Estadís5ca. María Dolores Frías Domínguez Jesús Fernández Fernández Carmen María Sordo. Tema 4. Distribuciones comunes

Documentos relacionados
Métodos Matemá6cos en la Ingeniería Tema 8. Distribuciones comunes

Distribuciones de Probabilidad

Modelos de distribuciones discretas y continuas

Part VI. Distribuciones notables. Estadística I. Mario Francisco. Principales distribuciones unidimensionales. discretas. Principales distribuciones

Tema 6: Modelos de probabilidad.

Distribuciones de probabilidad

Tema 12: Distribuciones de probabilidad

Modelos de distribuciones discretas y continuas

Técnicas Cuantitativas para el Management y los Negocios I

TEMA 2.- VARIABLES ALEATORIAS UNIDIMENSIONALES.- CURSO 17/18

Introducción al Diseño de Experimentos.

VARIABLES ALEATORIAS Variable: Característica de los individuos u objetos

Distribuciones de probabilidad más usuales

Tema 4: Variables aleatorias. Tema 4: Variables Aleatorias. Tema 4: Variables aleatorias. Objetivos del tema:

El momento k-ésimo para una variable aleatoria discreta respecto del origen, es. n = esperanza matemática de X

Estadís4ca y Métodos Numéricos Tema 2. Variable Aleatoria

TEMA 3.- MODELOS DISCRETOS

Distribuciones habituales

JUEGO DE BASKETBALL. Repaso de Distribuciones de Probabilidad Discretas y Continuas

Folleto de Estadísticas. Teoría del 1er Parcial

El primer momento centrado en el origen (k=1) es la esperanza matemática de X

Distribuciones de probabilidad Discretas

Tema 3: VARIABLES ALEATORIAS

Estadística Grupo V. Tema 10: Modelos de Probabilidad

Cuando la distribución viene dada por una tabla: 2. DISTRIBUCIONES DE PROBABILIDAD DE VARIABLE DISCRETA.

Tema 5: Modelos probabilísticos

PROBABILIDAD E INFERENCIA ESTADÍSTICA TEMA 3: DISTRUBUCIONES DE PROBABILIDAD CONTINUA

Tema 5 Algunas distribuciones importantes

Introducción al Tema 7. Tema 6. Variables aleatorias unidimensionales Distribución. Características: media, varianza, etc. Transformaciones.

Tema 6 Algunas distribuciones importantes Hugo S. Salinas

Tema 13: Distribuciones de probabilidad. Estadística

10/04/2015. Ángel Serrano Sánchez de León

Modelos de probabilidad. Modelos de probabilidad. Modelos de probabilidad. Proceso de Bernoulli. Objetivos del tema:

Tema 4: Modelos probabilísticos

Definición de variable aleatoria

Tema 5 Modelos de distribuciones de Probabilidad

Distribución de probabilidad

Variables aleatorias

VARIABLES ALEATORIAS

Estadística Clase 2. Maestría en Finanzas Universidad del CEMA. Profesor: Alberto Landro Asistente: Julián R. Siri

Estadística Clase 2. Maestría en Finanzas Universidad del CEMA. Profesor: Alberto Landro Asistente: Julián R. Siri

2 Modelos de probabilidad discretos sobre R

Principales leyes de distribución de variables aleatorias

MODELOS DISCRETOS DE PROBABILIDAD

Resumen de Probabilidad

Tema 7. Variables Aleatorias Continuas

Algunas Distribuciones Continuas de Probabilidad. UCR ECCI CI-1352 Probabilidad y Estadística Prof. M.Sc. Kryscia Daviana Ramírez Benavides

Distribuciones de probabilidad II

Estadística I Tema 5: Modelos probabiĺısticos

Esperanza Condicional

Estadís2ca. María Dolores Frías Domínguez Jesús Fernández Fernández Carmen María Sordo. Tema 5. Inferencia estadís2ca

C L A S E N 5 I N S E M E S T R E O T O Ñ O,

Universidad Técnica de Babahoyo DISTRIBUCIONES DE PROBABILIDAD

Definición de probabilidad

Unidad IV. Una variable aleatoria X es continua si su función de distribución es una función continua.

Algunas Distribuciones Estadísticas Teóricas. c) Relación entre la Distribuciones de Poisson y Exponencial.

Percentiles. El percentil p de una variable aleatoria X es número más pequeño, que denominaremos x u que cumple:

Distribución binomial

T1. Distribuciones de probabilidad discretas

Prof. Eliana Guzmán U. Semestre A-2015

Modelos Básicos de Distribuciones Discretas y Continuas

1º BACHILLERATO MATEMÁTICAS CIENCIAS SOCIALES

Algunas Distribuciones EstadísticasTeóricas. Aproximación de la Distribución Binomial por la Distribución de Poisson

Estadística aplicada al Periodismo

Unidad IV: Distribuciones muestrales

Procesos de Poisson. 21 de marzo, FaMAF 1 / 25

Cálculo y EstadísTICa. Primer Semestre.

Apuntes de Clases. Modelos de Probabilidad Discretos

TEMA 3: Probabilidad. Modelos. Probabilidad

Muchas variables aleatorias continuas presentan una función de densidad cuya gráfica tiene forma de campana.

8 Resolución de algunos ejemplos y ejercicios del tema 8.

Reporte de práctica. Materia: Procesos Estócasticos. Facilitador: Ing. Pedro Martín García Vite. Integrantes: Armendáriz Flores Adrián

Variables aleatorias continuas

Tema 6: Modelos probabilísticos

Curso de Probabilidad y Estadística

ANEXO.- DISTRIBUCIÓN BINOMIAL. DISTRIBUCIÓN NORMAL

Técnicas Cuantitativas para el Management y los Negocios I

Tema 4: Probabilidad y Teoría de Muestras

TEMA 2: DISTRIBUCIÓN DE PROBABILIDAD

Tema 4. MODELOS DE DISTRIBUCIONES DISCRETOS.

DISTRIBUCIONES CONTINUAS INFERENCIA ESTADISTICA LIC. MIGUEL CANO.

Estadís5ca. María Dolores Frías Domínguez Jesús Fernández Fernández Carmen María Sordo. Tema 3. Probabilidad y variable aleatoria

Unidad 1: Espacio de Probabilidad

M. Wiper Estadística 1 / 17. Variables discretas. Michael Wiper Departamento de Estadística Universidad Carlos III de Madrid

Tema 3. Tema 3 La Distribución Normal y los Puntajes Estándar. Profa. María Fátima Dos Santos

VARIABLES ALEATORIAS CONTINUAS

5. TEOREMA FUNDAMENTAL: Repaso Variables Aleatorias. Jorge Eduardo Ortiz Triviño

Funciones generadoras de probabilidad

T1. Distribuciones de probabilidad discretas

Tema 2: Variables Aleatorias Unidimensionales

Algunas Distribuciones Discretas de Probabilidad. UCR ECCI CI-1352 Investigación de Operaciones I Prof. M.Sc. Kryscia Daviana Ramírez Benavides

Variables aleatorias discretas

Variables aleatorias continuas

Bioestadística. Curso Capítulo 3

Transcripción:

Estadís5ca Tema 4. Distribuciones comunes María Dolores Frías Domínguez Jesús Fernández Fernández Carmen María Sordo Departamento de Matemá.ca Aplicada y Ciencias de la Computación Este tema se publica bajo Licencia: Crea.ve Commons BY- NC- SA 3.0

TEMA 4: Distribuciones comunes Introducción Distribuciones discretas comunes Suceso de Bernoulli Múltiples sucesos de Bernoulli Binomial B(n,p), Geométrica G(p), Binomial negativa BN(r,p) Muestreo sin reemplazamiento. Hipergeométrica HG(N,D,n) Sucesos de Poisson Distribuciones continuas comunes Tiempo entre sucesos de Poisson. Exponencial y Gamma Distribución uniforme La distribución normal: aproximación de distribuciones discretas mediante la normal.

Distribuciones comunes Un experimento aleatorio tiene asociada una distribución de probabilidad arbitraria. Existen numerosos problemas reales con características similares que tienen asociados una misma distribución de probabilidad común a todos ellos (salvo quizá algún parámetro para adecuarla al problema concreto). Cambio de notación: Tema 3: X A partir de ahora, algunas X tendrán nombre. e.g: B(n,p) G(p)

Distribuciones comunes Veremos una serie de distribuciones de probabilidad con nombre propio. Para cada una de ellas veremos: Motivación práctica / condiciones para su uso Valores posibles de la v.a. y de sus parámetros Función de probabilidad (discr.) o densidad (cont.) Función de distribución (si se puede escribir de forma sencilla) Valor esperado y varianza en función de los parámetros

Suceso de Bernoulli Es el experimento aleatorio más sencillo en el que sólo son posibles dos resultados: x=1 (éxito) x=0 (fracaso). El éxito se obtiene con probabilidad p. Ejemplo Lanzar una moneda al aire y ver si sale cara (éxito). p=0.5 Experimentos con más valores posibles pueden reducirse al de Bernoulli: Lanzar un dado Obtener un 6 (éxito, p=1/6) o no (fracaso, q = 1 p = 5/6)

Funcion de probabilidad Suceso de Bernoulli

Binomial B(n,p) Una variable aleatoria X se llama binomial si su valor es igual al número de éxitos que ocurren en n pruebas independientes de Bernoulli teniendo todas la misma probabilidad de éxito p. Sucesión de n intentos idénticos. En cada intento sólo son posibles dos resultados: éxito o fracaso. La probabilidad de éxito (p) es la misma en todos los intentos. Los intentos son independientes. Ejemplo El número de caras obtenido al lanzar una moneda al aire 20 veces es una variable Binomial de parámetros B(20, 0.5)

Binomial B(n,p) Una variable aleatoria X se llama binomial si su valor es igual al número de éxitos que ocurren en n pruebas independientes de Bernoulli teniendo todas la misma probabilidad de éxito p. Propiedad reproductiva respecto al parámetro n: Si X~B(n1, p) e Y~B(n2, p) son variables aleatorias independientes, entonces: X+Y ~ B(n1+n2, p)

Binomial B(n,p) Función de probabilidad: Combinaciones posibles con x éxitos Probabilidad de obtener x éxitos En la calculadora: ncr choose(n,x)

Binomial B(n,p) Función de probabilidad: Función de distribución: R tip dbinom(x,n,p) R tip pbinom(x,n,p) No tiene forma analítica sencilla Valor esperado Varianza

Binomial B(10,0.2) R tip > n < 10; p < 0.2; x.i < 0:10 > barplot(dbinom(x.i,n,p), names.arg=x.i) > curve(pbinom(x,n,p), 1,10,1000,ylim=c(0,1))

Geométrica G(p) y Bin Neg BN(r,p) Bajo las mismas condiciones de la distribución binomial (múltiples sucesos de Bernoulli independientes teniendo todos la misma probabilidad de éxito p), se definen las variables aleatorias G(p) Geométrica o de Pascal: cuenta el número de intentos hasta que se obtiene el primer éxito. x = 1, 2, 3,... BN(r, p) Binomial negativa: cuenta el número de intentos hasta que se obtiene el r ésimo éxito. x = r, r+1, r+2,...

Geométrica G(p) y Bin Neg BN(r,p) Bajo las mismas condiciones de la distribución binomial (múltiples sucesos de Bernoulli independientes teniendo todos la misma probabilidad de éxito p), se definen las variables aleatorias. G(p) Geométrica o de Pascal BN(r, p) Binomial negativa Ejemplo El número de veces que tengo que lanzar una moneda al aire hasta que obtengo cara por primera vez es una variable aleatoria geométrica G(0.5) El número de veces que tengo que lanzar un dado hasta que me sale un 6 por tercera vez es BN(3, 1/6)

Geométrica G(p) y Bin Neg BN(r,p) Variable geométrica: Variable binomial negativa: no tiene forma analitica sencilla G(p) = BN(1,p)

Geométrica G(p) y Bin Neg BN(r,p) G(0.5) px(x) BN(3,0.5) G(0.5) FX(x) BN(3,0.5)

Ejercicio

Hipergeométrica, HG(N,D,n) Dada una poblacion finita de N elementos, en la que hay D elementos especiales (con alguna propiedad que los diferencia del resto), la variable hipergeométrica cuenta el número de elementos especiales en una muestra sin reemplazamiento de tamaño n tomada de esa población. Ejemplo En el experimento de la derecha N=6 D=4 n=3 x=2

Hipergeométrica, HG(N,D,n) Si llamamos p=d/n, el valor esperado y la varianza resultan: N >> n HG(N,D,n) B(n, D/N)

Ejercicio

Poisson, Po( ) Una variable aleatoria de Poisson cuenta el número de ocurrencias de un suceso (de Poisson) en un cierto intervalo de tiempo o tramo del espacio. Ejemplo X: Número de camiones que pasan por un punto de una carretera en una hora Y: Número de peticiones a un servidor web en un día Z: Número de baches en cada kilómetro de una carretera X, Y, Z ~ Po

Poisson, Po( ) Un proceso de Poisson homogéneo debe satisfacer: El número de ocurrencias del suceso en dos periodos de tiempo (tramos del espacio) no solapados son variables aleatorias independientes. La probabilidad de ocurrencia de un número x de sucesos de Poisson en dos intervalos de la misma duración t (o longitud) es la misma. La probabilidad de que ocurra un único suceso en un intervalo pequeño Δt es proporcional al tamaño del intervalo: La probabilidad de que ocurra más de un suceso en un intervalo pequeño Δt es despreciable frente a la anterior. es la tasa de ocurrencia (unidades: [tiempo] 1 o [espacio] 1) y = t es el número medio de ocurrencias (adimensional) en un intervalo de tiempo t fijado en la definición de la v.a.

Poisson, Po( ) no tiene forma analítica sencilla Propiedad reproductiva respecto a su parámetro: Si X~Po( 1) e Y~Po( 2) son v.a. independientes X+Y ~ Po( 1+ 2) Aproximación binomial: p < 0.1 y np > 5 B(n, p) Po(np)

Ejercicio

TEMA 3 Distribuciones comunes Introducción Distribuciones discretas comunes Suceso de Bernoulli Múltiples sucesos de Bernoulli Binomial B(n,p), Geométrica G(p), Binomial negativa BN(r,p) Muestreo sin reemplazamiento. Hipergeométrica HG(N,D,n) Sucesos de Poisson Distribuciones continuas comunes Tiempo entre sucesos de Poisson. Exponencial y Gamma Distribución uniforme La distribución normal: aproximación de distribuciones discretas mediante la normal.

Exponencial, Ex( ) Cuando se cumplen las hipótesis de un proceso de Poisson homogéneo, se puede definir una variable aleatoria continua T que representa el tiempo que transcurre entre dos sucesos de Poisson. Probabilidad de que esta variable exceda un tiempo t = (tasa de ocurrencia de sucesos) Probabilidad de que no suceda ningún suceso de Poisson en el tiempo (0, t) tiene dimensiones [tiempo] 1

Exponencial, Ex( ) Derivando la función de distribución obtenemos la función de densidad:

Gamma, Ga(k, ) Una variable aleatoria positiva T tiene distribución de probabilidad Gamma si su función de densidad es de la forma: Función Gamma de Euler: Si k es entero, sirve para modelizar el tiempo que transcurre hasta el k ésimo suceso de Poisson homogéneo. En tal caso se conoce como distribución de Erlang y Г(k)=(k 1)! Ga(1, ) = Ex( )

Gamma, Ga(k, ) La media y la varianza son: La distribución Gamma es reproductiva respecto al parámetro k: X~Ga(k1,a) Y~Ga(k2,a) X e Y independientes X+Y~Ga(k1+k2,a)

Ejercicio

Uniforme, U(a,b) Recibe su nombre por la uniformidad con la que reparte la probabilidad en el intervalo (a, b). FX(x)= 0 x a b a 1 x a a<x<b x b

2 Normal o gaussiana, N(, ) Es (posiblemente) la distribución más importante: Multitud de fenómenos se comportan según esta distribución: distribución de pesos, alturas, coeficientes de inteligencia, errores en la medida,... (Teorema del límite central) Además, se distribuciones. utiliza para aproximar otras

2 Normal o gaussiana, N(, ) Depende de dos parámetros, valor medio de la distribución (centro de la curva) y la desviación standard (dispersión respecto de la media). E[X] = Var[X] = 2 R tip xmin < 4 xmax < 4 curve(dnorm(x, 0, 1),xmin,xmax) La curva de densidad es simétrica, unimodal y con forma de campana. La media la moda y la mediana coinciden.

2 Normal o gaussiana, N(, ) Función de densidad: R tip dnorm(x,mean=0,sd=0.5)

Teorema del límite central La suma de n variables aleatorias, (casi) independientemente de su distribución, sigue una distribución Normal cuando n

Teorema del límite central La suma de n variables aleatorias, (casi) independientemente de su distribución, sigue una distribución Normal cuando n

2 Normal o gaussiana, N(, ) La v.a. Normal es reproductiva respecto de sus dos parámetros: Si X~N( 1, 21) e Y~N( 2, 22) son variables aleatorias independientes, entonces: X+Y ~ N( 1+ 2, 21+ 22) Lamentablemente, la función de distribución normal no tiene una expresión analítica y hay que recurrir a tablas o a un ordenador para su cálculo. R tip pnorm(x,mean=0,sd=0.5)

2 Normal o gaussiana, N(, ) Las tablas de la función de distribución normal listan únicamente la distribucion normal tipificada N(0,1) Para buscar en la tabla procederemos a tipificar nuestra v.a:

2 Normal o gaussiana, N(, )

2 Normal o gaussiana, N(, ) P(Z < 1.02)? x =1 x 0,8461 1,02 Notación habitual: P X 1.02 =1 P X 1.02 =1 1.02 =1 0.8461=0.1539 Z

2 Normal o gaussiana, N(, ) P( 1,02<Z<1,13)= = P(Z < 1.13) P(Z < 1.02) = = 0.8708 0.1539 = 0.7169

Ejercicio

Aproximaciones con la normal Si una variable X ~ B(n,p), tiene parámetro n grande y ni p ni (1 p) están próximos a 0, la función de distribución B(n,p) puede aproximarse por una normal: N(np, np(1 p)) Es decir: Esta aproximación es tanto mejor cuanto mayor es n. En la práctica se conviene que una distribución binomial puede aproximarse por la Normal cuando np>5 y n(1 p)>5

Aproximaciones con la normal Esta aproximación se mejora con la llamada corrección por continuidad: F B n, p x F N 0,1 x np 0.5 np 1 p

Ejercicio

Aproximaciones con la normal Cuando en una distribución Po( ), tiende a infinito, la función de distribución Po( ) puede aproximarse por una N(, ) Es decir: En la práctica se conviene que una distribución de Poisson puede aproximarse por la Normal cuando >5 Esta aproximación se mejora con la llamada corrección por continuidad: X 0.5 Z=