Práctica 1 Introducción a Minitab. Descriptivos Unidimensionales Página 1

Transcripción

1 Práctica 1 Introducción a Minitab. Descriptivos Unidimensionales Página 1 Métodos Estadísticos de la Ingeniería 2º I.T.I. Electricidad Curso 2010/2011 PRÁCTICA 1 INTRODUCCIÓN AL PAQUETE ESTADÍSTICO MINITAB ESTUDIOS DESCRIPTIVOS UNIDIMENSIONALES 1.- Características generales del programa MINITAB. MINITAB es un paquete estadístico diseñado especialmente para aquellos que no tienen experiencia previa con ordenadores. Éste es probablemente más usado que otros paquetes estadísticos (como BMDP, SPSS, ) y, principalmente por usuarios no expertos, debido a su flexibilidad en la entrada y edición de diferentes tipos de archivos de datos y a su accesibilidad para la obtención de amplios informes y análisis estadísticos por medio de menús y cuadros de diálogo, que permiten realizar los estudios estadísticos sin grandes dificultades. El manejo de MINITAB para Windows se desarrolla en un entorno gráfico, utilizando menús descriptivos y cuadros de diálogo sencillos. Los archivos de datos aparecen en forma de hoja de cálculo que permite una fácil introducción y examen de los mismos. Esta introducción al paquete estadístico MINITAB trata de explicar brevemente el funcionamiento de la versión 16 para Windows, mostrando las principales ventanas y menús que deben usarse antes de emprender la obtención de resultados estadísticos. No obstante, el paquete estadístico facilita su aprendizaje mediante un tutorial, que ofrece explicaciones y ejemplos sobre el manejo de MINITAB, con ventanas de ayuda por temas que también ofrecen aclaraciones sobre el contenido y manejo de este paquete estadístico. Para usarlo basta seleccionar Tutoriales en el menú Ayuda. Esta versión de MINITAB también incluye un asesor estadístico, que ayuda al usuario a familiarizarse con las técnicas estadísticas básicas que utiliza el programa. Para usarlo basta elegir Ayuda / StatGuide. 2.- Presentación de las principales ventanas de MINITAB. Al iniciar una sesión de trabajo con MINITAB, abriendo la aplicación o bien cualquier archivo o proyecto creado con MINITAB, se presentan en la pantalla varias ventanas que permitirán introducir los datos, ejecutar análisis estadísticos y visualizar los resultados.

2 Práctica 1 Introducción a Minitab. Descriptivos Unidimensionales Página 2 Barra de menús Barra de herramientas Ventana de sesión Resultados de texto y estadísticos Una ventana para cada gráfico Ventana de hoja de trabajo (.mtw) Una ventana para cada tabla de datos Hoja de trabajo. Esta ventana muestra el contenido del archivo de datos y se abre automáticamente cuando se inicia una sesión de MINITAB. Se pueden crear nuevos archivos o modificar los existentes y se puede tener más de uno abierto al mismo tiempo. En la parte inferior izquierda de la pantalla viene indicado el archivo activo. Es interesante conocer cuál es ya que los análisis se realizarán para éste. Esta ventana proporciona un método práctico (al estilo de las hojas de cálculo) para la creación y edición de archivos de datos de MINITAB. Además permite la creación de archivos de datos de MINITAB a partir de archivos de distintos tipos: hojas de cálculo, bases de datos, texto, etc. Mientras no se haya cargado ningún archivo de datos no se puede ejecutar ningún menú. Muchas funciones de esta ventana son similares a las que se encuentran en aplicaciones de hojas de cálculo. Sin embargo, existen varias diferencias importantes: Cada fila representa un caso o una observación. Cada columna representa una variable o una característica que se mide. Cada casilla contiene un valor único de una variable para cada caso. La casilla es la intersección del caso y de la variable. Las casillas sólo contienen valores de datos. A diferencia de las hojas de cálculo, las casillas no pueden contener fórmulas.

3 Práctica 1 Introducción a Minitab. Descriptivos Unidimensionales Página Sesión. Se indican los análisis realizados a lo largo de la sesión. Es decir, si realizamos el histograma de una variable bastaría con seleccionarlo en sesión para visualizarlo. Se almacenan tanto los análisis realizados como los resultados numéricos obtenidos. Nos permite copiar, borrar e imprimir las salidas de la sesión y añadir resultados numéricos y gráficos a la carpeta ReportPad Project Manager. Al realizar el estudio que nos interesa ejecutamos distintos análisis que vamos recogiendo en esta ventana. El proyecto está organizado de manera que tenemos varias carpetas (Sesión, Historial, Gráficas, ReportPad, Documentos relacionados, Hojas de trabajo) en las que se van almacenando los distintos resultados obtenidos sobre el proyecto (Estadísticos, Gráficos, Datos, etc.). La ventana más útil es la denominada ReportPad, ya que permite crear, organizar y editar reportajes o resúmenes de los estudios realizados. Al realizar los distintos análisis, en esta carpeta incluimos solamente los resultados y gráficos que consideramos interesantes para nuestro reportaje. Podemos crear rápidamente reportajes de nuestros análisis usando Agregar sección a informe o Agregar gráfica a informe (esta opción aparece al hacer clic con el botón derecho en los resultados que nos interesan incluir en el informe). Los contenidos se guardan como un fichero con extensión RTF (rich text format) que podemos abrir con otros programas (word, por ejemplo). Podemos editar e imprimir los reportajes directamente de esta carpeta. Ventana Project manager ReportPad Documento resumen de resultados

4 Práctica 1 Introducción a Minitab. Descriptivos Unidimensionales Página 4 Se puede guardar el proyecto completo desde el menú archivo (datos, resultados de texto, gráficos, report) y visualizarlo con Minitab (.MPJ) o bien guardar solo el informe (Guardar informe como, accionando el botón derecho desde Reportad) para poder verlo desde Word. 3.- Desarrollo de las prácticas de ordenador. En todas las prácticas vamos a disponer de los documentos con el desarrollo de la práctica y los ficheros con los datos en la plataforma MiAulario dentro de la opción Recursos. Crea una carpeta en el escritorio y copia en la misma el fichero con los enunciados de la práctica y los ficheros de datos que vamos a utilizar en esta práctica (*). Los archivos se abren desde la copia. Una vez realizada la práctica, guarda los resultados (*) Nota: La carpeta del escritorio se borrará al cerrar el equipo. Si queréis conservarla podéis guardarla en memoria USB, en disco,... CONSIDERACIONES IMPORTANTES: Durante las prácticas pegaremos los resultados de la Sesión y los Gráficos en el ReportPad y cerraremos las ventanas de los gráficos. Así guardamos los resultados correctos en el orden en que los vamos obteniendo y no tenemos una acumulación innecesaria de ventanas con gráficos. Al terminar la práctica se puede guardar el proyecto completo (datos, resultados de texto, gráficos, report) y verlo con Minitab. Pero es mucho más recomendable guardar solo el ReportPad (Guardar informe como, accionando el botón derecho desde ReporPad) para poder visualizarlo posteriormente con Word. Para abrir los datos de los sucesivos ejemplos y ejercicios, añadiéndolos al mismo proyecto, utilizad el menú Archivo Abrir Hoja de trabajo (NO abrir el fichero de datos con doble clic ya que se abre un nuevo proyecto). No importa tener varios ficheros de datos en un mismo proyecto, Minitab trabaja con el que está activo en primer plano (señalado con ***). Para cambiar de hoja de trabajo utiliza el menú Ventana y selecciona la hoja objeto del estudio. MUY IMPORTANTE: Al finalizar cada práctica es obligatorio entregar un breve informe de la misma al profesor correspondiente (os lo entregará al comenzar cada práctica) y dejar una copia de vuestro fichero ReportPad en la herramienta Tareas de la plataforma MiAulario. Guardad los resultados de vuestro Report con Archivo Guardar informe como en el escritorio y ponedle como nombre vuestros dos apellidos (el formato del archivo será.rtf ) Enviad el archivo al profesor a través de la plataforma MiAulario mediante la opción Tareas. El profesor indicará como se realiza dicho envío (véase documento Envío_prácticas.pdf )

5 Práctica 1 Introducción a Minitab. Descriptivos Unidimensionales Página Estadísticos Descriptivos Unidimensionales. DESGLOSE DE LOS MENÚS Calc, Estadísticas y Gráfica Introducción de datos. * Para introducir manualmente datos, debemos tener en cuenta los siguientes aspectos: - Cada columna es una variable y cada fila un individuo - Los valores decimales se introducen con comas (no con puntos) - Para etiquetar las variables: Botón derecho sobre la variable Columna Descripción - Para guardar los datos: Archivo Guardar hoja de trabajo actual * Realizar el "Ejemplo - (a)" * Para abrir un archivo de datos existente, se utiliza el menú: Archivo Abrir hoja de trabajo

6 Práctica 1 Introducción a Minitab. Descriptivos Unidimensionales Página Obtención de tablas de frecuencias. * Procedimiento: tablas de frecuencias Estadísticas Tablas Cuenta de variables individuales Variables: Variable a agrupar en la tabla de frecuencias Conteos: Frecuencias absolutas simples (n i ) Porcentajes: Frecuencias relativas simples (f i ) Conteos acumulados: Frecuencias absolutas acumuladas (N i ) Porcentajes acumulados: Frecuencias relativas acumuladas (F i ) * Realizar el "Ejemplo - (b)" Obtención de nuevas variables numéricas. Tipificación. * Procedimiento para calcular nuevas variables numéricas: Calc Calculadora Almacenar resultado en variable: nombre de la variable a crear Expresión: fórmula aplicada Funciones: funciones matemáticas posibles a utilizar * Realizar el "Ejemplo - (c)"

7 Práctica 1 Introducción a Minitab. Descriptivos Unidimensionales Página 7 * Para tipificar o estandarizar variables (restar la media y dividir por la desviación típica): Calc Estandarizar Columna(s) de entrada: nombre de la variable/s a tipificar Almacenar resultado en: nombre de la nueva variable Marcar siempre la opción: "Restar la media y dividir entre la desviación estándar" * Realizar el "Ejemplo - (d)" Obtención de estadísticos descriptivos. * Para calcular estadísticos descriptivos y algunas representaciones gráficas: Estadísticas Estadística básica Mostrar estadísticas descriptivas Variables: variable/s numérica/s a analizar. Por variables (opcional): variables categóricas que generan grupos. Estadísticas: estadísticos descriptivos unidimensionales. Gráficas: algunos gráficos unidimensionales. Se deben seleccionar en cada ventana los estadísticos o gráficos que se desee obtener. Desviación estándar: Calcula la cuasidesviación típica EE de la media: Error estándar de la media, se utiliza en inferencia (intervalos de confianza sobre todo) La asimetría y curtosis se obtienen operando con denominador n-1 de forma similar a la desviación estándar. * Realizar el "Ejemplo - (e), (f), (g)"

8 Práctica 1 Introducción a Minitab. Descriptivos Unidimensionales Página Obtención de gráficos estadísticos. También se pueden realizar muchos más gráficos tales como: diagramas de sectores, diagramas de barras, histogramas o diagramas de cajas con la opción Gráfica del menú. Además, con esta opción disponemos de muchas más opciones de edición con posibilidad de modificar su aspecto. * Para obtener diagramas de sectores (variable categórica): Gráfica Gráfica circular Variables categóricas: variables categóricas a representar (picar en la ventana) Etiquetas Etiquetas de división: Etiquetas que mostrará en el diagrama * Realizar el "Ejemplo - (h)" * Para obtener diagramas de barras (variable categórica o numérica con pocos valores distintos): Gráfica Gráfica de barras Simple Ventana: Gráfica de barras "conteo de valores únicos, simple" (frecuencias absolutas) Variables categóricas: variables categóricas a representar. Opciones de gráficas: para representar frecuencias relativas y/o acumuladas Mostrar datos: para representar barras "Barras" y/o el polígono de frecuencias "línea de conexión" sobre las barras selecciona * Realizar el "Ejemplo - (i)" Etiquetas Etiquetas de datos: Para mostrar los valores representados

9 Práctica 1 Introducción a Minitab. Descriptivos Unidimensionales Página 9 * Para obtener histogramas (variables numéricas con muchos valores distintos): Gráfica Histograma Simple Variables de gráficas: variables a representar. Escala Tipo de escala Y: Representa frecuencias absolutas o relativas o densidades y sus correspondientes frecuencias acumuladas las barras selecciona la opción Etiquetas Etiquetas de datos: Para mostrar los valores representados sobre Mostrar datos Distribución: ajusta una distribución a los datos * Para obtener diagramas de cajas (variables numéricas con muchos valores distintos): Gráfica Gráfica de caja una Y, Simple Variables de gráficas: Variables cuyo gráfico se desea representar. Etiquetas Etiquetas de datos: Para mostrar los valores representados * Realizar el "Ejemplo - (j) (k)"

10 Práctica 1 Introducción a Minitab. Descriptivos Unidimensionales Página 10 * Para obtener diagramas de tallos y hojas (variables numéricas con dos o más dígitos): Gráfica Tallo y hoja Variables de gráficas: Variable cuyo gráfico se desea representar. * Realizar el "Ejemplo - (l)" 5.- Ejemplos y ejercicios. Anota los resultados del ejercicio propuesto en la hoja correspondiente que te entregará el profesor. Al finalizar la práctica deberás entregar dicha hoja. Ejemplo En la siguiente tabla se muestran datos referidos a un control de calidad efectuado sobre una muestra de 20 tubos obtenidos en una fábrica de metales: Diámetro Resistencia Tipo Defectos 3,1 14 Aluminio 0 2,6 12 Aluminio 1 5,9 50 Acero 1 3,9 55 Acero 1 4,7 48 Acero 2 5,0 45 Acero 3 5,3 52 Acero 2 3,4 46 Acero 0 3,9 25 Hierro 1 2,3 27 Hierro 1 2,9 25 Hierro 0 3,7 24 Hierro 0 3,8 30 Cobre 2 3,2 32 Cobre 3 2,9 25 Cobre 0 2,9 40 Cobre 0 1,3 35 Cobre 1 1,9 30 Cobre 3 1,7 25 Cobre 1 2,8 32 Cobre 2 donde las cuatro variables estadísticas involucradas se describen a continuación: - Diámetro: diámetro del tubo (en mm) - Resistencia: resistencia a la tracción (en kg/mm 2 ) - Tipo: tipo de metal utilizado - Defectos: número de defectos de fabricación hallados en el tubo inspeccionado

11 Práctica 1 Introducción a Minitab. Descriptivos Unidimensionales Página 11 Se pide: (a) Introduce los datos en un fichero de datos y guárdalo con el nombre TUBOS.MTW Ayuda: Puedes utilizar la opción de copiar tabla y pegar desde el archivo "pdf" para agilizar el proceso de introducción de datos. (b) Obtener las tablas de frecuencias completas de las variables Tipo y Defecto. (c) Calcular el volumen de los cilindros, en cm 3, si todos tienen una longitud de 1 5 metros. Obtener los descriptivos básicos de esta nueva variable calculada. 2 d Ayuda: Aplicar la fórmula V = π r h = π (d) Tipifica la variable Diámetro y guárdala con el nombre "Zdiametro". (e) Calcular los descriptivos básicos (media, cuasidesviación típica, coeficiente de variación, medidas de forma, cuartiles), histogramas con ajuste normal y diagramas de cajas para las variables Diámetro y Resistencia. (f) Hallar el tercer cuartil de la variable volumen. (g) Calcula la media, cuasivarianza, mínimo y máximo de la variable tipificada en el apartado (d). Es familiar alguno de los resultados obtenidos? (h) Obtener el diagrama de sectores para la variable Tipo, mostrando los porcentajes correspondientes a cada categoría. (i) Para la variable Defectos, obtener el diagrama de barras (frecuencias absolutas) y el polígono de frecuencias relativas acumuladas. (j) Obtener los histogramas de frecuencias relativas y relativas acumuladas con ajuste normal para la variable Diámetro. (k) Obtener el diagrama de cajas para la variable Diámetro, mostrando sus valores extremos. (l) Obtener el diagrama de tallos y hojas de la variable Resistencia. 2

12 Práctica 1 Introducción a Minitab. Descriptivos Unidimensionales Página 12 Ejercicio [Fichero CONSUMO.MTW] Una compañía eléctrica ha realizado un estudio sobre el consumo energético en usos eléctricos en una muestra de 80 hogares navarros. Los resultados obtenidos se recogen en el archivo "CONSUMO.MTW" que contiene información sobre 5 variables que se describen a continuación: - Hogar: contador del número de hogar muestreado - Consumo: consumo eléctrico mensual (en kwh) - Habitantes: número de habitantes en la vivienda - Superficie: superficie de la vivienda (en m 2 ) - Régimen: régimen de tenencia del piso (0 = alquiler, 1 = propiedad) (a) Obtener la tabla de frecuencias completa, el gráfico estadístico adecuado y la mejor medida de centralización para la variable Régimen. (b) Obtener la tabla de frecuencias completa, el gráfico estadístico adecuado y la mejor medida de centralización para la variable Habitantes. (c) Calcular los descriptivos básicos (media, cuasidesviación típica, coeficiente de variación, medidas de forma, cuartiles), el histograma con ajuste normal y el diagrama de cajas (mostrando los valores extremos) para las variables Consumo y Superficie. (d) Calcular el gasto mensual en electricidad por hogar, si la factura tiene un coste fijo de 20 de mantenimiento más 0 15 por kwh consumido. Obtener los descriptivos básicos de esta nueva variable calculada. (e) Tipificar la variable Consumo y guárdala con el nombre "Zconsumo". Calcular la media, cuasivarianza, mínimo y máximo de la variable tipificada. (f) Obtener el polígono de frecuencias relativas acumuladas para la variable Habitantes. (g) Realizar un diagrama de tallos y hojas de la variable Superficie.