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TEMA 9

Introducción a la Inferencia Estadística




                               Probabilidades y Estadística I
Esquema inicial

1. Introducción

2. Muestreo

3. Muestra aleatoria simple (m.a.s)

4. Media muestral. Propiedades

5. Distribución asintótica de la media muestral

6. Distribuciones asociadas a la Normal


                                                  Probabilidades y Estadística I
Esquema inicial

1. Introducción

2. Muestreo

3. Muestra aleatoria simple (m.a.s)

4. Media muestral. Propiedades

5. Distribución asintótica de la media muestral

6. Distribuciones asociadas a la Normal


                                                  Probabilidades y Estadística I
1. Introducción                                    (1/8)




PATRONES NUMÉRICOS


SERIE 1   3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3   Cte = 3


SERIE 2   2, 4, 6, 8, 10, 12             Xn = 2n n = 1,2,3....


SERIE 3   1, 2, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4   n veces el número “n”

SERIE 4   1, 2, 1, 1, 2, 3, 2, 1, 1, 1




                                             Probabilidades y Estadística I
1. Introducción                             (2/8)




PATRONES NUMÉRICOS



 SERIE 4 Seis “1”
          Tres “2”
                                   REPETICIONES
                                        (Tablas)
          Un “3”




                                   REPETICIONES
                                       (Gráficos)



                                       Probabilidades y Estadística I
1. Introducción                             (3/8)




PATRONES NUMÉRICOS




                             REPETICIONES
                                  (Tablas)




                             REPETICIONES
                                 (Gráficos)



                                 Probabilidades y Estadística I
1. Introducción                                                                  (4/8)


Catálogo de perfiles

  0,4                                                          0,1

  0,3                                                         0,08

                                                              0,06
  0,2
                                                              0,04
  0,1
                                                              0,02
    0                                                              0
        -5   -3    -1   1     3             5                          0   10   20    30   40   50   60

                  N (µ ,σ )                                                     Exp (λ )
                                  1,2
                                    1
                                  0,8
                                  0,6
                                  0,4
                                  0,2
                                    0
                                        0       1   2   3      4



                                            Erlang (k , λ )
                                                                                     Probabilidades y Estadística I
1. Introducción                                   (5/8)


Asignación




                          1,2
                            1
                          0,8
                          0,6
                          0,4
                          0,2
                            0
                                0    1        2        3        4


                                    Erlang (k , λ )


                                     Probabilidades y Estadística I
1. Introducción                                         (6/8)


      Problemas


                                   1. Determinar el valor de los parámetros a partir
1,2
  1
                                      de los datos (Estimación, Tema 10 y 11)
0,8
0,6                                2. Determinar si estimación de los parámetros
0,4
                                      es asumible (Contraste paramétrico, Tema 12)
0,2
  0
      0     1     2     3   4
                                   3. Determinar si la asignación de esa ley de
          Erlang (k , λ )             incertidumbre es asumible
                                      (Contraste no paramétrico, Tema 13)

      FUENTE DE INFORMACIÓN: Los datos con los que se construyó el histograma

                                                           Probabilidades y Estadística I
1. Introducción                                       (7/8)


Objetivo



       SERIE 4    1, 2, 1, 1, 2, 2, 3, 2, 1, 1, 1 ?




       SERIE 4    1, 2, 1, 1, 2, 2, 3, 2, 1, 1, 1 (1, 2 ó 3)



                 SIMULACIÓN / PREDICCIÓN


                                              Probabilidades y Estadística I
1. Introducción                               (8/8)


Recursos


  DATOS
             x1, x2,..., xn   Patrón aproximado
 MUESTRA




 POBLACIÓN       X               Patrón exacto



                                   Probabilidades y Estadística I
Esquema inicial

1. Introducción

2. Muestreo

3. Muestra aleatoria simple (m.a.s)

4. Media muestral. Propiedades

5. Distribución asintótica de la media muestral

6. Distribuciones asociadas a la Normal


                                                  Probabilidades y Estadística I
2. Muestreo
 Objetivo
 Al no poder contar con la población completa, necesitamos extraer un
 subconjunto
 Seleccionar bien los elementos de la muestra para que aproxime al patrón
 lo mejor posible


 Tipos

a) Aleatorio       Población homogénea      c) Sistemático          En listas

b) Estratificado   Población en estratos    d) Polietápico          Muy heterogénea




                                                      Probabilidades y Estadística I
Esquema inicial

1. Introducción

2. Muestreo

3. Muestra aleatoria simple (m.a.s)

4. Media muestral. Propiedades

5. Distribución asintótica de la media muestral

6. Distribuciones asociadas a la Normal


                                                  Probabilidades y Estadística I
3. Muestra aleatoria simple                                                                                  (1/2)



 POBLACIÓN                                Variable aleatoria
                                              1,2
                                                1



    X                                         0,8
                                              0,6
                                              0,4
                                              0,2
                                                0
                                                    0             1       2       3       4




  MUESTRA                    Conjunto de n variables aleatorias
                   1,2                                  1,2                                             1,2
                     1                                    1                                               1
                   0,8                                  0,8                                             0,8
                   0,6                                  0,6                                             0,6




X1, X2,…, Xn
                   0,4                                  0,4                                             0,4
                   0,2                                  0,2                                             0,2
                     0
                         0    1   2   3   4
                                                          0
                                                              0       1       2       3       4
                                                                                                  …..     0
                                                                                                              0   1    2   3   4




                             Idénticamente distribuidas e independientes


                                                                                  Probabilidades y Estadística I
3. Muestra aleatoria simple                                          (2/2)



 POBLACIÓN                    Función de densidad /probabilidad


    X                                         f ( x)



  MUESTRA                     Funciónes de densidad /probabilidad
                              individuales


X1, X2,…, Xn                           f ( x1 ) f ( x2 ) … f ( xn )

                                       n
               f ( x1 , x2 , , xn ) = ∏ f ( xi )
                                      i =1

                                                    Probabilidades y Estadística I
Esquema inicial

1. Introducción

2. Muestreo

3. Muestra aleatoria simple (m.a.s)

4. Media muestral. Propiedades

5. Distribución asintótica de la media muestral

6. Distribuciones asociadas a la Normal


                                                  Probabilidades y Estadística I
4. Media muestral. Propiedades                                       (1/3)


Definición

Sea X1,X2,…,Xn una m.a.s de una población X de media µ y varianza σ2.

Se denomina media muestral a la siguiente variable aleatoria nueva:


                        X 1 + X 2 + .... + X n
                   Xn =
                                  n


                E Xn  = µ
                                                      σ2
                                    Var  X n  =
                                                     n

                                                      Probabilidades y Estadística I
4. Media muestral. Propiedades                                   (2/3)




P ( X − µ > kσ ) ≤ 2 ⇔ P ( X − µ ≤ kσ ) > 1 − 2
                   1                          1
                  k                          k


                  σ2                                       σ2
P( X − µ > k) ≤       2
                          ⇔ P ( X − µ ≤ kσ ) > 1 −
                  k                                         k2


                                      σ2
             (
           P X n − µ ≤ k > 1−  )      nk 2

                                             Probabilidades y Estadística I
4. Media muestral. Propiedades                     (3/3)


Ejemplo




                                   Probabilidades y Estadística I
Esquema inicial

1. Introducción

2. Muestreo

3. Muestra aleatoria simple (m.a.s)

4. Media muestral. Propiedades

5. Distribución asintótica de la media muestral

6. Distribuciones asociadas a la Normal


                                            Probabilidades y Estadística I
5. Distribución asintótica




                        Probabilidades y Estadística I
Esquema inicial

1. Introducción

2. Muestreo

3. Muestra aleatoria simple (m.a.s)

4. Media muestral. Propiedades

5. Distribución asintótica de la media muestral

6. Distribuciones asociadas a la Normal


                                                  Probabilidades y Estadística I
6. Distr. asociadas a la Normal                               (1/9)




Caso particular de


      CHI CUADRADO con n grados de libertad

                                         Probabilidades y Estadística I
6. Distr. asociadas a la Normal                     (2/9)




                          Probabilidades y Estadística I
6. Distr. asociadas a la Normal                     (3/9)




                          Probabilidades y Estadística I
6. Distr. asociadas a la Normal                           (4/9)




t- Student con n grados de libertad

                                Probabilidades y Estadística I
6. Distr. asociadas a la Normal                     (5/9)




                          Probabilidades y Estadística I
6. Distr. asociadas a la Normal                     (6/9)




                          Probabilidades y Estadística I
6. Distr. asociadas a la Normal                                  (7/9)




 F de Snédecor con n,m grados de libertad




                                       Probabilidades y Estadística I
6. Distr. asociadas a la Normal                     (8/9)




                          Probabilidades y Estadística I
6. Distr. asociadas a la Normal                     (9/9)




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  • 1. TEMA 9 Introducción a la Inferencia Estadística Probabilidades y Estadística I
  • 2. Esquema inicial 1. Introducción 2. Muestreo 3. Muestra aleatoria simple (m.a.s) 4. Media muestral. Propiedades 5. Distribución asintótica de la media muestral 6. Distribuciones asociadas a la Normal Probabilidades y Estadística I
  • 3. Esquema inicial 1. Introducción 2. Muestreo 3. Muestra aleatoria simple (m.a.s) 4. Media muestral. Propiedades 5. Distribución asintótica de la media muestral 6. Distribuciones asociadas a la Normal Probabilidades y Estadística I
  • 4. 1. Introducción (1/8) PATRONES NUMÉRICOS SERIE 1 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3 Cte = 3 SERIE 2 2, 4, 6, 8, 10, 12 Xn = 2n n = 1,2,3.... SERIE 3 1, 2, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4 n veces el número “n” SERIE 4 1, 2, 1, 1, 2, 3, 2, 1, 1, 1 Probabilidades y Estadística I
  • 5. 1. Introducción (2/8) PATRONES NUMÉRICOS SERIE 4 Seis “1” Tres “2” REPETICIONES (Tablas) Un “3” REPETICIONES (Gráficos) Probabilidades y Estadística I
  • 6. 1. Introducción (3/8) PATRONES NUMÉRICOS REPETICIONES (Tablas) REPETICIONES (Gráficos) Probabilidades y Estadística I
  • 7. 1. Introducción (4/8) Catálogo de perfiles 0,4 0,1 0,3 0,08 0,06 0,2 0,04 0,1 0,02 0 0 -5 -3 -1 1 3 5 0 10 20 30 40 50 60 N (µ ,σ ) Exp (λ ) 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 1 2 3 4 Erlang (k , λ ) Probabilidades y Estadística I
  • 8. 1. Introducción (5/8) Asignación 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 1 2 3 4 Erlang (k , λ ) Probabilidades y Estadística I
  • 9. 1. Introducción (6/8) Problemas 1. Determinar el valor de los parámetros a partir 1,2 1 de los datos (Estimación, Tema 10 y 11) 0,8 0,6 2. Determinar si estimación de los parámetros 0,4 es asumible (Contraste paramétrico, Tema 12) 0,2 0 0 1 2 3 4 3. Determinar si la asignación de esa ley de Erlang (k , λ ) incertidumbre es asumible (Contraste no paramétrico, Tema 13) FUENTE DE INFORMACIÓN: Los datos con los que se construyó el histograma Probabilidades y Estadística I
  • 10. 1. Introducción (7/8) Objetivo SERIE 4 1, 2, 1, 1, 2, 2, 3, 2, 1, 1, 1 ? SERIE 4 1, 2, 1, 1, 2, 2, 3, 2, 1, 1, 1 (1, 2 ó 3) SIMULACIÓN / PREDICCIÓN Probabilidades y Estadística I
  • 11. 1. Introducción (8/8) Recursos DATOS x1, x2,..., xn Patrón aproximado MUESTRA POBLACIÓN X Patrón exacto Probabilidades y Estadística I
  • 12. Esquema inicial 1. Introducción 2. Muestreo 3. Muestra aleatoria simple (m.a.s) 4. Media muestral. Propiedades 5. Distribución asintótica de la media muestral 6. Distribuciones asociadas a la Normal Probabilidades y Estadística I
  • 13. 2. Muestreo Objetivo Al no poder contar con la población completa, necesitamos extraer un subconjunto Seleccionar bien los elementos de la muestra para que aproxime al patrón lo mejor posible Tipos a) Aleatorio Población homogénea c) Sistemático En listas b) Estratificado Población en estratos d) Polietápico Muy heterogénea Probabilidades y Estadística I
  • 14. Esquema inicial 1. Introducción 2. Muestreo 3. Muestra aleatoria simple (m.a.s) 4. Media muestral. Propiedades 5. Distribución asintótica de la media muestral 6. Distribuciones asociadas a la Normal Probabilidades y Estadística I
  • 15. 3. Muestra aleatoria simple (1/2) POBLACIÓN Variable aleatoria 1,2 1 X 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 1 2 3 4 MUESTRA Conjunto de n variables aleatorias 1,2 1,2 1,2 1 1 1 0,8 0,8 0,8 0,6 0,6 0,6 X1, X2,…, Xn 0,4 0,4 0,4 0,2 0,2 0,2 0 0 1 2 3 4 0 0 1 2 3 4 ….. 0 0 1 2 3 4 Idénticamente distribuidas e independientes Probabilidades y Estadística I
  • 16. 3. Muestra aleatoria simple (2/2) POBLACIÓN Función de densidad /probabilidad X f ( x) MUESTRA Funciónes de densidad /probabilidad individuales X1, X2,…, Xn f ( x1 ) f ( x2 ) … f ( xn ) n f ( x1 , x2 , , xn ) = ∏ f ( xi ) i =1 Probabilidades y Estadística I
  • 17. Esquema inicial 1. Introducción 2. Muestreo 3. Muestra aleatoria simple (m.a.s) 4. Media muestral. Propiedades 5. Distribución asintótica de la media muestral 6. Distribuciones asociadas a la Normal Probabilidades y Estadística I
  • 18. 4. Media muestral. Propiedades (1/3) Definición Sea X1,X2,…,Xn una m.a.s de una población X de media µ y varianza σ2. Se denomina media muestral a la siguiente variable aleatoria nueva: X 1 + X 2 + .... + X n Xn = n E Xn  = µ σ2   Var  X n  =   n Probabilidades y Estadística I
  • 19. 4. Media muestral. Propiedades (2/3) P ( X − µ > kσ ) ≤ 2 ⇔ P ( X − µ ≤ kσ ) > 1 − 2 1 1 k k σ2 σ2 P( X − µ > k) ≤ 2 ⇔ P ( X − µ ≤ kσ ) > 1 − k k2 σ2 ( P X n − µ ≤ k > 1− ) nk 2 Probabilidades y Estadística I
  • 20. 4. Media muestral. Propiedades (3/3) Ejemplo Probabilidades y Estadística I
  • 21. Esquema inicial 1. Introducción 2. Muestreo 3. Muestra aleatoria simple (m.a.s) 4. Media muestral. Propiedades 5. Distribución asintótica de la media muestral 6. Distribuciones asociadas a la Normal Probabilidades y Estadística I
  • 22. 5. Distribución asintótica Probabilidades y Estadística I
  • 23. Esquema inicial 1. Introducción 2. Muestreo 3. Muestra aleatoria simple (m.a.s) 4. Media muestral. Propiedades 5. Distribución asintótica de la media muestral 6. Distribuciones asociadas a la Normal Probabilidades y Estadística I
  • 24. 6. Distr. asociadas a la Normal (1/9) Caso particular de CHI CUADRADO con n grados de libertad Probabilidades y Estadística I
  • 25. 6. Distr. asociadas a la Normal (2/9) Probabilidades y Estadística I
  • 26. 6. Distr. asociadas a la Normal (3/9) Probabilidades y Estadística I
  • 27. 6. Distr. asociadas a la Normal (4/9) t- Student con n grados de libertad Probabilidades y Estadística I
  • 28. 6. Distr. asociadas a la Normal (5/9) Probabilidades y Estadística I
  • 29. 6. Distr. asociadas a la Normal (6/9) Probabilidades y Estadística I
  • 30. 6. Distr. asociadas a la Normal (7/9) F de Snédecor con n,m grados de libertad Probabilidades y Estadística I
  • 31. 6. Distr. asociadas a la Normal (8/9) Probabilidades y Estadística I
  • 32. 6. Distr. asociadas a la Normal (9/9) Probabilidades y Estadística I