Introducción a la estadística: pack de repaso

Hojas de fórmulas, los pasos clave de los métodos de cada tema y 12 problemas de práctica, con las soluciones completas al final.

Problemas nuevosVolver a la asignatura

En la ventana de impresión, elige «Guardar como PDF» para conservar una copia en tu dispositivo.

1Fórmulas y métodos

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.Estadística descriptivaMedia
2022242628303234363840

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 40, 22, 20, 36, 34.

n = 5
s =
2.Estadística descriptivaDifícil
z −2−1012

Una magnitud sigue una distribución normal con media 60 y desviación típica 15. ¿Qué proporción P de valores está por debajo de 75?

μ = 60σ = 15x = 75
P =
3.ProbabilidadMedia
n = 13k = 4N = ?

¿De cuántas formas N se puede elegir un comité de 4 personas entre un grupo de 13? El orden no importa.

n = 13k = 4
N =
4.ProbabilidadDifícil
n = 11, p = 0,1: P(X = 5) = ?k01234567891011

Un examen tiene 11 preguntas de opción múltiple. Una estudiante que contesta al azar acierta cada una con probabilidad 0,1, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de acertar exactamente 5?

n = 11p = 0,1k = 5
P =
5.Distribución normalMedia
242,75260P = ?

Supón que los pesos de las bolsas siguen una distribución normal con media 250 g y desviación típica 5 g. ¿Qué fracción está entre 242,75 y 260 g? Da P como número decimal.

μ = 250σ = 5x1 = 242,75x2 = 260
P =
6.Distribución normalDifícil
0,04 mm0D − d?

Los diámetros D de los agujeros son normales con media 25,04 mm y desviación típica 0,02 mm. Los diámetros d de los ejes son independientes y normales con media 25 mm y desviación típica 0,01 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 = 25,04 mm, σ = 0,02 mmeje: μ = 25 mm, σ = 0,01 mm
P =
7.Intervalos de confianzaMedia
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E90%

Se compara la duración de la batería de dos modelos de móvil. Modelo 1: 80 móviles, media 122,5 h, desviación típica conocida 4 h. Modelo 2: 80 móviles, media 119 h, desviación típica conocida 18 h. Halla el límite superior del intervalo de confianza del 90 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 80x̄₁ = 122,5 hσ₁ = 4 hn₂ = 80x̄₂ = 119 hσ₂ = 18 h90%
límite superior = h
8.Intervalos de confianzaDifícil
μ₁ − μ₂, t(29) = 2,7560LU = ?x̄₁ − x̄₂E99%

Se prueban dos fertilizantes. Grupo de parcelas 1: 22 parcelas, rendimiento medio 11,5 kg, desviación típica 2 kg. Grupo de parcelas 2: 9 parcelas, media 14,5 kg, desviación típica 1,5 kg. Supón varianzas iguales (t con varianza combinada, gl = n₁ + n₂ − 2). Halla el límite superior del intervalo de confianza del 99 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 22x̄₁ = 11,5s₁ = 2n₂ = 9x̄₂ = 14,5s₂ = 1,599%t(29) = 2,756
límite superior = kg
9.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −2,01102,011

Una muestra de 49 estudiantes tiene una nota media de 201 y una desviación típica muestral de 10. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 200.

μ₀ = 200x̄ = 201s = 10n = 49
t =
10.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
−1,961,96z = ?

En un ensayo se recuperan 120 de 200 pacientes con el tratamiento A y 165 de 300 pacientes con el tratamiento B. Usando la proporción combinada, halla el estadístico de contraste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 120n₁ = 200x₂ = 165n₂ = 300
z =
11.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy243350450555663765xy2465060

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = gasto en publicidad en miles de € e y = ventas en miles de €. Halla el coeficiente de determinación r² de la recta de mínimos cuadrados.

n = 6
r² =
12.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy154717591969217223842591xy1520256080ŷ = 71

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = temperatura en °C e y = helados vendidos. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. ¿Para qué valor x predice la recta ŷ = 71?

n = 6ŷ = 71
x =

3Disoluciones

1.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 8,877

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 = 152/5 = 30,4

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 9,6² + (−8,4)² + (−10,4)² + 5,6² + 3,6² = 315,2

Desviación típica

s = √(315,2/4) = 8,877

Respuesta

s = 8,877
2.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
3.Probabilidad

Respuesta: N = 715

Probabilidad: con resultados equiprobables, P(A) = favorables/totales. Para sucesos independientes se multiplica: P(A y B) = P(A)·P(B). El complementario suele ayudar: P(al menos uno) = 1 − P(ninguno). Binomial: en n ensayos independientes con probabilidad de éxito p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

Combinaciones

C(13, 4) = (13·12·11·10)/(4·3·2·1) = 715

Respuesta

N = 715
4.Probabilidad

Respuesta: P = 0,002455

Probabilidad: con resultados equiprobables, P(A) = favorables/totales. Para sucesos independientes se multiplica: P(A y B) = P(A)·P(B). El complementario suele ayudar: P(al menos uno) = 1 − P(ninguno). Binomial: en n ensayos independientes con probabilidad de éxito p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

Fórmula binomial

P(X = 5) = 462·0,15·0,96 = 462·1 × 10⁻⁵·0,5314 = 0,002455

Respuesta

P = 0,002455
5.Distribución normal

Respuesta: P = 0,9037

Distribución normal: convierte un valor x en una puntuación z, z = (x − μ)/σ, que indica a cuántas desviaciones típicas está de la media. Una tabla z (o Φ(z)) da el área a la izquierda de z, que es P(X < x). El área a la derecha es 1 − Φ(z), y el área entre dos valores es la diferencia de sus dos áreas.

Puntuaciones z

z₁ = (242,75 − 250)/5 = −1,45
z₂ = (260 − 250)/5 = 2

Área entre ambos valores

P = Φ(2) − Φ(−1,45) = 0,9772 − 0,07353 = 0,9037

Respuesta

P = 0,9037
6.Distribución normal

Respuesta: P = 0,9633

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 = 25,04 − 25 = 0,04 mm, σ = 0,02236 mm

Tipificar

z = (0 − 0,04)/0,02236 = −1,79

Probabilidad

P = 1 − Φ(−1,79) = 0,9633

Respuesta

P = 0,9633
7.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 6,891 h

Interval for a difference: estimate ± critical value × standard error. For two independent means with known σ: SE = √(σ₁²/n₁ + σ₂²/n₂) and z. With equal unknown variances: pooled s_p and t with n₁ + n₂ − 2 degrees of freedom. For paired data, work with the differences: d̄ ± t·s_d/√n.

Estimación puntual

x̄₁ − x̄₂ = 122,5 − 119 = 3,5

Error típico

SE = √(4²/80 + 18²/80) = 2,062

Margen de error

E = 1,645·2,062 = 3,391

Intervalo

3,5 ± 3,391 → [0,1087, 6,891]

Respuesta

límite superior = 6,891 h

El intervalo no contiene el 0, así que las medias difieren significativamente.

8.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = −0,9548 kg

Interval for a difference: estimate ± critical value × standard error. For two independent means with known σ: SE = √(σ₁²/n₁ + σ₂²/n₂) and z. With equal unknown variances: pooled s_p and t with n₁ + n₂ − 2 degrees of freedom. For paired data, work with the differences: d̄ ± t·s_d/√n.

Desviación típica combinada

sp² = (21·2² + 8·1,5²)/29 = 3,517
sp = 1,875

Margen de error

E = 2,756·1,875·√(1/22 + 1/9) = 2,045

Intervalo

−3 ± 2,045 → [−5,045, −0,9548]

Respuesta

límite superior = −0,9548 kg
9.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 0,7

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 = 10/√49 = 10/7 = 1,429

Estadístico de contraste

t = (201 − 200)/1,429 = 0,7

Respuesta

t = 0,7
t0,025; df = 48 = 2,011

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

10.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: z = 1,106

Hypothesis test: the test statistic = (estimate − value under H₀)/(standard error under H₀). The p-value is the probability, assuming H₀ is true, of a statistic at least as extreme as the one observed: the area in one tail for a one-sided H₁, twice the tail area for a two-sided H₁. Reject H₀ when p ≤ α.

Proporciones muestrales

p̂₁ = 120/200 = 0,6
p̂₂ = 165/300 = 0,55
p̂ = 285/500 = 0,57

Error típico bajo H₀

SE = √(0,57·0,43·(1/200 + 1/300)) = 0,04519

Estadístico de contraste

z = (0,6 − 0,55)/0,04519 = 1,106

Respuesta

z = 1,106

|z| < 1.96, así que no se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

11.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r² = 0,9535

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 = 27/6 = 4,5
ȳ = 326/6 = 54,33

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 77
Syy = Σ(y − ȳ)² = 355,3

Coeficiente de determinación

r² = 77²/(17,5·355,3) = 0,9535

Respuesta

r² = 0,9535

Aproximadamente el 95,35 % de la variación de y queda explicada por la recta.

12.Regresión lineal y correlación

Respuesta: x = 20,16

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 = 120/6 = 20
ȳ = 422/6 = 70,33

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 298

Recta de regresión

b = 298/70 = 4,257
a = 70,33 − 4,257·20 = −14,81
ŷ = −14,81 + 4,257·x

Despeja x

x = (71 − (−14,81))/4,257 = 20,16

Respuesta

x = 20,16

ExamProblems · examproblems.com/courses/statistics-1