viernes, 15 de enero de 2021

CUARTA SEMANA DE ACTIVIDADES




                   SINDICATO NACIONAL DE TRABAJADORES DEL SEGURO SOCIAL
          COMISIÒN NACIONAL DE CAPACITACIÒN TÈCNICA Y SUBPROFESIONAL
              CENTRO  NACIONAL DE EDUCACIÒN  CAPACITACIÒN  SINDICAL.

          ESTADÍSTICA EN FENÓMENOS NATURALES Y                                        PROCESOS SOCIALES      

                             Plan de Trabajo de la cuarta semana

                                       TERCER EXAMEN PARCIAL

                                           UNIDAD 2

       Tratamiento estadístico de la información de fenómenos                                    naturales y procesos sociales.

Competencia.-  Desarrollar  modelos de estadística descriptiva que permitan analizar, ordenar, interpretar y explicar la información obtenida a partir de los fenómenos naturales y procesos sociales para predecir y entender estos hechos en tu contexto.
La Estadística descriptiva y su aplicación en la explicación de                los fenómenos naturales y los procesos sociales.

Trabajaràs para interpretar y explicar el funcionamiento de los fenómenos naturales y procesos sociales dentro de tu contexto local y regional a través de los modelos de estadística descriptiva.

Ejemplo: En cierto año el gobierno de Oaxaca  inició un programa de cuidados médicos encaminados a la distribución de medicamentos gratuitos a personas de bajos recursos que no cuentan con algún tipo de seguridad social. Registros de la Secretaría de Salud estatal señalan que solo 24% de los beneficiarios en la capital del Estado se habían apuntado a solo dos semanas de la fecha límite de inscripción. Ante tal panorama, esta Secretaría decide revisar el funcionamiento del programa en los 50 municipios de la entidad. Los datos sobre el porcentaje de registro por municipio se presentan en la siguiente tabla:


              Porcentaje de personas elegibles que se han inscrito al programa de                                  medicamentos gratuitos en cada  uno de los municipios del Estado

24
60
12
38
21
26
23
33
19
19
26
60
16
21
28
20
21
41
22
16
29
26
22
16
48
11
19
13
22
22
30
20
21
34
26
20
25
19
17
21
27
19
27
60
20
52
20
12
14
18











Al analizar el cuadro, se observa la gran variabilidad en el porcentaje de personas elegibles que se han registrado en el programa en cada uno de los municipios. La observación  lleva a cuestionarse si el 24% es una cifra representativa y  por lo tanto concentra la mayoría de los valores de los porcentajes de registro a su alrededor, de no ser así, ¿Cuál sería un valor típico para este conjunto de datos?, ¿cómo podrían resumir la variabilidad numérica?, los porcentajes  de registro varían mucho de municipio a municipio pues van desde un mínimo del 11%  hasta un máximo del 60%. Se van a generar medidas que cuantifiquen el grado de dispersión de este conjunto de datos. las cuales vamos a estudiar a continuación:

         Medidas de tendencia central: media, mediana ( moda)
                                           
La Media aritmética o promedio muestral.


La media aritmética o promedio muestral de un conjunto de datos numéricos, es el resultado de la suma de las observaciones, dividido entre el número de las mismas. y se representa por la siguiente fórmula:

         __    n
           X = ∑   Xi  
                 i =  N
                                                                            
                          
                                                    
∑ 24 +16+48+25+14+60+21+11+19+18+12+28+19+17+38+20+13+21+21+21+22+27+26+41+22+19+23+22+30+27+33+16+20+60+19+29+21+20+19+26+34+52+26+22+26+20+60+16+20+12 = 
                                                                      50

       __
        X =   1276  / 50 = 25.52

La probable desventaja potencial de la media aritmética o promedio muestral, como medida de tendencia central de un conjunto de datos, es que su valor puede verse afectado por la presencia de valores extremos o atípicos (observaciones muy grandes o muy pequeñas) en el conjunto de datos.


                                         La Mediana.


Se define como la cantidad que divide al conjunto de datos en dos partes iguales, una vez que los valores  se han enumerado de menor a mayor.

Si el número de datos  es impar, la mediana es el valor medio.

Si en nùmero de datos es par, la mediana es igual al promedio de los dos valores medios.



Calcular de la mediana con los datos que tenemos de nuestro ejemplo:

11, 12, 12, 13, 14, 16, 16, 16, 17, 18, 19, 19, 19, 19, 19, 20, 20, 20, 20, 20, 21,21, 21, 21, 21,22, 22, 22, 22, 23, 24, 25, 26, 26, 26, 26, 27, 27, 28, 29, 30, 33, 34,  38, 41, 48, 52, 60, 60, 60, 

En este caso como N es par, dividimos los dos valores centrales entre dos para obtener la mediana de la muestra, en este ejemplo son los valores de 21 y 22.
               
Mediana = 21 +22   =  43/2 =  21.5
                       2

El valor de la mediana no se ve afectado  por los valores atípicos muy grandes o muy pequeños en el conjunto de datos.

La mediana es el valor en el eje X, que separa a la curva en dos partes iguales, con el 50% del área bajo la curva en cada parte cuando el histograma es simétrico, como en el caso de la curva de una distribución normal, aquí el punto de simetría es el punto de división de la curva en dos áreas iguales y además es el punto de equilibrio.
En este caso la media aritmética o promedio muestral, la mediana y la moda coinciden.

                                            La moda

 Es otra medida de tendencia central  y se define como el valor que se repite  con mayor frecuencia en un conjunto de datos,  la moda no puede ser única ya que puede haber 2 o hasta 3 modas, o bien que no exista, en nuestro ejemplo:

11, 12, 12, 13, 14, 16, 16, 16, 17, 18, 19, 19, 19, 19, 1920, 20, 20, 20, 2021,21, 21, 21, 21,22, 22, 22, 22, 23, 24, 25, 26, 26, 26, 26, 27, 27, 28, 29, 30, 33, 34,  38, 41, 48, 52, 60, 60, 60, 
                               
Tenemos 3 modas: 19, 20 y 21 o trimodal                                               
                       comparación entre media, mediana y moda


                  

Por otro lado cuando el histograma tiene un solo pico (es unimodal) con una cola superior mas larga a la derecha, se dice que la gráfica tiene un sesgo positivo, los valores extremos de la cola superior jalan a la media aritmética o promedio  muestral, por lo que generalmente ésta es mayor que la mediana.
                                                  _
                                                 X  > Me
                                                                                                 
                                              

Así mismo cuando el histograma tiene la cola superior mas larga a la izquierda, tiene un sesgo negativo y la media aritmética o promedio  muestral es menor que la mediana.                                 _
                                                      X   < Me  


                                    ejemplo para calcular la media, mediana y moda



                                


                                                     Medidas de dispersión

1.- Desviación de la media.- (x-símbolo de la media aritmética)
Es una de las medidas de variabilidad màs utilizadas, mide el grado en que cada observaciòn de la muestra se desvìa de su correspondiente media aritmética  o 
                                    _                    _
promedio muestral  ( x ), al restar x de cada observaciòn se proporciona un conjunto 
                                                                         
de desviaciones de la media. ejemplo: (xx), (xsímbolo de la media aritmética  ),(xsímbolo de la media aritmética), .......(xsímbolo de la media aritmética)    

Una desviación en particular será positiva si el valor de X correspondiente es mayor que símbolo de la media aritmética  negativo si el valor de x es menor que símbolo de la media aritmética.
A mayor variabilidad en la muestra, mayores serán las magnitudes de las desviaciones. Ahora consideraremos cómo combinar las desviaciones en una sola medida de variabilidad. Lo primero es calculando la desviación promedio al sumar todas las desviaciones medias y se representa de la siguiente manera: expresión, y luego dividirla entre n. como la suma da cero, es la razón que limita la aplicabilidad de la desviación  media como una mediada general de la variabilidad de un conjunto de datos muestrales.
                                   
                                       Varianza y Desviación estándar 
  
Una manera de evitar que se eliminen las contribuciones negativas con las positivas es elevarlas al cuadrado antes de sumarlas. Al hacer esto, las contribuciones con diferente signo pero con la misma magnitud no se anulan, en general elevar las contribuciones al cuadrado equivale a elevar al cuadrado cada una de las desviaciones de la media, el cuadrado de estas desviaciones para muestras de tamaño n se presenta como:

(x-símbolo de la media aritmética)², (x-símbolo de la media aritmética)², ....(x-símbolo de la media aritmética)², su respectiva suma se representa:
(x-símbolo de la media aritmética)² + (x-símbolo de la media aritmética)² +(x-símbolo de la media aritmética)² + (x-símbolo de la media aritmética)² = Σ (x -símbolo de la media aritmética)² , al dividir el resusltado de la suma por el tamaño de la muestra n, se obtiene la desviación cuadrada promedio. Aunque ésta parece ser una medida  Σ (x -símbolo de la media aritmética)² razonable de la variabilidad utilizaremos un divisor ligeramente menor a n, como lo sugiere la teoría de la estimación estadística y que se presenta a continuación:

 La varianza muestral, representada como  s^2 = \frac{\displaystyle \sum_{i=1}^n \left( x_i - \overline{x} \right) ^ 2 }{n-1}
                                                                                                        
Es la suma de los cuadrados de las desviaciones de la media aritmética o promedio muestral, divididas entre n - 1.

La desviación estándar muestral, es la raíz cuadrada positiva de la varianza muestral y se representa como s.


Una mayor variabilidad en la muestra da como resultado un valor relativamente grande de  la varianza s²  o de la desviación estándar  s, mientras que un valor de  s²  o  s,  cercanos a 0 indica una menor variabilidad.

                                     Como calcular medidas de tendencia central

                                      Como calcular las medidas de dispersión
                                             (varianza y desviación estándar)


                                           
                                    


ACTIVIDAD 9
                                       Ejercicios para resolver


Resuelve  los siguientes  ejercicios obteniendo: media artimética o muestral, mediana, moda, varianza  y desviación típica o estándar. así mismo realiza la actividad que se te pide en las páginas 104 y 105 de tu libro de texto. tu puedes porque eres el mejor, :)




1.- Un niño compra dulces a lo largo de una quincena,  en las cantidades que se muestran: 
calcular: media aritmética o muestral, mediana, moda,  varianza y desviación típica o estándar.

        2, 3, 6, 8, 11, 4, 7, 9, 3, 5, 8, 4, 5, 5, 7.


2.- Una persona compra gasolinas durante ochos días consecutivos en las siguientes cantidades, y quiere saber cual es la: media aritmética o muestral, mediana, moda, varianza y desviación típica o estándar 
12, 6, 7, 3, 15, 10, 18, 5.

3.- 15 alumnos obtienen las siguientes calificaciones en la materia de Estadística:
6.6, 7.2, 5.0,  8.0, 8.4, 7.8, 4.4, 3.8, 5.5. 6.1, 6.8, 7.2, 6.8, 6.6 y 8.5, con estos datos obtener:
media aritmética o muestral, mediana, moda, varianza y desviación típica o estándar  


Las medidas de dispersión o variabilidad,  informan sobre cuanto se elejan del centro los valores del conjunto de datos. La medición de variabilidad es un parámetro para comparar dos distribuciones de población.


ACTIVIDAD 10
Después de haber realizado los ejemplos anteriores,  contesta la página 104 de tu libro de texto. tu puedes porque eres el mejor.




                  Las Distribuciones de Probabilidad como                                 herramientas para estimar las probabilidades de                         eventos relacionados con fenómenos naturales                                                     y procesos sociales

Competencia.Comprobarás la posibilidad de ocurrencia de algunos fenómenos naturales y procesos sociales de tu entorno, para determinar su comportamiento, proponiendo estrategias de mejoras, mediante el uso de los tipos de distribución de probabilidad.

                              Distribución de probabilidad normal

Son aquellas distribuciones  de probabilidad continuas o de curvas normales que tienen forma de campana y son simétricas, como se muestra en la siguiente figura:


                         
Los tipos de distribuciones normales se distinguen entre sí, por los valores de su media \mu \,\!  y de su desviación estándar σ.
La media de una distribución normal ( \mu \,\! ), describe donde está centrada la curva correspondiente; la desviación estándar (  σ ),  define la dimensión de la curva cuando se extiende alrededor de ese centro. El área total bajo cualquier curva normal es igual a 1.

Si una distribución normal se utiliza como un modelo poblacional, su media (μ) y su desviación estándar (σ) deben especificarse. 

Por ejemplo:
Una distribución normal con \mu \,\! = 3 y desviación estándar  σ = 1 podrían  usarse como modelo para la distribución del peso de niños recién nacidos.

 " distribución normal para el peso de un recién nacido"






                                        
                                     
                                                                         




 El cálculo directo de estas probabilidades (áreas bajo la curva normal) es complejo, por lo que se utiliza una tabla de áreas para una distribución normal de referencia, llamada distribución normal estándar, y es una distribución normal con  \mu \,\! = 0 y σ = 1, la curva de densidad correspondiente también es denominada curva z o curva normal estándar. se acostumbra a utilizar la letra z como la variable para representar los posibles valores que puede tomar una distribución normal.

                                   La distribución normal estándar
                                           
Para trabajar con esta distribución es necesario saber calcular probabilidades o áreas bajo una curva normal estándar ( Z ), por encima de los intervalos dados de posibles valores para z.

Esta curva normal estándar (z), está centrada con  \mu \,\! = 0 y  una desviación estándar σ = 1, este último valor se emplea como medida del grado en que posibles valores de la variable z se extienden alrededor de la media ( 0 ). Por ejemplo, alrededor del 95% del área se asocia con valores que están dentro de dos desviaciones estándar de la media ( entre -2 y 2 ) y casi toda el área de la zona de los valores  están dentro de tres desviaciones estándar  alrededor de la media (entre -3 y 3)
                                                                           
Para calcular la curva normal estándar, se utiliza una tabla con los valores acumulados bajo el área de la curva z para valores z* distintos de la variable z, que puedes consultar en el apèndice 4. de tu libro de texto. ejemplo:


 Calcular el área bajo la curva z a la izquierda de 1.42, buscamos en la fila z' el valor de 1.4 y después la columna con el valor 0.02, el resultado es la intersección de la fila con la columna, cuyo valor es 0.9222

En esta tabla el valor mas pequeño de Z* es - 3.89, el siguiente es -3.88, y asì sucesivamente en incrementos de 0.01 terminando con el àrea acumulada total a la izquierda de 3.89 de 1 o 100%
Nota.- solo se pueden obtener valores a la izquierda del valor solicitado, cuando queramos calcular valores a la derecha del mismo, a 1, se le resta el valor obtenido de tablas. como un complemento.


Hay casos en que Z se encuentre entre dos valores, por ejemplo: Calcular la probabilidad de que Z estè entre - 1.76 y 0.58, esto se resuelve de la siguiente manera:

              P(-1.76 < Z  < 0.58) = P(z  < 0.58) - P(z < - 1.76)
                                                       = 0.7190 - 0.0392
                                                       = 0.6798   ➡️  67.98%


                         

                      OTRAS DISTRIBUCIONES NORMALES.


Se usará la letra Z solo para aquellas variables que tienen una distribución normal estándar y la letra Xpara cualquier variable cuya distribución se describe mediante una curva normal con media \mu \,\! y desviación estándar σ.

Por ejemplo: si la variable x  tiene una distribución normal con media \mu \,\! = 100 y desviación estándar σ = 5, entonces encontrar la probabilidad :
P ( 98  <  < 107 ).
       a                  b
Lo primero que se debe hacer es convertir este problema a uno equivalente a la distribución normal estándar de la siguiente manera:


              a* = a - \mu \,\!             b* = b -   \mu \,\!
                       σ                           σ


             a* = 98- 100 = -2 = - 0.40
                        5            5

             b* = 107 - 100 =  = 1.40
                           5           5

Entonces  P ( 98  <  < 107 ) = P ( - 0.40  <  < 1.40 )
   = (área de la curva a la izquierda de 1.40) - (área de la curva a la derecha de - 0.40)
   = P (z  < 1.40) -  P( z < - 0.40) = 

   =   0.9192 - 0.344 6 = 0.5746




                                     




                                                                                         
Ejemplo: En un estudio los parámetros de crecimiento fetal y peso al nacer: su relación con la composición corporal neonatal se sugiere que una distribución normal con media 
 \mu \,\! = 3500 gramos y desviación estándar σ = 600 gramos, representa un modelo razonable para la distribución de probabilidad de variable numérica continua x= peso al nacer de un bebé recién nacido seleccionado al azar, ¿ Que proporción de pesos de recién nacidos está entre 2900 y 4700 gramos? Encontrar:
  P( 2900 <  x < 4700 ) 

 a = 2900 - 3500 = - 600  = - 1.00            b = 4700 - 3500  = 1200 =  2. 00
                  600             600                                        600              600
Entonces tenemos:

   P( 2900 <  x < 4700 ) = P ( -1  <  z <  2.00 ) = ( área de la curva z a la izquierda de 2.00) - ( área de la curva z a la izquierda de -1 ) = 0.9772 - 0.1587 = 0.8185

esto significa que si se midieran los pesos al nacer para muchos bebés de esta población, el peso del 82% de ellos se situaría entre 2900 y 4700 gramos.

 ¿ Cuál será la probabilidad de que un niño elegido al azar tenga un peso al  nacer mayor de 4500 gramos?

                       a = 4500- 3500 = 1000   = 1.67
                                                600            600



Entonces  P ( x> 4500) = P ( z>  1.67 ) =  ( área de la curva z a la derecha de 1.67 ) 


                                 = 1 - (área de la curva z a la izquierda de 1.67)
                                  =  1 -   0.9525
                         =   0. 0475


Esto indica que el 4.75% es la probabilidad de que un niño elegido al azar tenga un peso al nacer mayor de 4500 gramos.

                                        Distribución de probabilidad binomial 

                                        ( características)

1.- El experimento consiste en n ensayos idénticos.

2.- Cada ensayo o intento da lugar exactamente a dos resultados ( C o F )

3.- Los n ensayos son independientes, el resultado obtenido de cada registro es independiente de los otros.
4.- La probabilidad de éxito, no varía de un ensayo  a otro, P = éxito, en consecuencia el fracaso es representado por q = 1 - p



     Función de probabilidad de la distribución                            binomial.


La función de probabilidad también es denominada función de distribución de Bernoulli:


                                         

                           
                         Fórmula de la distribución binomial


         binomial
p (x) =  probabilidad de éxitos en n ensayos
n =es el número de ensayos  o pruebas.
k = es el número de éxitos.
p = es la probabilidad de éxito.
q  = es la probabilidad de fracaso.  q = 1 - p
El número combinatorio número combinatorio=
4 =  4 . 3. 2.1  = 24 
Ejemplo:       
          
                     
   n! =
   1 \times 2 \times 3 \times 4 \times ... \times (n-1) \times n
  

                     5! = 1  \times  2  \times  3  \times  4  \times  5 = 120.  \

La última novela de un autor ha tenido un gran éxito, hasta el punto de que el 80% de los lectores ya la han leído. Un grupo de 4 amigos son aficionados a la lectura:

1¿Cuál es la probabilidad de que en el grupo hayan leído la novela 2 personas?
n = 4
x = 2
p = 0.8
q = 0.2                    
binomial
2¿Y cómo máximo 2?
binomial
binomial
                              = (1)( 1) (0.0016) + (4)(0.8)(0.008) + (6)(.64)(0.04) 
                       = 0.0016 + 0.0256 + 0.1536
                      = 0.1808  = 18.08 %

ACTIVIDAD 11


 Resuelve los siguientes ejercicios de distribución binomial, recuerda que              debes entregarlos en hojas anexas, tu puedes porque eres el mejor. :)




  1. La probabilidad de que un aparato de televisión, antes de revisarlo, esté defectuoso, es 0.12. Si se revisan 5 aparatos, calcular:
  1. La probabilidad de que ninguno sea defectuoso.
  2. La probabilidad de que alguno sea defectuoso.
  3. La probabilidad de que haya más de 2 televisores defectuosos
 2.        En cierta localidad, el 25% de los hogares tiene un seguro multiriesgo del                      hogar. Una compañía de seguros selecciona al azar 20 hogares
  1. ¿Cuál es la probabilidad de que haya más hogares sin asegurar que asegurados?
  2. ¿Cuál es la probabilidad de que todos los hogares estén asegurados?
  3. ¿Qué probabilidad hay de que no haya ningún hogar asegurado?

  1. Una persona apuesta que en 12 lanzamientos de una moneda obtendrá exactamente seis caras. ¿Cuál es su probabilidad de ganar?
  2. Un examen consta de 10 preguntas con cuatro posibles respuestas, de las cuales solamente una es correcta. Un alumno que no ha estudiado las contesta al azar. ¿Qué probabilidad tiene de contestar bien al menos 5 preguntas? ¿Cuál es el número medio de respuestas que puede esperar obtener?
  3. Una bolsa opaca contiene 4 bolas rojas y 6 bolas azules. Se saca al azar una bola, se anota su color y se devuelve a la bolsa. Si repetimos 8 veces esta experiencia, calcula la probabilidad de obtener:
  1. Tres rojas.
  2. Menos de tres rojas.
  3. Más de tres rojas.
  4. Alguna roja.
  5. Más rojas que azules.












































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