Plantilla para los trabajos
Vídeo1: https://youtu.be/WwgGAa8u9a8.
Vídeo2: https://youtu.be/1DW321Wq9tU.
Vídeo3: https://youtu.be/4xv7vrXcouw.
Vídeo4: https://youtu.be/nBqb6uR_Z30.
Rpubs: https://rpubs.com/Luciapa/1184065.
Supongamos que una cafetería tiene la siguiente composición de clientes: El 60% son adultos y el 40% son niños. De los adultos el 25% son mujeres y el 75% son hombres. De los niños el 50% son niñas y el 50% son niños. Pero también sabemos que el 15% de las mujeres adultas y el 10% de los hombre adultos toman café. El 5% de las niñas y el 8% de los niños ordenan algún tipo de bebida en la cafetería. La probabilidad de que un adulto sufra un percance es del 2% mientras que de los niños es del 3%.
Suponemos: Adultos=A, Niños=N, Hombres=H, Mujeres=M, Cafe=C, Bebida=B, Accidente=Acc
Un adulto que no pida cafe: \(P(C^c / A)=\frac{P(C^c \cap A)}{P(A)}=\frac{0.5325}{0.6}=0.8875\) \(P(C^c \cap A)=P(A)-P(A \cap C)=0.6-(0.6*(0.25*0.15+0.75*0.1))=0.5325\)
Mujer ha pedido un café y sufre un accidente: \(P(A \cap M \cap C \cap Acc)=P(A) * P(M / A) * P(C / M) * P(Acc / A)=0.6*0.25*0.15*0.02=0.00045\)
Niño sin bebida y que sufra un accidente: \(P(Niños \cap Niño \cap B^c \cap Acc)=P(Niños)*P(Niño/Niños)*P(B^c / Niño)*P(Acc / Niños)=0.4*0.5*(1-0.08)*0.03=0.00552\)
Hombre que no sufra un accidente: \(P(A \cap H/A \cap Acc^c)=P(A)*P(H / A)*P(C / HA)*P(Acc^c / A)+P(A)*P(H / A)*P(C^c / HA)*P(Acc^c / A)=0.6*0.75*0.1*(1-0.02)+0.6*0.75*(1-0.1)*(1-0.02)=0.441\)
En una fábrica de juguetes se tiene una normativa de que aquellos juguetes destinados a niños deben tener un tamaño entre 5 y 30 centímetros. Sea X el tamaño de los juguetes. Siendo la función de densidad de la probabilidad de X la siguiente:
\(f(X)=(\frac{x^2-x}{10000})\) si
\(5\leq X\leq 30\)
\(f(X)=1\) en otro caso
\(P(5\leq X\leq 30)=\) \(\int_{5}^{30} \frac{x^2-x}{10000}dx=\) \(\frac{1}{10000} \int_{5}^{30} (x^2-x)dx=\) \(\frac{1}{10000} [\frac{t^3}{3}-\frac{t^2}{2}]_{5}^{30}=\) \(\frac{1}{10000}(8550-29.17)=\) \(\frac{1}{10000}(8520.83)=0.852083\)
\(P(10\leq X\leq 20)=\) \(\int_{10}^{20} \frac{x^2-x}{10000}dx=\)\(\frac{1}{10000} \int_{10}^{20} (x^2-x)dx=\)\(\frac{1}{10000}[\frac{t^3}{3}-\frac{t^2}{2}]_{10}^{20}=\)\(\frac{1}{10000}(2466.67-283.33)=0.218334\)
\[F(X)=\int_{5}^{x} \frac{t^2-t}{10000}dx=\frac{1}{10000} \int_{5}^{x}(t^2-t)dx=\frac{1}{10000}[\frac{t^3}{3}-\frac{t^2}{2}]_{5}^{x}=\frac{1}{10000}[\frac{x^3}{3}-\frac{x^2}{2}-29.16]=\frac{x^3}{30000}-\frac{x^2}{20000}-\frac{29.16}{10000}\]
\(F(x)=\frac{x^3}{30000}-\frac{x^2}{20000}-\frac{29.16}{10000}\)
\(P(x>25)=\)\(1-P(X<25)=1-\int_{5}^{25}\frac{x^2-x}{10000}dx=\)\(1-\frac{1}{10000}[\frac{t^3}{3}-\frac{t^2}{2}]_{5}^{25}=\) \(1-\frac{1}{10000}(4895.83-29.16)=1-0.48667=0.51333\)
El tiempo medio de ensamblaje de un automóvil en una empresa determinada sigue una distribución normal, con una media de 15 horas por coche y desviación típica de 4 horas.
Siendo X = “tiempo medio de ensamblaje de un coche”, tenemos que X~(15, 4)
Por lo tanto, \(P(18<X<20)=P(X<20)-P(X<18)=\)pnorm(20,15,4)-pnorm(18,15,4)=0.1209776
En el segundo caso, \(P(X=7)=0\) ya que es una distribución continua.
\(P(X<17/X>14)=\frac{P(14<X<17)}{P(X>14)}=\frac{P(X<17)-P(X<14)}{1-P(X\leq14)}=\)(pnorm(17,15,4)-pnorm(14,15,4))/(1-pnorm(14,15,4))=0.4846596
Para el percentil 40 estamos buscando un valor \(t\) tal que \(P(X\leq t)=0.40\)
Por lo tanto, \(t=\)qnorm(0.40,15,4)=13.9866116
Tenemos que la media de nuestra distribución es 15, por lo tanto buscamos un intervalo tal que \(P(15-k\leq X\leq 15+k)=0.8\)
Esa expresión es equivalente a \(P(X\leq15+k)-P(X\leq15-k)\), y sabemos que \(P(X\leq15-k)=P(X\ge15+k)=1-P(X\leq15+k)\), así que sustituyendo: \(P(X\leq15+k)-P(X\leq15-k)=P(X\leq15+k)-1+P(X\leq15+k)=2*P(X\leq15+k)-1\)
\(2*P(X\leq15+k)-1=0.8\)
\(P(X\leq15+k)=\frac{0.8+1}{2}=0.9\)
Igual que hemos hecho en el
apartado anterior, tenemos que \(15+k=\)qnorm(0.9,15,4) =
20.1262063, por lo que \(k\) =
20.1262063 - 15 = 5.1262063
Para sacar nuestro intervalo solo tendremos que sumarle y restarle a la media el valor de \(k\): intervalo = (9.8737937, 20.1262063)
´
Tenemos un tiempo de espera en una cola de supermercado sigue una distribución exponencial con una tasa media de 5 minutos por persona.
Tenemos de tiempo medio por persona en el supermercado 5 minutos, media = 5.
Por lo tanto y sabiendo que es de
distribución exponencial, lambda =1/5.
\(P(7<X<11)=P(X<11)-P(X<7)=\)pexp(11,1/5)-pexp(7,1/5)=0.1357938
Sabiendo que lambda sigue siendo 1/5
podemos decir: \(P(X<t)=0.8\) y
\(t=\)qexp(0.8,1/5)=8.04719
Probabilidad menor a 2 sabiendo que la
tasa media es menor a 3. \(P(X<2 /
X<3)=\frac{P(X<3 \ y\
X<2)}{P(X<3)}=\frac{P(X<2)}{P(X<3)}\)pexp(2,1/5)/pexp(3,1/5)=0.7306925
Para \(P(X>12)={1-P(X<12)}=\)1-pexp(12,1/5)=0.09071795
En una empresa de estufas y calderas, se tienen dos tipos de pellets (se utilizan de combustible): pellet de clase A1 y pellet de clase A2. Se desea saber cuál de los dos tipos es más eficiente, es decir, con cual duran más tiempo las estufas encendidas. Se sabe que la desviación poblacional es de 2 minutos sin importar el tipo de pellet utilizado y también que siguen distribuciones normales. Para ello se han tomado 8 mediciones en la misma estufa y con la misma cantidad de pellets pero con distinto tipo, los tiempos (en minutos) de cada una han sido:
Pellets de clase A1:{17,35,20,46,13,28,51,43}
Pellets de clase A2:{12,42,26,40,16,30,45,55}
Los datos por lo tanto son:
\(\bar{x_1}=31.625\)
\(\bar{x_2}=33.25\)
\(\sigma_1=\sigma_2=2\)
\(\alpha = 1-0.9 = 0.1\)
\(n1=n2=8\)
\(s_1=14.30\)
\(s_2=14.86\)
El intervalo de confianza viene dado por: \(((\bar{x_{1}}-\bar{x_{2}})- Z_{\alpha /2}*\sqrt{\frac{\sigma^2}{n_1}+\frac{\sigma^2}{n_2}},(\bar{x_{1}}-\bar{x_{2}})+ Z_{\alpha /2}*\sqrt{\frac{\sigma^2}{n_1}+\frac{\sigma^2}{n_2}})\) \[P(Z < Z_{\alpha/2})=1-\frac{0.1}{2}=0.95\] \[Z_{\alpha /2}=qnorm(1-\frac{0.1}{2})=1.644854\] \[31.625-33.25- 1.644854 * \sqrt{\frac{2^2}{8}+\frac{2^2}{8}})=-3.27\] \[31.625-33.25+ 1.644854 * \sqrt{\frac{2^2}{8}+\frac{2^2}{8}})=0.0198\] Intervalo de confianza = \((-3.27,0.0198)\)
El intervalo de confianza viene dado por: \[(\bar{x_{1}}-\bar{x_{2}}- t_{\alpha /2}*S_p*\sqrt{\frac{1}{n_1}+\frac{1}{n_2}}, \bar{x_{1}}-\bar{x_{2}}+ t_{\alpha /2}*S_p*\sqrt{\frac{1}{n_1}+\frac{1}{n_2}})\] \[S_p=\sqrt{\frac{(n_1-1)s_1^2+(n_2-1)s_2^2}{n_1+n_2-2}}=\sqrt{\frac{(8-1)*(14.30)^2+(8-1)*(14.86)^2}{8+8-2}}=\sqrt{212.67}=14.58\] \[t_\alpha/2=qt(1-\frac{0.1}{2},14)=1.76131\] \[(31.625-33.25)-1.76131*14.58*\sqrt{\frac{1}{8}+\frac{1}{8}}=-14.46\] \[(31.625-33.25)+1.76131*14.58*\sqrt{\frac{1}{8}+\frac{1}{8}}=11.21\] Intervalo de confianza = \((-14.46,11.21)\)
El contraste de hipótesis que planteamos es: \[H_0:\mu_1 = \mu_2\] \[H_1:\mu_1<\mu_2\] Se trata de un contraste unilateral y en este caso se cumple direccionalidad porque \(\bar{x_1}=31.625<\bar{x_2}=33.25\). Como se cumple, se hace el contraste completo.
\[S_p=\sqrt{\frac{(n_1-1)*s_1^2+(n_2-1)*s_2^2}{n1+n2-2}}=\sqrt{\frac{(8-1)*(14.30)^2+(8-1)*(14.86)^2}{14}}=\sqrt{212.65}=14.58\] \[t_s=\frac{(\bar{x_1}-\bar{x_2})}{S_p\sqrt{\frac{1}{n1}+\frac{1}{n2}}}=\frac{31.625-33.25}{14.58*\sqrt{\frac{1}{8}+\frac{1}{8}}}=-0.223\] \[t_\alpha=qt(1-0.1,14)=1.35\] Dado que \(t_s=-0.22366 ≯t_\alpha=1.34503\). Por lo tanto, no rechazamos la hipótesis nula.
El contraste de hipótesis que se plantea
es: \[H_0:\mu_1 = \mu_2\] \[H_1:\mu_1 ≠ \mu_2\] En este caso, \(\alpha = 0.1\) y el estadístico de
contraste es: \[Z_s=\frac{\bar{x_1}-\bar{x_2}}{\sqrt{\frac{\sigma_1^2}{n_1}+\frac{\sigma_2^2}{n_2}}}=\frac{31.625-33.25}{\sqrt{\frac{2^2}{8}+\frac{2^2}{8}}}=-1.625\]
Se puede resolver de dos maneras:
- Estadístico de contraste:
\[Z_\alpha /2 = 1.644854\] No se
cumple que \(Z_s<-Z_{\alpha/2}\),
por lo que no existe evidencia estadística en contra de \(H_0\).
- P-valor:\[P(Z \ge Z_s)+P(Z ≤
Z_s)=2*(1-P(Z<-1.625))=2*(1-pnorm(1.625))=0.1041626\] Como
P-valor > \(\alpha\) no existe
evidencia estadistica en contra de \(H_0\), lo que significa que las diferencias
no son azar.
Se está estudiando el tiempo que dura la batería de dos móviles distintos, m1 y m2. Para ello, se toman muestras independientes del tiempo que cada modelo de móvil tarda en gastar la batería, obteniendo una desviación típica de 3 horas y una media de 20 horas al tomar 10 muestras de m1, y una desviación de 1 hora y media de 24 horas al tomar otras 10 muestras de m2. Suponiendo ambas poblaciones normales:
Tenemos que: \(\bar{x_1} = 20\), \(n_1 = 10\), \(s_1 = 3\), \(\bar{x_2} = 24\), \(n_2 = 10\), \(s_2 = 1\), \(\alpha = 0.05\)
Como sabemos que las varianzas son
distintas y además desconocidas, nuestro intervalo de confianza será:
\[((\bar{x_1}-\bar{x_2})-t_{\alpha/2;v}*\sqrt{\frac{s_1^2}{n_1}+\frac{s_2^2}{n_2}},(\bar{x_1}-\bar{x_2})+t_{\alpha/2;v}*\sqrt{\frac{s_1^2}{n_1}+\frac{s_2^2}{n_2}})\]
donde \[v =
\frac{(\frac{s_1^2}{n_1}+\frac{s_2^2}{n_2})^2}{\frac{(\frac{s_1^2}{n_1})^2}{n_1-1}+\frac{(\frac{s_2^2}{n_2})^2}{n_2-1}}\]
Sustituyendo los valores dichos anteriormente obtenemos que v = 10.9756098 \(\approx 10\)
Por lo tanto, nuestro intervalo quedaría
como:
((x_1-x_2)-qt(1-alpha/2, v)*sqrt(((s_1^2)/n_1)+((s_2^2)/n_2)),
(x_1-x_2)+qt(1-alpha/2, v)*sqrt(((s_1^2)/n_1)+((s_2^2)/n_2)))
= \((-6.228139, -1.771861)\)
Como en ese intervalo de confianza no está incluido el 0, podemos decir que las medias son significativamente diferentes entre sí. Pasaría lo mismo si el intervalo fuera al 97%, ya que esto solo cerraría más el intervalo.
Por lo que calculamos el estadístico test:
fs \(=\frac{s_1^2}{s_2^2}=\)
(s_1^2)/(s_2^2) = 9
Una vez tenemos el estadístico test
calculamos el p-valor: p-valor \(=\)
2*(1-pf(fs,n_1-1,n_2-1))\(=
0.003110428\)
Como p-valor<\(\alpha = 0.05\), entonces rechazamos la hipótesis nula, es decir, existe evidencia estadística en contra de que las varianzas sean iguales, por lo que podemos afirmar en un 95% que las varianzas van a ser distintas.
El intervalo de confianza sería: \((\bar{x}-z_{\alpha/2}*\frac{\sigma}{\sqrt{n}}, \bar{x}+z_{\alpha/2}*\frac{\sigma}{\sqrt{n}})\)
Como debe tener como ancho menos de 0.5, entonces: \[2*z_{\alpha/2}*\frac{\sigma}{\sqrt{n}} < 0.5\] \[z_{\alpha/2}*\frac{\sigma}{\sqrt{n}} < 0.25\] \[\frac{1}{\sqrt{n}}<\frac{0.25}{z_{\alpha/2}*\sigma}\] \[\frac{z_{\alpha/2}*\sigma}{0.25}<\sqrt{n}\] \[n>(\frac{z_{\alpha/2}*\sigma}{0.25})^2\]
Por lo que al final tenemos que \(n\geq\)((qnorm(1-alpha/2)*sigma)/0.25)^2
\(= 245.8534 \approx 246\)
Así que necesitaremos una muestra de al menos 246 tiempos para poder tener ese intervalo de confianza.
Una vez tenemos el estadístico test,
calculamos el p-valor sabiendo que \(v=n_1-1\): p-valor\(=\)1-pt(5.270463, 9)\(= 0.0002567772\)
Como p-valor < \(\alpha=0.05\) rechazamos la hipótesis nula, es decir, sabemos al 95% que no existe evidencia estadística de que la media sea menor de 15.
En una empresa dedicada a informática, se esta investigando dos tipos de batería para un portátil nuevo que saldrá proximamente. Para ello se han tomado 10 muestras alternativas, que se suponen que siguen distribuciones normales y que se suponen que tienen la misma varianza cada población. Los resultados (en horas) de la duración de las baterías son:
Batería A | 8.5 | 6.2 | 9.8 | 7.3 | 5.9 | 10.1 | 4.7 | 8.9 | 6.5 |
7.8 |
_____________________________________________________________________________
Batería B | 9.2 | 5.4 | 8.1 | 6.8 | 7.5 | 10.5 | 4.3 | 8.3 | 6.1 | 7.2
|
Nuestro contraste de hipótesis será:
\[H_0: \mu_1=\mu_2\] \[H_1: \mu_1<\mu_2\] Nuestros datos son:
\[\bar{x_1}=7.57; \bar{x_2}=7.34;
s_1=1.769526; s_2=1.820378\] En este caso, no se cumple la
direccionalidad ya que \(\bar{x_1}>\bar{x_2} (7.57>7.34)\).
Por tanto, no rechazamos la hipótesis nula.
Nuestro contraste de hipótesis será: \[H_0: \mu_1=\mu_2\] \[H_1: \mu_1>\mu_2\] En este caso, se cumple la direccionalidad \(\bar{x_1}>\bar{x_2}(7.57>7.34)\). Por lo tanto, se realiza el contraste de hipótesis completo.
Como tenemos dos muestras independientes con varianzas iguales pero desconocidas, usaremos la siguiente fórmula para realizar el contraste.
\[t_s=\frac{(\bar{x_1}-\bar{x_2})}{S_p\sqrt{(\frac{1}{n1})+(\frac{1}{n_2})}}=\frac{(7.57-7.34)}{1.7951\sqrt{0.1+0.1}}=0.2865\] \[S_p=\sqrt{\frac{(n_1-1)S_1^2+(n_2-1)S_2^2}{n_1+n_2-2}}=\sqrt{\frac{9(1.7695)^2+9(1.8203)^2}{10+10-2}}=1.7951\] \[t_\alpha=qt(0.99,18)=2.55\]
Dado que \(t_s\)<\(t_\alpha(0.2865<2.55)\), no existe evidencia estadística para rechazar la hipótesis nula.
Nuestro contraste de hipótesis será: \[H_0: \mu_1=\mu_2\] \[H_1: \mu_1>\mu_2\] En este caso, se cumple direccionalidad \(\bar{x_1}>\bar{x_2}\). Por tanto, se realiza el contraste de hipótesis completo.
Como tenemos dos muestras independientes con \(\sigma_1=\sigma_2=3\), usaremos la siguiente fórmula para realizar el contraste.
\[Z_s=\frac{(\bar{x_1}-\bar{x_2})}{\sqrt{(\frac{\sigma_1^2}{n_1})+(\frac{\sigma_2^2}{n_2})}}=\frac{7.57-7.34}{\sqrt{{\frac{9}{10}}+\frac{9}{10}}}=0.1714\] \[Z_\alpha=qnorm(1-0.05)=1.65\] No se cumple que \(Z_s>Z_\alpha(0.1714<1.65)\). Por lo tanto, al 95% de confianza, no existe evidencia estadística para rechazar la hipótesis nula.
Batería A
|—|4.7|—|5.9|—|6.2|6.5|—|—|7.3|—|7.8|—|8.3|—|8.8|—|9.8|10.1|—
Batería B
|4.3|—|5.4|—|6.1|—|—|6.8|7.2|—|7.5|—|8.1|—|8.5|—|9.5|—|—|10.5
Batería A
|-|1|-|2|-|3|3|-|-|5|-|6|-|7|-|8|-|9|9|-
Batería B
|0|-|1|-|2|-|-|4|4|-|5|-|6|-|7|-|8|-|-|10
\(w_1=53\)
y \(w_2=47\) Se cumple la condición
necesaria: \(w_1+w_2=n_1*n_2; 53+47=10*10;
100=100\)
\[U_s=máx(w_1,w_2)=máx(53,47)=53\] \[U_{\alpha/2}=qwilcox(1-alpha/2,n_1,n_2)=qwilcox(1-0.05/2,10,10)=76\]
Comprobamos la direccionalidad \(w_1>w_2\) que se cumple, por lo que
seguimos con el contraste. El valor estadístico de contraste es \(U_s=53\) y el valor de \(U_{\alpha/2}=76\), que es mayor que \(U_s\). Por tanto, no existe evidencia para
rechazar la hipótesis nula y concluimos que tienen el mismo tiempo de
funcionamiento con un 95%.
Un experimento está estudiando el efecto que tiene la temperatura sobre la velocidad a la que una persona corre. En él, se usan tres niveles de temperatura, baja, media y alta. Suponemos que la velocidad sigue una distribución normal y que las varianzas en las muestras elegidas son iguales. La siguiente tabla muestra los datos recogidos del experimento realizado 5 veces:
Temperatura | Velocidades (km/h)
_________________________________________
Baja | 16.18 | 14.7 | 15.95 | 13.63 | 14.41 |
_________________________________________
Media | 10.19 | 11.9 | 13.34 | 12.71 | 11.42 |
_________________________________________
Alta | 9.64 | 8.21 | 10.4 | 11.56 | 9.97 |
_________________________________________
Planteamos el siguiente contraste de
hipótesis:
\(H_0\):
\(\mu_b = \mu_m = \mu_a\)
\(H_1\): No todas las medias son
iguales
Para comprobar si se cumple o no la
hipótesis, construimos una tabla de ANOVA usando los siguientes
valores:
\(SSE = \sum_{j=1}^{b} n_j
(\bar{x_j}-\bar{\bar{x}})^2 =
(5*(14.974-12.28067)^2)+(5*(11.912-12.28067)^2)+(5*(9.956-12.28067)^2) =
63.97017\)
\(SSD = \sum_{j=1}^{b}
\sum_{i=1}^{n_j}(x_{ij}-\bar{x_j})^2 =
(16.18-14.974)^2+(14.7-14.974)^2+(15.95-14.974)^2+(13.63-14.974)^2+(14.41-14.974)^2+(10.19-11.912)^2+(11.9-11.912)^2+(13.34-11.912)^2+(12.71-11.912)^2+(11.42-11.912)^2+(9.64-9.956)^2+(8.21-9.956)^2+(10.4-9.956)^2+(11.56-9.956)^2+(9.97-9.956)^2
= 16.40852\)
\(SST = \sum_{j=1}^{b}
\sum_{i=1}^{n_j}(x_{ij}-\bar{\bar{x}})^2 = SSE + SSD =
80.37869\)
\(MSE = \frac{SSE}{b-1} =
\frac{63.97017}{3-1} = 31.98509\)
\(MSD = \frac{SSD}{n-b} =
\frac{16.40852}{15-3} = 1.367377\)
\(F_s = \frac{MSE}{MSD} =
23.39157\)
Por lo tanto, nuestra tabla quedaría así:
Variación | Grados de | Suma de
| Cuadrados | F
| libertad | cuadrados | medios
|
____________________________________________________________
Entre | 2 | 63.97017 | 31.98509
| 23.39157
grupos | | |
|
____________________________________________________________
Dentro de | 12 | 16.40852 | 1.367377
|
los grupos | | |
|
____________________________________________________________
Total | 14 | 80.37869 |
|
____________________________________________________________
En este caso el p-valor sería
1-pf(Fs,2,12) = \(7.24*10^{-5}\) \(< \alpha=0.05\) por lo que rechazamos
\(H_0\) y concluimos que la temperatura
sí que influye en la velocidad a la que corre una persona.
Para encontrar un intervalo para la media a
temperatura media usamos la siguiente expresión:
\((\bar{x_m}-t_{n-p,\alpha/2}\sqrt{\frac{MSD}{n_m}},
\bar{x_m}+t_{n-p,\alpha/2}\sqrt{\frac{MSD}{n_m}})\)
Para ello tenemos que:
\(\bar{x_m} = 11.912\)
\(n_m = 5\)
\(t_{n-p,\alpha/2} =\)
qt(1-alpha/2,n-p) = qt(1-0.05/2,12) = \(2.178813\)
Por lo tanto nuestro intervalo de confianza
al 95% quedará:
\((11.912-2.178813*\sqrt{\frac{1.367377}{5}},
11.912+2.178813*\sqrt{\frac{1.367377}{5}})\) = \((10.77259, 13.05141)\)
Como el resultado del contraste del primer
apartado nos decía que sí que hay diferencias entre, al menos, dos de
los grupos, podemos calcular un intervalo para la diferencia de los
grupos bajo y alto.
Para ello usamos la siguiente expresión:
\(((\bar{x_b}-\bar{x_a})\pm
t_{\alpha/2;n-p}\sqrt{MSD(\frac{1}{n_a}+\frac{1}{n_b})})\)
Donde:
\(t_{\alpha/2;n-p} =\)
qt(1-0.05/2,12) = \(2.178813\)
Por lo tanto nuestro intervalo quedaría: \(((14.974-9.956)-2.178813\sqrt{1.367377(\frac{1}{5}+\frac{1}{5})}, (14.974-9.956)+2.178813\sqrt{1.367377(\frac{1}{5}+\frac{1}{5})})\) = \((3.406635, 6.629365)\)
Variación | Grados de | Suma de | Cuadrados |
F | p-valor
| libertad | cuadrados | medios
| |
_________________________________________________________________________
Entre | p-1 = |
SSE = | MSE = | \(F_1\) =
| 0.02
grupos | 3-1 = 2 |
19.90978 | 9.954888 | 6.636592 |
_________________________________________________________________________
Dentro de | b-1 = |
SSB = | MSB = | \(F_2\) =
| 0.04
los bloques | 5-1 = 4 |
25.24293 | 6.310732 | 4.207154 |
_________________________________________________________________________
Debida | (p-1)(b-1) = |
SSD = | 1.5
| |
al azar | 2*4 = 8 |
12 |
| |
_________________________________________________________________________
Total | 14
| SST = |
| |
| | 57.1527 | |
|
_________________________________________________________________________
Ya que nos proporcionan el p-valor, podemos
calcular \(F_1\) test de la siguiente
manera:
1-pf(F1, 2, 8) = 0.02
\(F_1\) = qf(0.98, 2, 8) =
\(6.636592\)
Lo mismo hacemos con \(F_2\):
1-pf(F2, 4, 8) = 0.04
\(F_2\) = qf(0.96, 4, 8) =
\(4.207154\)
Los demás valores de la tabla los podemos
completar realizando las siguientes operaciones: \(MSE = F_1*MSD = 6.636592 * 1.5 =
9.954888\)
\(MSB = F_2*MSD = 4.207154 * 1.5 =
6.310731\)
\(SSE = (p-1)*MSE = 2*9.954888 =
19.90978\)
\(SSB = (b-1)*MSB = 4 * 6.310731 =
25.24293\)
\(SSD = (p-1)*(b-1) * MSD = 8 * 1.5 =
12\)
\(SST = SSE + SSB + SSD = 19.90978 + 25.24293
+ 12 = 57.1527\)
Se está estudiando un alimento que fue vendido mundialmente, ya que han habido casos de intoxicación. Nos dan una tabla con el número de compra por miles(x) y el número de intoxicados(y).
Teniendo esta información sabemos que (x) son las variables independientes, mientras que (y) son las variables dependientes.
x (por miles) | 28.327 | 24.505 | 30.743 | 33.267 | 37.361 | 43.3 | 43.052 | 62.170 | 58.722 | 53.994 |69.912|78.795|81.64|
_____________________________________________________________________________
y (por miles) | 10.2 | 12 | 15 | 18 | 20 | 22 | 25.5 | 28 | 30.2 | 32 |
35 | 40 | 45.3 |
Construye el diagrama de dispersión. ¿Parece plausible el uso de un modelo de regresión lineal simple?
Primero creamos los vectores x e y. Para ello tenemos la información de las ventas con respecto a las intoxicaciones de la tabla anterior.
x= c(28.327, 24.505, 30.743, 33.267, 37.361, 43.3, 43.052, 62.170, 58.722, 53.994, 69.912, 78.795, 81.64)
y = c(10.2, 12, 15, 18, 20, 22, 25.5, 28, 30.2, 32, 35, 40, 45.3)
Para muestra de la gráfica: plot(x,y), pero
como también queremos ver la recta que hace, utilizamos abline(lm(y~x))
para que se muestre en la misma gráfica.
x= c(28.327, 24.505, 30.743, 33.267, 37.361, 43.3, 43.052,62.170,58.722, 53.994, 69.912, 78.795, 81.64)
y = c(10.2, 12, 15, 18, 20, 22, 25.5, 28, 30.2, 32, 35, 40, 45.3)
plot(x,y)
abline(lm(y~x))
Con esto podemos saber que cumple con la condición de la linealidad y la homocedastidad.
Calcula la recta de mínimos cuadrados entre las variables.
La formula para poder calcular la recta de mínimos es la siguiente: \[\hat{b}1=\frac{SPxy}{SSx}\]
\[\hat{b}_0 = \hat{y} - \hat{b}_1 \bar{x}\]
Pero primero tenemos que calcular lo
siguiente:
\(\bar{x}\) = x_barra = mean(x) =
49.676
\(\bar{y}\) = y_barra = mean(y) =
25.63077
Empezamos a calcular:
\(SP_{xy}=\)sum((x-x_barra)*(y-y_barra))\(= 2427.534\)
\(SS_x=\)sum((x-x_barra)^2)\(= 4488.947\)
\(b1 = SP_{xy} / SS_x =
0.5407802\)
\(b0 =\)
y_barra-(b1*x_barra) \(=
-1.233026\)
Y con esto podemos sacar la recta de mínimos cuadrados entre las variables:\[\hat{y} = -1.233026+0.5407802x\]
Hacer una predicción sobre la intoxicidad cuando el número de ventas es x = 32.
La formula para poder calcular la
intoxicidad cuando x=: \[\hat{y}_{32}=\hat{b}_0 + \hat{b}_1 x
32\]
Como ya tenemos calculado tanto \(\hat{b}_0\) como \(\hat{b}_1\) podemos calcularlo
directamente.
\[\hat{y}_{32}=\hat{b}_0 + \hat{b}_1 x 32 =
16.07194\] (Hay que tener en cuenta que estamos tratando los
datos siempre por miles)
Obtener el valor de y cuando x = 43.3 y calcular el residuo.
Es parecido al ejercicio anterior, la
formula para calcular el valor de y primero necesitamos saber el valor
de \(\hat{y}_{43.3}\):
\[\hat{y}_{43.3}=\hat{b}_0 + \hat{b}_1 x
43.3\]
Como ya tenemos calculado tanto \(\hat{b}_0\) como \(\hat{b}_1\) podemos calcularlo
directamente.
\[\hat{y}_{43.3}=\hat{b}_0 + \hat{b}_1 x 43.3
= 22.18275\]
Una vez ya tenemos \(\hat{y}_{43.3}\),
podemos calcular el residuo:
\[y_{43.3} - \hat{y}_{43.3} \]
Y teniendo ya el valor de \[y_{43.3}\]
que es \(22\) , sacamos el residuo:
\[y_{43.3} - \hat{y}_{43.3} = 22 - 22.18275 =
-0.18275\]
BASE DE DATOS
Para realizar el trabajo, hemos obtenido un banco de datos sobre las
defunciones clasificadas según la causa de la muerte, el sexo, la edad,
las comunidades y ciudades autónomas, y el año.
library(readr)
## Warning: package 'readr' was built under R version 4.3.3
CausasMuerte <- read_delim("C:/Users/LU/Downloads/10803 (1).csv", delim=";", escape_double = FALSE, locale = locale(decimal_mark = ","), trim_ws = TRUE)
## Rows: 5526360 Columns: 6
## ── Column specification ────────────────────────────────────────────────────────
## Delimiter: ";"
## chr (4): Causa de muerte, Sexo, Edad, Comunidades y Ciudades Autónomas
## dbl (1): Periodo
## num (1): Total
##
## ℹ Use `spec()` to retrieve the full column specification for this data.
## ℹ Specify the column types or set `show_col_types = FALSE` to quiet this message.
ANÁLISIS DESCRIPTIVO: Muertes totales por año
Para analizar lo que queremos obtener mediante la base de datos, realizaremos un diagrama de dispersión donde clasificaremos el total de muertes que ha habido por año. Para ello utilizaremos los siguientes datos:
x <- (CausasMuerte$Periodo[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="001-102 I-XXII.Todas las causas" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="Nacional"])
y <- (CausasMuerte$Total[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="001-102 I-XXII.Todas las causas" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="Nacional"])
Nuestro diagrama de dispersión es:
plot(x,y,type="o",xlab="Año",ylab="Muertes totales")
Observando el diagrama, podemos llegar a la conclusión de que a
partir del año 2020 se dispararon las defunciones, debido a la aparición
del virus del COVID-19. También deducimos, que durante los últimos años
han habido mayor número de defunciones debido a que existe un mayor
número de población comparado con el número de población que había
anteriormente.
ANÁLISIS DESCRIPTIVO: Muertes de
accidentes de tráfico por año
Para analizar lo que queremos obtener mediante la base de datos, realizaremos un diagrama de dispersión donde clasificaremos el total de muertes cuya causa ha sido debida a un accidente de tráfico, que ha habido por año. Para ello utilizaremos los siguientes datos:
x <- (CausasMuerte$Periodo[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="090 Accidentes de tráfico" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="Nacional"])
y <- (CausasMuerte$Total[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="090 Accidentes de tráfico" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="Nacional"])
Nuestro diagrama de dispersión es:
plot(x,y,type="o",xlab="Año",ylab="Muertes totales")
Observando el diagrama, podemos llegar a la conclusión de que a
partir aproximadamente del año 2000, la seguridad vial mejoró debido a
que hay muchos menos casos de muerte que en 1988 que existe un punto de
inflexión con respecto al resto del diagrama. Esto puede ser debido al
incremento de radares en las carreteras, debido a que las personas a
partir de la época en la que aparecio el virus del COVID-19 sale menos
que antes, o que en los últimos años se ha optado por utilizar el
transporte público que en algunos casos es más seguro.
ANÁLISIS DESCRIPTIVO: Media de muertos de los accidentes entre
2015 y 2022
Para analizar lo que queremos obtener mediante la base de datos, realizaremos un diagrama de dispersión donde clasificaremos el total de muertes cuya causa ha sido debida a un accidente de tráfico por año, entre el periodo de 2015 y 2022 (ambos inclusive). Para ello utilizaremos los siguientes datos:
x <- (CausasMuerte$Periodo[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="090 Accidentes de tráfico" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="Nacional" & CausasMuerte$Periodo>=2015 & CausasMuerte$Periodo<=2022])
y <- (CausasMuerte$Total[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="090 Accidentes de tráfico" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="Nacional" & CausasMuerte$Periodo>=2015 & CausasMuerte$Periodo<=2022])
Nuestro diagrama de dispersión es:
plot(x,y,type="o",xlab="Año",ylab="Muertes totales")
Observando el diagrama, podemos observar que durante los años
2015, 2016 y 2017 la tasa de muerte es más elevada que respecto a los
siguientes años. Si nos fijamos en el año 2020 podemos ver que la tasa
es muy baja y esto es debido a la aparición del virus COVID-19, pero
conforme han pasado los años podemos ver que ya se vuelve a la
normalidad debido a que la gente sale con mayor frecuencia, aún asi ha
bajado la mortalidad con respecto los años.
CONTRASTE DE HIPÓTESIS
En la base de datos proporcionada, queremos estudiar la evolución de
las muertes por tráfico entre los años 2015 y 2022 en dos comunidades
distintas, una muy transitada que en nuestro caso será Cataluña y otra
menos transitada que será Extremadura.
El contraste de hipótesis que planteamos es el siguiente: Se busca
investigar si hay diferencias significativas en la distribución de
muertes por accidente de tráfico entre las comunidades autónomas de
Cataluña y Extremadura, durante el periodo de tiempo de 2015 a 2022
(ambos inclusive).
\(H_0=\)La media del número de
muertes por accidentes de tráfico es la misma en las dos comunidades
autónomas seleccionadas durante el periodo de 2015 a 2022.
\(H_1=\)Existe al menos una
diferencia significativa en la media de del número de muertes por
accidentes de tráfico entre las dos comunidades autónomas seleccionadas
durante el periodo de 2015 a 2022.
Nuestro contraste por lo tanto, va ser: \[H_0:\mu_1=\mu_2\] \[H_1:\mu_1≠\mu_2\] En este caso como tenemos dos muestras independientes, que tienen desviaciones poblacionales desconocidas, utilizaremos el estadistico test t-student. Para ello, la formúla es: \[t_s'=\frac{\bar{x_c}-\bar{x_e}}{\sqrt{\frac{s_c^2}{n_c}+\frac{s_e^2}{n_e}}}\] Para calcular la fórmula tenemos los siguientes datos:
media_cat <- mean(CausasMuerte$Total[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="090 Accidentes de tráfico" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="09 Cataluña" & CausasMuerte$Periodo>=2015 & CausasMuerte$Periodo<=2022])
media_ext <- mean(CausasMuerte$Total[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="090 Accidentes de tráfico" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="11 Extremadura" & CausasMuerte$Periodo>=2015 & CausasMuerte$Periodo<=2022])
s_cat <- sd(CausasMuerte$Total[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="090 Accidentes de tráfico" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="09 Cataluña" & CausasMuerte$Periodo>=2015 & CausasMuerte$Periodo<=2022])
s_ext <- sd(CausasMuerte$Total[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="090 Accidentes de tráfico" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="11 Extremadura" & CausasMuerte$Periodo>=2015 & CausasMuerte$Periodo<=2022])
n_cat <- length(CausasMuerte$Total[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="090 Accidentes de tráfico" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="09 Cataluña" & CausasMuerte$Periodo>=2015 & CausasMuerte$Periodo<=2022])
n_ext <- length(CausasMuerte$Total[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="090 Accidentes de tráfico" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="11 Extremadura" & CausasMuerte$Periodo>=2015 & CausasMuerte$Periodo<=2022])
\[t_s'=\frac{\bar{x_c}-\bar{x_e}}{\sqrt{\frac{s_c^2}{n_c}+\frac{s_e^2}{n_e}}}=\frac{269.25-44.75}{\sqrt{\frac{42.30^2}{8}+\frac{9.54^2}{8}}}=14.64198\] \[v=\frac{((\frac{s_c^2}{n_c})+(\frac{s_e^2}{n_e}))^2}{\frac{(\frac{s_c^2}{n_c})^2}{n_c-1} + \frac{(\frac{s_e^2}{n_e})^2}{n_e-1}}=\frac{((\frac{42.30^2}{8})+(\frac{9.54^2}{8}))^2}{\frac{(\frac{42.30^2}{8})^2}{8-1} + \frac{(\frac{9.54^2}{8})^2}{8-1}}=8.81\]
\[t_{\alpha/2}=qt(1-0.05/2,8)=2.306004\] Podemos observar que \(t_s'>t_{\alpha/2}\), por lo que podemos concluir que como el estadístico test se encuentra en la región crítica, se rechaza la hipótesis nula. Por lo tanto, hay una diferencia de medias significativas entre las muertes por tráfico en Cataluña y Extremadura entre los años 2015 y 2022.
CONCLUSIONES
Para concluir, vamos a realizar 4 diagramas para llegar a una
conclusión final.
Los dos primeros diagramas que vamos a comparar, van a ser el número
de defunciones totales tanto en Extremadura como en Cataluña.
DIAGRAMA SOBRE EL TOTAL DE DEFUNCIONES EN CATALUÑA:
cat <- (CausasMuerte$Total[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="090 Accidentes de tráfico" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="09 Cataluña" & CausasMuerte$Periodo>=2015 & CausasMuerte$Periodo<=2022])
y <- (CausasMuerte$Periodo[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="090 Accidentes de tráfico" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="09 Cataluña" & CausasMuerte$Periodo>=2015 & CausasMuerte$Periodo<=2022])
plot(y, cat, type="o",xlab="Año", ylab="Muertes totales")
DIAGRAMA SOBRE EL TOTAL DE DEFUNCIONES EN EXTREMADURA:
ext <- (CausasMuerte$Total[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="090 Accidentes de tráfico" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="11 Extremadura" & CausasMuerte$Periodo>=2015 & CausasMuerte$Periodo<=2022])
y <- (CausasMuerte$Periodo[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="090 Accidentes de tráfico" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="11 Extremadura" & CausasMuerte$Periodo>=2015 & CausasMuerte$Periodo<=2022])
plot(y, ext, type="o",xlab="Año", ylab="Muertes totales")
Si comparamos ambos diagramas, podemos observar que Cataluña en todo
momento tiene un mayor número de fallecidos que Extremadura, esto es
debido a que en Cataluña hay aproximadamente 8 millones de habitantes
actualmente y en Extremadura hay aproximadamente 1 millón. Por otro
lado, podemos ver que en Cataluña los años que mayor número de
defunciones hubo fue en 2018, mientras que en Extremadura fue en 2016.
En ambos diagramas, existe igualdad en cuanto a los últimos años debido
a que como ya hemos comentado en varias ocasiones la gente en torno al
2020 no salió y por eso se debe esa baja tasa de mortalidad.
Por lo tanto, concluimos que en Extremadura hay un menor número de
habitantes que en Cataluña y por ello existe un menor número de
defunciones. Durante los últimos años en ambas comunidades ha existido
un decremento de defunciones debido al COVID y a que la seguridad vial
ha aumentado respecto a los años en torno al 2015.
Por otro lado, hemos realizado dos gráficas para comparar los
accidentes de tráfico del año 2015 a 2022 con los accidentes de tráfico
ocurridos durante 1980 hasta 2022.
TOTAL DE DEFUNCIONES DE
CATALUÑA DURANTE TODOS LOS AÑOS
cat <- (CausasMuerte$Total[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="090 Accidentes de tráfico" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="09 Cataluña"])
y <- (CausasMuerte$Periodo[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="090 Accidentes de tráfico" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="09 Cataluña"])
plot(y,cat, type="o", xlab="Año", ylab="Muertes totales")
TOTAL DE DEFUNCIONES DE EXTREMADURA DURANTE TODOS LOS AÑOS
cat <- (CausasMuerte$Total[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="090 Accidentes de tráfico" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="11 Extremadura"])
y <- (CausasMuerte$Periodo[CausasMuerte$`Causa de muerte`=="090 Accidentes de tráfico" & CausasMuerte$Sexo== "Total" & CausasMuerte$Edad=="Todas las edades" & CausasMuerte$`Comunidades y Ciudades Autónomas`=="11 Extremadura"])
plot(y,cat, type="o", xlab="Año", ylab="Muertes totales")
Si observamos las dos últimas gráficas y las comparamos con las dos anteriores, podemos observar que siempre ha habido mayor número de fallecidos en Cataluña que en Extremadura, ya que siempre ha habido una mayor población.