLN                                         Universidade
                                                                de Vigo



    Cuando se quieren contrastar las suposiciones del MRLN,
    siempre se parte del modelo, con alguna generalización, es
    decir se suponen validas todas las suposiciones excepto la que
    se quiere contrastar.
    En el caso de la normalidad se suponen todas menos la
    normalidad de las perturbaciones.
Modelo de contraste de normalidad                                  Universidade
                                                                      de Vigo




              Yt
ε t = yt − E (     X1t ... X kt
                                  ) = yt − ( β0 + β1 X1t + ... + β k X kt )

Donde:
 ε son independientes e igualmente distribuidas y no dependen
 de las X (Independencia, homocedasticidad y exogeneidad),
 β son estables y estimables (Estabilidad e identificabilidad)
 X no están relacionadas entre sí y vienen dadas sin error (no
 colinealidad y mensurabilidad)
Resultados del modelo                                       Universidade
                                                              de Vigo


Esas suposiciones nos permiten:
  Estimar las perturbaciones a partir de los errores de MCO.
  Suponer que los residuos son aproximadamente
  independientes e igualmente distribuidos con leyes de media 0
  y varianza constante, lo que nos permite comparar la
  distribución empírica con una normal teórica. Eso es el test de
  bondad de ajuste.
  Calcular el coeficiente de asimetría y curtósis de los residuos
  como si estos provinieran de la misma población. Eso en
  esencia es el test de Jarque-Bera.
Jarque-
Test de Jarque-Bera                                         Universidade
                                                              de Vigo




 Contrastamos la asimetría y el exceso de curtósis, que bajo
 normalidad deberían de ser ambos 0.
 Analiza por consiguiente si la distribución falla en alguna de
 las características básicas de la normal, si es simétrica o si
 tiene diferente peso los valores centrales respecto a los
 extremos de la normal.
 Se suele hacer una comparación de cada uno de ellos
 independientemente y otro test conjunto.
Hipótesis del Test de simetría                        Universidade
                                                        de Vigo




El test de simetría se realiza para contrastar:
  H0: γ1=0, lo que significa simetría exacta
  H1: γ1≠0, lo que significa que existe asimetría
Donde
                             n

                            ∑ε     3
                                   i

                     γ1 =   i =1

                             σR
                              3


La consecuencia es que si existe asimetría falla la
normalidad
Estadístico y decisión del Test de
 simetría.                                                           Universidade
                                                                       de Vigo




  Contrastamos si existe simetría o no
  El estadístico                 γˆ 1
                       t =
                         1
                                        6
                                            n

sigue una ley AN(0,1) bajo la hipótesis nula, es decir cuando se supone
   normalidad, siendo
                                  n

                                 ∑ ei3
                         γˆ1 =   i =1
                                   3
                                  SR
  Se rechaza si t > λ        donde λα/2 es el valor crítico de la normal
                 1   α /2
  tipificada
Test de simetría                                         Universidade
                                                           de Vigo


                                      Forma teórica de la
 Asimetría positiva                        normal
casi nula: mediana
menor que la media


                      COEFFICIENT OF SKEWNESS =    0.2031
                        WITH STANDARD DEVIATION OF 0.3738
                      |_gen1 t1=0.2031/0.3738
                      |_distrib t1
                      NORMAL DISTRIBUTION - MEAN=        0.0000
                        VARIANCE=     1.0000
                      DATA     Z     PDF        CDF        1-CDF
                      T1 0.54334 0.34419 0.70655 0.29345




                                 Forma teórica de la
                                distribución empírica
Hipótesis del Test de curtósis                       Universidade
                                                       de Vigo




El test de curtósis se realiza para contrastar:
  H0: γ2=0, lo que significa curtósis exacta
  H1: γ2≠0, lo que significa que existe curtósis
Donde

                             n

                            ∑ ε4       i

                     γ2 =   i =1
                                           −3
                             σ     4
                                   R


La consecuencia es que si existe curtósis falla la
normalidad
Estadístico y decisión del Test de
curtósis.
curtósis.                                                                         Universidade
                                                                                    de Vigo




 Contrastamos si existe exceso de curtósis o no
 El estadístico               γˆ 2
                 t2 =
                             24
                                   n
 sigue una ley AN(0,1) bajo la hipótesis nula, es decir cuando se supone
 normalidad, siendo            n

                                ∑e     4
                                       i

                        γˆ2 =   i =1
                                  4
                                           −3
                                 SR

 Se rechaza si     t2 > λα / 2             donde λα/2 es el valor crítico de la
 normal tipificada
Test de curtósis                                          Universidade
                                                                          de Vigo


                                                     Forma teórica de la
                                                          normal

                                  COEFFICIENT OF EXCESS KURTOSIS =
                                   -0.8323 WITH STANDARD DEVIATION OF
                                      0.7326


                                 |_gen1 t2=-0.8323/0.7326
                                 |_distrib t2
                                  NORMAL DISTRIBUTION - MEAN=            0.0000
                                    VARIANCE=       1.0000
                                 DATA Z        PDF             CDF         1-CDF
                                 T2 -1.1361 0.20924    0.12796   0.87204




Curtósis negativa casi nula
: menos apuntamiento que                         Forma teórica de la
         la normal                              distribución empírica
Jarque-
Hipótesis del Test de Jarque-Bera                               Universidade
                                                                  de Vigo




 El test de Jarque-Bera se realiza para contrastar:
   H0: γ1= γ2=0, lo que significa simetría y curtósis exactas
   H1: γ1≠0 ο γ2≠0 lo que significa que existe curtósis o asimetría
   Donde los coeficientes han sido calculados como en los test
   anteriores.
 La consecuencia es que si existe asimetría o curtósis falla la
 normalidad.
 Al contrastarlo conjuntamente exige un fallo mayor de alguna
 de ellas o de ambas para rechazarse.
Estadístico y decisión del Test de
 Jarque-
 Jarque-Bera                                                             Universidade
                                                                           de Vigo




  Contrastamos conjuntamente la asimetría y el exceso de curtósis
  El estadístico
                                         γˆ12 γˆ 22 
                      JB = t12 + t2 = T  + 
                                  2

                                         6 24 
                                                    
sigue una ley asintótica ji cuadrado con 2 grados de libertad bajo la hipótesis
   nula, puesto que ambos estadísticos t eran normales tipificadas.

  Se rechaza si        JB > χ 2,α
  donde χ2,α es el valor crítico de una chi cuadrado con 2 grados e libertad
Test de Jarque Bera                             Universidade
                                                         de Vigo


                                    Forma teórica de la
   Asimetría negativa:
    Asimetría positiva                   normal
   mediana mayor que
   casi nula: mediana
   menor que la media
         la media



                              JARQUE-BERA
                             NORMALITY TEST-
                             CHI-SQUARE(2
                             DF)=    1.5400
                             P-VALUE= 0.463


Curtósis negativa :
mas apuntamiento                Forma teórica de la
  que la normal                distribución empírica
Test de Bondad de ajuste                                     Universidade
                                                               de Vigo



   Compara la distribución teórica con la empírica.
   Analiza las funciones de densidad, es decir hace uso de los
   histograma y la función de densidad gaussiana.
   Para ello hace uso de intervalos.
Test de bondad de ajuste (1)                               Universidade
                                                             de Vigo




 1. Calcular los valores observados dentro de cada
   subconjunto Sj, j=1,...k., que denominaremos OBSj.
 2. Calcular la probabilidad teórica de que la variable tome
   algún valor en el subconjunto Sj suponiendo una normal
   con los parámetros estimados por MV. Denominamos al
   valor esperado ESPj, que será igual al número total de
   valores por la probabilidad de que un valor pertenezca a
   ese subconjunto
Test de bondad de ajuste (2)                                          Universidade
                                                                        de Vigo




 3. Calculamos una distancia de tipo ji cuadrado entre esos valores,
    que,como los observados siguen una B(n,pj), cada término es
    aproximadamente N(0,1), pero no son independientes, ya que
    existen dos tipos de relaciones, debido al número de intervalos y a
    las estimaciones, en total, 3 restricciones, seguirá una ji cuadrado
    con k-3 grados de libertad.
 4. Comparar el estadístico con el valor de las tablas y se rechaza si
    dicho valor es mayor, porque indica que se ajusta poco a la
    distribución normal.
Histograma teórico y empírico                  Universidade
                                                 de Vigo




    Diferencias
     positivas                  Función de
                                distribución
                                   teórica


                                      Función de
                                      distribución
                                       empírica
Diferencias
negativas
Telas-
Telas-normalidad                         Universidade
                                           de Vigo



   COEFFICIENT OF SKEWNESS =    0.2031 WITH
    STANDARD DEVIATION OF 0.3738
   COEFFICIENT OF EXCESS KURTOSIS = -
    0.8323 WITH STANDARD DEVIATION OF 0.7326
   JARQUE-BERA NORMALITY TEST- CHI-SQUARE(2
    DF)=    1.5400 P-VALUE= 0.463
         GOODNESS OF FIT TEST FOR NORMALITY
    OF RESIDUALS - 6 GROUPS
   OBSERVED 0.0 8.0 10.0 15.0 7.0 0.0
   EXPECTED 0.9 5.4 13.7 13.7 5.4 0.9
   CHI-SQUARE =     4.5934 WITH 1 DEGREES
    OF FREEDOM, P-VALUE= 0.032
Visión gráfica del test de bondad de
   ajuste                                                                Universidade
                                                                           de Vigo


                                                  Función de distribución
                                                          teórica
                                                      Función de distribución
                    Valor                                    empírica
                observado= 0


                                                         Estadístico
                                                       X2=Suma=4,59

    Valor              (OBS-ESP)2/ESP= 1.11
esperado= 0,9                                     (OBS-ESP)2/ESP= 0.47

OBS-ESP= -0,9
                           (OBS-ESP)2/ESP= 2.27           (OBS-ESP)2/ESP=0.12

                (OBS-ESP)2/ESP= 1.11          (OBS-ESP)2/ESP= 1
Tratamiento de la normalidad                             Universidade
                                                           de Vigo



  1.Si la distribución es conocida, aunque no sea normal, se
    aplica estimación MV.
  2.Si la distribución es desconocida, se puede utilizar:
    a. Transformaciones buscando normalidad.
    b. Regresión robusta.
  3.Si la no normalidad es debida a valores atípicos
    a. Se utilizan variables ficticias.
    b. Se eliminan si hay suficientes datos.
Ejemplo: Fabricación de telas                          Universidade
                                                         de Vigo



   El coste de fabricación de algodón en una empresa de
   hilaturas depende de la cantidad de tejido producido y
   del precio de la mano de obra que trabaja subcontratada.
   los datos de los últimos 40 meses se recoge en la tabla
   siguiente.
   Interesa comprobar si el comportamiento de los costes
   de la fabricación entre unos años y otros es normal.
Telas-
Telas-normalidad                        Universidade
                                          de Vigo




 COEFFICIENT OF SKEWNESS =   0.2031 WITH
  STANDARD DEVIATION OF 0.3738
 COEFFICIENT OF EXCESS KURTOSIS = -0.8323
  WITH STANDARD DEVIATION OF 0.7326
 JARQUE-BERA NORMALITY TEST- CHI-SQUARE(2
  DF)=    1.5400 P-VALUE= 0.463




             Ejercicio 2.3
Variables ficticias
Definición
Binomiales
Multinomiales
Regresión con variables
ficticias
Aplicación para solucionar   Universidade
                               de Vigo
la normalidad
Definición de Variables ficticias                       Universidade
                                                          de Vigo




 Son variables que caracterizan comportamientos
 cualitativos de forma que indican si una determinada
 observación verifica o no una propiedad prefijada
 También se les denomina variables indicador de la
 propiedad o característica
 Generalmente se definen como variables dicotómicas,
 pero también pueden definirse para variables
 multinomiales
Variables ficticias dicotómicas                            Universidade
                                                             de Vigo




 Supongamos que tenemos una variable cualitativa
 dicotómica C, es decir, que se verifica una
 determinada propiedad o no, que tienen una cualidad
 o no, etc..., por tanto únicamente puede tomar dos
 valores A y B.
 Se define la variable ficticia dicotómica como
                                           De esta forma se
             1 si C = A                   cuantifica el efecto de
        IA =                              la variable

             0 si C = B                   dicotómica, vale 1 si
                                           la cualidad se verifica
                                           y 0 si no.
                                                      19/01/2009
Ejemplos                             Universidade
                                       de Vigo




 En una encuesta responder si o no
 Ser valor atípico o no serlo
 Saber informática o no
 Tener un sexo u otro
 Ser conductor o no
 Ser directivo o no
 .........
Variables ficticias multinomiales                         Universidade
                                                            de Vigo



    Supongamos que tenemos una variable cualitativa
    multinomial C, es decir, que puede tomar mas de dos
    valores C1, ...., Cm
    Se define una variable ficticia dicotómica para cada uno
    de los posibles valores.



            1 si Ct = c j           j=1,...m
     I jt = 
            0 si Ct ≠ c j
                                     t=1,…T
Ejemplo                                            Universidade
                                                     de Vigo


 Supongamos que queremos estudiar la estacionalidad
 de las ventas de un producto. La variable estación
 toma cuatro valores: Primavera, verano, otoño e
 invierno. Definimos dichas opciones como:
  C1= Ventas de primavera
  C2= Ventas de verano
  C3= Ventas de otoño
  C4= Ventas de invierno
 Por lo tanto definiremos cuatro variables ficticias:
  Una hace relación a la primavera
  Otra al verano
  Otra al otoño
  Y la última, al invierno
Ejemplo (2)                          Universidade
                                       de Vigo




                1 si ventas ∈ C 1
   Prim avera = 
                 0 si no
             1 si ventas ∈ C 2
   V erano = 
              0 si no
            1 si ventas ∈ C 3
   O toño = 
             0 si no
              1 si ventas ∈ C 4
   Invierno = 
               0 si no
Variables ficticias multinomiales (2)                    Universidade
                                                           de Vigo




 Por consiguiente tendremos m variables ficticias, pero todas
 ellas van a verificar una restricción: la suma de todas las
 variables siempre vale 1, ya que siempre ocurre uno de los
 posibles casos.
 Por consiguiente una se puede poner en función del resto, lo
 que implica que bastaría definir m-1 variables
Variables ficticias multinomales (3)        Universidade
                                              de Vigo




 Por consiguiente tendríamos




        1 si Ct = c j         j=1,...m-1
 I jt = 
        0 si Ct ≠ c j
                               t=1,…T
Ejemplo (3)                                    Universidade
                                                 de Vigo




 En el caso de las
 estaciones                       1 si ventas ∈ C1
 tendríamos sólo
                     Primavera = 
 tres, pues el                    0 si no
 invierno sería 1             1 si ventas ∈C2
 menos la suma de    Verano = 
 las otras tres.              0 si no
                             1 si ventas ∈ C3
                     Otoño = 
                             0 si no
            Invierno= 1-Primavera-Verano-Otoño
Variables ficticias en la regresión                        Universidade
                                                             de Vigo




 Al incluirlas en una regresión lo hacen como cualquier otra
 variable, con la diferencia de que el coeficiente nos mide el
 cambio que se produce por estar en esa categoría en vez de
 en otra
 Ejemplo
 considerar el coste de producir una pieza en dos sectores
 diferentes A y B
Coste de producción en dos sectores                             Universidade
                                                                  de Vigo




 El hecho de incluir o no la variable ficticia cambia los parámetros
 de la regresión
                                                  Regresión
                                                  para cada
                                                  sector
                 Sector A          Sector B
                                                Conjunta sin
                                                dividir en
                                                sectores

                                 Vamos a intentar formalizarlo
Ejemplos de regresión con variables
dicotómicas                                              Universidade
                                                           de Vigo




El caso más habitual es cuando se responde a preguntas sobre
gustos, actitudes, etc., únicamente de la forma si o no, sin
respuestas intermedias.
También se usa para medir efectos de cambios en el tiempo por
legislaciones o efectos puntuales debidos a un sólo valor o a un
conjunto de valores.
Este será el caso que nos interese para resolver los problemas
que se plantean con los valores atípicos, pero previamente
veamos como se introducen estas variables en las ecuaciones de
regresión y que efectos pueden producir.
Planteamiento de la regresión con
variables dicotómicas                                       Universidade
                                                              de Vigo




 Supongamos que tenemos una variable cualquiera C que
 únicamente puede tomar dos valores A y B de forma que ambos
 son excluyentes y exhaustivos. Entones la variable ficticia se
 define como

                   1 si C = A
              IA = 
                   0 si C = B
Regresión con variables dicotómicas                       Universidade
                                                            de Vigo




 En el caso mas simple, se introduciría en el modelo de
 regresión como una variable cualquiera
 Modelo sin variable ficticia

                y = β0 + β1 X 1 +⋯+ βk X k + ε
 Modelo con variable ficticia


         y = β0 + β1 X 1 +⋯+ βk X k + αI A + ε
                 Efecto de la variable
                       ficticia
Interpretación                                                Universidade
                                                                de Vigo



   Las pendientes se interpretan igual, pero ahora sería el efecto
   independientemente del sector
   La constante β0 sería el coste fijo en el sector B
   La suma de β0 y α sería el coste fijo en el sector A
   Por tanto α mide la diferencia entre los costes fijos.
Efecto de las variables dicotómicas
en la regresión                                                 Universidade
                                                                  de Vigo



 Partiendo del modelo sin variable ficticia se puede medir el
 impacto de esta sobre cada uno de los coeficientes de la regresión
 cuando se sospecha que cada uno de los grupos tiene una relación
 diferente totalmente. En ese caso se definen una serie de variables
 auxiliares que miden el impacto sobre la pendiente
                       X j si t ∈ A
               IX j =               j = 1...k
                      0 si t ∉ A
 Con esas variable el modelo quedaría:            Efecto de la variable
                                                    ficticia sobre la
         y = β 0 + β1 X 1 + ⋯ + β X k +             pendiente de Xk

        +α 0 I A + α1 IX 1 + ⋯ + α k IX k + ε
Interpretación                                                Universidade
                                                                de Vigo



   Las pendientes se interpretan igual, pero ahora sería el efecto
   independientemente del sector
   La constante β0 sería el efecto fijo en el sector B
   La suma de β0 y α0 sería el efecto fijo en el sector A
   Por tanto α0 mide la diferencia entre los efectos fijos
   Cada una de las pendientes βj sería el impacto de Xj sobre Y
   en el sector B
   La suma de βj y αj nos mediría el impacto de Xj sobre Y en el
   sector A
   Por tanto cada uno de los αj nos mide la diferencia entre los
   impactos en los sectores A y B.
Construcción de variables ficticias
con el comando GENR                                             Universidade
                                                                  de Vigo



   Funciones lógicas: se definen mediante relaciones y en función de
   los operadores lógicos
     Relaciones:
       Igual     →.EQ.,
       Distinto →.NE.,
       Mayor o igual →.GE.,
       Mayor estricto →.GT.,
       Menor o igual →.LE.,
       Menor estricto →.LT.
     Operadores lógicos
        .NOT., → Negación
       .AND., → Intersección
       .OR. → unión
   Se colocan siempre entre paréntesis.
Ejemplo de variables ficticias                                            Universidade
                                                                            de Vigo



    La utilización de variables ficticias (variables dicotómicas o
    variables dummy) en un modelo econométrico permite la
    inclusión de aspectos cualitativos en el modelo.
    En este caso, vamos a dividir las familias de la muestra en tres
    grupos, de acuerdo con su tamaño familiar:
      Grupo 1: familias de tamaño pequeño (de 1 a 3 componentes).
      Grupo 2: familias de tamaño medio (de 4 a 6 componentes).
      Grupo3: familias de tamaño grande (a partir de 7 componentes).
    Sea X3 la variable que mide el tamaño de las familias,
    entonces tendríamos una variable para cada grupo
    GENR D1=(X3.LE.3)                             Nos indica si una familia
    GENR D2=(X3.GT.3).AND.(X3.LE.6)                pertenece al grupo de
                                                  tamaño pequeño o no.
    GENR D3=(X3.GE.7)
Trampa de las variables ficticias                            Universidade
                                                               de Vigo



    A la hora de incluir variables ficticias en el modelo debemos
    ser cautelosos puesto que podemos provocar un problema de
    multicolinealidad perfecta, es decir, podemos caer en la
    denominada “trampa de las variables ficticias”.
Regresión en XUMA con variables
   ficticias                                                              Universidade
                                                                            de Vigo



|_GENR T=TIME(0)
|_GENR D12=(T.EQ.12)
|_OLS Y X1 X2 D12/RESID=E INFLUENCE HATDIAG=HT
REQUIRED MEMORY IS PAR=       3 CURRENT PAR=    2000
 OLS ESTIMATION
       20 OBSERVATIONS     DEPENDENT VARIABLE= Y
...NOTE..SAMPLE RANGE SET TO:      1,     20
 R-SQUARE =   0.9855     R-SQUARE ADJUSTED =   0.9828
VARIANCE OF THE ESTIMATE-SIGMA**2 = 0.30698E-01
STANDARD ERROR OF THE ESTIMATE-SIGMA = 0.17521
SUM OF SQUARED ERRORS-SSE= 0.49117
MEAN OF DEPENDENT VARIABLE =   13.708
LOG OF THE LIKELIHOOD FUNCTION = 8.68826
VARIABLE   ESTIMATED STANDARD    T-RATIO        PARTIAL STANDARDIZED ELASTICITY
  NAME    COEFFICIENT   ERROR      16 DF   P-VALUE CORR. COEFFICIENT AT MEANS
X1        0.48369     0.1711E-01   28.27     0.000 0.990     0.9224     0.2085
X2        0.57535E-01 0.1477E-01   3.896     0.001 0.698     0.1183     0.0285
D12       0.88083     0.1956       4.504     0.000 0.748     0.1476     0.0032
CONSTANT   10.415     0.1499       69.47     0.000 0.998     0.0000     0.7598
Efecto en la regresión en XUMA de la
variable ficticia                                                         Universidade
                                                                            de Vigo



       RESIDUAL    RSTUDENT    HT    COVRAT     DFFITS   DFFIT
    1 -0.31969      -2.0908   0.0779   0.5047 -0.6077 -0.27007E-01
    2 -0.10402      -0.6500   0.1960   1.4407 -0.3209 -0.25351E-01
    3 0.26206        1.7350   0.1635   0.7446   0.7671 0.51219E-01
    4 -0.27322E-01 -0.1673    0.1835   1.5737 -0.0793 -0.61407E-02
    5 0.26840        1.7640   0.1463   0.7134   0.7302 0.45991E-01
    6 -0.94858E-01 -0.5485    0.0682   1.2832 -0.1483 -0.69375E-02
    7 0.17410        1.0880   0.1563   1.1323   0.4683 0.32256E-01
    8 0.88418E-01    0.5119   0.0729   1.3029   0.1435 0.69511E-02
    9 -0.16736      -1.0261   0.1305   1.1350 -0.3975 -0.25115E-01
   10 -0.85826E-01 -0.5376    0.2066   1.5117 -0.2743 -0.22345E-01
   11 0.18209        1.1141   0.1167   1.0664   0.4050 0.24063E-01
   12 0.64435E-14    0.0000   1.0000********* 106.9110   19.346
   13 0.10515        0.7446   0.3683   1.7725   0.5686 0.61319E-01
   14 -0.23246      -1.4430   0.0974   0.8528 -0.4741 -0.25090E-01
   15 -0.17150      -1.0457   0.1187   1.1085 -0.3837 -0.23095E-01
   16 0.12570        0.8123   0.2365   1.4273   0.4521 0.38932E-01
   17 -0.30907E-01 -0.1989    0.2605   1.7322 -0.1180 -0.10887E-01 atípico aparece
                                                            El valor
   18 -0.19273E-01 -0.1146    0.1353   1.4918 -0.0453 -0.30148E-02
   19 -0.40684E-01 -0.2437    0.1456
                                                          ahora como muy influyente,
                                       1.4915 -0.1006 -0.69358E-02
   20 0.87971E-01    0.5228   0.1194   1.3676                   pero no atípico
                                                0.1925 0.11927E-01
SUM-OF-SQUARED PREDICTION ERRORS SSPE,PRESS,CV=   374.93
SCHMIDT(1974) SUM OF SQUARES OF STANDARDIZED PREDICTION ERRORS= 0.56862
STONE(1974) CROSS-VALIDATION= 0.36193E-01
Grafico de probabilidad   Universidade
                            de Vigo




Ya no hay valores
   atípicos, es
 prácticamente
      normal
Ejercicio 2.4
                                                                Universidade
                                                                  de Vigo

                               Curva
                               normal


                                                 Cola de probabilidad



                                                 Nivel de significación
                               Area




                                 Valor crítico
                Valor muestral del estadístico

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Normalidad

  • 1. Universidade de Vigo La no normalidad de las perturbaciones Normalidad Curva normal Area
  • 2. Introducción Concepto, efectos del fallo y propiedades Universidade de Vigo
  • 3. Normalidad Universidade de Vigo Nos dice si los datos con los que trabajamos siguen leyes de distribución normales o no. Su comprobación es necesaria, para realizar los test de hipótesis exactos y los intervalos de confianza en el MRLC. El comportamiento normal se denomina así porque tiende a ponderar más los valores centrales y menos los extremos, además de ser simétrica. Caracterizada por media y varianza
  • 4. Comportamiento normal Universidade de Vigo Simetría Curva normal Mucha ponderación en valores centrales Varianza Area Poca ponderación en valores Media externos
  • 5. Efectos de la no normalidad Universidade de Vigo Si no se verifica la normalidad del modelo, entonces los estimadores MCO dejan de ser MV y por tanto pierden la eficiencia dentro de los estimadores insesgados, sin embargo siguen siendo ELIO. Mantienen la consistencia y la normalidad asintótica, pero también pierden la eficiencia asintótica. Los estimadores MV en general, verificarán mejores propiedades.
  • 6. Causas de la no Normalidad Universidade de Vigo 1. Existencia de valores atípicos 2. Distribuciones no normales Formas no simétricas, no están centradas en la media: Fallo de la simetría Mayor masa probabilística en el centro que la normal Mayor masa en los extremos que la normal Fallo de la curtósis
  • 7. Identificación de la Normalidad Universidade de Vigo - Gráficos - Histogramas - Residuos - Gráfico de probabilidad - Test de hipótesis Pretenden comprobar la distribución normal de las perturbaciones a partir de alguna regla de decisión estadística. Bondad de ajuste, compara la distribución teórica con la empírica, pero se aplica a intervalos. Jarque-Bera, que estudia la simetría y curtósis de la densidad empírica. Ejercicio 2.1
  • 8. Gráficos Histograma Gráfico de residuos Gráfico de probabilidad Universidade de Vigo
  • 9. Histogramas Universidade de Vigo Representa el comportamiento de la función de densidad empírica, estimada a partir del porcentaje de valores por tamaño del intervalo. Teóricamente debería aproximarse a una distribución normal por lo que la forma que debería presentar sería simétrica y sin exceso de curtósis, por ese motivo algunos programas representan el histograma superpuesto por una curva normal. Eso no ocurre en SHAZAM.
  • 10. Calculo de los histogramas en SHAZAM Universidade de Vigo En SHAZAM se obtiene con el comando PLOT o GRAPH y la opción HISTO PLOT E/HISTO SHAZAM calcula por defecto 6 grupos para el histograma. Si se quieren indicar un número de grupos diferente se debe usar la opción GROUPS=r, siendo r el numero de grupos, siempre menso de 60 PLOT E/HISTO GROUPS=10
  • 11. Histograma de residuos Universidade de Vigo
  • 12. Grafico de residuos Universidade de Vigo Representan los residuos respecto a alguna variable. Para detectar la normalidad sirve cualquiera y por consiguiente, normalmente se utilizan los valores predichos. Debería encontrarse el grafico de forma simétrica y mas concentrado en los valores cercanos al 0, y algo disperso en los valores alejados. Los valores muy alejados seguramente son atípicos. En SHAZAM se hace directamente con el comando PLOT o GRAPH teniendo guardados los residuos y la variable respecto a la que se quieren representar
  • 13. Comportamiento de los residuos bajo normalidad Universidade de Vigo 2.11 * * Valores extraños al 95% de confianza * 1.27 * Bandas al 95% de confianza * * R e * * s * i * * .42 * * d * * * u * * * * * Valores predichos * * * o * * * s .30 * ** 1.35 * 2.40 3.45 4.50 * 5.56 * * * * ** * -.42 * * ** ** * * * * ** * * * * * * -1.27 Valores mas concentrados Valores mas dispersos
  • 14. Gráficos de Probabilidad Universidade de Vigo 2 Consiste en representar los residuos observados respecto 1 a lo que se esperaría si siguieran una ley normal. EXPECTED VALUE 0 El alejamiento de la diagonal, que seria cuando es -1 -2 -2 -1 0 1 2 3 una ley normal perfecta, R E ST U DE N indica las diferencias con la normalidad
  • 15. Método de construcción (1) Universidade de Vigo 1. Se calculan los residuos estudentizados o estandarizados. 2. Se ordenan de menor a mayor. De esta forma cada valor corresponderá al correspondiente cuantil de orden t/T. 3. Se calcula el valor crítico que corresponde en la N(0,1) a cada cuantil de orden t/T, se corrige tomando  t −3/8  −1 at = φ    T +1/ 4 
  • 16. Método de construcción (2) Universidade de Vigo 4. Se representan gráficamente los residuos estudentizados respecto a at. Si hay normalidad debe ser una diagonal. 5. A modo de comprobación se construye el coeficiente de correlación al cuadrado que nos da idea de la normalidad aproximada del grado de ajuste a la normalidad.
  • 17. Calculo del grafico de normalidad Universidade de Vigo *Guardamos los residuos, el tamaño muestral y la varianza residual ?OLS Y X1 X2/RESID=E GEN1 N=$N GEN1 S2=$SIG2 *Calculamos los residuos estandarizados y los ordenamos en orden decreciente GENR ESTAND=E/SQRT(S2*(1-HT)) SORT ESTAND/ DESC *Calculamos los cuartiles corregidos, generando una variable que mide el caso GENR T=TIME(0) GENR CT=(T-3/8)/(N+1/4) *Calculamos los valores de la normal, que nos indican el residuo esperado bajo normalidad DISTRIB CT/INVERSE CRITICAL=AT GRAPH ESTAND AT
  • 18. Grafico de normalidad Universidade de Vigo Valor atípico
  • 19. Ejemplos de Gráficos de probabilidad e interpretación (1) Universidade de Vigo Gráfico de Probabilidad Gráfico de densidad ⇒ Asimetría por la izquierda
  • 20. Ejemplos de Gráficos de probabilidad e interpretación (2) Universidade de Vigo Gráfico de Probab ilidad Gráfico d e D ensid ad ⇒ Asimetría a la derecha
  • 21. Ejemplos de Gráficos de probabilidad e interpretación (3) Universidade de Vigo Gráfico dedensidad G ráf ico de Probabilid ad ⇒ Las colas de probabilidad son más quot;pesadasquot; de lo normal, curtósis baja
  • 22. Ejemplos de Gráficos de probabilidad e interpretación (4) Universidade de Vigo G ráf i co d e P ro b ab i l i d ad GráficodeDensidad ⇒ Las colas de probabilidad son menos quot;pesadasquot; de lo normal, excesiva curtósis
  • 23. Grafico de probabilidad Universidade de Vigo Representa los cuantiles estandarizados de la variable respecto a los cuantiles teóricos de la normal. Debería mostrar una diagonal, es decir una línea recta de pendiente 1, puesto que indica que lo empírico coincide con lo esperado, o sea, la normal.
  • 24. Grafico de probabilidad en residuos Universidade de Vigo Valor esperado si fuera exactamente normal Ejercicio 2.2
  • 25. Test de hipótesis Bondad de ajuste Jarque-Bera Universidade de Vigo
  • 26. Gráficos y test de hipótesis Universidade de Vigo Los gráficos nos dan una idea de los posibles fallos, pero para contrastarlos debemos utilizar los test de hipótesis. Vamos a recordar algunas ideas de los test de hipótesis para contrastar suposiciones. Haremos uso de dos test: Paramétrico: test de Jarque-Bera No paramétrico: Test de Bondad de ajuste.
  • 27. Test de significación Universidade de Vigo En todos los test de significación se tienen en cuenta los siguientes aspectos: 1. Definir modelo de análisis e indicar suposiciones del test 2. Definir hipótesis nula y alternativa 3. Fijar el nivel de significación 4. Estadístico de la prueba 5. Ley de distribución del estadístico 6. Regla de decisión
  • 28. Test de significación para contrastar suposiciones del MRLN Universidade de Vigo Cuando se quieren contrastar las suposiciones del MRLN, siempre se parte del modelo, con alguna generalización, es decir se suponen validas todas las suposiciones excepto la que se quiere contrastar. En el caso de la normalidad se suponen todas menos la normalidad de las perturbaciones.
  • 29. Modelo de contraste de normalidad Universidade de Vigo Yt ε t = yt − E ( X1t ... X kt ) = yt − ( β0 + β1 X1t + ... + β k X kt ) Donde: ε son independientes e igualmente distribuidas y no dependen de las X (Independencia, homocedasticidad y exogeneidad), β son estables y estimables (Estabilidad e identificabilidad) X no están relacionadas entre sí y vienen dadas sin error (no colinealidad y mensurabilidad)
  • 30. Resultados del modelo Universidade de Vigo Esas suposiciones nos permiten: Estimar las perturbaciones a partir de los errores de MCO. Suponer que los residuos son aproximadamente independientes e igualmente distribuidos con leyes de media 0 y varianza constante, lo que nos permite comparar la distribución empírica con una normal teórica. Eso es el test de bondad de ajuste. Calcular el coeficiente de asimetría y curtósis de los residuos como si estos provinieran de la misma población. Eso en esencia es el test de Jarque-Bera.
  • 31. Jarque- Test de Jarque-Bera Universidade de Vigo Contrastamos la asimetría y el exceso de curtósis, que bajo normalidad deberían de ser ambos 0. Analiza por consiguiente si la distribución falla en alguna de las características básicas de la normal, si es simétrica o si tiene diferente peso los valores centrales respecto a los extremos de la normal. Se suele hacer una comparación de cada uno de ellos independientemente y otro test conjunto.
  • 32. Hipótesis del Test de simetría Universidade de Vigo El test de simetría se realiza para contrastar: H0: γ1=0, lo que significa simetría exacta H1: γ1≠0, lo que significa que existe asimetría Donde n ∑ε 3 i γ1 = i =1 σR 3 La consecuencia es que si existe asimetría falla la normalidad
  • 33. Estadístico y decisión del Test de simetría. Universidade de Vigo Contrastamos si existe simetría o no El estadístico γˆ 1 t = 1 6 n sigue una ley AN(0,1) bajo la hipótesis nula, es decir cuando se supone normalidad, siendo n ∑ ei3 γˆ1 = i =1 3 SR Se rechaza si t > λ donde λα/2 es el valor crítico de la normal 1 α /2 tipificada
  • 34. Test de simetría Universidade de Vigo Forma teórica de la Asimetría positiva normal casi nula: mediana menor que la media COEFFICIENT OF SKEWNESS = 0.2031 WITH STANDARD DEVIATION OF 0.3738 |_gen1 t1=0.2031/0.3738 |_distrib t1 NORMAL DISTRIBUTION - MEAN= 0.0000 VARIANCE= 1.0000 DATA Z PDF CDF 1-CDF T1 0.54334 0.34419 0.70655 0.29345 Forma teórica de la distribución empírica
  • 35. Hipótesis del Test de curtósis Universidade de Vigo El test de curtósis se realiza para contrastar: H0: γ2=0, lo que significa curtósis exacta H1: γ2≠0, lo que significa que existe curtósis Donde n ∑ ε4 i γ2 = i =1 −3 σ 4 R La consecuencia es que si existe curtósis falla la normalidad
  • 36. Estadístico y decisión del Test de curtósis. curtósis. Universidade de Vigo Contrastamos si existe exceso de curtósis o no El estadístico γˆ 2 t2 = 24 n sigue una ley AN(0,1) bajo la hipótesis nula, es decir cuando se supone normalidad, siendo n ∑e 4 i γˆ2 = i =1 4 −3 SR Se rechaza si t2 > λα / 2 donde λα/2 es el valor crítico de la normal tipificada
  • 37. Test de curtósis Universidade de Vigo Forma teórica de la normal COEFFICIENT OF EXCESS KURTOSIS = -0.8323 WITH STANDARD DEVIATION OF 0.7326 |_gen1 t2=-0.8323/0.7326 |_distrib t2 NORMAL DISTRIBUTION - MEAN= 0.0000 VARIANCE= 1.0000 DATA Z PDF CDF 1-CDF T2 -1.1361 0.20924 0.12796 0.87204 Curtósis negativa casi nula : menos apuntamiento que Forma teórica de la la normal distribución empírica
  • 38. Jarque- Hipótesis del Test de Jarque-Bera Universidade de Vigo El test de Jarque-Bera se realiza para contrastar: H0: γ1= γ2=0, lo que significa simetría y curtósis exactas H1: γ1≠0 ο γ2≠0 lo que significa que existe curtósis o asimetría Donde los coeficientes han sido calculados como en los test anteriores. La consecuencia es que si existe asimetría o curtósis falla la normalidad. Al contrastarlo conjuntamente exige un fallo mayor de alguna de ellas o de ambas para rechazarse.
  • 39. Estadístico y decisión del Test de Jarque- Jarque-Bera Universidade de Vigo Contrastamos conjuntamente la asimetría y el exceso de curtósis El estadístico  γˆ12 γˆ 22  JB = t12 + t2 = T  +  2  6 24    sigue una ley asintótica ji cuadrado con 2 grados de libertad bajo la hipótesis nula, puesto que ambos estadísticos t eran normales tipificadas. Se rechaza si JB > χ 2,α donde χ2,α es el valor crítico de una chi cuadrado con 2 grados e libertad
  • 40. Test de Jarque Bera Universidade de Vigo Forma teórica de la Asimetría negativa: Asimetría positiva normal mediana mayor que casi nula: mediana menor que la media la media JARQUE-BERA NORMALITY TEST- CHI-SQUARE(2 DF)= 1.5400 P-VALUE= 0.463 Curtósis negativa : mas apuntamiento Forma teórica de la que la normal distribución empírica
  • 41. Test de Bondad de ajuste Universidade de Vigo Compara la distribución teórica con la empírica. Analiza las funciones de densidad, es decir hace uso de los histograma y la función de densidad gaussiana. Para ello hace uso de intervalos.
  • 42. Test de bondad de ajuste (1) Universidade de Vigo 1. Calcular los valores observados dentro de cada subconjunto Sj, j=1,...k., que denominaremos OBSj. 2. Calcular la probabilidad teórica de que la variable tome algún valor en el subconjunto Sj suponiendo una normal con los parámetros estimados por MV. Denominamos al valor esperado ESPj, que será igual al número total de valores por la probabilidad de que un valor pertenezca a ese subconjunto
  • 43. Test de bondad de ajuste (2) Universidade de Vigo 3. Calculamos una distancia de tipo ji cuadrado entre esos valores, que,como los observados siguen una B(n,pj), cada término es aproximadamente N(0,1), pero no son independientes, ya que existen dos tipos de relaciones, debido al número de intervalos y a las estimaciones, en total, 3 restricciones, seguirá una ji cuadrado con k-3 grados de libertad. 4. Comparar el estadístico con el valor de las tablas y se rechaza si dicho valor es mayor, porque indica que se ajusta poco a la distribución normal.
  • 44. Histograma teórico y empírico Universidade de Vigo Diferencias positivas Función de distribución teórica Función de distribución empírica Diferencias negativas
  • 45. Telas- Telas-normalidad Universidade de Vigo COEFFICIENT OF SKEWNESS = 0.2031 WITH STANDARD DEVIATION OF 0.3738 COEFFICIENT OF EXCESS KURTOSIS = - 0.8323 WITH STANDARD DEVIATION OF 0.7326 JARQUE-BERA NORMALITY TEST- CHI-SQUARE(2 DF)= 1.5400 P-VALUE= 0.463 GOODNESS OF FIT TEST FOR NORMALITY OF RESIDUALS - 6 GROUPS OBSERVED 0.0 8.0 10.0 15.0 7.0 0.0 EXPECTED 0.9 5.4 13.7 13.7 5.4 0.9 CHI-SQUARE = 4.5934 WITH 1 DEGREES OF FREEDOM, P-VALUE= 0.032
  • 46. Visión gráfica del test de bondad de ajuste Universidade de Vigo Función de distribución teórica Función de distribución Valor empírica observado= 0 Estadístico X2=Suma=4,59 Valor (OBS-ESP)2/ESP= 1.11 esperado= 0,9 (OBS-ESP)2/ESP= 0.47 OBS-ESP= -0,9 (OBS-ESP)2/ESP= 2.27 (OBS-ESP)2/ESP=0.12 (OBS-ESP)2/ESP= 1.11 (OBS-ESP)2/ESP= 1
  • 47. Tratamiento de la normalidad Universidade de Vigo 1.Si la distribución es conocida, aunque no sea normal, se aplica estimación MV. 2.Si la distribución es desconocida, se puede utilizar: a. Transformaciones buscando normalidad. b. Regresión robusta. 3.Si la no normalidad es debida a valores atípicos a. Se utilizan variables ficticias. b. Se eliminan si hay suficientes datos.
  • 48. Ejemplo: Fabricación de telas Universidade de Vigo El coste de fabricación de algodón en una empresa de hilaturas depende de la cantidad de tejido producido y del precio de la mano de obra que trabaja subcontratada. los datos de los últimos 40 meses se recoge en la tabla siguiente. Interesa comprobar si el comportamiento de los costes de la fabricación entre unos años y otros es normal.
  • 49. Telas- Telas-normalidad Universidade de Vigo COEFFICIENT OF SKEWNESS = 0.2031 WITH STANDARD DEVIATION OF 0.3738 COEFFICIENT OF EXCESS KURTOSIS = -0.8323 WITH STANDARD DEVIATION OF 0.7326 JARQUE-BERA NORMALITY TEST- CHI-SQUARE(2 DF)= 1.5400 P-VALUE= 0.463 Ejercicio 2.3
  • 50. Variables ficticias Definición Binomiales Multinomiales Regresión con variables ficticias Aplicación para solucionar Universidade de Vigo la normalidad
  • 51. Definición de Variables ficticias Universidade de Vigo Son variables que caracterizan comportamientos cualitativos de forma que indican si una determinada observación verifica o no una propiedad prefijada También se les denomina variables indicador de la propiedad o característica Generalmente se definen como variables dicotómicas, pero también pueden definirse para variables multinomiales
  • 52. Variables ficticias dicotómicas Universidade de Vigo Supongamos que tenemos una variable cualitativa dicotómica C, es decir, que se verifica una determinada propiedad o no, que tienen una cualidad o no, etc..., por tanto únicamente puede tomar dos valores A y B. Se define la variable ficticia dicotómica como De esta forma se 1 si C = A cuantifica el efecto de IA =  la variable 0 si C = B dicotómica, vale 1 si la cualidad se verifica y 0 si no. 19/01/2009
  • 53. Ejemplos Universidade de Vigo En una encuesta responder si o no Ser valor atípico o no serlo Saber informática o no Tener un sexo u otro Ser conductor o no Ser directivo o no .........
  • 54. Variables ficticias multinomiales Universidade de Vigo Supongamos que tenemos una variable cualitativa multinomial C, es decir, que puede tomar mas de dos valores C1, ...., Cm Se define una variable ficticia dicotómica para cada uno de los posibles valores. 1 si Ct = c j j=1,...m I jt =  0 si Ct ≠ c j t=1,…T
  • 55. Ejemplo Universidade de Vigo Supongamos que queremos estudiar la estacionalidad de las ventas de un producto. La variable estación toma cuatro valores: Primavera, verano, otoño e invierno. Definimos dichas opciones como: C1= Ventas de primavera C2= Ventas de verano C3= Ventas de otoño C4= Ventas de invierno Por lo tanto definiremos cuatro variables ficticias: Una hace relación a la primavera Otra al verano Otra al otoño Y la última, al invierno
  • 56. Ejemplo (2) Universidade de Vigo 1 si ventas ∈ C 1 Prim avera =   0 si no 1 si ventas ∈ C 2 V erano =   0 si no 1 si ventas ∈ C 3 O toño =   0 si no 1 si ventas ∈ C 4 Invierno =   0 si no
  • 57. Variables ficticias multinomiales (2) Universidade de Vigo Por consiguiente tendremos m variables ficticias, pero todas ellas van a verificar una restricción: la suma de todas las variables siempre vale 1, ya que siempre ocurre uno de los posibles casos. Por consiguiente una se puede poner en función del resto, lo que implica que bastaría definir m-1 variables
  • 58. Variables ficticias multinomales (3) Universidade de Vigo Por consiguiente tendríamos 1 si Ct = c j j=1,...m-1 I jt =  0 si Ct ≠ c j t=1,…T
  • 59. Ejemplo (3) Universidade de Vigo En el caso de las estaciones 1 si ventas ∈ C1 tendríamos sólo Primavera =  tres, pues el 0 si no invierno sería 1 1 si ventas ∈C2 menos la suma de Verano =  las otras tres. 0 si no 1 si ventas ∈ C3 Otoño =  0 si no Invierno= 1-Primavera-Verano-Otoño
  • 60. Variables ficticias en la regresión Universidade de Vigo Al incluirlas en una regresión lo hacen como cualquier otra variable, con la diferencia de que el coeficiente nos mide el cambio que se produce por estar en esa categoría en vez de en otra Ejemplo considerar el coste de producir una pieza en dos sectores diferentes A y B
  • 61. Coste de producción en dos sectores Universidade de Vigo El hecho de incluir o no la variable ficticia cambia los parámetros de la regresión Regresión para cada sector Sector A Sector B Conjunta sin dividir en sectores Vamos a intentar formalizarlo
  • 62. Ejemplos de regresión con variables dicotómicas Universidade de Vigo El caso más habitual es cuando se responde a preguntas sobre gustos, actitudes, etc., únicamente de la forma si o no, sin respuestas intermedias. También se usa para medir efectos de cambios en el tiempo por legislaciones o efectos puntuales debidos a un sólo valor o a un conjunto de valores. Este será el caso que nos interese para resolver los problemas que se plantean con los valores atípicos, pero previamente veamos como se introducen estas variables en las ecuaciones de regresión y que efectos pueden producir.
  • 63. Planteamiento de la regresión con variables dicotómicas Universidade de Vigo Supongamos que tenemos una variable cualquiera C que únicamente puede tomar dos valores A y B de forma que ambos son excluyentes y exhaustivos. Entones la variable ficticia se define como 1 si C = A IA =  0 si C = B
  • 64. Regresión con variables dicotómicas Universidade de Vigo En el caso mas simple, se introduciría en el modelo de regresión como una variable cualquiera Modelo sin variable ficticia y = β0 + β1 X 1 +⋯+ βk X k + ε Modelo con variable ficticia y = β0 + β1 X 1 +⋯+ βk X k + αI A + ε Efecto de la variable ficticia
  • 65. Interpretación Universidade de Vigo Las pendientes se interpretan igual, pero ahora sería el efecto independientemente del sector La constante β0 sería el coste fijo en el sector B La suma de β0 y α sería el coste fijo en el sector A Por tanto α mide la diferencia entre los costes fijos.
  • 66. Efecto de las variables dicotómicas en la regresión Universidade de Vigo Partiendo del modelo sin variable ficticia se puede medir el impacto de esta sobre cada uno de los coeficientes de la regresión cuando se sospecha que cada uno de los grupos tiene una relación diferente totalmente. En ese caso se definen una serie de variables auxiliares que miden el impacto sobre la pendiente  X j si t ∈ A IX j =  j = 1...k 0 si t ∉ A Con esas variable el modelo quedaría: Efecto de la variable ficticia sobre la y = β 0 + β1 X 1 + ⋯ + β X k + pendiente de Xk +α 0 I A + α1 IX 1 + ⋯ + α k IX k + ε
  • 67. Interpretación Universidade de Vigo Las pendientes se interpretan igual, pero ahora sería el efecto independientemente del sector La constante β0 sería el efecto fijo en el sector B La suma de β0 y α0 sería el efecto fijo en el sector A Por tanto α0 mide la diferencia entre los efectos fijos Cada una de las pendientes βj sería el impacto de Xj sobre Y en el sector B La suma de βj y αj nos mediría el impacto de Xj sobre Y en el sector A Por tanto cada uno de los αj nos mide la diferencia entre los impactos en los sectores A y B.
  • 68. Construcción de variables ficticias con el comando GENR Universidade de Vigo Funciones lógicas: se definen mediante relaciones y en función de los operadores lógicos Relaciones: Igual →.EQ., Distinto →.NE., Mayor o igual →.GE., Mayor estricto →.GT., Menor o igual →.LE., Menor estricto →.LT. Operadores lógicos .NOT., → Negación .AND., → Intersección .OR. → unión Se colocan siempre entre paréntesis.
  • 69. Ejemplo de variables ficticias Universidade de Vigo La utilización de variables ficticias (variables dicotómicas o variables dummy) en un modelo econométrico permite la inclusión de aspectos cualitativos en el modelo. En este caso, vamos a dividir las familias de la muestra en tres grupos, de acuerdo con su tamaño familiar: Grupo 1: familias de tamaño pequeño (de 1 a 3 componentes). Grupo 2: familias de tamaño medio (de 4 a 6 componentes). Grupo3: familias de tamaño grande (a partir de 7 componentes). Sea X3 la variable que mide el tamaño de las familias, entonces tendríamos una variable para cada grupo GENR D1=(X3.LE.3) Nos indica si una familia GENR D2=(X3.GT.3).AND.(X3.LE.6) pertenece al grupo de tamaño pequeño o no. GENR D3=(X3.GE.7)
  • 70. Trampa de las variables ficticias Universidade de Vigo A la hora de incluir variables ficticias en el modelo debemos ser cautelosos puesto que podemos provocar un problema de multicolinealidad perfecta, es decir, podemos caer en la denominada “trampa de las variables ficticias”.
  • 71. Regresión en XUMA con variables ficticias Universidade de Vigo |_GENR T=TIME(0) |_GENR D12=(T.EQ.12) |_OLS Y X1 X2 D12/RESID=E INFLUENCE HATDIAG=HT REQUIRED MEMORY IS PAR= 3 CURRENT PAR= 2000 OLS ESTIMATION 20 OBSERVATIONS DEPENDENT VARIABLE= Y ...NOTE..SAMPLE RANGE SET TO: 1, 20 R-SQUARE = 0.9855 R-SQUARE ADJUSTED = 0.9828 VARIANCE OF THE ESTIMATE-SIGMA**2 = 0.30698E-01 STANDARD ERROR OF THE ESTIMATE-SIGMA = 0.17521 SUM OF SQUARED ERRORS-SSE= 0.49117 MEAN OF DEPENDENT VARIABLE = 13.708 LOG OF THE LIKELIHOOD FUNCTION = 8.68826 VARIABLE ESTIMATED STANDARD T-RATIO PARTIAL STANDARDIZED ELASTICITY NAME COEFFICIENT ERROR 16 DF P-VALUE CORR. COEFFICIENT AT MEANS X1 0.48369 0.1711E-01 28.27 0.000 0.990 0.9224 0.2085 X2 0.57535E-01 0.1477E-01 3.896 0.001 0.698 0.1183 0.0285 D12 0.88083 0.1956 4.504 0.000 0.748 0.1476 0.0032 CONSTANT 10.415 0.1499 69.47 0.000 0.998 0.0000 0.7598
  • 72. Efecto en la regresión en XUMA de la variable ficticia Universidade de Vigo RESIDUAL RSTUDENT HT COVRAT DFFITS DFFIT 1 -0.31969 -2.0908 0.0779 0.5047 -0.6077 -0.27007E-01 2 -0.10402 -0.6500 0.1960 1.4407 -0.3209 -0.25351E-01 3 0.26206 1.7350 0.1635 0.7446 0.7671 0.51219E-01 4 -0.27322E-01 -0.1673 0.1835 1.5737 -0.0793 -0.61407E-02 5 0.26840 1.7640 0.1463 0.7134 0.7302 0.45991E-01 6 -0.94858E-01 -0.5485 0.0682 1.2832 -0.1483 -0.69375E-02 7 0.17410 1.0880 0.1563 1.1323 0.4683 0.32256E-01 8 0.88418E-01 0.5119 0.0729 1.3029 0.1435 0.69511E-02 9 -0.16736 -1.0261 0.1305 1.1350 -0.3975 -0.25115E-01 10 -0.85826E-01 -0.5376 0.2066 1.5117 -0.2743 -0.22345E-01 11 0.18209 1.1141 0.1167 1.0664 0.4050 0.24063E-01 12 0.64435E-14 0.0000 1.0000********* 106.9110 19.346 13 0.10515 0.7446 0.3683 1.7725 0.5686 0.61319E-01 14 -0.23246 -1.4430 0.0974 0.8528 -0.4741 -0.25090E-01 15 -0.17150 -1.0457 0.1187 1.1085 -0.3837 -0.23095E-01 16 0.12570 0.8123 0.2365 1.4273 0.4521 0.38932E-01 17 -0.30907E-01 -0.1989 0.2605 1.7322 -0.1180 -0.10887E-01 atípico aparece El valor 18 -0.19273E-01 -0.1146 0.1353 1.4918 -0.0453 -0.30148E-02 19 -0.40684E-01 -0.2437 0.1456 ahora como muy influyente, 1.4915 -0.1006 -0.69358E-02 20 0.87971E-01 0.5228 0.1194 1.3676 pero no atípico 0.1925 0.11927E-01 SUM-OF-SQUARED PREDICTION ERRORS SSPE,PRESS,CV= 374.93 SCHMIDT(1974) SUM OF SQUARES OF STANDARDIZED PREDICTION ERRORS= 0.56862 STONE(1974) CROSS-VALIDATION= 0.36193E-01
  • 73. Grafico de probabilidad Universidade de Vigo Ya no hay valores atípicos, es prácticamente normal
  • 74. Ejercicio 2.4 Universidade de Vigo Curva normal Cola de probabilidad Nivel de significación Area Valor crítico Valor muestral del estadístico