Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
GAE-05_M2AA2_M2AA2_medidas 1 ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. Medidas de tendencia central Por: Sandra Elvia Pérez Media aritmética La media aritmética se define como la suma de un conjunto de cantidades dividida entre el número de ellas. ¿Te suena conocida esta definición? Generalmente a la media aritmética se le conoce como promedio. Si se tiene un conjunto de datos nxxxx ....,, 321 , se define la media aritmética ( _ x ) de ese conjunto de datos como: El símbolo Σ se lee sumatoria de y significa que lo que esté enfrente se debe sumar. Calcular la media aritmética para un número reducido de datos no es muy complicado y cuando el número de datos se incrementa considerablemente, es necesario poner mayor atención en su cálculo. Ve los siguientes ejemplos: Ejemplo 1 Calcula la media aritmética para el siguiente conjunto de datos: 2, 3, 4, 4, 4, 5, 5, 6, 7 Solución 44.4 9 40 9 765544432 == ++++++++ =x GAE-05_M2AA2_M2AA2_medidas 2 ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. La media aritmética del conjunto de datos es 4.44. Observa la información anterior y analiza cuál fue el dato que más se repitió. La respuesta es 4, ya que se repite en 3 ocasiones. A este dato que aparece con mayor frecuencia se le conoce como moda. Existen conjuntos de datos para los que no existe la moda, es decir, ningún dato aparece más que el resto. Ejemplo 2. El celular de Rocío Rocío es una niña de cuarto año de primaria y le pidió a su mamá como regalo de navidad un teléfono celular. Su mamá le respondió que si en el segundo bimestre obtenía un promedio mayor o igual a 8.5, se lo compraría. Las calificaciones de Rocío en el segundo bimestre fueron: • Español 7 • Matemáticas 8 • Ciencias Naturales 10 • Ciencias Sociales 9 ¿Tendrá Rocío su celular para navidad? Solución Los datos son: 910,8,7 4321 ==== xxxx Para determinar el promedio de las calificaciones se suma cada una de ellas y lo que se obtenga se divide entre el número de materias que está cursando, en este caso n = 4. ( ) n x x å= 5.8 4 91087 = +++ =x El promedio o media aritmética de las calificaciones es 8.5. Como la cifra que Rocío obtuvo es de 8.5, su mamá tendrá que cumplir su promesa y comprarle un celular como regalo en navidad. Observa los datos y responde: ¿existe la moda para los datos de este problema?, ¿cuál es? GAE-05_M2AA2_M2AA2_medidas 3 ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. Debido a que en las calificaciones de Rocío ninguna se repite más que las otras calificaciones, para este conjunto de datos no existe la moda. Ejemplo 3. Los quesos de Martín Martín es un productor de quesos que vive en Silao y recolecta leche de vaca de varios criaderos aledaños para hacerlos. En su última producción, se dio a la tarea de pesar los quesos para conocer el peso promedio. Necesita saber esa información porque quiere saber si está vendiendo su producto a un precio justo ya que su cliente principal acostumbra comprarle la producción en lotes de 25 quesos, sin pesar cada pieza en particular. La producción de Martín de esta semana alcanzó para completar 7 canastos con 25 quesos cada uno. Los pesos de cada canasto fueron: 18.7, 21.3, 23.8, 22.6, 24.1, 19.3, 20.7 (kilogramos) ¿Cuál es el peso promedio de cada lote de 25 quesos? Solución Calcula la media aritmética aplicando la fórmula ( ) n x x å= , se obtiene: ( ) 5.21 7 5.150 7 7.203.191.246.228.233.217.18 == ++++++ == å x n x x El peso promedio de 25 piezas de queso resultó 21.5 kilogramos, por lo que esta información la puede utilizar Martín para calcular cuánto debe cobrar por cada lote de 25 quesos, dependiendo de cuál sea el precio del kilogramo de queso, sin necesidad de pesar cada uno. Él sabe que habrá lotes que pesen más de 21.5 kilogramos pero también sabe que existirán lotes con pesos menores. Observa que ahora aparece en la fórmula el término correspondiente con la frecuencia (f). Otro punto a hacer notar es que la x para datos agrupados en distribuciones de frecuencia con intervalos representa la marca de clase. Ahora analiza los siguientes ejemplos: Ejemplo 1 Calcula la media aritmética para los datos de la siguiente distribución de frecuencias simples. x f 14 3 15 4 16 6 GAE-05_M2AA2_M2AA2_medidas 4 ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. 17 9 18 4 19 2 Tabla 1. Distribución de frecuencias simples x dato y f frecuencia. Debido a que la fórmula requiere sumar términos xf × , que son el producto de la frecuencia absoluta con cada dato, conviene agregar una columna a la tabla, realizar los productos y sumarlos. La tabla queda de la siguiente forma: x f xf × 14 3 42 15 4 60 16 6 96 17 9 153 18 4 72 19 2 38 n=28 461å =× xf Tabla 2. Distribución de frecuencias simples x dato, f frecuencia y xf × (multiplicación de frecuencia con el dato). El valor de n se obtiene de sumar las frecuencias absolutas, para este caso particular: n = 28. Ahora se aplica la fórmula para determinar el valor de la media aritmética: 46.16 28 461 == × = å x n xf x Por lo tanto, la media aritmética es 16.46. Observa los datos y responde: ¿existe la moda para los datos de este problema?, ¿cuál es? Debido a que la moda es el dato que más se repite, en este conjunto de datos se observa que el dato con la frecuencia mayor es 17 (su frecuencia es 9) y por lo anterior la moda de este conjunto de datos es 17. La forma para calcular la media aritmética para una distribución de frecuencias con intervalos es muy similar, el siguiente ejemplo muestra cómo hacerlo. Ejemplo 2 Encuentra la moda y calcula la media aritmética para los datos de la siguiente distribución de frecuencias con intervalos. Clases f GAE-05_M2AA2_M2AA2_medidas 5 ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. Tabla 3. Distribución de frecuencias por intervalos con tamaño de clase 8 y f frecuencia. Para el caso de una distribución de frecuencias con intervalos, es necesario calcular primero la marca de clase y luego hacer el mismo procedimiento que enel ejemplo anterior. Para ello, es recomendable agregar una columna para la marca de clase y otra columna que contenga los términos xf × . La tabla queda como sigue: Clase Marca de clase x f xf × 48 ─ 55 51.5 6 309 56 ─ 63 59.5 8 476 64 ─ 71 67.5 10 675 72 ─ 79 75.5 14 1057 80 ─ 87 83.5 7 584,5 88 ─ 95 91.5 5 457,5 n=50 3559å =× xf Tabla 4. Distribución de frecuencias por intervalos con tamaño de clase 8 y marca de clase x y f frecuencia. El valor de n se obtiene de sumar las frecuencias absolutas, para este caso particular n = 50. Ahora se aplica la fórmula para determinar el valor de la media aritmética: 18.71 50 3559 == × = å x n xf x Por lo tanto, la media aritmética es 71.18. La moda para un conjunto de datos agrupados en una distribución de frecuencias con intervalos es la marca de la clase con la frecuencia mayor. Para este caso la moda es 75.5, ya que su frecuencia absoluta es 14. Mediana 48 ─ 55 6 56 ─ 63 8 64 ─ 71 10 72 ─ 79 14 80 ─ 87 7 88 ─ 95 5 GAE-05_M2AA2_M2AA2_medidas 6 ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. En la empresa de construcción Maya, los sueldos de los empleados son distintos y dependen de las funciones que desempeña cada trabajador. Algunos ejemplos de estos sueldos son: 10000, 11000, 12000, 13000, 14000, 16000, 17000, 45000 ¿Cuál es el promedio de sueldos para la empresa constructora Maya? Si aplicas la fórmula para la media aritmética obtenemos: 17250 8 138000 8 4500017000160001400013000120001100010000 == +++++++ =x Es decir, el promedio de los sueldos de Maya es $17,250, pero ¿este resultado te parece adecuado y representativo de los sueldos de los empleados de Maya? Observa que 7 de los 8 sueldos mostrados se encuentran por debajo de la media. Para este caso en particular, la media aritmética no es una medida adecuada para representar a este conjunto de datos. La medida de tendencia central que se utiliza para estos casos, en los que existen datos en extremos distintos al resto de datos (como el sueldo de $45,000), es la mediana. La mediana es el valor de los datos que ocupa la posición central cuando los datos se ordenan según el tamaño, es decir, es el dato tal que arriba de él se encuentra el 50 % de los datos y debajo de él el otro 50 %. La mediana se representa con mdn y para calcularla se deben considerar los siguientes dos casos: 1) Cuando el número de datos es par. 2) Cuando el número de datos es impar. Para el caso de los sueldos de la empresa Maya se tienen 8 datos, es decir, es un número par. Por tanto, la mediana es la media aritmética de los dos valores intermedios. 10000 11000 12000 13000 14000 16000 17000 45000 Valores centrales GAE-05_M2AA2_M2AA2_medidas 7 ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. Entonces la mediana es: 13500 2 27000 2 1400013000 == + =Mdn El valor $13,500 es más representativo de los sueldos de la empresa Maya que $17,250. En este ejemplo se pudo observar que: La media aritmética es sensible a valores extremos, por ello en algunos casos se omiten estos valores para que el valor de la media aritmética sea más representativo. Para ejemplificar el cálculo de la mediana para un número impar de datos, se retira del conjunto de sueldos de Maya, el valor $45,000. Cuando el tamaño de la muestra es impar, la mediana es la observación que ocupa el lugar 2 1+n , por lo tanto: Como se tienen 7 datos (al retirar $45,000), la mediana es el dato que ocupa la posición: 4 2 8 2 17 == + 10000 11000 12000 13000 14000 16000 17000 Posición 1 Posición 2 Posición 3 Posición 4 ↑ Se puede concluir que la mediana del conjunto de datos es mdn = 13000. Si se calcula la media aritmética para este conjunto de 7 datos (sin el sueldo de $45,000), se obtiene un resultado de 71.13285$ . Observa cómo este valor de la media sí es representativo del conjunto de datos. Mediana para datos agrupados en distribuciones de frecuencia simple La posición de la mediana la determinas nuevamente con la fórmula: A continuación se presenta un ejemplo. Toma la distribución de frecuencias simples de la siguiente tabla: x f 4 5 GAE-05_M2AA2_M2AA2_medidas 8 ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. 5 12 6 14 7 18 8 13 9 11 10 9 n = 82 Tabla 5. Distribución de frecuencias simples de 82 datos. Como n = 82, la mediana será el valor que ocupa el lugar 5.41 2 182 = + Para visualizar el dato que ocupa la posición 41.5 en la distribución de frecuencias simple, conviene agregar la columna de frecuencia acumulada: x f fa Datos que ocupan la posición 1 5 5 1 al 5 2 12 17 6 al 17 3 14 31 18 al 31 4 18 49 32 al 49 5 13 62 50 al 62 6 11 73 63 al 73 7 9 82 74 al 82 n=82 Tabla 6. Lugar que ocupa la mediana en dentro de los 82 datos. Como se busca el dato que ocupa la posición 41.5, observa que el dato x = 4 se repite 18 veces y que ocupa la posición 32 a 49. Debido a que 41.5 se encuentra entre 32 y 49, se concluye que la mediana para este conjunto de datos es mdn = 4. En este caso, a pesar de que se trató de un número par de datos, no fue necesario calcular la media aritmética de los valores centrales debido a que el dato en la posición 41 es 4, y el dato en la posición 42 también es 4, por lo que al promediarlos seguirá siendo 4. Mediana para datos agrupados en distribuciones de frecuencia con intervalos El cálculo de la mediana en una distribución de frecuencias con intervalos implica una serie de pasos que se describen a continuación: Determina la clase que contiene a la mediana. Esta clase se llama clase de la mediana y es la que contiene el valor que ocupa el lugar 2 N , en donde N es el número total de datos. Calcula la frecuencia acumulada que corresponde a la clase inmediata inferior a la clase de la mediana. GAE-05_M2AA2_M2AA2_medidas 9 ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. Determina la frecuencia de la clase de la mediana. Determina el ancho de la clase. Determina el límite inferior de la clase de la mediana. Aplica la fórmula: i f fan LMdn ´ - += 2 En donde L = Límite inferior de la clase de la mediana N = Número total de datos fa = Frecuencia acumulada en la clase inmediata inferior a la clase de la mediana f = Frecuencia en la clase de la mediana i = La longitud del intervalo o clase de la mediana A continuación se presenta un ejemplo. Determina la mediana para los datosmencionados en la siguiente distribución de frecuencias con intervalos que se muestra en la tabla 7. Clase Marca de clase x f fa Datos que ocupan la posición 48 ─ 55 51.5 6 6 1 al 6 56 ─ 63 59.5 8 14 7 al 14 64 ─ 71 67.5 10 24 15 al 24 72 ─ 79 755 14 38 25 al 38 80 ─ 87 83.5 7 45 39 al 45 88 ─ 95 91.5 5 50 46 al 50 n=50 Tabla 7. Lugar que ocupa cada uno los elementos dentro de cada intervalo de clase. 1. Encuentra la clase de la mediana. Calcula: 25 2 50 2 == n Como la clase de la mediana es la que contiene el dato que ocupe la posición 25, en este caso, la clase de la mediana es 72–79 porque en esa clase se encuentra el dato que ocupa la posición 25. En la última columna de la tabla 7 se indica que los datos de esta clase van desde el dato en la posición 25 al dato en la posición 38. 2. Determina la frecuencia acumulada (fa) de la clase inmediata inferior a la clase de la mediana. Al analizar la tabla 7 se observa que la clase inmediata inferior es 64–71, cuya frecuencia acumulada es fa = 24. GAE-05_M2AA2_M2AA2_medidas 10 ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. Clase Marca de clase x f fa Datos que ocupan la posición 48 ─ 55 51.5 6 6 1 al 6 56 ─ 63 59.5 8 14 7 al 14 64 ─ 71 67.5 10 24 15 al 24 72 ─ 79 75.5 14 38 25 al 38 80 ─ 87 83.5 7 45 39 al 45 88 ─ 95 91.5 5 50 46 al 50 n = 50 Tabla 8. Clase de la mediana (donde se encuentra el dato que ocupa la posición 25). 3. Determina la frecuencia de la clase de la mediana. La frecuencia de la clase de la mediana es f = 14. 4. El ancho de la clase es 56 – 48 = 8, por lo que i = 8. 5. Halla el límite inferior de la clase de la mediana. Este número es L = 72. 6. Ahora sólo falta sustituir los valores encontrados en la fórmula: Con las medidas de tendencia central se puede analizar el comportamiento de los datos en torno a valores centrales. La moda indica el dato que más se presentó y la media aritmética significa el promedio de los datos, aunque es sensible a datos extremos y la mediana es un valor central que se prefiere a la media aritmética cuando existen valores extremos (más grandes o más pequeños que el resto de los datos). 2 50 24 272 8 14 72.57 n fa Mdn L i f Mdn Mdn - = + ´ - = + ´ = GAE-05_M2AA2_M2AA2_medidas 11 ©UVEG. Derechos reservados. Esta obra no puede ser reproducida, modificada, distribuida, ni transmitida, parcial o totalmente, mediante cualquier medio, método o sistema impreso, electrónico, magnético, incluyendo el fotocopiado, la fotografía, la grabación o un sistema de recuperación de la información, sin la autorización por escrito de la Universidad Virtual del Estado de Guanajuato. Bibliografía Evans, J. R. & Lindsay, W. M. (2008). Administración y control de la calidad (7.ª ed.; F. Sánchez, Trad.). México: Cengage Learning. Fuenlabrada, S. (2002). Probabilidad y Estadística. México: McGraw-Hill. Magaña, L. (2003). Matemáticas III, Estadística y Probabilidad. México: Compañía Editorial Nueva Imagen.
Compartir