Volver a la portadaMatemáticas · Mat. Integradas I · Cambiar asignatura
Empezar gratis
Math I · Matemáticas
estadística · Estadística

Diagramas de caja

Emma está eligiendo entre dos celulares. Los dos anuncios dicen "unas 20 horas de batería". En las pruebas de los reseñistas, el celular A casi siempre dura entre 18 y 22 horas. El celular B a veces dura 10 horas y a veces 30. Los promedios pueden coincidir y, aun así, los celulares se comportan de manera muy distinta. Un diagrama de caja (también llamado diagrama de caja y bigotes, box plot) muestra esto de un vistazo: no solo el centro de los datos, sino también qué tan dispersos están y qué forma tienen. ¿En cuál celular confiarías? Lo responderemos al final.

El resumen de cinco números

La mediana divide los datos ordenados en dos mitades. Los cuartiles los dividen en cuatro partes con aproximadamente la misma cantidad de valores en cada una.

Con una cantidad par de valores no hay un valor central que dejar fuera. La mediana es el promedio de los dos valores centrales, y las mitades dividen la lista exactamente en dos.

Prueba tus propios números en la herramienta de abajo y observa cómo se mueven los cuartiles.

Practica★☆☆Sin empezar
Las notas de un grupo de $9$ estudiantes en un examen de matemáticas son: $3, 4, 5, 6, 7, 8, 8, 9, 10$. Determina el valor mínimo, el primer cuartil ($Q_1$), la mediana…

Las notas de un grupo de $9$ estudiantes en un examen de matemáticas son: $3, 4, 5, 6, 7, 8, 8, 9, 10$.

Determina el valor mínimo, el primer cuartil ($Q_1$), la mediana ($Me$), el tercer cuartil ($Q_3$) y el valor máximo para construir un diagrama de caja.

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
Los precios (en dólares) de $11$ libros en una estantería son: $12, 15, 15, 18, 20, 21, 24, 25, 28, 30, 35$. Calcula los cinco valores necesarios para trazar su diagrama…

Los precios (en dólares) de $11$ libros en una estantería son: $12, 15, 15, 18, 20, 21, 24, 25, 28, 30, 35$.

Calcula los cinco valores necesarios para trazar su diagrama de caja.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Un equipo de baloncesto ha anotado los siguientes puntos en sus últimos $15$ partidos: $65, 72, 78, 81, 82, 85, 88, 90, 92, 95, 98, 101, 105, 108, 112$. Halla el resumen…

Un equipo de baloncesto ha anotado los siguientes puntos en sus últimos $15$ partidos:

$65, 72, 78, 81, 82, 85, 88, 90, 92, 95, 98, 101, 105, 108, 112$.

Halla el resumen de cinco números y calcula el rango intercuartílico.

Resolver

Cuartiles a partir de tablas y datos agrupados

A veces te dan una tabla de frecuencias en lugar de una lista. No reescribas cientos de valores: solo cuenta posiciones.

Cuando los datos están agrupados en intervalos, no puedes conocer los valores exactos, pero sí puedes estimar cada cuartil. Supón que los valores están repartidos de manera uniforme dentro de cada intervalo.

Practica★★☆Sin empezar
La siguiente tabla de frecuencias muestra el número de hermanos de los alumnos de una clase: $0$ hermanos: $6$ alumnos $1$ hermano: $10$ alumnos $2$ hermanos: $8$…

La siguiente tabla de frecuencias muestra el número de hermanos de los alumnos de una clase:

  • $0$ hermanos: $6$ alumnos

  • $1$ hermano: $10$ alumnos

  • $2$ hermanos: $8$ alumnos

  • $3$ hermanos: $4$ alumnos

  • $4$ hermanos: $2$ alumnos

Determina el mínimo, $Q_1$, $Me$, $Q_3$ y el máximo para poder construir el diagrama de caja correspondiente.

Resolver
Practica★★★Sin empezar
Los salarios (en miles de dólares) de $200$ trabajadores se agrupan en los siguientes intervalos: $[10, 20)$: $40$ trabajadores $[20, 30)$: $80$ trabajadores $[30, 40)$:…

Los salarios (en miles de dólares) de $200$ trabajadores se agrupan en los siguientes intervalos:

  • $[10, 20)$: $40$ trabajadores

  • $[20, 30)$: $80$ trabajadores

  • $[30, 40)$: $60$ trabajadores

  • $[40, 50)$: $20$ trabajadores

Estima los valores de $Q_1$, $Me$ y $Q_3$ utilizando interpolación lineal dentro de los intervalos para poder esbozar su diagrama de caja.

Resolver

Dibujar y leer un diagrama de caja

Un diagrama de caja se dibuja sobre una recta numérica. La caja va de $Q_1$ a $Q_3$, con una línea dentro en la mediana. Dos bigotes llegan hasta el mínimo y el máximo.

Diagrama de caja del tiempo de tarea en minutos sobre una recta numérica de 0 a 100, con mínimo 10, Q1 25, mediana 40, Q3 55 y máximo 90. 020406080100 minutos MínQ₁MedianaQ₃Máx

Para leer un diagrama de caja, fíjate en dónde cada línea vertical toca la recta numérica. Para dibujar uno: marca los cinco números en una escala, dibuja la caja de $Q_1$ a $Q_3$, añade la línea de la mediana y luego dibuja los bigotes hasta el mínimo y el máximo.

En un conjunto de datos perfectamente simétrico, la mediana queda justo a la mitad entre $Q_1$ y $Q_3$, y también a la mitad entre el mínimo y el máximo. Eso te permite trabajar hacia atrás a partir del rango y del RIC.

Practica★☆☆Sin empezar
El siguiente diagrama de caja representa las edades de los visitantes a un museo durante una mañana. A partir del gráfico, indica cuál es la edad mínima, el primer…

El siguiente diagrama de caja representa las edades de los visitantes a un museo durante una mañana.

Edad 0 20 40 60 80 100

A partir del gráfico, indica cuál es la edad mínima, el primer cuartil, la mediana, el tercer cuartil y la edad máxima de los visitantes.

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
El resumen de cinco números de los pesos (en libras) de los perros atendidos en una clínica veterinaria es: Mínimo = $5$, $Q_1 = 12$, Mediana = $18$, $Q_3 = 24$, Máximo…

El resumen de cinco números de los pesos (en libras) de los perros atendidos en una clínica veterinaria es: Mínimo = $5$, $Q_1 = 12$, Mediana = $18$, $Q_3 = 24$, Máximo = $35$.

Calcula el rango de la distribución y el rango intercuartílico (RIC).

Resolver
Practica★★★Sin empezar
Una distribución de datos es perfectamente simétrica. Se sabe que su rango es de $40$ unidades, su rango intercuartílico (RIC) es de $16$ unidades y el valor mínimo es…

Una distribución de datos es perfectamente simétrica. Se sabe que su rango es de $40$ unidades, su rango intercuartílico (RIC) es de $16$ unidades y el valor mínimo es $10$.

Calcula los valores exactos de $Q_1$, $Me$, $Q_3$ y el valor máximo.

Resolver

Cada cuarto contiene el 25% de los datos

Los cinco números cortan los datos en cuatro partes. Cada parte tiene aproximadamente el $25\%$ de los valores, sin importar qué tan larga se vea en el diagrama.

Diagrama de caja dividido en cuatro partes, cada una con 25 por ciento de los datos: del mínimo a Q1, de Q1 a la mediana, de la mediana a Q3 y de Q3 al máximo. 25%25%25%25%

Así, la caja contiene el $50\%$ central de los datos. Por encima de $Q_3$ hay un $25\%$, y por debajo de $Q_1$ hay otro $25\%$. La mitad de los datos está por encima de la mediana.

Practica★☆☆Sin empezar
En un diagrama de caja que representa el tiempo (en minutos) que tardan los alumnos en llegar a la escuela secundaria, el primer cuartil es $15$ y el tercer cuartil es…

En un diagrama de caja que representa el tiempo (en minutos) que tardan los alumnos en llegar a la escuela secundaria, el primer cuartil es $15$ y el tercer cuartil es $30$.

¿Qué porcentaje exacto de los alumnos tarda entre $15$ y $30$ minutos en llegar a la escuela secundaria?

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Un diagrama de caja resume las estaturas de $120$ atletas. Si el tercer cuartil ($Q_3$) es $185$ pulgadas y el valor máximo es $205$ pulgadas, ¿cuántos atletas…

Un diagrama de caja resume las estaturas de $120$ atletas. Si el tercer cuartil ($Q_3$) es $185$ pulgadas y el valor máximo es $205$ pulgadas, ¿cuántos atletas aproximadamente tienen una estatura superior a $185$ pulgadas? Asume que no hay valores repetidos que coincidan exactamente con los cuartiles.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
En una empresa de ingeniería, el $25\%$ de los empleados que más cobran tienen un salario mensual superior a $\$3500…

En una empresa de ingeniería, el $25\%$ de los empleados que más cobran tienen un salario mensual superior a $\$3500$. Además, el salario más bajo de la empresa es de $\$1200$ y el $50\%$ de la plantilla cobra menos de $\$2100$.

Identifica a qué parámetros específicos del diagrama de caja (Mínimo, $Q_1$, $Me$, $Q_3$, Máximo) corresponden los valores $\$3500$, $\$1200$ y $\$2100$.

Resolver

Dispersión y asimetría en el diagrama

El lugar donde queda la línea de la mediana dentro de la caja, y la longitud de cada bigote, te dicen la forma de los datos.

Tres diagramas de caja: asimétrico a la derecha con bigote izquierdo corto y bigote derecho largo, simétrico, y asimétrico a la izquierda con bigote izquierdo largo y bigote derecho corto. Asimétrico a la derecha Simétrico Asimétrico a la izquierda
  • Asimétrico a la derecha (una cola hacia los valores altos): la caja queda a la izquierda, la mediana está cerca de $Q_1$ y el bigote derecho es largo.

  • Asimétrico a la izquierda (una cola hacia los valores bajos): lo contrario.

  • Aproximadamente simétrico: la mediana está cerca del centro de la caja y los bigotes tienen longitudes parecidas.

Un bigote corto significa que ese cuarto de los datos está agrupado en un intervalo pequeño. Un bigote largo significa que ese cuarto está repartido en un intervalo amplio. De igual manera, si la distancia de $Q_1$ a la mediana es pequeña y la distancia de la mediana a $Q_3$ es grande, entonces el segundo cuarto está concentrado y el tercer cuarto está disperso. Si dibujaras un histograma de datos asimétricos a la derecha, tendría una cola larga a la derecha.

Practica★☆☆Sin empezar
Un diagrama de caja muestra que la distancia entre el primer cuartil y la mediana es de $2$ unidades, mientras que la distancia entre la mediana y el tercer cuartil es…

Un diagrama de caja muestra que la distancia entre el primer cuartil y la mediana es de $2$ unidades, mientras que la distancia entre la mediana y el tercer cuartil es de $10$ unidades.

¿Qué indica esta diferencia sobre la distribución y concentración de los datos en la parte central?

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
En un diagrama de caja, el bigote izquierdo (del mínimo al $Q_1$) es muy corto, mientras que el bigote derecho (del $Q_3$ al máximo) es extremadamente largo. ¿Qué…

En un diagrama de caja, el bigote izquierdo (del mínimo al $Q_1$) es muy corto, mientras que el bigote derecho (del $Q_3$ al máximo) es extremadamente largo.

¿Qué significa esto respecto a la dispersión de los datos en los extremos de la distribución?

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Un diagrama de caja tiene una caja muy estrecha desplazada hacia el extremo izquierdo, con un bigote derecho muy largo. Si tuvieras que representar estos mismos datos en…

Un diagrama de caja tiene una caja muy estrecha desplazada hacia el extremo izquierdo, con un bigote derecho muy largo. Si tuvieras que representar estos mismos datos en un histograma, ¿qué forma tendría la distribución? (Simétrica, sesgada a la derecha o sesgada a la izquierda). Explica brevemente por qué.

Resolver

La línea de la mediana no es la media

La media y la mediana reaccionan de manera distinta a los valores extremos. Mira cinco salarios (en miles de dólares): $30, 32, 35, 38, 90$. La mediana es $35$. La media es $\dfrac{225}{5} = 45$. El único valor grande sube la media, pero no la mediana.

Por eso, en datos asimétricos a la derecha, la media suele ser mayor que la mediana. En datos asimétricos a la izquierda, la media suele ser menor que la mediana. Esto es un patrón, no una garantía: un diagrama de caja por sí solo no te da suficiente información para calcular la media.

Practica★☆☆Sin empezar
Indica si la siguiente afirmación es verdadera o falsa y justifica brevemente tu respuesta: "En cualquier diagrama de caja, la media aritmética siempre coincide…

Indica si la siguiente afirmación es verdadera o falsa y justifica brevemente tu respuesta:

"En cualquier diagrama de caja, la media aritmética siempre coincide exactamente con la línea vertical interior que divide la caja."

Resolver
Practica★★★Sin empezar
En un diagrama de caja de los ingresos de una población, se observa que la distancia de $Q_1$ a la mediana es de $\$500$, mientras que de la mediana a $Q3…

En un diagrama de caja de los ingresos de una población, se observa que la distancia de $Q_1$ a la mediana es de $\$500$, mientras que de la mediana a $Q3$ es de $\$2500$. Además, el bigote superior es mucho más largo que el inferior.

¿Qué relación esperas que haya entre la media aritmética y la mediana (cuál será mayor)? Razona tu respuesta basándote en la asimetría mostrada por la caja.

Resolver

Comparar distribuciones

El verdadero poder de los diagramas de caja está en dibujar varios sobre la misma recta numérica. Compara siempre las mismas tres cosas.

Dos diagramas de caja sobre la misma recta numérica para los celulares Alfa y Beta. Beta tiene una caja más ancha y bigotes más largos, y las dos medianas están cerca. Alfa Beta
Practica★★☆Sin empezar
El siguiente gráfico muestra los diagramas de caja de la duración de la batería (en horas) de dos marcas de teléfonos celulares, Alpha y Beta. a) ¿Qué marca tiene una…

El siguiente gráfico muestra los diagramas de caja de la duración de la batería (en horas) de dos marcas de teléfonos celulares, Alpha y Beta.

Horas 0 5 10 15 20 25 Alpha Beta
  1. a) ¿Qué marca tiene una mayor mediana en la duración de su batería?
  2. b) ¿Cuál de las dos marcas presenta una mayor variabilidad en el $50\%$ central de sus datos (mayor rango intercuartílico)?
Resolver
Practica★★★Sin empezar
El siguiente gráfico muestra los tiempos de ejecución (en milisegundos) de tres algoritmos informáticos diferentes procesando la misma cantidad de datos. Si necesitas…

El siguiente gráfico muestra los tiempos de ejecución (en milisegundos) de tres algoritmos informáticos diferentes procesando la misma cantidad de datos.

Tiempo (ms) 0 20 40 60 80 100 Alg 1 Alg 2 Alg 3

Si necesitas elegir un algoritmo para un sistema crítico en tiempo real donde es indispensable que el tiempo de ejecución nunca supere los $60$ ms, pero al mismo tiempo quieres que el rendimiento general (mediana) sea lo más rápido posible, ¿qué algoritmo elegirías y por qué? Justifica tu respuesta descartando los otros dos.

Resolver

Valores atípicos y la regla de 1.5 × RIC

Un bigote muy largo puede estar escondiendo un valor raro. Ese valor es un valor atípico (outlier), y conviene graficarlo por separado en lugar de estirar el bigote hasta él.

Diagrama de caja con un valor atípico mostrado como un punto aparte a la derecha del bigote superior. atípico Q₁Q₃bigotebigote mediana

A veces un valor desconocido decide si hay un valor atípico. Entonces se resuelve una desigualdad (también llamada inecuación).

Practica★★☆Sin empezar
En un estudio sobre el número de pulsaciones por minuto de un grupo de atletas en reposo, se obtuvo el siguiente resumen: $Q_1 = 48$, $Me = 52$, $Q_3 = 58$. Uno de los…

En un estudio sobre el número de pulsaciones por minuto de un grupo de atletas en reposo, se obtuvo el siguiente resumen: $Q_1 = 48$, $Me = 52$, $Q_3 = 58$.

Uno de los atletas registró $75$ pulsaciones por minuto. Utilizando el criterio matemático del rango intercuartílico (un valor es atípico si es mayor que $Q_3 + 1,5 \cdot RIC$), determina si este valor debe representarse como un dato atípico en el diagrama de caja.

Resolver
Practica★★★Sin empezar
Dado el siguiente conjunto de datos ordenados sobre el tiempo de reacción (en milisegundos) de un experimento: $120, 135, 140, 145, 150, 160, 170, x$. Halla el valor…

Dado el siguiente conjunto de datos ordenados sobre el tiempo de reacción (en milisegundos) de un experimento: $120, 135, 140, 145, 150, 160, 170, x$.

Halla el valor mínimo que debe tener la incógnita $x$ para que sea considerada un valor atípico superior en el diagrama de caja. (Recuerda que para este cálculo $N=8$).

Resolver

Qué pasa cuando cambian los datos

Supón que cada valor de un conjunto de datos se cambia de la misma manera, como cuando se le suma una curva a cada calificación o cuando se convierten unidades.

Dos diagramas de caja, el segundo desplazado a la derecha la misma cantidad en todos los puntos, con el mismo ancho de caja y la misma longitud de bigotes. Antes Después +30
Practica★★☆Sin empezar
Se ha construido un diagrama de caja con las temperaturas máximas de una ciudad en julio, obteniendo $Q_1 = 28^\circ \text{C}$, $Me = 31^\circ \text{C}$ y…

Se ha construido un diagrama de caja con las temperaturas máximas de una ciudad en julio, obteniendo $Q_1 = 28^\circ \text{C}$, $Me = 31^\circ \text{C}$ y $Q_3 = 35^\circ \text{C}$.

Si debido a una ola de calor, al año siguiente todas las temperaturas máximas registradas aumentan exactamente $3^\circ \text{C}$, ¿cuáles serán los nuevos valores de $Q_1$, $Me$ y $Q_3$? ¿Cambiará el valor del rango intercuartílico?

Resolver
Practica★★★Sin empezar
Un conjunto de datos tiene el siguiente resumen de cinco números: Mínimo = $10$, $Q_1 = 20$, $Me = 25$, $Q_3 = 35$, Máximo = $50$. Se aplica la transformación lineal…

Un conjunto de datos tiene el siguiente resumen de cinco números: Mínimo = $10$, $Q_1 = 20$, $Me = 25$, $Q_3 = 35$, Máximo = $50$.

Se aplica la transformación lineal $y = -2x + 100$ a todos los datos.

Calcula el nuevo resumen de cinco números para la variable $y$ y determina su nuevo rango intercuartílico. Ten especial cuidado con el orden de los cuartiles al multiplicar por un número negativo.

Resolver

Construir datos a partir de un resumen, y lo que la caja esconde

También puedes trabajar hacia atrás: dado un resumen de cinco números, construye un conjunto de datos que coincida. Usa las posiciones de los cuartiles en una lista ordenada.

Para otras cantidades de datos, las posiciones de los cuartiles cambian. Con $6$ valores, por ejemplo, la mediana es el promedio de $a_3$ y $a_4$, y cada mitad tiene tres valores. Anota qué posiciones dan cada número antes de elegir los valores.

Un diagrama de caja esconde los valores individuales. Dos conjuntos de datos muy distintos pueden tener exactamente los mismos cinco números.

Dos diagramas de puntos sobre una recta numérica de 0 a 10 con formas distintas, y debajo un diagrama de caja compartido con mínimo 0, Q1 3, mediana 5, Q3 7 y máximo 10. Conjunto A Conjunto B Ambos

El conjunto A es $0, 2, 4, 4, 6, 6, 8, 10$ y el conjunto B es $0, 3, 3, 4, 6, 7, 7, 10$. Ambos tienen el resumen $0, 3, 5, 7, 10$. A tiene valores repartidos de forma bastante uniforme, pero B tiene valores agrupados cerca de $3$ y de $7$. El diagrama de caja no puede distinguirlos, así que, cuando la forma importa, mira también un diagrama de puntos o un histograma.

Practica★★★Sin empezar
Inventa un conjunto de datos formado por exactamente $6$ números enteros positivos cuyo diagrama de caja tenga los siguientes parámetros: Mínimo = $2$, $Q_1 = 5$,…

Inventa un conjunto de datos formado por exactamente $6$ números enteros positivos cuyo diagrama de caja tenga los siguientes parámetros:

Mínimo = $2$, $Q_1 = 5$, Mediana = $8$, $Q_3 = 12$, Máximo = $15$.

(Nota: Utiliza las reglas de interpolación estándar de la mediana de las mitades inferior y superior para calcular los cuartiles).

Resolver
Practica★★★Sin empezar
Un diagrama de caja resume el centro y la dispersión mediante cuartiles, pero puede ocultar la forma real de la distribución. Propón dos conjuntos de datos distintos de…

Un diagrama de caja resume el centro y la dispersión mediante cuartiles, pero puede ocultar la forma real de la distribución.

Propón dos conjuntos de datos distintos de $8$ elementos cada uno: el primero debe ser una distribución uniforme (valores equiespaciados) y el segundo una distribución fuertemente bimodal (valores concentrados en los extremos), de tal manera que AMBOS conjuntos tengan exactamente el mismo Mínimo, $Q_1$, Mediana, $Q_3$ y Máximo.

Resolver

De vuelta al inicio: el celular A, con baterías que duran de 18 a 22 horas, tiene un diagrama de caja con un RIC de solo unas $4$ horas y bigotes cortos. El celular B, que oscila entre 10 y 30 horas, tiene una caja ancha y bigotes largos. Si los promedios son iguales, los diagramas de caja igual muestran que el celular A es mucho más predecible.

Resumen

Ver todos los ejercicios de este apartado