Volver a la portadaEstadística aplicada y bioestadística · Nivelación univ. · Cambiar asignaturaEmpezar gratis
Nivelación · Estadística aplicada y bioestadística
Probabilidad e introducción a la inferencia · Modelos y distribuciones muestrales

Distribución normal y cuantiles

Dos personas hacen pruebas distintas: Ana saca 80 en una escala de media 60 y Bruno saca 115 en otra de media 100. Los números no son comparables a simple vista, y sin embargo la psicometría, la clínica y la biología comparan cada día mediciones de escalas diferentes. La herramienta es la distribución normal: una sola curva de referencia a la que se traduce cualquier medición. Al final del apartado sabrás decir quién tiene la posición más alta.

La curva normal y sus parámetros

La curva tiene forma de campana, es simétrica respecto a $\mu$ y el área total bajo ella vale 1. La media marca el centro; la desviación típica marca cuánto se ensancha. Prueba a moverlas.

Curva normal con la media en el centro y las franjas de una, dos y tres desviaciones típicas con sus áreas aproximadas. μ μ−σ μ+σ μ−2σ μ+2σ 68 % 95 % entre μ−2σ y μ+2σ
Practica★☆☆Sin empezar
Una puntuación sigue $N(100;225)$, donde el segundo parámetro es la varianza. Calcula la probabilidad de estar por debajo de 100 usando simetría. El siguiente esquema…

Una puntuación sigue $N(100;225)$, donde el segundo parámetro es la varianza. Calcula la probabilidad de estar por debajo de 100 usando simetría.

El siguiente esquema representa los datos del ejercicio.

Distribución de puntuaciones ? 70 85 100 115 130 Puntuación
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Practica★☆☆Sin empezar
En un modelo normal continuo de duración, ¿qué probabilidad tiene una duración exactamente igual a 20 minutos? Distingue valor exacto y registro redondeado.

En un modelo normal continuo de duración, ¿qué probabilidad tiene una duración exactamente igual a 20 minutos? Distingue valor exacto y registro redondeado.

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Tipificación y tabla de la normal estándar

No existe una fórmula cerrada para el área bajo la curva, así que se tabula una sola normal, la estándar $Z\sim N(0;1)$, y todas las demás se reducen a ella.

¿Por qué funciona? Restar $\mu$ centra la variable en 0 y dividir entre $\sigma$ cambia la unidad de medida a «desviaciones típicas». La forma de la campana no cambia, solo su escala.

Normal estándar con el área entre menos uno y dos sombreada, que se obtiene como diferencia de dos áreas acumuladas. 0 −1 2 Φ(2) − Φ(−1)
Practica★☆☆Sin empezar
Una variable sigue $N(50;16)$, con segundo parámetro varianza. Calcula la puntuación tipificada de un valor 58.

Una variable sigue $N(50;16)$, con segundo parámetro varianza. Calcula la puntuación tipificada de un valor 58.

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Practica★☆☆Sin empezar
Para una normal estándar Z se da $\Phi(1)=0,8413$. Calcula $P(Z>1)$.

Para una normal estándar Z se da $\Phi(1)=0,8413$. Calcula $P(Z>1)$.

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Practica★★☆Sin empezar
Una puntuación sigue $N(70;100)$, con varianza como segundo parámetro. Calcula $P(60<X<90)$ usando $\Phi(-1)=0,1587$ y $\Phi(2)=0,9772$.

Una puntuación sigue $N(70;100)$, con varianza como segundo parámetro. Calcula $P(60

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Cuantiles y percentiles

Hasta ahora se partía del valor y se buscaba el área. Un cuantil hace el camino inverso: se fija el área y se busca el valor.

Un área central se convierte en cuantiles: el $80\,\%$ central deja $10\,\%$ en cada cola, así que sus límites son $z_{0,10}=-1{,}282$ y $z_{0,90}=1{,}282$. En general, un área central $1-\alpha$ usa $\pm z_{1-\alpha/2}$.

Normal estándar con el área central del 80 por ciento y dos colas del 10 por ciento, delimitadas por menos 1,282 y 1,282. −1,282 1,282 80 % 10 % 10 %
Practica★☆☆Sin empezar
Una normal tiene media 30 y desviación típica 5. ¿Qué valor corresponde a $z=-2$?

Una normal tiene media 30 y desviación típica 5. ¿Qué valor corresponde a $z=-2$?

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Practica★☆☆Sin empezar
Se da $\Phi(1,96)=0,9750$. Calcula el área central entre $-1,96$ y $1,96$ en la normal estándar.

Se da $\Phi(1,96)=0,9750$. Calcula el área central entre $-1,96$ y $1,96$ en la normal estándar.

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Practica★★☆Sin empezar
La duración de una tarea sigue $N(20;9)$, con segundo parámetro varianza. Halla su percentil 95 usando $z_{0,95}=1,645$.

La duración de una tarea sigue $N(20;9)$, con segundo parámetro varianza. Halla su percentil 95 usando $z_{0,95}=1,645$.

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Comparar posiciones y transformar variables

Volvamos a Ana y Bruno. Para comparar escalas distintas se comparan sus puntuaciones típicas: la posición relativa es lo que importa, no el valor bruto.

Otras operaciones con normales también dan normales.

Dos campanas normales con medias 12 y 8 y la campana más ancha de su suma, centrada en 20. μ=8 μ=12 μ=20, más ancha
Practica★★☆Sin empezar
Una medición X sigue $N(10;4)$, con segundo parámetro varianza. Identifica la distribución de $Y=3X+2$ bajo la misma convención.

Una medición X sigue $N(10;4)$, con segundo parámetro varianza. Identifica la distribución de $Y=3X+2$ bajo la misma convención.

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Practica★★☆Sin empezar
En dos escalas normales, Ana obtiene 80 en una de media 60 y desviación 10, y Bruno 115 en otra de media 100 y desviación 15. Compara sus posiciones relativas.

En dos escalas normales, Ana obtiene 80 en una de media 60 y desviación 10, y Bruno 115 en otra de media 100 y desviación 15. Compara sus posiciones relativas.

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Practica★★★Sin empezar
Dos mediciones normales conjuntas tienen medias 100 y 95, varianzas 16 y 9 y covarianza 6. Halla la distribución de su diferencia y $P(X>Y)$ usando $\Phi(1,387)=0,9173$.

Dos mediciones normales conjuntas tienen medias 100 y 95, varianzas 16 y 9 y covarianza 6. Halla la distribución de su diferencia y $P(X>Y)$ usando $\Phi(1,387)=0,9173$.

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Usar el modelo con criterio

Un modelo normal es una aproximación, no una verdad. Antes de fiarse de él hay que ver si encaja con los datos y qué se calcula realmente.

Mezcla bimodal de dos normales con medias 40 y 60 y la normal única con media 50 que no encaja con ella. 40 50 60 mezcla normal única (no ajusta)

Vuelve al principio: con puntuaciones típicas, Ana ($z=2$) supera a Bruno ($z=1$) en posición relativa, aunque sus notas brutas no sean comparables directamente.

Practica★★★Sin empezar
Un tiempo no negativo se modela con $N(2;9)$, segundo parámetro varianza. Usa $\Phi(-0,667)=0,2524$ para valorar críticamente el modelo.

Un tiempo no negativo se modela con $N(2;9)$, segundo parámetro varianza. Usa $\Phi(-0,667)=0,2524$ para valorar críticamente el modelo.

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Practica★★★Sin empezar
Una medición normal de media 100 y desviación 10 se redondea al entero más próximo. Calcula la probabilidad de registrar 100 usando $\Phi(0,05)=0,51994$ y…

Una medición normal de media 100 y desviación 10 se redondea al entero más próximo. Calcula la probabilidad de registrar 100 usando $\Phi(0,05)=0,51994$ y $\Phi(-0,05)=0,48006$.

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Practica★★★Sin empezar
Se mezclan en proporciones iguales dos poblaciones normales de medias 40 y 60, ambas con varianza 9. Calcula la media conjunta y explica por qué no basta para considerar…

Se mezclan en proporciones iguales dos poblaciones normales de medias 40 y 60, ambas con varianza 9. Calcula la media conjunta y explica por qué no basta para considerar normal la mezcla.

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Resumen

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