Libro de las inferencias estadísticas

15. Valor p: interpretación conceptual

Objetivo de aprendizaje

  • Comprender el valor p como una medida de qué tan compatible es la evidencia muestral con la hipótesis nula.
  • Comparar el valor p con el nivel de significancia \(\alpha\) para tomar una decisión estadística.
  • Interpretar correctamente el valor p sin confundirlo con la probabilidad de que \(H_0\) sea verdadera.

¿Qué es el valor p?

El valor p es una medida que ayuda a decidir si la evidencia muestral es suficientemente fuerte contra la hipótesis nula \(H_0\).

De manera conceptual, el valor p indica qué tan raro sería obtener un resultado como el observado, o más extremo, si la hipótesis nula fuera cierta.

Un valor p pequeño indica que el resultado observado sería poco compatible con \(H_0\). Por eso, entrega evidencia contra la hipótesis nula.

Regla de decisión con valor p

Para tomar una decisión, se compara el valor p con el nivel de significancia \(\alpha\):

Comparación Decisión Interpretación
\(p\text{-valor}\le \alpha\) Rechazar \(H_0\) La evidencia muestral es suficientemente fuerte contra \(H_0\).
\(p\text{-valor}>\alpha\) No rechazar \(H_0\) La evidencia muestral no es suficientemente fuerte para rechazar \(H_0\).

Error frecuente

No se debe decir que el valor p es la probabilidad de que \(H_0\) sea verdadera.

El valor p se calcula suponiendo que \(H_0\) es cierta y mide qué tan extremo resulta el dato observado bajo esa suposición.

Por eso, un valor p pequeño no demuestra con certeza absoluta que \(H_0\) sea falsa; indica evidencia estadística contra ella.

Ejemplo 1: interpretar un valor p pequeño

Una empresa declara que el tiempo promedio real de espera es \(10\) minutos.

Se plantea:

\[ H_0:\mu=10 \]

\[ H_1:\mu>10 \]

Luego de analizar una muestra, se obtiene:

\[ p\text{-valor}=0{,}03 \]

Si se usa un nivel de significancia de:

\[ \alpha=0{,}05 \]

comparamos:

\[ 0{,}03\le 0{,}05 \]

Como el valor p es menor que \(\alpha\), se rechaza \(H_0\).

Conclusión cuidadosa:

“Con un nivel de significancia del \(5\%\), la muestra entrega evidencia suficiente para rechazar \(H_0\) y apoyar que el tiempo promedio real de espera es mayor que \(10\) minutos”.

Ejemplo 2: interpretar un valor p grande

Un colegio afirma que la media real de puntaje en una prueba es \(60\) puntos.

Se plantea:

\[ H_0:\mu=60 \]

\[ H_1:\mu\ne 60 \]

Después de analizar una muestra, se obtiene:

\[ p\text{-valor}=0{,}18 \]

Si se usa:

\[ \alpha=0{,}05 \]

comparamos:

\[ 0{,}18>0{,}05 \]

Como el valor p es mayor que \(\alpha\), no se rechaza \(H_0\).

Conclusión cuidadosa:

“Con un nivel de significancia del \(5\%\), la muestra no entrega evidencia suficiente para rechazar que la media poblacional sea \(60\) puntos”.

No se debe decir que quedó demostrado que \(\mu=60\).

Ejemplo 3: valor p y zona extrema

En una prueba con hipótesis alternativa:

\[ H_1:\mu>\mu_0 \]

un resultado muy alto de \(Z_{\text{obs}}\) puede considerarse extremo, porque apunta hacia valores mayores que el planteado en \(H_0\).

El siguiente gráfico representa una zona de cola derecha, asociada a resultados extremos en una prueba con alternativa “mayor que”.

Mientras más pequeña sea esta zona, menor será el valor p.

Un valor p pequeño indica que el resultado observado sería poco frecuente si \(H_0\) fuera cierta.

Idea clave

El valor p ayuda a decidir si la evidencia muestral es suficientemente fuerte para rechazar \(H_0\).

Si \(p\text{-valor}\le \alpha\), se rechaza \(H_0\).

Si \(p\text{-valor}>\alpha\), no se rechaza \(H_0\).

La conclusión siempre debe hablar de evidencia, no de certeza absoluta.

Ejercicios progresivos a desafiantes

Ejercicio 1: comparar valor p y significancia

En una prueba de hipótesis se obtiene:

\[ p\text{-valor}=0{,}04 \]

Se usa un nivel de significancia:

\[ \alpha=0{,}05 \]

¿Se rechaza o no se rechaza \(H_0\)? Justifica.

Ejercicio 2: no rechazar con valor p grande

En una prueba de hipótesis se obtiene:

\[ p\text{-valor}=0{,}12 \]

Se usa:

\[ \alpha=0{,}05 \]

¿Qué decisión se toma? Explica su significado.

Ejercicio 3: decidir con otro nivel de significancia

Una prueba entrega:

\[ p\text{-valor}=0{,}03 \]

  1. Decide si se rechaza \(H_0\) usando \(\alpha=0{,}05\).
  2. Decide si se rechaza \(H_0\) usando \(\alpha=0{,}01\).
  3. Explica por qué la decisión puede cambiar.

Ejercicio 4: detectar una mala interpretación

Un estudiante afirma:

“Si el valor p es \(0{,}02\), entonces hay \(2\%\) de probabilidad de que \(H_0\) sea verdadera”.

Explica por qué esta interpretación es incorrecta.

Ejercicio 5: conclusión al rechazar \(H_0\)

Se plantea:

\[ H_0:\mu=20 \]

\[ H_1:\mu>20 \]

Una prueba entrega:

\[ p\text{-valor}=0{,}018 \]

Con \(\alpha=0{,}05\), escribe una conclusión cuidadosa.

Ejercicio 6: conclusión al no rechazar \(H_0\)

Se plantea:

\[ H_0:p=0{,}60 \]

\[ H_1:p\ne 0{,}60 \]

Una prueba entrega:

\[ p\text{-valor}=0{,}27 \]

Con \(\alpha=0{,}05\), escribe una conclusión cuidadosa.

Ejercicio 7: caso desafiante

Una empresa declara que el tiempo promedio real de espera de sus clientes es \(10\) minutos.

Un grupo quiere evaluar si el tiempo promedio real es mayor que \(10\) minutos.

Se obtiene:

\[ p\text{-valor}=0{,}041 \]

  1. Formula \(H_0\) y \(H_1\).
  2. Decide si se rechaza \(H_0\) usando \(\alpha=0{,}05\).
  3. Decide si se rechaza \(H_0\) usando \(\alpha=0{,}01\).
  4. Explica qué muestra este caso sobre el nivel de significancia.
  5. Escribe una conclusión cuidadosa para \(\alpha=0{,}05\).