EJEMPLO RESUELTO

Elegir una muestra representativa

Un ayuntamiento quiere estimar una opinión de todos los adultos empadronados. ¿Qué procedimiento evita excluir de partida a quienes no usan redes sociales?

N=2000 adultos,n=200 personasN=2000\ \text{adultos},\quad n=200\ \text{personas}

Cómo pensar el primer paso

Elegir personas sin excluir grupos desde el principio

Qué buscar en la pregunta: Usa esta idea cuando se pregunte si una muestra representa a la población o cómo repartirla entre grupos.

Define la población, el listado desde el que se selecciona y el mecanismo de sorteo. Después examina si deja fuera sistemáticamente a algún grupo.

Ver un ejemplo pequeño de esta idea
Separar población, muestra y cantidad que queremos estimar

Qué buscar en la pregunta: Úsalo al principio de un problema de encuesta, muestreo o intervalo para decidir si buscas una media o una proporción.

Escribe quién forma la población y qué característica se observa. Decide si se promedian medidas o se cuentan personas que cumplen una condición.

Ver un ejemplo pequeño de esta idea
  1. La población son los 20002000 adultos empadronados; la muestra será el grupo de 200200 personas que se selecciona.
    Necesito entender este paso
    Elegir personas sin excluir grupos desde el principio

    La muestra pretende informar sobre una población concreta. Una encuesta abierta entre seguidores de una red social puede dejar fuera a quienes no usan esa red y atraer más a quienes tienen una opinión fuerte. Una gran cantidad de respuestas no elimina automáticamente ese sesgo de selección.

    En un muestreo aleatorio simple se selecciona al azar desde un listado que cubre la población. Todos los integrantes tienen oportunidad de selección; en el modelo habitual, las muestras posibles del mismo tamaño tienen igual probabilidad. También se revisa quién no responde: la falta de respuesta puede introducir sesgo después del sorteo.

    En un muestreo sistemático se escoge un inicio al azar y después una persona cada cierto número de posiciones del listado. Por ejemplo, de un listado de 1000 personas queremos 100: el salto es 10. Sorteamos un inicio del 1 al 10 y seguimos con ese salto. Un patrón periódico del listado puede sesgar la selección.

    En un muestreo estratificado separas grupos de la población y seleccionas al azar dentro de cada uno. Con afijación proporcional, si un grupo tiene NiN_i personas de un total NN, recibe ni=nNi/Nn_i=nN_i/N observaciones de una muestra de tamaño nn. Conserva el peso del grupo.

    En un muestreo por conglomerados se sortean grupos naturales, como centros o clases, y se estudian sus integrantes según el diseño. No equivale a asegurar una cuota de cada tipo de persona. Las fórmulas sencillas de este repaso usan el muestreo aleatorio simple e independencia que indican las orientaciones verificadas; no se trasladan a cualquier diseño sin revisar sus supuestos.

    Prueba con un ejemplo pequeño

    Una población tiene 1000 personas: 400 pertenecen a un grupo y 600 al otro. Se eligen 100 con afijación proporcional. ¿Cuántas corresponden a cada grupo?

    1. La fracción del primer grupo es 400/1000=0,4400/1000=0{,}4. Se mantiene la misma fracción en la muestra: n1/100=400/1000n_1/100=400/1000.
    2. Multiplica por 100: n1=100⋅400/1000=40n_1=100\cdot400/1000=40. Para el segundo grupo, n2=100⋅600/1000=60n_2=100\cdot600/1000=60.
    3. Comprueba el total: 40+60=10040+60=100. Las personas se seleccionan aleatoriamente dentro de cada grupo.

    Se seleccionan 40 del primer grupo y 60 del segundo.

    Repasar esta idea y sus símbolos
  2. El listado completo incluye también a quienes no usan redes sociales. Un sorteo desde ese marco da una oportunidad de selección a toda la población.
    Necesito entender este paso
    Elegir personas sin excluir grupos desde el principio

    La muestra pretende informar sobre una población concreta. Una encuesta abierta entre seguidores de una red social puede dejar fuera a quienes no usan esa red y atraer más a quienes tienen una opinión fuerte. Una gran cantidad de respuestas no elimina automáticamente ese sesgo de selección.

    En un muestreo aleatorio simple se selecciona al azar desde un listado que cubre la población. Todos los integrantes tienen oportunidad de selección; en el modelo habitual, las muestras posibles del mismo tamaño tienen igual probabilidad. También se revisa quién no responde: la falta de respuesta puede introducir sesgo después del sorteo.

    En un muestreo sistemático se escoge un inicio al azar y después una persona cada cierto número de posiciones del listado. Por ejemplo, de un listado de 1000 personas queremos 100: el salto es 10. Sorteamos un inicio del 1 al 10 y seguimos con ese salto. Un patrón periódico del listado puede sesgar la selección.

    En un muestreo estratificado separas grupos de la población y seleccionas al azar dentro de cada uno. Con afijación proporcional, si un grupo tiene NiN_i personas de un total NN, recibe ni=nNi/Nn_i=nN_i/N observaciones de una muestra de tamaño nn. Conserva el peso del grupo.

    En un muestreo por conglomerados se sortean grupos naturales, como centros o clases, y se estudian sus integrantes según el diseño. No equivale a asegurar una cuota de cada tipo de persona. Las fórmulas sencillas de este repaso usan el muestreo aleatorio simple e independencia que indican las orientaciones verificadas; no se trasladan a cualquier diseño sin revisar sus supuestos.

    Prueba con un ejemplo pequeño

    Una población tiene 1000 personas: 400 pertenecen a un grupo y 600 al otro. Se eligen 100 con afijación proporcional. ¿Cuántas corresponden a cada grupo?

    1. La fracción del primer grupo es 400/1000=0,4400/1000=0{,}4. Se mantiene la misma fracción en la muestra: n1/100=400/1000n_1/100=400/1000.
    2. Multiplica por 100: n1=100⋅400/1000=40n_1=100\cdot400/1000=40. Para el segundo grupo, n2=100⋅600/1000=60n_2=100\cdot600/1000=60.
    3. Comprueba el total: 40+60=10040+60=100. Las personas se seleccionan aleatoriamente dentro de cada grupo.

    Se seleccionan 40 del primer grupo y 60 del segundo.

    Repasar esta idea y sus símbolos
  3. La encuesta abierta favorece a usuarios interesados que deciden responder. Los contactos del encuestador forman otro grupo limitado. Aumentar esas respuestas no elimina ese sesgo.
    Necesito entender este paso
    Elegir personas sin excluir grupos desde el principio

    La muestra pretende informar sobre una población concreta. Una encuesta abierta entre seguidores de una red social puede dejar fuera a quienes no usan esa red y atraer más a quienes tienen una opinión fuerte. Una gran cantidad de respuestas no elimina automáticamente ese sesgo de selección.

    En un muestreo aleatorio simple se selecciona al azar desde un listado que cubre la población. Todos los integrantes tienen oportunidad de selección; en el modelo habitual, las muestras posibles del mismo tamaño tienen igual probabilidad. También se revisa quién no responde: la falta de respuesta puede introducir sesgo después del sorteo.

    En un muestreo sistemático se escoge un inicio al azar y después una persona cada cierto número de posiciones del listado. Por ejemplo, de un listado de 1000 personas queremos 100: el salto es 10. Sorteamos un inicio del 1 al 10 y seguimos con ese salto. Un patrón periódico del listado puede sesgar la selección.

    En un muestreo estratificado separas grupos de la población y seleccionas al azar dentro de cada uno. Con afijación proporcional, si un grupo tiene NiN_i personas de un total NN, recibe ni=nNi/Nn_i=nN_i/N observaciones de una muestra de tamaño nn. Conserva el peso del grupo.

    En un muestreo por conglomerados se sortean grupos naturales, como centros o clases, y se estudian sus integrantes según el diseño. No equivale a asegurar una cuota de cada tipo de persona. Las fórmulas sencillas de este repaso usan el muestreo aleatorio simple e independencia que indican las orientaciones verificadas; no se trasladan a cualquier diseño sin revisar sus supuestos.

    Prueba con un ejemplo pequeño

    Una población tiene 1000 personas: 400 pertenecen a un grupo y 600 al otro. Se eligen 100 con afijación proporcional. ¿Cuántas corresponden a cada grupo?

    1. La fracción del primer grupo es 400/1000=0,4400/1000=0{,}4. Se mantiene la misma fracción en la muestra: n1/100=400/1000n_1/100=400/1000.
    2. Multiplica por 100: n1=100⋅400/1000=40n_1=100\cdot400/1000=40. Para el segundo grupo, n2=100⋅600/1000=60n_2=100\cdot600/1000=60.
    3. Comprueba el total: 40+60=10040+60=100. Las personas se seleccionan aleatoriamente dentro de cada grupo.

    Se seleccionan 40 del primer grupo y 60 del segundo.

    Repasar esta idea y sus símbolos
  4. El sorteo mejora la selección; después hay que revisar la falta de respuesta para que no aparezca un nuevo sesgo.
    Necesito entender este paso
    Elegir personas sin excluir grupos desde el principio

    La muestra pretende informar sobre una población concreta. Una encuesta abierta entre seguidores de una red social puede dejar fuera a quienes no usan esa red y atraer más a quienes tienen una opinión fuerte. Una gran cantidad de respuestas no elimina automáticamente ese sesgo de selección.

    En un muestreo aleatorio simple se selecciona al azar desde un listado que cubre la población. Todos los integrantes tienen oportunidad de selección; en el modelo habitual, las muestras posibles del mismo tamaño tienen igual probabilidad. También se revisa quién no responde: la falta de respuesta puede introducir sesgo después del sorteo.

    En un muestreo sistemático se escoge un inicio al azar y después una persona cada cierto número de posiciones del listado. Por ejemplo, de un listado de 1000 personas queremos 100: el salto es 10. Sorteamos un inicio del 1 al 10 y seguimos con ese salto. Un patrón periódico del listado puede sesgar la selección.

    En un muestreo estratificado separas grupos de la población y seleccionas al azar dentro de cada uno. Con afijación proporcional, si un grupo tiene NiN_i personas de un total NN, recibe ni=nNi/Nn_i=nN_i/N observaciones de una muestra de tamaño nn. Conserva el peso del grupo.

    En un muestreo por conglomerados se sortean grupos naturales, como centros o clases, y se estudian sus integrantes según el diseño. No equivale a asegurar una cuota de cada tipo de persona. Las fórmulas sencillas de este repaso usan el muestreo aleatorio simple e independencia que indican las orientaciones verificadas; no se trasladan a cualquier diseño sin revisar sus supuestos.

    Prueba con un ejemplo pequeño

    Una población tiene 1000 personas: 400 pertenecen a un grupo y 600 al otro. Se eligen 100 con afijación proporcional. ¿Cuántas corresponden a cada grupo?

    1. La fracción del primer grupo es 400/1000=0,4400/1000=0{,}4. Se mantiene la misma fracción en la muestra: n1/100=400/1000n_1/100=400/1000.
    2. Multiplica por 100: n1=100⋅400/1000=40n_1=100\cdot400/1000=40. Para el segundo grupo, n2=100⋅600/1000=60n_2=100\cdot600/1000=60.
    3. Comprueba el total: 40+60=10040+60=100. Las personas se seleccionan aleatoriamente dentro de cada grupo.

    Se seleccionan 40 del primer grupo y 60 del segundo.

    Repasar esta idea y sus símbolos
ConclusiónSortear personas desde el listado completo de adultos y organizar su respuesta
EJEMPLO RESUELTO

Repartir una muestra por grupos

Se divide la población en dos estratos y se usa afijación proporcional. ¿Cuántas personas debe aportar el primer grupo?

N=3000,N1=1200,N2=1800,n=150N=3000,\quad N_1=1200,\quad N_2=1800,\quad n=150

Cómo pensar el primer paso

Elegir personas sin excluir grupos desde el principio

Qué buscar en la pregunta: Usa esta idea cuando se pregunte si una muestra representa a la población o cómo repartirla entre grupos.

Define la población, el listado desde el que se selecciona y el mecanismo de sorteo. Después examina si deja fuera sistemáticamente a algún grupo.

Ver un ejemplo pequeño de esta idea
  1. NN es el tamaño de la población, N1N_1 el del primer grupo y nn el tamaño total de la muestra. Buscamos n1n_1, personas que se seleccionan en ese grupo.
    Necesito entender este paso
    Elegir el menor tamaño que cumple el error máximo

    Ahora no conocemos todavía los datos de una muestra: queremos decidir cuántas observaciones recoger. El enunciado fija una confianza y un error máximo EE. Un tamaño válido debe hacer que el margen de la fórmula no supere ese límite.

    Para una media con desviación conocida, exige zσ/n≤Ez\sigma/\sqrt n\le E. Como las cantidades son positivas, puedes multiplicar por n\sqrt n y dividir por EE: n≥zσ/E\sqrt n\ge z\sigma/E. Eleva al cuadrado y queda n≥(zσ/E)2n\ge(z\sigma/E)^2.

    Para una proporción se planifica con una previsión p0p_0: zp0(1−p0)/n≤Ez\sqrt{p_0(1-p_0)/n}\le E da n≥z2p0(1−p0)/E2n\ge z^2p_0(1-p_0)/E^2. Si no hay previsión, usa p0=0,5p_0=0{,}5: el producto p0(1−p0)p_0(1-p_0) alcanza su máximo 0,250{,}25 y exige el mayor tamaño. Si se da una previsión, el tamaño calculado se refiere a ella.

    El tamaño es un entero. Si la cota es 384,16384{,}16, 384 no la cumple; el mínimo es 385. Si la cota fuera exactamente 400, el mínimo sería 400: «por exceso» no significa sumar siempre una persona. Comprueba el margen con el tamaño elegido y con el anterior.

    Prueba con un ejemplo pequeño

    Sin datos previos, planifica una muestra para una proporción con error máximo de 5 puntos porcentuales y confianza del 95%, usando 1,96.

    1. El error permitido es E=0,05E=0{,}05 y el valor crítico z=1,96z=1{,}96. Sin datos previos toma p0=0,5p_0=0{,}5.
    2. La cota es n≥1,962⋅0,5⋅0,5/0,052=384,16n\ge1{,}96^2\cdot0{,}5\cdot0{,}5/0{,}05^2=384{,}16.
    3. El menor entero que la cumple es 385. Su margen es 1,960,25/385≈0,04995≤0,051{,}96\sqrt{0{,}25/385}\approx0{,}04995\le0{,}05.
    4. Con 384, el margen sería aproximadamente 0,05001>0,050{,}05001>0{,}05, por lo que una persona menos ya incumple la cota del modelo.

    El tamaño conservador mínimo es 385 respuestas válidas bajo el modelo normal aproximado.

    Repasar esta idea y sus símbolos

    Ver un uso cotidiano: Planificar una encuesta

  2. El primer grupo representa N1/N=1200/3000=0,4N_1/N=1200/3000=0{,}4 de la población. Conserva esa fracción en la muestra: n1/n=N1/Nn_1/n=N_1/N.
    Necesito entender este paso
    Elegir personas sin excluir grupos desde el principio

    La muestra pretende informar sobre una población concreta. Una encuesta abierta entre seguidores de una red social puede dejar fuera a quienes no usan esa red y atraer más a quienes tienen una opinión fuerte. Una gran cantidad de respuestas no elimina automáticamente ese sesgo de selección.

    En un muestreo aleatorio simple se selecciona al azar desde un listado que cubre la población. Todos los integrantes tienen oportunidad de selección; en el modelo habitual, las muestras posibles del mismo tamaño tienen igual probabilidad. También se revisa quién no responde: la falta de respuesta puede introducir sesgo después del sorteo.

    En un muestreo sistemático se escoge un inicio al azar y después una persona cada cierto número de posiciones del listado. Por ejemplo, de un listado de 1000 personas queremos 100: el salto es 10. Sorteamos un inicio del 1 al 10 y seguimos con ese salto. Un patrón periódico del listado puede sesgar la selección.

    En un muestreo estratificado separas grupos de la población y seleccionas al azar dentro de cada uno. Con afijación proporcional, si un grupo tiene NiN_i personas de un total NN, recibe ni=nNi/Nn_i=nN_i/N observaciones de una muestra de tamaño nn. Conserva el peso del grupo.

    En un muestreo por conglomerados se sortean grupos naturales, como centros o clases, y se estudian sus integrantes según el diseño. No equivale a asegurar una cuota de cada tipo de persona. Las fórmulas sencillas de este repaso usan el muestreo aleatorio simple e independencia que indican las orientaciones verificadas; no se trasladan a cualquier diseño sin revisar sus supuestos.

    Prueba con un ejemplo pequeño

    Una población tiene 1000 personas: 400 pertenecen a un grupo y 600 al otro. Se eligen 100 con afijación proporcional. ¿Cuántas corresponden a cada grupo?

    1. La fracción del primer grupo es 400/1000=0,4400/1000=0{,}4. Se mantiene la misma fracción en la muestra: n1/100=400/1000n_1/100=400/1000.
    2. Multiplica por 100: n1=100⋅400/1000=40n_1=100\cdot400/1000=40. Para el segundo grupo, n2=100⋅600/1000=60n_2=100\cdot600/1000=60.
    3. Comprueba el total: 40+60=10040+60=100. Las personas se seleccionan aleatoriamente dentro de cada grupo.

    Se seleccionan 40 del primer grupo y 60 del segundo.

    Repasar esta idea y sus símbolos
  3. Multiplica ambos miembros por nn: n1=nN1/N=150⋅0,4=60n_1=nN_1/N=150\cdot0{,}4=60. El otro grupo aporta 9090; juntos suman 150150.
    Necesito entender este paso
    Elegir personas sin excluir grupos desde el principio

    La muestra pretende informar sobre una población concreta. Una encuesta abierta entre seguidores de una red social puede dejar fuera a quienes no usan esa red y atraer más a quienes tienen una opinión fuerte. Una gran cantidad de respuestas no elimina automáticamente ese sesgo de selección.

    En un muestreo aleatorio simple se selecciona al azar desde un listado que cubre la población. Todos los integrantes tienen oportunidad de selección; en el modelo habitual, las muestras posibles del mismo tamaño tienen igual probabilidad. También se revisa quién no responde: la falta de respuesta puede introducir sesgo después del sorteo.

    En un muestreo sistemático se escoge un inicio al azar y después una persona cada cierto número de posiciones del listado. Por ejemplo, de un listado de 1000 personas queremos 100: el salto es 10. Sorteamos un inicio del 1 al 10 y seguimos con ese salto. Un patrón periódico del listado puede sesgar la selección.

    En un muestreo estratificado separas grupos de la población y seleccionas al azar dentro de cada uno. Con afijación proporcional, si un grupo tiene NiN_i personas de un total NN, recibe ni=nNi/Nn_i=nN_i/N observaciones de una muestra de tamaño nn. Conserva el peso del grupo.

    En un muestreo por conglomerados se sortean grupos naturales, como centros o clases, y se estudian sus integrantes según el diseño. No equivale a asegurar una cuota de cada tipo de persona. Las fórmulas sencillas de este repaso usan el muestreo aleatorio simple e independencia que indican las orientaciones verificadas; no se trasladan a cualquier diseño sin revisar sus supuestos.

    Prueba con un ejemplo pequeño

    Una población tiene 1000 personas: 400 pertenecen a un grupo y 600 al otro. Se eligen 100 con afijación proporcional. ¿Cuántas corresponden a cada grupo?

    1. La fracción del primer grupo es 400/1000=0,4400/1000=0{,}4. Se mantiene la misma fracción en la muestra: n1/100=400/1000n_1/100=400/1000.
    2. Multiplica por 100: n1=100⋅400/1000=40n_1=100\cdot400/1000=40. Para el segundo grupo, n2=100⋅600/1000=60n_2=100\cdot600/1000=60.
    3. Comprueba el total: 40+60=10040+60=100. Las personas se seleccionan aleatoriamente dentro de cada grupo.

    Se seleccionan 40 del primer grupo y 60 del segundo.

    Repasar esta idea y sus símbolos
  4. Selecciona aleatoriamente dentro de cada estrato. En este ejemplo los tamaños son enteros; en otros casos hay que repartir el redondeo manteniendo el total.
    Necesito entender este paso
    Elegir personas sin excluir grupos desde el principio

    La muestra pretende informar sobre una población concreta. Una encuesta abierta entre seguidores de una red social puede dejar fuera a quienes no usan esa red y atraer más a quienes tienen una opinión fuerte. Una gran cantidad de respuestas no elimina automáticamente ese sesgo de selección.

    En un muestreo aleatorio simple se selecciona al azar desde un listado que cubre la población. Todos los integrantes tienen oportunidad de selección; en el modelo habitual, las muestras posibles del mismo tamaño tienen igual probabilidad. También se revisa quién no responde: la falta de respuesta puede introducir sesgo después del sorteo.

    En un muestreo sistemático se escoge un inicio al azar y después una persona cada cierto número de posiciones del listado. Por ejemplo, de un listado de 1000 personas queremos 100: el salto es 10. Sorteamos un inicio del 1 al 10 y seguimos con ese salto. Un patrón periódico del listado puede sesgar la selección.

    En un muestreo estratificado separas grupos de la población y seleccionas al azar dentro de cada uno. Con afijación proporcional, si un grupo tiene NiN_i personas de un total NN, recibe ni=nNi/Nn_i=nN_i/N observaciones de una muestra de tamaño nn. Conserva el peso del grupo.

    En un muestreo por conglomerados se sortean grupos naturales, como centros o clases, y se estudian sus integrantes según el diseño. No equivale a asegurar una cuota de cada tipo de persona. Las fórmulas sencillas de este repaso usan el muestreo aleatorio simple e independencia que indican las orientaciones verificadas; no se trasladan a cualquier diseño sin revisar sus supuestos.

    Prueba con un ejemplo pequeño

    Una población tiene 1000 personas: 400 pertenecen a un grupo y 600 al otro. Se eligen 100 con afijación proporcional. ¿Cuántas corresponden a cada grupo?

    1. La fracción del primer grupo es 400/1000=0,4400/1000=0{,}4. Se mantiene la misma fracción en la muestra: n1/100=400/1000n_1/100=400/1000.
    2. Multiplica por 100: n1=100⋅400/1000=40n_1=100\cdot400/1000=40. Para el segundo grupo, n2=100⋅600/1000=60n_2=100\cdot600/1000=60.
    3. Comprueba el total: 40+60=10040+60=100. Las personas se seleccionan aleatoriamente dentro de cada grupo.

    Se seleccionan 40 del primer grupo y 60 del segundo.

    Repasar esta idea y sus símbolos
    Elegir el menor tamaño que cumple el error máximo

    Ahora no conocemos todavía los datos de una muestra: queremos decidir cuántas observaciones recoger. El enunciado fija una confianza y un error máximo EE. Un tamaño válido debe hacer que el margen de la fórmula no supere ese límite.

    Para una media con desviación conocida, exige zσ/n≤Ez\sigma/\sqrt n\le E. Como las cantidades son positivas, puedes multiplicar por n\sqrt n y dividir por EE: n≥zσ/E\sqrt n\ge z\sigma/E. Eleva al cuadrado y queda n≥(zσ/E)2n\ge(z\sigma/E)^2.

    Para una proporción se planifica con una previsión p0p_0: zp0(1−p0)/n≤Ez\sqrt{p_0(1-p_0)/n}\le E da n≥z2p0(1−p0)/E2n\ge z^2p_0(1-p_0)/E^2. Si no hay previsión, usa p0=0,5p_0=0{,}5: el producto p0(1−p0)p_0(1-p_0) alcanza su máximo 0,250{,}25 y exige el mayor tamaño. Si se da una previsión, el tamaño calculado se refiere a ella.

    El tamaño es un entero. Si la cota es 384,16384{,}16, 384 no la cumple; el mínimo es 385. Si la cota fuera exactamente 400, el mínimo sería 400: «por exceso» no significa sumar siempre una persona. Comprueba el margen con el tamaño elegido y con el anterior.

    Prueba con un ejemplo pequeño

    Sin datos previos, planifica una muestra para una proporción con error máximo de 5 puntos porcentuales y confianza del 95%, usando 1,96.

    1. El error permitido es E=0,05E=0{,}05 y el valor crítico z=1,96z=1{,}96. Sin datos previos toma p0=0,5p_0=0{,}5.
    2. La cota es n≥1,962⋅0,5⋅0,5/0,052=384,16n\ge1{,}96^2\cdot0{,}5\cdot0{,}5/0{,}05^2=384{,}16.
    3. El menor entero que la cumple es 385. Su margen es 1,960,25/385≈0,04995≤0,051{,}96\sqrt{0{,}25/385}\approx0{,}04995\le0{,}05.
    4. Con 384, el margen sería aproximadamente 0,05001>0,050{,}05001>0{,}05, por lo que una persona menos ya incumple la cota del modelo.

    El tamaño conservador mínimo es 385 respuestas válidas bajo el modelo normal aproximado.

    Repasar esta idea y sus símbolos

    Ver un uso cotidiano: Planificar una encuesta

Conclusión60
EJEMPLO RESUELTO

Distribución de la media muestral

Una población es normal y las observaciones de la muestra son independientes. Calcula la desviación típica de la media muestral.

X∼N(μ=60, σ=8),n=49,X‾=X1+⋯+XnnX\sim N(\mu=60,\ \sigma=8),\quad n=49,\quad\overline X=\frac{X_1+\cdots+X_n}{n}

Cómo pensar el primer paso

La media de muchos tiene menos dispersión que un individuo

Qué buscar en la pregunta: Busca si la pregunta habla de la media de una muestra, en lugar de la medida de una persona.

Identifica μ\mu, σ\sigma y nn. Calcula σ/n\sigma/\sqrt n y usa esa desviación al tipificar X‾\overline X.

Ver un ejemplo pequeño de esta idea
  1. XX mide a un individuo; X‾\overline X es el promedio de 4949 medidas. σ=8\sigma=8 es la desviación de los individuos, no de ese promedio.
    Necesito entender este paso
    La media de muchos tiene menos dispersión que un individuo

    Una medida individual es una variable XX: por ejemplo, el tiempo de un trayecto. Su media poblacional es μ\mu y su desviación típica es σ\sigma. La media de una muestra de nn observaciones independientes es otra variable: X‾=(X1+⋯+Xn)/n\overline X=(X_1+\cdots+X_n)/n. Cambia de una muestra a otra.

    La media de X‾\overline X sigue siendo μ\mu: promediar no desplaza el centro. Su dispersión disminuye porque unas observaciones por encima de la media pueden compensar otras por debajo. Para obtener la escala exacta, se suman las varianzas de observaciones independientes y se aplica la división por nn.

    La suma tiene varianza nσ2n\sigma^2. Al dividirla por nn, la varianza se divide por n2n^2: Var⁡(X‾)=nσ2/n2=σ2/n\operatorname{Var}(\overline X)=n\sigma^2/n^2=\sigma^2/n. La desviación es la raíz de la varianza: σX‾=σ/n\sigma_{\overline X}=\sigma/\sqrt n. Esta desviación de una estimación se llama error estándar.

    Si la población es normal, la media muestral es normal para cualquier tamaño. Si la población no se sabe normal, una muestra suficientemente grande permite aproximar bajo las condiciones del modelo. Las orientaciones verificadas consideran grandes las muestras con n≥30n\ge30. La independencia sigue siendo necesaria.

    Prueba con un ejemplo pequeño

    Una población normal tiene media 20 minutos y desviación de 5 minutos. Se promedian 100 trayectos independientes. ¿Cuál es la desviación de la media y cómo tipificas 21 minutos?

    1. Para un individuo, σ=5\sigma=5. Para el promedio de n=100n=100, el error estándar es 5/100=0,55/\sqrt{100}=0{,}5 minutos. La media de los promedios sigue siendo μ=20\mu=20.
    2. Tipifica la media de 21: z=(21−20)/0,5=2z=(21-20)/0{,}5=2. Está dos errores estándar por encima del centro.
    3. Usar (21−20)/5=0,2(21-20)/5=0{,}2 respondería sobre un trayecto individual, no sobre la media de los 100.

    La media muestral tiene desviación 0,50{,}5 minutos; el valor 21 se tipifica como z=2z=2.

    Repasar esta idea y sus símbolos
  2. La independencia permite sumar varianzas: Var⁡(X1+⋯+Xn)=nσ2\operatorname{Var}(X_1+\cdots+X_n)=n\sigma^2. Dividir la suma por nn divide su varianza por n2n^2: Var⁡(X‾)=nσ2/n2=σ2/n\operatorname{Var}(\overline X)=n\sigma^2/n^2=\sigma^2/n.
    Necesito entender este paso
    La media de muchos tiene menos dispersión que un individuo

    Una medida individual es una variable XX: por ejemplo, el tiempo de un trayecto. Su media poblacional es μ\mu y su desviación típica es σ\sigma. La media de una muestra de nn observaciones independientes es otra variable: X‾=(X1+⋯+Xn)/n\overline X=(X_1+\cdots+X_n)/n. Cambia de una muestra a otra.

    La media de X‾\overline X sigue siendo μ\mu: promediar no desplaza el centro. Su dispersión disminuye porque unas observaciones por encima de la media pueden compensar otras por debajo. Para obtener la escala exacta, se suman las varianzas de observaciones independientes y se aplica la división por nn.

    La suma tiene varianza nσ2n\sigma^2. Al dividirla por nn, la varianza se divide por n2n^2: Var⁡(X‾)=nσ2/n2=σ2/n\operatorname{Var}(\overline X)=n\sigma^2/n^2=\sigma^2/n. La desviación es la raíz de la varianza: σX‾=σ/n\sigma_{\overline X}=\sigma/\sqrt n. Esta desviación de una estimación se llama error estándar.

    Si la población es normal, la media muestral es normal para cualquier tamaño. Si la población no se sabe normal, una muestra suficientemente grande permite aproximar bajo las condiciones del modelo. Las orientaciones verificadas consideran grandes las muestras con n≥30n\ge30. La independencia sigue siendo necesaria.

    Prueba con un ejemplo pequeño

    Una población normal tiene media 20 minutos y desviación de 5 minutos. Se promedian 100 trayectos independientes. ¿Cuál es la desviación de la media y cómo tipificas 21 minutos?

    1. Para un individuo, σ=5\sigma=5. Para el promedio de n=100n=100, el error estándar es 5/100=0,55/\sqrt{100}=0{,}5 minutos. La media de los promedios sigue siendo μ=20\mu=20.
    2. Tipifica la media de 21: z=(21−20)/0,5=2z=(21-20)/0{,}5=2. Está dos errores estándar por encima del centro.
    3. Usar (21−20)/5=0,2(21-20)/5=0{,}2 respondería sobre un trayecto individual, no sobre la media de los 100.

    La media muestral tiene desviación 0,50{,}5 minutos; el valor 21 se tipifica como z=2z=2.

    Repasar esta idea y sus símbolos
  3. La desviación es la raíz de la varianza: σX‾=σ2/n=σ/n=8/49=1,1429\sigma_{\overline X}=\sqrt{\sigma^2/n}=\sigma/\sqrt n=8/\sqrt{49}=1,1429. Su media sigue siendo μ=60\mu=60.
    Necesito entender este paso
    La media de muchos tiene menos dispersión que un individuo

    Una medida individual es una variable XX: por ejemplo, el tiempo de un trayecto. Su media poblacional es μ\mu y su desviación típica es σ\sigma. La media de una muestra de nn observaciones independientes es otra variable: X‾=(X1+⋯+Xn)/n\overline X=(X_1+\cdots+X_n)/n. Cambia de una muestra a otra.

    La media de X‾\overline X sigue siendo μ\mu: promediar no desplaza el centro. Su dispersión disminuye porque unas observaciones por encima de la media pueden compensar otras por debajo. Para obtener la escala exacta, se suman las varianzas de observaciones independientes y se aplica la división por nn.

    La suma tiene varianza nσ2n\sigma^2. Al dividirla por nn, la varianza se divide por n2n^2: Var⁡(X‾)=nσ2/n2=σ2/n\operatorname{Var}(\overline X)=n\sigma^2/n^2=\sigma^2/n. La desviación es la raíz de la varianza: σX‾=σ/n\sigma_{\overline X}=\sigma/\sqrt n. Esta desviación de una estimación se llama error estándar.

    Si la población es normal, la media muestral es normal para cualquier tamaño. Si la población no se sabe normal, una muestra suficientemente grande permite aproximar bajo las condiciones del modelo. Las orientaciones verificadas consideran grandes las muestras con n≥30n\ge30. La independencia sigue siendo necesaria.

    Prueba con un ejemplo pequeño

    Una población normal tiene media 20 minutos y desviación de 5 minutos. Se promedian 100 trayectos independientes. ¿Cuál es la desviación de la media y cómo tipificas 21 minutos?

    1. Para un individuo, σ=5\sigma=5. Para el promedio de n=100n=100, el error estándar es 5/100=0,55/\sqrt{100}=0{,}5 minutos. La media de los promedios sigue siendo μ=20\mu=20.
    2. Tipifica la media de 21: z=(21−20)/0,5=2z=(21-20)/0{,}5=2. Está dos errores estándar por encima del centro.
    3. Usar (21−20)/5=0,2(21-20)/5=0{,}2 respondería sobre un trayecto individual, no sobre la media de los 100.

    La media muestral tiene desviación 0,50{,}5 minutos; el valor 21 se tipifica como z=2z=2.

    Repasar esta idea y sus símbolos
Conclusión1,1429

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