distribuciones muestrales

32
Distribuciones Distribuciones fundamentales de fundamentales de Muestreo Muestreo Población: Consiste en la totalidad de las observaciones en las que estamos interesados. Cada observación en una población es un valor de una v. a. X que tiene alguna distribución de probabilidad . x f

Upload: hector-funes

Post on 17-Jun-2015

88.015 views

Category:

Business


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Distribuciones Muestrales

Distribuciones fundamentales Distribuciones fundamentales de Muestreode Muestreo

Población: Consiste en la totalidad de las observaciones en las que estamos interesados.

Cada observación en una población es un valor de una v. a. X que tiene alguna distribución de probabilidad . xf

Page 2: Distribuciones Muestrales

La media(valor esperado) de una población

La varianza de la población

población normal

población xf

Page 3: Distribuciones Muestrales

Muestra

Población

Muestra

Población

INFERIR

Muestra Aleatoria: ''observaciones realizadas al azar en forma independiente''

¿Qué información nos trasmiten los datos?

Page 4: Distribuciones Muestrales

v. a. Xi i= 1,...,n Xi :''i_ésima medición o valor de la muestra que observemos''

nXX ,,1muestra aleatoria de la población )(xf

MuestraMuestra AleatoriaAleatoria

nxx ,,1

Page 5: Distribuciones Muestrales

Cualquier función de las v. a. que forman una muestra aleatoria.

EstadísticoEstadístico

n

X

X

n

ii

1

11

2

2

n

XX

S

n

ii

Page 6: Distribuciones Muestrales

La distribución de probabilidad de un estadístico

Distribución Muestral

Distribución Muestral de la Media

2,.~ normalX

n

normalX2

,.~

Page 7: Distribuciones Muestrales

Sea una población con media μ y desviación típica σ.

tiene por media μ y desviación típica σ/√n

La distribución de las medias de las muestras aleatorias (con reposición) de tamaño n,

Page 8: Distribuciones Muestrales

Teorema del límite centralTeorema del límite central

Dada una población, con media μ y desviación típica σ finitas, y seleccionamos al azar muestras aleatorias de tamaño n, entonces a medida que n crece la distribución de las medias muestrales se aproxima a una distribución normal.

Page 9: Distribuciones Muestrales

Teorema del límite centralTeorema del límite centralDada una población, con media μ y desviación típica σ finitas, y seleccionamos al azar muestras aleatorias de tamaño n, entonces la forma límite de la distribución de Z conforme n crece indefinidamente

)1,0;(~ zNn

XZ

Page 10: Distribuciones Muestrales

Distribución muestral de la media

Veremos primero el caso de que la distribución subyacente sea normal, con media y varianza 2

La media de la distribución muestral de medias es

La varianza de la distribución muestral de medias es 2 / n

La forma de la distribución muestral de la media muestral es normal.

Page 11: Distribuciones Muestrales

Ejemplo 1

N10

400

300

200

100

0

Desv. típ. = 4.75

Media = 99.9

N = 3600.00

Distribución poblacional subyacente (dist. Normal):

Media = 100

Varianza = 225

Desv. típica = 15

Distribución muestral de la media:

Tamaño muestral =10

Media = 100

Varianza = 225/10 =22.5

Desv.típica =En este y sucesivos gráficos: Número de muestras n 22.5 4.74

Page 12: Distribuciones Muestrales

Distribución muestral de la mediaVeamos ahora el caso en que la distribución subyacente sea arbitraria, con media y varianza 2

La media de la distribución muestral de medias es

La varianza de la distribución muestral de medias es 2 / nLa forma de la distribución muestral de la media TAMBIÉN tiende a ser normal. En concreto, la distribución muestral se acercará más y más a la distribución normal (media y varianza 2/n) a medida que se aumente el tamaño de cada muestra.

Page 13: Distribuciones Muestrales

Ejemplo 4Distribución poblacional subyacente (dist. Gamma):

Media = 100

Varianza = 100

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

80 85 90 95 100 105 110 115 120

0,)(

)( 1

xexp

qxf qxp

p

q

pXE ][

2][

q

pXVar

Page 14: Distribuciones Muestrales

Ejemplo 4Distribución poblacional subyacente (dist. Gamma):

Media = 100

Varianza = 100

DISGAMMA

500

400

300

200

100

0

Desv. típ. = 3.12

Media = 100.0

N = 3600.00

Distribución muestral de la media:

Tamaño muestral = 10

Media = 100

Varianza = 100/10 = 10

Desv. típica = 10 3.16

Page 15: Distribuciones Muestrales

Distribuciones usadas en inferenciaDistribuciones usadas en inferenciaDistribución Ji-Cuadrado o Chi-cuadrado o 2 de Pearson con “n” grados de libertad.Sean X1 , X2 , ... ,Xn n variables aleatorias continuas independientes tal que Xi = N (0,1) con i = 1, ..., n (i.i.d.). Definamos la variable aleatoria:

n

iniXY

1

22

0,

22

)(2

21

2

xn

eyyf n

yn

YSu densidad de probabilidadserá:

Page 16: Distribuciones Muestrales

la función gamma es:

0

1 dyey y

nYE nYVar 2

Page 17: Distribuciones Muestrales

Distribución Muestral de SDistribución Muestral de S22

Si S2 es la varianza de una muestra aleatoria de tamaño n que se toma de una población normal que tiene la varianza entonces el estadístico:

tiene una distribución ji cuadrada con n -1 grados de libertad.

n

i

i XXSn

12

2

2

22 )1(

Page 18: Distribuciones Muestrales

Distribución Muestral deDistribución Muestral de

Probability Density Function

y=chi2(x,10)

0.000

0.044

0.087

0.131

0.175

0.00 6.25 12.50 18.75 25.00

2

2*)1(

sn

Page 19: Distribuciones Muestrales

22

2

1 como distribuye se

)1,0( como distribuye se

),( como distribuyese Si

xx

Nxx

NX

2*

11

2* s)1(

1

1s 22

nxxxxn

n

i

n

i

212 como distribuye se

)1( 2*

nsn

n

iniX

1

22

Tipificando

Page 20: Distribuciones Muestrales

TABLA DE 2

2n

0.99 0.975 0.025 0.01n1

2

3

4

5

grados de libertadvalores acumulados de 2

n

orden percentílico

p

Page 21: Distribuciones Muestrales

Usos de la Ji-Cuadrado

a) Para hacer inferencias acerca de la varianza poblacional. Es decir, para calcular Intervalos de Confianza y Prueba de hipótesis para la varianza poblacional.

b) Para hacer pruebas de Bondad de Ajuste. O sea, para probar si un conjunto de datos sigue una distribución pre-determinada.

c) Para hacer análisis de tablas de contingencia.

Page 22: Distribuciones Muestrales

Student era el seudónimo de W.S. Gosset, un pionero estadista que trabajó en la Cervecería Guiness de Dublín.

Sea X v.a.c. tal que X ~ N (0,1)Y v.a.c. tal que Y ~ 2

n

nY

Xtn

tn

n

ntn

tf

n

T ,

2

12

1

)(

2

12

Con función de densidad de probabilidad:

Distribución t de Student

Page 23: Distribuciones Muestrales

Distribución t de Student

Supongamos que la población es normal con media y varianza desconocida y que se desea hacer inferencias acerca de , basada en una muestra pequeña (n < 30) tomada de la población. En este caso la distribución de la media muestral ya no es normal, sino que sigue la distribución t de Student.

X

Page 24: Distribuciones Muestrales

Si de una población Normal con media y desviación estándar se extrae una muestra de tamaño n, entonces el estadístico:

n

sx

t

se distribuye como una t de Student con n-1 grados de libertad.

Distribución t de Student

Page 25: Distribuciones Muestrales

La distribución t de Student es bastante similar a la Normal Estándar, con la diferencia que se aproxima más lentamente al eje horizontal.

El parámetro de esta distribución son los grados de libertad.

Page 26: Distribuciones Muestrales

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

x

C2

Curva Normal Estandar y T con 5 grados de libertad

Hecho por Edgar Acuna

Curva NormalEstandar

t con 5gl.

Page 27: Distribuciones Muestrales

0tE 2

n

ntVar

Page 28: Distribuciones Muestrales

Cuando la distribución de la población de la que obtenemos las medias muestrales no es normal, el estadístico anterior, se distribuye como una normal tipificada para valores de n > 30.

n

sx

t

Page 29: Distribuciones Muestrales

TABLA DE LA DISTRIBUCION t DE STUDENT

t.55 t.60 t.99 t.995n1

2

3

4

5

orden percentílico

grados de libertad valores acumulados de tp

tp

Page 30: Distribuciones Muestrales

Distribución F de Fisher o F-Snedecor

Definamos ),( mnF

mYnX

Z

0,)(

22

2)( 2

12

2/2/

zmnz

mn

mnmn

zfmnn

nn

Z

Sea X v.a.c. tal que X ~ 2n

Y v.a.c. tal que Y ~ 2m independientes

Page 31: Distribuciones Muestrales

2

m

mZE

)()()(42

222

2

mmnmnm

ZV

(m,n)

Page 32: Distribuciones Muestrales

Distribución muestral del estimador

Cuando las distribuciones de la que obtenemos las varianzas muestrales son normales:

y extraemos dos muestras de tamaño n y m respectivamente. El estadístico anterior se distribuye según la distribución F de Fisher con n - 1 grados de libertad en el numerador y m -1 grados de libertad en el denominador, Fn-1, m-1.

22*

22*

/

/

yy

xx

s

s

),(),( yyxx NyN