Tablas muestrales y Teorema de límite Central

Rubén Pizarro Gurrola

12/5/22

Objetivo

Crear tablas muestrales de la media de varias muestras

Librerías

library(ggplot2)
library(cowplot)

Datos

Población

poblacion <- c(18, 25, 30, 24, 26, 28, 29, 30, 19, 20, 30, 25, 26, 28, 40, 50, 52, 54, 60, 18, 19, 18, 20, 40, 42, 45, 29, 32, 36, 29, 40, 60, 56, 55, 24, 28, 36, 29, 40, 50)

poblacion
 [1] 18 25 30 24 26 28 29 30 19 20 30 25 26 28 40 50 52 54 60 18 19 18 20 40 42
[26] 45 29 32 36 29 40 60 56 55 24 28 36 29 40 50

Parámetros de población

media.p <- mean(poblacion)
desv.std.p <- sd(poblacion)
media.p; desv.std.p
[1] 34
[1] 12.61867

Muestras

q es la cantidad de muestras diferentes entre si

n es la cantidad de elementos de cada muestra de diez

set.seed(2022)
q <- 100
n <- 10
muestras <- as.vector(NULL)
tabla.muestras <- data.frame(NULL)
# tabla.muestras <- NULL

for (m in 1:q) {
  muestras <- sample(poblacion, size = 10, replace = TRUE)
  media.m <- mean(muestras)
  Err.M.m <- media.p - media.m
  tabla.muestras <- rbind(tabla.muestras, c(muestras, media.m, Err.M.m))
  
}

colnames(tabla.muestras) <- c("x1", "x2", "x3", "x4", "x5", "x6", "x7", "x8", "x9", "x10", "medias", "Err.Muestral.Media")

Nombres de columnas

colnames(tabla.muestras) <- c("x1", "x2", "x3", "x4", "x5", "x6", "x7", "x8", "x9", "x10", "medias", "Err.Muestral.Media")

Nombres de renglones

cadena <- NULL
for(m in 1:100) {
  cadena[m] <- paste("m",as.character(m), sep = "")
}

row.names(tabla.muestras) <- cadena

Tabla de Medias muestrales

tabla.muestras
     x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 x10 medias Err.Muestral.Media
m1   28 28 30 24 28 28 32 28 29  36   29.1                4.9
m2   18 26 18 60 18 55 40 36 25  40   33.6                0.4
m3   28 40 18 26 30 32 18 30 30  24   27.6                6.4
m4   36 25 55 30 40 56 40 60 18  60   42.0               -8.0
m5   30 60 20 56 24 45 18 45 50  20   36.8               -2.8
m6   40 26 50 25 40 40 52 25 40  54   39.2               -5.2
m7   26 28 56 20 50 50 45 36 40  56   40.7               -6.7
m8   40 25 20 30 19 24 24 18 24  60   28.4                5.6
m9   29 50 25 30 52 32 50 40 56  36   40.0               -6.0
m10  30 52 19 40 25 60 36 30 24  28   34.4               -0.4
m11  29 26 18 18 45 26 45 18 55  18   29.8                4.2
m12  50 24 26 30 18 32 60 29 24  26   31.9                2.1
m13  26 40 20 40 60 18 28 30 50  29   34.1               -0.1
m14  30 54 25 30 28 24 30 26 28  26   30.1                3.9
m15  54 18 45 55 60 36 60 30 28  30   41.6               -7.6
m16  52 60 18 29 28 60 30 60 40  40   41.7               -7.7
m17  25 29 29 19 40 20 30 29 54  20   29.5                4.5
m18  29 40 24 26 19 29 18 50 28  56   31.9                2.1
m19  28 50 28 52 29 26 29 20 32  50   34.4               -0.4
m20  50 24 36 45 20 30 25 18 20  36   30.4                3.6
m21  28 40 50 32 36 24 36 28 28  54   35.6               -1.6
m22  29 18 56 30 40 20 40 42 40  19   33.4                0.6
m23  30 28 18 40 54 60 60 40 28  42   40.0               -6.0
m24  50 40 30 30 19 50 40 40 32  40   37.1               -3.1
m25  40 19 30 28 36 26 50 24 25  50   32.8                1.2
m26  18 18 45 52 30 25 29 50 40  24   33.1                0.9
m27  54 19 30 52 18 50 19 40 19  60   36.1               -2.1
m28  19 50 32 24 50 29 36 56 40  60   39.6               -5.6
m29  29 28 28 30 24 18 20 50 54  29   31.0                3.0
m30  40 24 54 30 40 20 36 52 56  60   41.2               -7.2
m31  19 36 50 18 20 40 30 18 55  54   34.0                0.0
m32  19 42 60 29 52 45 28 54 29  26   38.4               -4.4
m33  42 36 19 25 28 60 56 55 25  56   40.2               -6.2
m34  18 20 24 52 28 26 20 28 29  25   27.0                7.0
m35  26 40 40 60 25 40 26 60 18  18   35.3               -1.3
m36  60 20 29 29 30 29 20 56 25  50   34.8               -0.8
m37  45 28 40 55 32 18 30 30 29  45   35.2               -1.2
m38  29 28 40 18 26 50 45 25 29  18   30.8                3.2
m39  36 29 30 42 19 45 52 52 60  28   39.3               -5.3
m40  32 56 26 52 32 20 24 20 52  24   33.8                0.2
m41  30 36 40 40 36 26 19 32 42  45   34.6               -0.6
m42  24 24 36 40 26 29 40 28 56  26   32.9                1.1
m43  29 30 28 42 36 26 52 24 40  55   36.2               -2.2
m44  24 52 40 28 30 24 29 30 29  42   32.8                1.2
m45  20 50 18 40 28 40 26 26 26  28   30.2                3.8
m46  36 29 60 28 50 50 18 26 24  29   35.0               -1.0
m47  40 29 25 29 60 32 29 36 28  56   36.4               -2.4
m48  60 42 42 29 20 28 29 18 60  36   36.4               -2.4
m49  40 56 18 19 29 50 50 25 18  50   35.5               -1.5
m50  40 18 36 26 56 36 28 36 19  28   32.3                1.7
m51  29 19 40 19 29 20 26 29 50  54   31.5                2.5
m52  29 25 25 30 25 28 29 36 20  26   27.3                6.7
m53  18 29 28 40 50 36 19 18 29  18   28.5                5.5
m54  24 26 60 40 30 60 40 29 28  54   39.1               -5.1
m55  28 19 50 52 26 54 29 28 29  30   34.5               -0.5
m56  28 30 25 20 29 55 40 56 52  36   37.1               -3.1
m57  55 40 40 28 20 26 60 20 18  29   33.6                0.4
m58  40 55 29 50 54 29 30 28 28  42   38.5               -4.5
m59  54 40 19 45 29 29 40 18 54  30   35.8               -1.8
m60  26 40 30 28 28 20 28 28 30  24   28.2                5.8
m61  40 36 19 60 20 20 18 54 18  56   34.1               -0.1
m62  26 29 30 19 18 45 29 26 32  36   29.0                5.0
m63  20 55 26 36 25 56 29 26 19  30   32.2                1.8
m64  20 52 40 50 40 40 40 30 42  29   38.3               -4.3
m65  20 40 32 54 18 56 28 56 45  36   38.5               -4.5
m66  56 42 45 28 24 29 20 36 24  50   35.4               -1.4
m67  20 25 40 50 19 29 29 26 24  36   29.8                4.2
m68  40 30 40 45 60 40 30 30 40  55   41.0               -7.0
m69  20 24 45 28 28 29 30 28 30  30   29.2                4.8
m70  29 28 29 29 30 20 42 18 29  54   30.8                3.2
m71  26 56 32 26 29 55 20 56 30  25   35.5               -1.5
m72  28 36 26 60 42 32 18 19 42  29   33.2                0.8
m73  45 29 45 50 20 50 36 55 20  28   37.8               -3.8
m74  56 30 50 18 55 36 40 50 29  30   39.4               -5.4
m75  29 40 36 18 60 52 60 20 40  24   37.9               -3.9
m76  18 19 29 19 50 28 30 42 30  50   31.5                2.5
m77  50 28 30 18 30 18 36 28 55  40   33.3                0.7
m78  40 29 29 28 36 50 28 18 52  28   33.8                0.2
m79  40 56 40 29 25 30 40 52 29  56   39.7               -5.7
m80  45 45 40 29 40 40 26 30 26  24   34.5               -0.5
m81  18 50 18 20 50 29 24 19 50  60   33.8                0.2
m82  29 29 36 25 29 18 45 28 25  45   30.9                3.1
m83  25 50 26 28 54 50 60 29 18  29   36.9               -2.9
m84  29 54 40 25 28 36 29 42 28  19   33.0                1.0
m85  54 36 54 36 18 20 55 20 26  55   37.4               -3.4
m86  29 45 20 18 29 20 40 29 28  24   28.2                5.8
m87  26 30 60 26 30 40 25 24 29  20   31.0                3.0
m88  36 18 50 29 50 28 60 18 56  18   36.3               -2.3
m89  30 40 40 30 20 19 45 20 26  20   29.0                5.0
m90  29 56 25 19 28 20 45 40 29  40   33.1                0.9
m91  29 36 28 28 18 19 40 19 40  24   28.1                5.9
m92  30 20 30 50 19 32 42 42 19  29   31.3                2.7
m93  18 25 26 18 40 50 25 24 40  29   29.5                4.5
m94  26 18 29 32 20 32 18 40 18  29   26.2                7.8
m95  54 25 54 28 26 26 20 40 40  29   34.2               -0.2
m96  55 36 29 25 45 55 29 54 25  29   38.2               -4.2
m97  30 29 42 45 36 32 40 29 40  18   34.1               -0.1
m98  25 60 28 36 28 29 40 19 18  60   34.3               -0.3
m99  50 42 26 29 42 25 60 25 40  36   37.5               -3.5
m100 36 45 18 40 29 30 40 40 29  40   34.7               -0.7

Media de todas las medias muestrales

La media de todas las medias de todas las muestras se acerca a la media de la población

media.muestral.medias <- mean(tabla.muestras$medias)

paste("Media de la pobación:", media.p)
[1] "Media de la pobación: 34"
paste("Media muestral de todas muestras:", media.muestral.medias)
[1] "Media muestral de todas muestras: 34.249"
paste("Error Estándar de la media muestral de todas muestras:", round(media.p - media.muestral.medias, 6))
[1] "Error Estándar de la media muestral de todas muestras: -0.249"

Histograma de la población

Conclusión

Cuando se seleccionan muestras aleatorias simples de tamaño \(n\) de una población \(N\), la distribución muestral de la media muestral puede aproximarse a la media poblacional mediante una distribución normal a medida que el tamaño de la muestra se hace grande (Anderson, Sweeney, and Williams 2008).

Conclusión

El teorema central del límite hace hincapié en que, en el caso de muestras aleatorias grandes, la forma de la distribución muestral de la media se aproxima a la distribución de probabilidad normal.

Conclusión

Una definición sería TEOREMA CENTRAL DEL LÍMITE: si todas las muestras de un tamaño en particular se seleccionan de cualquier población, la distribución muestral de la media se aproxima a una distribución normal; esta mejora con muestras más grandes (Lind, Marchal, and Wathen 2015).

Bibliografía

Anderson, David R., Dennis J. Sweeney, and Thomas A. Williams. 2008. Estadística Para Administración y Economía. 10th ed. Australia Brasil Corea España Estados Unidos Japón México Reino Unido Singapur: Cengage Learning,.
Lind, Douglas, William Marchal, and Samuel Wathen. 2015. Estadística Aplicada a Los Negocios y La Economía. Decimo Sexta. México, D.F.: McGraw-Hill.