1. Rango barianza desviacion en datos sueltos

Dispersión, varianza y desviación estándar

Objetivos

  • Calcular el rango, la media, la varianza y la desviación estándar de un conjunto de datos.
  • Distinguir entre varianza poblacional y varianza muestral.
  • Interpretar la desviación estándar como una medida de alejamiento promedio respecto de la media.

Dispersión

La dispersión indica qué tan separados están los datos entre sí o qué tan alejados están respecto de la media.

Una forma simple de medir la dispersión es el rango:

\[ \text{Rango}=\text{dato mayor}-\text{dato menor} \]

Media, varianza y desviación estándar

Para un conjunto de datos \(x_1,x_2,\ldots,x_n\), la media se calcula como:

\[ \bar{x}=\frac{\sum x_i}{n} \]

Si los datos representan a toda la población, la varianza es:

\[ V(x)=\frac{\sum (\bar{x}-x_i)^2}{n} \]

Si los datos representan una muestra, la varianza es:

\[ V(x)=\frac{\sum (\bar{x}-x_i)^2}{n-1} \]

La desviación estándar se obtiene calculando la raíz cuadrada de la varianza:

\[ \sigma=\sqrt{V(x)} \]

Interpretación

La desviación estándar permite estimar, aproximadamente, cuánto se alejan los datos de la media.

Mientras mayor sea la desviación estándar, mayor será la dispersión de los datos.

Ejemplo: estaturas

Se registraron las siguientes estaturas, en centímetros:

\[ 167,\ 175,\ 170,\ 180,\ 190,\ 150,\ 180,\ 160,\ 170 \]

Rango:

El dato mayor es \(190\) y el dato menor es \(150\). Entonces:

\[ \text{Rango}=190-150=40 \]

Media:

\[ \bar{x}=\frac{167+175+170+180+190+150+180+160+170}{9} \]

\[ \bar{x}=\frac{1542}{9}=171,3 \]

Varianza poblacional:

Como se considera el grupo completo, usamos:

\[ V(x)=\frac{\sum(\bar{x}-x_i)^2}{n} \]

Dato \(x_i\) \(\bar{x}-x_i\) \((\bar{x}-x_i)^2\)
167 4,3 18,49
175 -3,7 13,69
170 1,3 1,69
180 -8,7 75,69
190 -18,7 349,69
150 21,3 453,69
180 -8,7 75,69
160 11,3 127,69
170 1,3 1,69

Sumando los cuadrados:

\[ \sum(\bar{x}-x_i)^2 \approx 1118,01 \]

Entonces:

\[ V(x)=\frac{1118,01}{9}\approx 124,22 \]

Desviación estándar:

\[ \sigma=\sqrt{124,22}\approx 11,15 \]

Por lo tanto, las estaturas se alejan aproximadamente \(11,15\) cm de la media.

Atención con población y muestra

Si el grupo de datos corresponde a toda la población, se divide por \(n\).

Si el grupo de datos corresponde a una muestra, se divide por \(n-1\).

Ejercicios

Ejercicio A: edades

Calcula la desviación estándar del siguiente grupo de edades, considerando que corresponde a una población:

\[ 30,\ 35,\ 70,\ 50,\ 45,\ 30,\ 60,\ 85,\ 70 \]

Ejercicio B: número de hijos

Calcula la desviación estándar del siguiente grupo de datos, considerando que corresponde a una población:

\[ 2,\ 0,\ 3,\ 3,\ 5,\ 2,\ 0,\ 1,\ 1,\ 2,\ 2,\ 3 \]

Ejercicio C: camiones por piso

Calcula la desviación estándar del siguiente grupo de datos, considerando que corresponde a una muestra:

\[ 7,\ 10,\ 12,\ 12,\ 6,\ 9 \]