Práctica de métodos cuantitativos y renta fija del CFA Level I: pack de repaso

Hojas de fórmulas, los pasos clave de los métodos de cada tema y 20 problemas de práctica, con las soluciones completas al final.

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1Fórmulas y métodos

Valor temporal del dinero

Valor futuro
FV = PV·(1 + i)n
Valor actual
PV = FV/(1 + i)n
Varios periodos al año
i = r/m, N = m·n
Renta, valor actual
PV = PMT·[1 − (1 + i)−n]/i
Renta, valor futuro
FV = PMT·[(1 + i)n − 1]/i

Método

  1. Dibuja una línea temporal con cada flujo de caja y su momento.
  2. Ajusta el tipo al periodo: un tipo mensual para pagos mensuales.
  3. Usa FV = PV·(1 + i)ⁿ para importes únicos y las fórmulas de rentas para pagos iguales.
  4. Comprueba el signo y el orden de magnitud de la respuesta.

VAN y TIR

Valor actual neto
NPV = −C0 + Σ CFt/(1 + r)t
Flujos iguales
NPV = −C0 + CF·[1 − (1 + r)−n]/r
Tasa interna de retorno
el r con el que NPV = 0
Decisión
aceptar si NPV > 0 (o IRR > rentabilidad exigida)

Método

  1. Anota todos los flujos de caja con su año; la inversión del año 0 es negativa.
  2. Descuenta cada flujo de caja: CFt/(1 + r)t.
  3. Súmalos para obtener el VAN. Si es positivo, el proyecto rinde más que r.
  4. Para la TIR, busca el tipo que anula el VAN por tanteo o interpolación.

Precio y rentabilidad de bonos

Precio del bono
P = C·(1 − (1 + y)−n)/y + F/(1 + y)n
Cupones semestrales
C/2, y/2 y 2n periodos
Rentabilidad corriente
C/P
Precio y rentabilidad
rentabilidad sube → precio baja

Método

  1. Halla el cupón por periodo y la rentabilidad por periodo.
  2. Precio = valor actual de los cupones (una renta) + valor actual del nominal.
  3. Con cupones semestrales usa la mitad del cupón, la mitad de la rentabilidad y el doble de periodos.
  4. Comprueba: si la rentabilidad supera el tipo del cupón, el precio está por debajo del nominal.

CAPM y WACC

CAPM
re = rf + β·(rm − rf)
WACC
E/V·re + D/V·rd·(1 − T)
Valor de la empresa
V = E + D

Estadística descriptiva

Media
x̄ = Σx/n
Desviación típica muestral
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Mediana
valor central de los datos ordenados
Puntuación z
z = (x − μ)/σ
Distribución normal
68% dentro de ±1σ, 95% dentro de ±2σ

Probabilidad

Complementario
P(not A) = 1 − P(A)
Regla de la suma
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Sucesos independientes
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Probabilidad condicionada
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Binomial
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

Distribución normal

Puntuación z
z = (x − μ)/σ
Por debajo de x
P(X < x) = Φ(z)
Por encima de x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Entre dos valores
Φ(z2) − Φ(z1)
Percentil
x = μ + z·σ

Método

  1. Convierte el valor en una puntuación z: z = (x − μ)/σ.
  2. Busca Φ(z), el área a la izquierda de z.
  3. Para el área a la derecha usa 1 − Φ(z); para un intervalo resta las dos áreas a la izquierda.
  4. Para un percentil, trabaja al revés: halla z para el área y luego x = μ + z·σ.

Intervalos de confianza

σ conocida
x̄ ± z·σ/√n
σ desconocida
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
z crítico
90%: 1,645, 95%: 1,96, 99%: 2,576
Tamaño muestral
n = (z·σ/E)², rounded up

Método

  1. Decide entre z (σ poblacional conocida) y t (solo la s muestral, con n − 1 grados de libertad).
  2. Halla el valor crítico para el nivel de confianza.
  3. Margen de error: E = valor crítico × desviación típica/√n.
  4. Intervalo: x̄ ± E.

Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Contraste z para una media
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
Contraste t para una media
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
Bilateral al 5%
rechaza H0 si |z| > 1,96
Intervalo de confianza
x̄ ± z·σ/√n

Método

  1. Enuncia H₀ y H₁ y decide si el contraste es unilateral o bilateral.
  2. Calcula el estadístico de contraste: (x̄ − μ₀)/(σ/√n), o con s y t.
  3. Compáralo con el valor crítico o halla el p-valor.
  4. Rechaza H₀ si el estadístico supera el valor crítico (p menor que α) y expresa la conclusión con palabras.

Regresión lineal y correlación

Sumas de cuadrados
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
Pendiente
b = Sxy/Sxx
Ordenada en el origen
a = ȳ − b·x̄
Correlación
r = Sxy/√(SxxSyy)
Residuo
e = y − ŷ

2Problemas de práctica

1.Valor temporal del dineroMedia
años01234PV = ?€50 000

Necesitas €50 000 dentro de 4 años. Una cuenta paga un 4 % anual con capitalización mensual. ¿Cuánto debes ingresar hoy? Calcula el valor actual PV.

FV = €50 0004% / 12n = 4
PV = €
2.Valor temporal del dineroDifícil
meses0123…60€20 000A?AAA

Un préstamo de €20 000 se devuelve en cuotas mensuales iguales durante 5 años. El tipo de interés es del 4,8 % anual con capitalización mensual. Calcula la cuota mensual A.

P = €20 0004,8% / 12N = 60
A = €
3.VAN y TIRMedia
años01234−75 00026 00016 00033 00037 000

Una inversión de €75 000 genera estos flujos al final de los años 1 a 4: €26 000, €16 000, €33 000, €37 000. El coste de capital es del 9 %. Calcula el valor actual neto NPV.

r = 9%CF0 = −75 000CF1 = 26 000CF2 = 16 000CF3 = 33 000CF4 = 37 000
NPV = €
4.VAN y TIRDifícil
años012−10 0005 0006 000

Un proyecto cuesta €10 000 y devuelve €5 000, €6 000 al final de los años 1 a 2. Calcula su tasa interna de rentabilidad IRR en porcentaje.

CF0 = −10 000CF1 = 5 000CF2 = 6 000
IRR = %
5.Precio y rentabilidad de bonosMedia

Compras un bono al que le quedan 12 años hasta el vencimiento (valor nominal €1 000, cupón anual 6%) cuando su rentabilidad al vencimiento es del 3%. Un año después, justo tras cobrar el primer cupón, lo vendes cuando la rentabilidad al vencimiento es del 2,5%. Halla tu rentabilidad del periodo de tenencia HPR en porcentaje.

F = €1 000cupón = 6%n = 12y0 = 3%y1 = 2,5%
HPR = %
6.Precio y rentabilidad de bonosDifícil
años012345€1 121€70€70€70 + €1 070

A un bono le quedan 11 años hasta el vencimiento (valor nominal €1 000, cupón anual 7%) y se vende a €1 121. El emisor puede amortizarlo anticipadamente dentro de 5 años a un precio de amortización de €1 070. Halla la rentabilidad hasta la amortización anticipada YTC en porcentaje.

F = €1 000cupón = 7%P = €1 121precio de amortización = €1 070amortización en 5 años
YTC = %
7.CAPM y WACCMedia
WACC = ?capital propio€8 000 000re​ = 10%deuda€1 000 000rd​ = 5%T = 30%

Una empresa tiene fondos propios por valor de €8 000 000 y deuda por valor de €1 000 000. Su coste de los fondos propios es del 10%, su coste de la deuda antes de impuestos es del 5% y el tipo impositivo es del 30%. Calcula el WACC.

E = €8 000 000D = €1 000 000re = 10%rd = 5%T = 30%
WACC = %
8.CAPM y WACCDifícil
WACC = ?capital propio4 000 000 × €39,50β = 0,9rf​ = 3,5%, rm​ = 9,5%deuda40 000 × €980rd​ = 4,5%T = 25,8%

Una empresa tiene 4 000 000 acciones a €39,50 cada una y 40 000 bonos que cotizan a €980 cada uno. El coste de la deuda antes de impuestos es del 4,5% y el tipo impositivo es del 25,8%. La beta de la acción es 0,9, el tipo libre de riesgo es del 3,5% y la rentabilidad del mercado es del 9,5%. Calcula el WACC.

β = 0,9rf = 3,5%rm = 9,5%rd = 4,5%T = 25,8%
WACC = %
9.Estadística descriptivaMedia
253035404550

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 52, 41, 33, 22, 52, 26.

n = 6
s =
10.Estadística descriptivaDifícil
z −2−1012

Una magnitud sigue una distribución normal con media 170 y desviación típica 20. ¿Qué proporción P de valores está por debajo de 190?

μ = 170σ = 20x = 190
P =
11.ProbabilidadMedia
xp(x)00,1520,2540,2560,35μ = 3,6

Para la distribución mostrada, halla la varianza Var(X) de X.

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,15, 0,25, 0,25, 0,35
Var(X) =
12.ProbabilidadDifícil
€p(x)−10,7830,2190,02

Jugar una partida cuesta 1 €. Ganas 4 € con probabilidad 0,2 y 20 € con probabilidad 0,02; en otro caso no ganas nada. La apuesta no se devuelve. Halla la ganancia neta esperada E(G) por partida.

apuesta = €1€4: p = 0,2€20: p = 0,02
E(G) = €
13.Distribución normalMedia
32 min37 minX + Y?

X es normal con media 12 min y desviación típica 1,5 min; Y es independiente y normal con media 20 min y desviación típica 2 min. Halla la probabilidad P de que X + Y sea mayor que 37 min. Redondea z a dos decimales.

μX = 12, σX = 1,5μY = 20, σY = 2X + Y > 37 min
P =
14.Distribución normalDifícil
0,03 mm0D − d?

Los diámetros D de los agujeros son normales con media 25,03 mm y desviación típica 0,015 mm. Los diámetros d de los ejes son independientes y normales con media 25 mm y desviación típica 0,02 mm. Un eje elegido al azar encaja cuando D − d > 0. Halla la probabilidad P de que encaje. Redondea z a dos decimales.

agujero: μ = 25,03 mm, σ = 0,015 mmeje: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =
15.Intervalos de confianzaMedia
n = 20, s = 9LUx̄ = 87E = ?90%

Una muestra de 20 elementos tiene media 87 y desviación típica s = 9. La población es aproximadamente normal. Calcula el margen de error E de un intervalo de confianza del 90 % para la media.

n = 20x̄ = 87s = 990%t(19) = 1,729
E =
16.Intervalos de confianzaDifícil
n = 15Lσ = ?s = 7,295%

Los diámetros de 15 ejes mecanizados tienen una desviación típica muestral de 7,2 µm. Suponiendo que los diámetros siguen una distribución normal, halla el límite superior σ del intervalo de confianza del 95 % para la desviación típica poblacional. Con gl = 14, el 2,5 % de la distribución χ² queda por debajo de 5,629 y el 2,5 % queda por encima de 26,119.

n = 15s = 7,2 µmχ² = 5,629, 26,119
σ = µm
17.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −2,01102,011

Una muestra de 49 estudiantes tiene una nota media de 117,6 y una desviación típica muestral de 12. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 120.

μ₀ = 120x̄ = 117,6s = 12n = 49
t =
18.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
σ = 12, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2,595%

¿Qué tamaño debe tener una muestra para que el intervalo de confianza del 95 % para una media tenga un margen de error de como mucho 2,5? La desviación típica es 12. Calcula el menor tamaño muestral n.

σ = 12E = 2,595%
n =
19.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy2404466568601063xy510405060

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = gasto en publicidad en miles de € e y = ventas en miles de €. Se dan sus sumas. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r a partir de estas sumas.

n = 5Σx = 30Σy = 265Σx² = 220Σy² = 14421Σxy = 1710
r =
20.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy2124186258311039xy51010203040ŷ = 35

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = carga en kN e y = alargamiento en mm. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. ¿Para qué valor x predice la recta ŷ = 35?

n = 5ŷ = 35
x =

3Disoluciones

1.Valor temporal del dinero

Respuesta: PV = 42619 €

Valor temporal del dinero: el dinero de hoy vale más que la misma cantidad en el futuro, porque puede generar intereses. Con un tipo de interés i por periodo, una cantidad crece a FV = PV·(1 + i)n. Una serie de pagos iguales (una renta) se valora sumando cada pago, de donde salen las fórmulas de rentas.

Tipo y número de periodos

i = 0,04/12 = 0,003333
N = 12·4 = 48

Valor actual

PV = FV/(1 + i)N = 50 000/1,173 = €42 618,53

Respuesta

PV = €42 618,53
2.Valor temporal del dinero

Respuesta: A = 375,6 €

Valor temporal del dinero: el dinero de hoy vale más que la misma cantidad en el futuro, porque puede generar intereses. Con un tipo de interés i por periodo, una cantidad crece a FV = PV·(1 + i)n. Una serie de pagos iguales (una renta) se valora sumando cada pago, de donde salen las fórmulas de rentas.

Tipo mensual y número de cuotas

i = 0,048/12 = 0,004
N = 12·5 = 60

Cuota

El valor actual de N pagos iguales A es A·(1 − (1 + i)⁻ᴺ)/i. Iguálalo al préstamo y despeja A.

(1 + i)−N = 0,787
A = 20 000·0,004/(1 − 0,787) = €375,59

Respuesta

A = €375,59
3.VAN y TIR

Respuesta: NPV = 14014 €

Valor actual neto: descuenta cada flujo de caja hasta hoy con la rentabilidad exigida r y súmalos: NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ. Un proyecto con NPV > 0 rinde más que r y crea valor. La tasa interna de rentabilidad (TIR) es el tipo para el que NPV = 0.

Valor actual de cada flujo

CF0 = −75 000
CF1/(1 + 0,09)1 = 26 000/1,09 = 23 853,21
CF2/(1 + 0,09)2 = 16 000/1,188 = 13 466,88
CF3/(1 + 0,09)3 = 33 000/1,295 = 25 482,05
CF4/(1 + 0,09)4 = 37 000/1,412 = 26 211,73

Sumarlos

NPV = €14 013,88

Respuesta

NPV = €14 013,88

El VAN es positivo, así que el proyecto rinde más que la rentabilidad exigida.

4.VAN y TIR

Respuesta: IRR = 6,394 %

Valor actual neto: descuenta cada flujo de caja hasta hoy con la rentabilidad exigida r y súmalos: NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ. Un proyecto con NPV > 0 rinde más que r y crea valor. La tasa interna de rentabilidad (TIR) es el tipo para el que NPV = 0.

Acotar la TIR

El VAN baja al subir el tipo, así que la TIR está entre un tipo con VAN positivo y otro con VAN negativo.

NPV(5%) = 204,08
NPV(10%) = −495,87

Acotar

La interpolación lineal da una primera estimación; repetirla (o la función TIR de una calculadora) da el tipo exacto.

IRR ≈ 5 + 5·204,08/(204,08 − (−495,87)) = 6,458%
exacto: NPV(6,394%) = 0 → IRR = 6,394%

Respuesta

IRR = 6,394%
5.Precio y rentabilidad de bonos

Respuesta: HPR = 7,267 %

Precio de un bono: el precio de un bono es el valor actual de sus flujos de caja, descontados a la rentabilidad al vencimiento (YTM): los cupones forman una renta y el valor nominal se devuelve al vencimiento. P = C·(1 − (1 + y)⁻ⁿ)/y + F/(1 + y)ⁿ. Cuando la rentabilidad supera el tipo de cupón, el bono cotiza por debajo de su valor nominal, y al revés.

Precio de compra

C = €60,00, i = 0,03, N = 12
€60,00·(1 − 0,7014)/0,03 + €1 000·0,7014 = €597,24 + €701,38 = €1 298,62

Precio de venta

C = €60,00, i = 0,025, N = 11
€60,00·(1 − 0,7621)/0,025 + €1 000·0,7621 = €570,85 + €762,14 = €1 333,00

Rentabilidad del periodo de tenencia

HPR = (60 + 1 333,00 − 1 298,62)/1 298,62 = 7,267%

Respuesta

HPR = 7,267%
6.Precio y rentabilidad de bonos

Respuesta: YTC = 5,428 %

Precio de un bono: el precio de un bono es el valor actual de sus flujos de caja, descontados a la rentabilidad al vencimiento (YTM): los cupones forman una renta y el valor nominal se devuelve al vencimiento. P = C·(1 − (1 + y)⁻ⁿ)/y + F/(1 + y)ⁿ. Cuando la rentabilidad supera el tipo de cupón, el bono cotiza por debajo de su valor nominal, y al revés.

Ecuación de la rentabilidad

1121 = 70·(1 − (1 + y)−5)/y + 1070/(1 + y)5

Resolver numéricamente

y = 5%: €1 141,44
y = 6%: €1 094,43
YTC = 5,428%

Respuesta

YTC = 5,428%

La rentabilidad al vencimiento es del 5,504%. Los inversores en un bono con prima esperan que se amortice anticipadamente, así que la rentabilidad hasta la amortización, más baja, es la más realista.

7.CAPM y WACC

Respuesta: WACC = 9,278 %

Coste del capital: el CAPM da la rentabilidad que exigen los accionistas: re = rf + β·(rm − rf). El coste medio ponderado del capital combina fondos propios y deuda según sus valores de mercado: WACC = E/V·re + D/V·rd·(1 − T), con V = E + D. Los intereses son deducibles fiscalmente; de ahí el factor (1 − T).

Ponderaciones

V = €9 000 000, E/V = 0,8889, D/V = 0,1111

WACC

WACC = 0,8889·10% + 0,1111·5%·(1 − 0,3) = 9,278%

Respuesta

WACC = 9,278%
8.CAPM y WACC

Respuesta: WACC = 7,795 %

Coste del capital: el CAPM da la rentabilidad que exigen los accionistas: re = rf + β·(rm − rf). El coste medio ponderado del capital combina fondos propios y deuda según sus valores de mercado: WACC = E/V·re + D/V·rd·(1 − T), con V = E + D. Los intereses son deducibles fiscalmente; de ahí el factor (1 − T).

Valores de mercado

E = 4 000 000·€39,50 = €158 000 000
D = 40 000·€980 = €39 200 000

Coste de los fondos propios (CAPM)

re = 3,5% + 0,9·6% = 8,9%

Ponderaciones

V = €197 200 000, E/V = 0,8012, D/V = 0,1988

WACC

WACC = 0,8012·8,9% + 0,1988·4,5%·(1 − 0,258) = 7,795%

Respuesta

WACC = 7,795%
9.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 12,85

Estadística descriptiva: la media es la suma dividida entre n; la mediana es el valor central de los datos ordenados (la media de los dos centrales si n es par). La desviación típica muestral es s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Una puntuación z = (x − μ)/σ indica a cuántas desviaciones típicas está un valor de la media.

Media

x̄ = 226/6 = 37,67

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 14,33² + 3,333² + (−4,667)² + (−15,67)² + 14,33² + (−11,67)² = 825,3

Desviación típica

s = √(825,3/5) = 12,85

Respuesta

s = 12,85
10.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,8413

Estadística descriptiva: la media es la suma dividida entre n; la mediana es el valor central de los datos ordenados (la media de los dos centrales si n es par). La desviación típica muestral es s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Una puntuación z = (x − μ)/σ indica a cuántas desviaciones típicas está un valor de la media.

Tipificar

z = 1

Tabla de la normal estándar

Φ(1) = 0,8413
P = 0,8413

Respuesta

P = 0,8413
11.Probabilidad

Respuesta: Var(X) = 4,64

Variables aleatorias discretas: una distribución de probabilidad enumera cada valor x que puede tomar una variable con su probabilidad p(x); las probabilidades están entre 0 y 1 y suman 1. El valor esperado (media) es E(X) = Σx·p(x), el promedio a largo plazo. La varianza es Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², y la desviación típica es σ = √Var(X). Para un cambio lineal Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) y σY = |a|·σX; sumar una constante no cambia la dispersión.

Media

μ = 0·0,15 + 2·0,25 + 4·0,25 + 6·0,35 = 3,6

Media de los cuadrados

E(X²) = 0·0,15 + 4·0,25 + 16·0,25 + 36·0,35 = 17,6

Varianza

Var(X) = 17,6 − 3,6² = 4,64

Respuesta

Var(X) = 4,64
12.Probabilidad

Respuesta: E(G) = 0,2 €

Variables aleatorias discretas: una distribución de probabilidad enumera cada valor x que puede tomar una variable con su probabilidad p(x); las probabilidades están entre 0 y 1 y suman 1. El valor esperado (media) es E(X) = Σx·p(x), el promedio a largo plazo. La varianza es Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², y la desviación típica es σ = √Var(X). Para un cambio lineal Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) y σY = |a|·σX; sumar una constante no cambia la dispersión.

Resultados netos

G: 3 (p = 0,2), 19 (p = 0,02), −1 (p = 0,78)

Valor esperado

E(G) = 3·0,2 + 19·0,02 − 1·0,78 = 0,2 €

Respuesta

E(G) = 0,2 €

Un valor positivo significa que ganas dinero de media.

13.Distribución normal

Respuesta: P = 0,02275

Sumas y diferencias de variables normales: si X e Y son independientes y normales, X + Y y X − Y también son normales. Las medias se suman o se restan: E(X ± Y) = μX ± μY. Las varianzas siempre se suman, también en una diferencia: Var(X ± Y) = σX² + σY², así que σ = √(σX² + σY²). Las desviaciones típicas nunca se suman directamente. El total de n elementos independientes con la misma distribución tiene media n·μ y desviación típica σ·√n. Después estandariza como de costumbre: z = (x − media)/σ y lee Φ(z).

Distribución de la suma

μ = 32 min, σ = √(1,5² + 2²) = 2,5 min

Tipificar

z = (37 − 32)/2,5 = 2

Cola superior

P = 1 − Φ(2) = 1 − 0,9772 = 0,02275

Respuesta

P = 0,02275
14.Distribución normal

Respuesta: P = 0,8849

Sumas y diferencias de variables normales: si X e Y son independientes y normales, X + Y y X − Y también son normales. Las medias se suman o se restan: E(X ± Y) = μX ± μY. Las varianzas siempre se suman, también en una diferencia: Var(X ± Y) = σX² + σY², así que σ = √(σX² + σY²). Las desviaciones típicas nunca se suman directamente. El total de n elementos independientes con la misma distribución tiene media n·μ y desviación típica σ·√n. Después estandariza como de costumbre: z = (x − media)/σ y lee Φ(z).

Distribución de la diferencia

μ = 25,03 − 25 = 0,03 mm, σ = 0,025 mm

Tipificar

z = (0 − 0,03)/0,025 = −1,2

Probabilidad

P = 1 − Φ(−1,2) = 0,8849

Respuesta

P = 0,8849
15.Intervalos de confianza

Respuesta: E = 3,48

Intervalo de confianza para la media: x̄ ± margen de error. Con σ poblacional conocida, el margen es z·σ/√n; si solo se tiene la desviación típica muestral s, usa t con n − 1 grados de libertad: t·s/√n. Valores críticos: z = 1,645 (90 %), 1,96 (95 %), 2,576 (99 %). Para conseguir un margen E o menor, necesitas n ≥ (z·σ/E)², redondeado hacia arriba.

Valor crítico

df = n − 1 = 19, t = 1,729

Margen de error

E = 1,729·9/√20 = 3,48

Respuesta

E = 3,48
16.Intervalos de confianza

Respuesta: σ = 11,35 µm

Intervalo para una varianza: (n − 1)s²/σ² sigue una distribución χ² con n − 1 grados de libertad. El intervalo del 95 % para σ² va desde (n − 1)s² dividido entre el valor χ² superior (con el 2,5 % por encima) hasta (n − 1)s² dividido entre el valor χ² inferior (con el 2,5 % por debajo); el intervalo para σ es la raíz cuadrada de ambos límites. No es simétrico respecto a s.

Suma de cuadrados

(n − 1)s² = 14·7,2² = 725,8

Límites para σ²

725,8/26,119 = 27,79
725,8/5,629 = 128,9

Límite para σ

σ = √128,9 = 11,35 µm

Respuesta

σ = 11,35 µm

Intervalo del 95 % para σ: [5,271, 11,35] µm.

17.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = −1,4

Contraste de una media: el estadístico de contraste mide a cuántos errores típicos está la media muestral del valor afirmado en H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) si σ es conocida, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) si se estima con la muestra. Un intervalo de confianza es x̄ ± (valor crítico)·(error típico).

Error típico

SE = 12/√49 = 12/7 = 1,714

Estadístico de contraste

t = (117,6 − 120)/1,714 = −1,4

Respuesta

t = −1,4
t0,025; df = 48 = 2,011

|t| < 2.011, así que no se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

18.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: n = 89

Contraste de una media: el estadístico de contraste mide a cuántos errores típicos está la media muestral del valor afirmado en H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) si σ es conocida, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) si se estima con la muestra. Un intervalo de confianza es x̄ ± (valor crítico)·(error típico).

Despejar n

n = (1,96·12/2,5)² = 88,51

Redondear hacia arriba

n = 89

Respuesta

n = 89
19.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9785

Regresión por mínimos cuadrados: con x̄ e ȳ las medias, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² y Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), la recta ŷ = a + b·x tiene pendiente b = Sxy/Sxx y ordenada en el origen a = ȳ − b·x̄, así que siempre pasa por (x̄, ȳ). El coeficiente de correlación de Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) está entre −1 y 1; r² es la fracción de la variación de y explicada por la recta.

Sumas centradas

Sxy = 1710 − 30·265/5 = 120
Sxx = 220 − 30²/5 = 40
Syy = 14421 − 265²/5 = 376

Coeficiente de correlación

r = 120/√(40·376) = 0,9785

Respuesta

r = 0,9785
20.Regresión lineal y correlación

Respuesta: x = 8,985

Regresión por mínimos cuadrados: con x̄ e ȳ las medias, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² y Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), la recta ŷ = a + b·x tiene pendiente b = Sxy/Sxx y ordenada en el origen a = ȳ − b·x̄, así que siempre pasa por (x̄, ȳ). El coeficiente de correlación de Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) está entre −1 y 1; r² es la fracción de la variación de y explicada por la recta.

Medias

x̄ = 30/5 = 6
ȳ = 125/5 = 25

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 134

Recta de regresión

b = 134/40 = 3,35
a = 25 − 3,35·6 = 4,9
ŷ = 4,9 + 3,35·x

Despeja x

x = (35 − 4,9)/3,35 = 8,985

Respuesta

x = 8,985

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