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
2025303540455055

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 50, 31, 16, 22, 56.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 100 y desviación típica 15. ¿Qué proporción P de valores está por debajo de 130?

μ = 100σ = 15x = 130
P =
3.ProbabilidadMedia
rojas: 7azules: 9

Una bolsa tiene 7 bolas rojas y 9 azules. Sacas dos bolas sin devolver la primera. ¿Cuál es la probabilidad P de que las dos sean rojas?

7 / 9
P =
4.ProbabilidadDifícil
xp(x)00,310,320,2530,15μ

X tiene la distribución mostrada, y Y = −2X + 4. Halla la desviación típica σY de Y.

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,3, 0,3, 0,25, 0,15Y = −2X + 4
σY =
5.Distribución normalMedia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z y z = 0,8165

Arrastra z para que el área sombreada entre −z y z bajo la curva normal estándar sea 0,8165. Halla z con dos decimales.

A = 0,8165
z =
6.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 0,015 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 = 0,015 mm
P =
7.Intervalos de confianzaMedia
n = 7, sd​ = 6,10LU = ?d̄ = −6,7E90%

Se mide la tensión arterial de 7 pacientes antes y después de un tratamiento. Las diferencias d = antes − después (mmHg) tienen media −6,7 y desviación típica 6,1. Halla el límite superior del intervalo de confianza del 90 % para la diferencia media.

n = 7d̄ = −6,7sd = 6,190%t(6) = 1,943
límite superior = mmHg
8.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 26, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 499%

La desviación típica poblacional es 26. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 99 % para la media tenga un margen de error de como máximo 4?

σ = 26E = 499%
n =
9.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−2,0642,064t = ?df = 24

Se comparan dos métodos de enseñanza. Grupo 1: 15 estudiantes, nota media 114,5, desviación típica 11,5. Grupo 2: 11 estudiantes, nota media 124,9, desviación típica 6,5. Supón varianzas poblacionales iguales y usa el contraste t de dos muestras con varianza combinada. Halla el estadístico de contraste t para H₀: μ₁ = μ₂, tomando la diferencia como x̄₁ − x̄₂ (grupo 1 menos grupo 2).

n₁ = 15x̄₁ = 114,5s₁ = 11,5n₂ = 11x̄₂ = 124,9s₂ = 6,5
t =
10.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
σ = 4, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,590%

¿Qué tamaño debe tener una muestra para que el intervalo de confianza del 90 % para una media tenga un margen de error de como mucho 0,5? La desviación típica es 4. Calcula el menor tamaño muestral n.

σ = 4E = 0,590%
n =
11.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy3425527719771194xy510406080100

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 = 35Σy = 336Σx² = 285Σy² = 24274Σxy = 2610
r =
12.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy1684189820106221212412926134xy202580100120140ŷ = 122

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 = 122?

n = 6ŷ = 122
x =

3Disoluciones

1.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 17,41

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 = 175/5 = 35

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 15² + (−4)² + (−19)² + (−13)² + 21² = 1212

Desviación típica

s = √(1212/4) = 17,41

Respuesta

s = 17,41
2.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,9772

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 = 2

Tabla de la normal estándar

Φ(2) = 0,9772
P = 0,9772

Respuesta

P = 0,9772
3.Probabilidad

Respuesta: P = 0,175

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.

Primera y segunda extracción

P = 7/16 · 6/15 = 42/240 = 0,175

Respuesta

P = 0,175
4.Probabilidad

Respuesta: σY = 2,086

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.

Dispersión de X

μ = 1,25, Var(X) = 1,087, σX = 1,043

Cambio lineal

σY = |−2|·1,043 = 2,086

Respuesta

σY = 2,086

La media sí se desplaza: E(Y) = −2·1,25 + 4 = 1,5.

5.Distribución normal

Respuesta: z = 1,33

De un área de vuelta a z: Φ(z) es el área a la izquierda de z. Para un área A en la cola izquierda, busca en la tabla la z con Φ(z) = A. Un área A en la cola derecha significa Φ(z) = 1 − A. Un área central A entre −z y z deja (1 − A)/2 en cada cola, así que Φ(z) = (1 + A)/2. Para un valor x, usa x = μ + zσ.

Área a la izquierda de z

Φ(z) = (1 + 0,8165)/2 = 0,9082

Lee la tabla de z al revés

Busca 0,9082 dentro de la tabla y lee z.

z = 1,33

Respuesta

z = 1,33
6.Distribución normal

Respuesta: P = 0,9207

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 = 0,02121 mm

Tipificar

z = (0 − 0,03)/0,02121 = −1,41

Probabilidad

P = 1 − Φ(−1,41) = 0,9207

Respuesta

P = 0,9207
7.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = −2,22 mmHg

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.

Valor crítico

df = 6, t = 1,943

Margen de error

E = 1,943·6,1/√7 = 4,48

Intervalo

−6,7 ± 4,48 → [−11,18, −2,22]

Respuesta

límite superior = −2,22 mmHg
8.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 281

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.

Despejar n

n = (2,576·26/4)² = 280,4

Redondear hacia arriba

El tamaño muestral es un número entero, y redondear hacia abajo haría el margen demasiado grande.

n = 281

Respuesta

n = 281
9.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = −2,692

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.

Varianza combinada

sp² = (14·11,5² + 10·6,5²)/24 = 94,75
sp = 9,734

Error típico

SE = 9,734·√(1/15 + 1/11) = 3,864

Estadístico de contraste

t = (114,5 − 124,9)/3,864 = −2,692

Respuesta

t = −2,692

Con gl = 24, el valor crítico bilateral al 5 % es 2,064; |t| es mayor, así que se rechaza H₀.

10.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: n = 174

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 = (1,645·4/0,5)² = 173,2

Redondear hacia arriba

n = 174

Respuesta

n = 174
11.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9909

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 = 2610 − 35·336/5 = 258
Sxx = 285 − 35²/5 = 40
Syy = 24274 − 336²/5 = 1695

Coeficiente de correlación

r = 258/√(40·1695) = 0,9909

Respuesta

r = 0,9909
12.Regresión lineal y correlación

Respuesta: x = 22,96

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 = 126/6 = 21
ȳ = 672/6 = 112

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 358

Recta de regresión

b = 358/70 = 5,114
a = 112 − 5,114·21 = 4,6
ŷ = 4,6 + 5,114·x

Despeja x

x = (122 − 4,6)/5,114 = 22,96

Respuesta

x = 22,96

ExamProblems · examproblems.com/courses/statistics-1