titulo:
Supongamos que estamos de safari por África, y a un turista inconsciente, llamémosle Rafael, se le ocurre acercarse a una pareja de leones. Estando en contexto tenemos los siguientes sucesos:
La probabilidad de que te ataque el león macho (P(A)) es de 0.7, lo que quiere decir que Rafael tiene un 70% de probabilidad de pasar a mejor vida.
La probabilidad de que tanto el león macho como la hembra ataquen al turista es (P(AUB)) es de 0.9, ya que estos animales ante una situación de tensión habitúan a defenderse juntos.
La probabilidad de que al menos uno de los dos leones ataque a nuestro inocente turista Rafael (P(A∩B)) es de 0.5.
P(B) es la probabilidad de que la leona ataque a Rafael. Sabiendo que \(P(A \cup B)=P(A)+P(B)-P(A \cap B)\), despejando obtenemos que \(P(B)=0.3\)
\(A^c\) y \(B^c\) son complementarios, lo que quiere decir que la probabilidad de la union de ambos sucesos es la probabilidad de que ambos no ocurran por lo tanto \(P(A^c \cup B^c)\) es la probabilidad de que al menos uno ocurra.
Como \(P(A^c \cup B^c)=P(A^c)+P(B^c)-P(A^c \cap B^c)\), sabemos que \(P(A^c)=1-P(A)=0.3\) de igual modo que \(P(B^c)=0.7\), y también sabemos que \(P(A^c \cap B^c)=1-P(A \cup B)=0.1\), por tanto: \(P(A^c \cup B^c)=0.3+0.7-0.1=0.9\)
\(P(A/B)\) es la probabilidad de que se de el suceso A una vez que B ya ha ocurrido. \(P(A / B)=\frac{P(A \cap B)}{P(B)}=0.1/0.3=0.33\)
No son independientes, para serlo debe cumplirse que \(P(A \cap B)=0.5\) sea igual a \(P(A)P(B)=0.6*0.5=0.21\), también lo sabíamos de antes porque \(P(A/B)\) no es igual a \(P(A)\)
En la cafeteria de la universidad se sirven muchos bocadillos a lo largo del día, sabemos que el tiempo que pasa desde que lo pagas hasta que lo recibes sigue una distribución exponencial con una media de 7 minutos, es decir X=7.
\(P(X\leq 3)\)=
pexp(3,1/7)
## [1] 0.3485609
También se puede poner así \(P(X\leq 3)\)=pexp(3,1/7)=0.3485609
\(P(X>
7)=1-P(X\leq 7)\)=1-pexp(7,1/7)=0.3678794
\(P(X>
7/X>3)\frac{P(X>7)}{P(X>3)}=\frac{1-P(X<7)}{1-P(X<3)}\)=(1-pexp(7,1/7))/(1-pexp(3,1/7))=0.5647181
qexp(0.5,1/7)=4.8520303. ***Para ilustrar un ejemplo de estadística descriptiva, usaremos una base de datos ya establecida en R (mtcars) y trabajaremos sobre esta misma. En esta, vienen recogidos datos automovilísticos sobre 32 vehículos diferentes. Algunas de estas características son el peso (wt) , los caballos de potencia (hp) , los galones por milla (gpt) , el tipo de transmision , el numero de engranajes de la transmision (gear), numero de carburadores (carb), lo que tarda en recorrer 1/4 de milla (qsec) etc…
Proporciona con R resumen de los datos y mostrar los
coches que tienen menos de 6 cilindros.
Usando la funcion plot, hacer un diagrama de dispersión entre las ‘mpg’ y ‘cyl’
Diagrama de cajas (boxplot) sobre los caballos de potencia y obtener el vehículo con mas caballos de fuerza (hp)
##Base de datos
mtcars
## mpg cyl disp hp drat wt qsec vs am gear carb
## Mazda RX4 21.0 6 160.0 110 3.90 2.620 16.46 0 1 4 4
## Mazda RX4 Wag 21.0 6 160.0 110 3.90 2.875 17.02 0 1 4 4
## Datsun 710 22.8 4 108.0 93 3.85 2.320 18.61 1 1 4 1
## Hornet 4 Drive 21.4 6 258.0 110 3.08 3.215 19.44 1 0 3 1
## Hornet Sportabout 18.7 8 360.0 175 3.15 3.440 17.02 0 0 3 2
## Valiant 18.1 6 225.0 105 2.76 3.460 20.22 1 0 3 1
## Duster 360 14.3 8 360.0 245 3.21 3.570 15.84 0 0 3 4
## Merc 240D 24.4 4 146.7 62 3.69 3.190 20.00 1 0 4 2
## Merc 230 22.8 4 140.8 95 3.92 3.150 22.90 1 0 4 2
## Merc 280 19.2 6 167.6 123 3.92 3.440 18.30 1 0 4 4
## Merc 280C 17.8 6 167.6 123 3.92 3.440 18.90 1 0 4 4
## Merc 450SE 16.4 8 275.8 180 3.07 4.070 17.40 0 0 3 3
## Merc 450SL 17.3 8 275.8 180 3.07 3.730 17.60 0 0 3 3
## Merc 450SLC 15.2 8 275.8 180 3.07 3.780 18.00 0 0 3 3
## Cadillac Fleetwood 10.4 8 472.0 205 2.93 5.250 17.98 0 0 3 4
## Lincoln Continental 10.4 8 460.0 215 3.00 5.424 17.82 0 0 3 4
## Chrysler Imperial 14.7 8 440.0 230 3.23 5.345 17.42 0 0 3 4
## Fiat 128 32.4 4 78.7 66 4.08 2.200 19.47 1 1 4 1
## Honda Civic 30.4 4 75.7 52 4.93 1.615 18.52 1 1 4 2
## Toyota Corolla 33.9 4 71.1 65 4.22 1.835 19.90 1 1 4 1
## Toyota Corona 21.5 4 120.1 97 3.70 2.465 20.01 1 0 3 1
## Dodge Challenger 15.5 8 318.0 150 2.76 3.520 16.87 0 0 3 2
## AMC Javelin 15.2 8 304.0 150 3.15 3.435 17.30 0 0 3 2
## Camaro Z28 13.3 8 350.0 245 3.73 3.840 15.41 0 0 3 4
## Pontiac Firebird 19.2 8 400.0 175 3.08 3.845 17.05 0 0 3 2
## Fiat X1-9 27.3 4 79.0 66 4.08 1.935 18.90 1 1 4 1
## Porsche 914-2 26.0 4 120.3 91 4.43 2.140 16.70 0 1 5 2
## Lotus Europa 30.4 4 95.1 113 3.77 1.513 16.90 1 1 5 2
## Ford Pantera L 15.8 8 351.0 264 4.22 3.170 14.50 0 1 5 4
## Ferrari Dino 19.7 6 145.0 175 3.62 2.770 15.50 0 1 5 6
## Maserati Bora 15.0 8 301.0 335 3.54 3.570 14.60 0 1 5 8
## Volvo 142E 21.4 4 121.0 109 4.11 2.780 18.60 1 1 4 2
##Apartado 1)
Resumen de los datos:
summary(mtcars)
## mpg cyl disp hp
## Min. :10.40 Min. :4.000 Min. : 71.1 Min. : 52.0
## 1st Qu.:15.43 1st Qu.:4.000 1st Qu.:120.8 1st Qu.: 96.5
## Median :19.20 Median :6.000 Median :196.3 Median :123.0
## Mean :20.09 Mean :6.188 Mean :230.7 Mean :146.7
## 3rd Qu.:22.80 3rd Qu.:8.000 3rd Qu.:326.0 3rd Qu.:180.0
## Max. :33.90 Max. :8.000 Max. :472.0 Max. :335.0
## drat wt qsec vs
## Min. :2.760 Min. :1.513 Min. :14.50 Min. :0.0000
## 1st Qu.:3.080 1st Qu.:2.581 1st Qu.:16.89 1st Qu.:0.0000
## Median :3.695 Median :3.325 Median :17.71 Median :0.0000
## Mean :3.597 Mean :3.217 Mean :17.85 Mean :0.4375
## 3rd Qu.:3.920 3rd Qu.:3.610 3rd Qu.:18.90 3rd Qu.:1.0000
## Max. :4.930 Max. :5.424 Max. :22.90 Max. :1.0000
## am gear carb
## Min. :0.0000 Min. :3.000 Min. :1.000
## 1st Qu.:0.0000 1st Qu.:3.000 1st Qu.:2.000
## Median :0.0000 Median :4.000 Median :2.000
## Mean :0.4062 Mean :3.688 Mean :2.812
## 3rd Qu.:1.0000 3rd Qu.:4.000 3rd Qu.:4.000
## Max. :1.0000 Max. :5.000 Max. :8.000
Coches con menos de 6 cilindros:
mtcars[mtcars$cyl<6,]
## mpg cyl disp hp drat wt qsec vs am gear carb
## Datsun 710 22.8 4 108.0 93 3.85 2.320 18.61 1 1 4 1
## Merc 240D 24.4 4 146.7 62 3.69 3.190 20.00 1 0 4 2
## Merc 230 22.8 4 140.8 95 3.92 3.150 22.90 1 0 4 2
## Fiat 128 32.4 4 78.7 66 4.08 2.200 19.47 1 1 4 1
## Honda Civic 30.4 4 75.7 52 4.93 1.615 18.52 1 1 4 2
## Toyota Corolla 33.9 4 71.1 65 4.22 1.835 19.90 1 1 4 1
## Toyota Corona 21.5 4 120.1 97 3.70 2.465 20.01 1 0 3 1
## Fiat X1-9 27.3 4 79.0 66 4.08 1.935 18.90 1 1 4 1
## Porsche 914-2 26.0 4 120.3 91 4.43 2.140 16.70 0 1 5 2
## Lotus Europa 30.4 4 95.1 113 3.77 1.513 16.90 1 1 5 2
## Volvo 142E 21.4 4 121.0 109 4.11 2.780 18.60 1 1 4 2
###Apartado 2)
Diagrama de dispersion:
plot(mtcars$mpg ~ mtcars$cyl,
xlab="cilindros", ylab="millas por galon",
main="Relacion entre cilindros y millas por galon")
####Apartado 3)
Diagrama de cajas de los caballos de fuerza:
boxplot(mtcars$hp,
ylab="Caballos de fuerza",
main="Caballos de fuerza en los coches de mtcars")
Coche con mas hp:
max(mtcars$hp)
## [1] 335
\(X ≈ 𝐵𝑖(𝑛, 𝑝)\)
En este caso:
\(X ≈ 𝐵𝑖(14, 0.4)\)
\(P(X=3)\)=dbinom(3,14,0.4)=0.0845172
\(P(X\leq
3)\)=pbinom(3,14,0.4)=0.1243088
\(P(2\leq X\leq
5)=P(X\leq 5) - P(X\leq
1)\)=pbinom(5,14,0.4) - pbinom(1,14,0.4)=0.477757
\(P(X\ge3)=1-P(X\leq
2)\)=1 - pbinom(2,14,0.4)=0.9602084
En R se puede calcular directamente de la
siguiente forma: \(Q3\)=qbinom(0.75,14,0.4)=7
\(P(X\leq
5/X\ge3)=\frac{P(3\leq X\leq 5)}{P(X\ge3)}=\frac{P(X\leq 5)-P(X\leq
2)}{1-P(X\leq
2)}\)=(pbinom(5,14,0.4) - pbinom(2,14,0.4))/(1-pbinom(2,14,0.4))=0.4645481
El finde semana pasado, el grupo de D de estadística fuimos a hacer un estudio de los cubatas que bebía la gente en una noche de fiesta en la calle Concepción. En lo que nos poníamos a tono intuimos que la gente bebía una media de 6 cubatas. Tras preguntar a 25 personas, obtuvimos que la media estaba en 5 cubatas y 2 chupitos, vamos a suponer que un chupito son 0.25 cubatas, por lo que la media queda en 5.5 cubatas, y la desviación tipica muestral de 2. Alpha sabemos que es 0.05.
¿Que tipo de prueba estadística es la correcta para la prueba anterior?
Deberiamos utilizar el test Z porque la muestra es considerablemente grande y conocemos la desvíacion típica.
¿Cual es la hipótesis nula y la hipótesis alternativa? La hipótesis nula es la afirmación a contrastar y la alternativa es la contraria. Con lo cual: la hipótesis nula es la media de cubatas que se beben en una noche, que es 6 y la hipótesis alternativa es la media de cubatas que se beben en una noche, que es menor que 6.
¿Cual sería el valor del estadístico de contraste y el p-valor?
Valor del estadístico de contraste
n=25
s=(2*sqrt(25/24))
z=(abs(5.5-6)) / (s/sqrt(n))
z
## [1] 1.224745
#P-valor
pvalor=(2*pnorm(-abs(z)))
pvalor
## [1] 0.2206714
Como p-valor es mayor que alpha, no se puede rechazar la hipótesis nula ya que no suficiente
evidencia estadística.
Aprovechando la diversión de la nocturnidad fuimos a todos los locales de la calle Concepción. Preguntamos educadamente a los encargados el número de cubatas vendidos en la noche anterior. La noche anterior era viernes y no estaba en su máximo esplendor por lo que las cifras de ventas no fueron extremadamente altas. Las cifras en cada local fueron: 221, 232, 226, 215, 227, 234, 231, 220, 233, 214. Las ventas en los diferentes locales siguen una distribucuón normal con desviación típica de 6. Con un nivel de significación de 0.05, contrastamos si la media de ventas es igual a 222.
La hipótesis nula es H0 y la hipótesis alternativa es H1.
H0: la media de ventas es igual a 222 H1: la media de ventas no es igual a 222
\(H_0:\mu=222\) \(H_1:\mu\neq222\)
Calcula la región crítica. Es un contraste bilateral para la media. \(\alpha=0.05\) \(1-\alpha=0.95\) \(z_\alpha/_2=1.96\) La región crítica es \((-∞,-1.96)\cup(1.96,+∞)\)
Teniendo en cuenta el nivel de significación dado, ¿Se puede aceptar la hipótesis?
\(\mu_0=222\) \(s=6\) \(n=10\) Media muestral:
x=(221+232+226+215+227+234+231+220+233+214)/(10)
x
## [1] 225.3
Estadístico test:
x = 225.3
mu_0 = 222
s = 6
n = 10
z_s = (x-mu_0)/(s/(sqrt(n)))
z_s
## [1] 1.739253
Como \(1.739253 \in (-1.96, 1.96)\) como no está en la región crítica, las diferencias se deben al azar.
Llegamos a la conclusión que el numero medio de cubatas vendidos es 222.
Eres un investigador estudiando el efecto de un nuevo medicamento en la presión arterial. Tienes un grupo de 10 pacientes a los que se les administra el medicamento y mides su presión arterial antes y después del tratamiento.
Las mediciones son las siguientes (en mmHg):
Antes del tratamiento: 120, 125, 130, 128, 140, 135, 136, 129, 133, 127
Después del tratamiento: 115, 120, 125, 123, 135, 130, 132, 126, 130, 124
1.Formulación de las hipótesis: Define la hipótesis nula y la hipótesis alternativa para ambas pruebas (paramétrica y no paramétrica).
Hipótesis nula (H0):
-No hay diferencia en las medias/medianas de la presión arterial antes y después del tratamiento.
Hipótesis alternativa (H1):
-Hay una diferencia en las medias/medianas de la presión arterial antes y después del tratamiento.
2.Prueba paramétrica: Realiza una prueba t de muestras pareadas para ver si hay una diferencia significativa en las medias de la presión arterial antes y después del tratamiento. Calcula el valor t y el valor p.
antes <- c(120, 125, 130, 128, 140, 135, 136, 129, 133, 127)
despues <- c(115, 120, 125, 123, 135, 130, 132, 126, 130, 124)
resultado_ttest <- t.test(antes, despues, paired = TRUE)
print(resultado_ttest)
##
## Paired t-test
##
## data: antes and despues
## t = 14.333, df = 9, p-value = 1.673e-07
## alternative hypothesis: true mean difference is not equal to 0
## 95 percent confidence interval:
## 3.621353 4.978647
## sample estimates:
## mean difference
## 4.3
resultado_wilcoxon <- wilcox.test(antes, despues, paired = TRUE)
## Warning in wilcox.test.default(antes, despues, paired = TRUE): cannot compute
## exact p-value with ties
print(resultado_wilcoxon)
##
## Wilcoxon signed rank test with continuity correction
##
## data: antes and despues
## V = 55, p-value = 0.004735
## alternative hypothesis: true location shift is not equal to 0
Como el valor p obtenido es menor que 0.05, entonces rechazamos la hipótesis nula y concluimos que hay una diferencia significativa en las medianas de la presión arterial antes y después del tratamiento.
Para realizar el último trabajo de estadística, nos vimos obligados a volver a salir de fiesta. Esta vez llevamos el estudio estadístico al siguiente nivel, conseguimos un alcoholimetro y tomamos medidas del alcohol en aire espirado de la gente que nos ibamos encontrando, en distintos locales. Estos son los datos tomados en mg/l:
-Ohlala: 0.26 ,0.76 ,0.94 ,0.91 ,0.70 ,1.18 ,1.09 ,1.04 ,1.12
-Malasaña: 0.31 ,1.21 ,1.34 ,1.13 ,1.21 ,1.23 ,1.30 ,1.33 ,1.24
-Tekila: 0.30 ,1.45 ,2.58 ,1.39 ,1.15 ,1.03 ,1.47 ,1.19 ,1.02
-Bindi: 1.45 ,1.65 ,1.32 ,1.24 ,1.08 ,2.42 ,1.21 ,1.36 ,1.46
Ohlala = c(0.26 ,0.76 ,0.94 ,0.91 ,0.70 ,1.18 ,1.09 ,1.04 ,1.12)
Malasaña = c(0.31 ,1.21 ,1.34 ,1.13 ,1.21 ,1.23 ,1.30 ,1.33 ,1.24)
Tekila = c(0.30 ,1.45 ,2.58 ,1.39 ,1.15 ,1.03 ,1.47 ,1.19 ,1.02)
Bindi = c(1.45 ,1.65 ,1.32 ,1.24 ,1.08 ,2.42 ,1.21 ,1.36 ,1.46)
datos = c(Ohlala, Malasaña, Tekila, Bindi)
locales = factor(rep(c("Ohlala", "Malasaña", "Tekila", "Bindi"), c(9,9,9,9)))
summary(aov(datos~locales))
## Df Sum Sq Mean Sq F value Pr(>F)
## locales 3 1.601 0.5336 3.051 0.0426 *
## Residuals 32 5.595 0.1749
## ---
## Signif. codes: 0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1
mediaBindi <- mean(Bindi)
valor_t <- pt(0.05/2, 36 - 3)
sp <-sqrt(0.1749)
errorEstimacion <- valor_t * (sp/ sqrt(9))
mediaBindi + errorEstimacion
## [1] 1.536637
boxplot(datos~locales, col=c("red", "purple", "blue","green"), ylab="Alcohol espirado")
Del summary obtenemos un conjunto de datos, entre los caules se encuentra el valor estadistico y el p-valor.
De la parte central del scipt obtenemos tras un conjunto de operciones el limite superior de confainza del acohol en aire espirado realizadas por el local Bindi, que se muestra abajo siendo 1.536637
El script nos crea el diagrama de cajas para el alcohol espirado.
Supongamos que la variable regresora toma los valores x=1,2,…,10. El siguiente código de R genera una muestra que sigue el modelo de regresión lineal (cuando β0=0, β1=1 y σ=0.3)
1)Extrae el valor de la pendiente estimada β^1 y resume los principales resultados.
2)Anota el valor del estimador de la pendiente que has obtenido y su error típico. ¿Has obtenido una buena estimación?
3)Repite el procedimiento anterior 1000 veces y haz un estudio descriptivo de las 1000 pendientes estimadas resultantes. Estudia si se corresponden los resultados de la simulación con las propiedades teóricas del estimador de la pendiente. El error típico obtenido en el problema anterior, ¿refleja adecuadamente la variabilidad del estimador observada en la simulación?
4)Repite la simulación, pero generando los datos de manera que las variables de error ϵi proceden de una distribución t de Student con 5 grados de libertad en lugar de una distribución normal. Describe las propiedades de la distribución del estimador que se deducen de la simulación.
# Inicializar las variables
x <- 1:10
beta0 <- 0
beta1 <- 1
sigma <- 0.3
# Crear un vector para almacenar las pendientes estimadas
pendientes <- numeric(1000)
pendientes_t <- numeric(1000)
# Realizar la simulación
for (i in 1:1000) {
# Generar los datos de y
y <- beta0 + beta1 * x + rnorm(length(x), mean=0, sd=sigma)
# Ajustar el modelo de regresión lineal
modelo <- lm(y ~ x)
# Almacenar la pendiente estimada
pendientes[i] <- coef(modelo)[2]
# Generar los datos de y con una distribución t de Student
y_t <- beta0 + beta1 * x + rt(length(x), df=5)
# Ajustar el modelo de regresión lineal
modelo_t <- lm(y_t ~ x)
# Almacenar la pendiente estimada
pendientes_t[i] <- coef(modelo_t)[2]
}
# Resumen de las pendientes estimadas
summary(pendientes)
## Min. 1st Qu. Median Mean 3rd Qu. Max.
## 0.9057 0.9772 0.9989 1.0000 1.0227 1.1190
summary(pendientes_t)
## Min. 1st Qu. Median Mean 3rd Qu. Max.
## 0.2505 0.9121 1.0056 1.0023 1.0942 1.5503
# Estudio descriptivo de las pendientes estimadas
hist(pendientes, main="Histograma de las Pendientes Estimadas", xlab="Pendiente Estimada")
hist(pendientes_t, main="Histograma de las Pendientes Estimadas (t de Student)", xlab="Pendiente Estimada")
# Comprobar si el error típico refleja la variabilidad del estimador
se <- sqrt(var(pendientes))
se_t <- sqrt(var(pendientes_t))
print(paste("El error típico es", se, "para la distribución normal y", se_t, "para la distribución t de Student"))
## [1] "El error típico es 0.0325193714557903 para la distribución normal y 0.148657498555819 para la distribución t de Student"