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Tema 3: Inferencia Estadística Actividad 3.1 Fenómenos Aleatorios y Probabilidad Fenómenos aleatorios. Son aquellos en los cuales: 1) Es posible conocer previamente todos los posibles resultados asociados al experimento o fenómeno. 2) Es imposible predecir con certeza absoluta el resultado del mismo antes de realizarlo bajo un conjunto de condiciones dadas (el resultado depende del azar), sin embargo puede lograrse una estimación con un grado de confiabilidad. 3) Es posible repetirlo bajo las mismas condiciones iniciales un número ilimitado de veces. Veamos algunos ejemplos: 1: Estatura adulta del hijo de una pareja. Aunque tengamos toda la información antropométrica, de salud y socio- económica de ambos miembros de la pareja, resulta imposible conocer con exactitud cual será la talla final de un hijo. 2: Niveles de lipidos en el suero de un sujeto sano del sexo masculino. No hay ningún mecanismo o procedimiento que nos permita conocer esas cifras, como no sea la extracción de una muestra de sangre y la valoración directa del nivel de dichas sustancias en el suero obtenido. Ni todos los hijos (de igual sexo) de una pareja tienen la misma talla, ni todos los hombres sanos tienen lipidogramas iguales. Estas diferencias son el producto de factores que no podemos controlar o que no conocemos que influyen sobre esas características (talla adulta y nivel de lipidos), y que los resultados sean diferentes a pesar de realizar las observaciones en igualdad de condiciones. Ver en ProbabilidadesP2De pág.86 Una variable es aleatoria si toma diferentes valores como resultado de un experimento o fenómeno aleatorio. Puede ser discreta o continua. Si puede 1 tomar sólo un número limitado de valores, entonces es una variable aleatoria discreta. En el otro extremo, si puede tomar cualquier valor dentro de un intervalo dado, entonces se trata de una variable aleatoria continua. Se puede pensar en una variable aleatoria como un valor o una magnitud que cambia de una presentación a otra, sin seguir una secuencia predecible. Los valores de una variable aleatoria son los valores numéricos correspondientes a cada posible resultado de un experimento aleatorio. Fenómenos determinísticos. Para los fenómenos determinísticos es posible encontrar leyes que expliquen la aparición de los resultados dado un conjunto de condiciones iniciales a la realización del experimento. El espacio recorrido es producto de la velocidad por el tiempo, e = v · t. Ver el concepto de fenómenos determinísticos en ProbabilidadesP2De pág. 87 Regularidad Estadística. Un ejemplo de experimento aleatorio puede ser el lanzamiento de una moneda. Si disponemos de una moneda (sin ningún tipo de sesgo, bien balanceada) tenemos un espacio muestral definido por dos resultados posibles: Cara o Cruz. El espacio muestral (S) matemáticamente se denota así S = {“Cara”(C), “Cruz”(+)}. Si lanzamos la moneda n veces y se obtienen nc caras, la frecuencia relativa (f) del suceso C es: fc = nc / n. (Número de ocurrencia del suceso (número de caras) entre el número total de pruebas realizadas (lanzamientos)) Si esta experiencia la realizan varias personas, las frecuencias relativas obtenidas no coinciden, pero oscilan alrededor de un número fijo. En el siglo XVIII Buffon repitió el experimento del lanzamiento de una moneda 4.040 veces y obtuvo una frecuencia de sucesos de cara fc = 0,5069. En el siglo XX Pearson realizó el mismo experimento 24.000 veces, obteniendo un frecuencia de fc = 0,5005. Las probabilidades se ajustan a fc = 0,5, el límite cuando se realiza infinitas repeticiones del lanzamiento. 2 http://www.genciencia.com/2006/08/28-el-problema-de-la-aguja-de-buffon Observamos que si se realiza un gran número de repeticiones, las frecuencias relativas de aparición de los sucesos presentan regularidad estadística (ley de regularidad estadística, ésta es la base empírica de la Teoría de la Probabilidad). La estabilidad de las frecuencias relativas y el valor alrededor del cual oscilan sólo se pueden determinar experimentalmente, este número puede darse como una medida de la posibilidad de ocurrencia de un suceso, por lo que le llamaremos “probabilidad” de tal suceso. Así que obtenemos como probabilidad de un determinado suceso el número en torno al cual oscila su frecuencia relativa f, es decir, el valor límite de f al repetir un número infinito de veces un experimento. (Ley de regularidad estadística). La probabilidad es un valor, independiente del observador, que indica aproximadamente con qué frecuencia se producirá el suceso considerado en el transcurso de una larga serie de pruebas. Ver probabilidad clásica y definición frecuencial o estadística de probabilidad en ProbabilidadesP2De págs.88 y 89. 3
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