Física con Zeuss

Intensivo PAES M1 · Semanas 1 a 3

Capítulo 21 · Medidas de Posición y Dispersión

Contenidos del capítulo: percentiles, cuartiles y diagrama de caja. Los ejercicios DEMRE resueltos están en una página aparte, enlazada al final.

1. Medidas de posición

a. Percentiles

\(P_K\) es el percentil \(K\) de un conjunto de datos ordenados de menor a mayor: el \(K\%\) de los valores son menores o iguales a \(P_K\), y por lo tanto el \((100-K)\%\) de los valores son mayores o iguales a \(P_K\).

Una forma de calcular el percentil \(K\) es determinar primero la posición

\[\frac{K\cdot(n+1)}{100}\]

donde \(n\) es la cantidad de datos, y luego buscar el dato que ocupa esa posición.

Por qué esta fórmula y no otra Existen distintas maneras válidas de calcular percentiles. Usamos este método porque es el que aparece de forma repetida en las soluciones de los facsímiles oficiales DEMRE.

i. Percentiles para datos sin agrupar (o sueltos)

  1. Ordenar los datos de menor a mayor.
  2. Calcular la posición \(\dfrac{K(n+1)}{100}\), con \(K=\{1,2,\dots,99\}\).
  3. Buscar el dato que ocupa esa posición:
    • Si la posición es un número entero, el dato en esa posición es \(P_K\).
    • Si la posición es un número decimal, se promedian los dos datos que ocupan las posiciones más cercanas.

Ejemplo del texto. Con los datos 4, 0, 1, 2, 7, 4, 0, 9, calcular \(P_{40}\).

Ordenados: 0, 0, 1, 2, 4, 4, 7, 9, con \(n=8\).

\[\frac{K(n+1)}{100}=\frac{40\cdot 9}{100}=3{,}6\]

Como 3,6 es decimal, se promedian los datos de las posiciones 3 y 4, que son 1 y 2:

\[P_{40}=\frac{1+2}{2}=1{,}5\]

ii. Percentiles para datos en tabla sin intervalos

El procedimiento es el mismo, pero para ubicar el dato de una posición se usa la frecuencia acumulada \(F\): cada fila abarca las posiciones que van desde la \(F\) anterior más uno hasta su propia \(F\).

Ejemplo del texto: calcular \(P_{30}\) en esta distribución
\(x\)\(f\)\(F\)Posiciones que abarca
1512121 a 12
16102213 a 22
17123423 a 34
1864035 a 40

Con \(K=30\) y \(n=40\): \(\dfrac{30\cdot 41}{100}=12{,}3\). Se promedian los datos de las posiciones 12 y 13, que son 15 y 16:

\[P_{30}=\frac{15+16}{2}=15{,}5\]

iii. Intervalo que contiene al percentil \(K\)

Cuando la tabla tiene intervalos, no se pide el valor del percentil sino el intervalo donde cae. Se calcula la posición \(\dfrac{K\cdot n}{100}\) — sin el \(+1\) — y se busca el intervalo que contiene el dato de esa posición usando la frecuencia acumulada. Si el resultado es decimal, se aproxima al entero mayor más cercano.

Ejemplo del texto: determinar el intervalo que contiene a \(P_{45}\)
Intervalo\(f\)\(F\)Posiciones
[2, 4[771 a 7
[4, 6[4118 a 11
[6, 8[61712 a 17
[8, 10[32018 a 20

Con \(K=45\) y \(n=20\): \(\dfrac{45\cdot 20}{100}=9\). La posición 9 cae en el segundo intervalo, que abarca de la 8 a la 11. Por lo tanto \(P_{45}\) se encuentra en \([4,6[\).

b. Cuartiles

Son los tres valores que dividen un conjunto ordenado en cuatro subconjuntos con la misma cantidad de datos. Corresponden a valores hasta los cuales se acumula al menos el 25%, 50% y 75% de los datos.

Los cuartiles son casos particulares de percentiles:

\(C_1 = P_{25}\)  ·  \(C_2 = P_{50}\)  ·  \(C_3 = P_{75}\)

Para calcular un cuartil, entonces, basta calcular el percentil correspondiente.

Recorrido o rango intercuartílico Es la diferencia positiva entre el tercer cuartil y el primero: \(C_3-C_1\). Mide el ancho del 50% central de la muestra.

i. Diagrama de caja

El diagrama de caja o cajón con bigotes es una representación gráfica basada en cuartiles. Para elaborarlo se necesitan cinco datos: el valor mínimo, \(C_1\), \(C_2\), \(C_3\) y el valor máximo.

Muestra simétrica Los valores intercuartílicos están igualmente dispersos. Positivamente asimétrica Los valores más grandes se encuentran más dispersos. Negativamente asimétrica Los valores más pequeños se encuentran más dispersos. mínmáx
Las tres formas típicas del diagrama de caja. La asimetría se reconoce mirando qué lado del cajón y qué bigote son más largos.

Ejemplo del texto

Si tenemos que Mín \(=3\) ; \(C_1=7\) ; \(C_2=12\) ; \(C_3=15\) y Máx \(=19\), nuestro gráfico será de la forma:

C₁ C₂ C₃ 3712 1519 MínimoValor Cuartil 2 MáximoValor
Los cinco valores se ubican sobre el eje numérico: los bigotes llegan al mínimo y al máximo, el cajón se extiende entre \(C_1\) y \(C_3\), y la línea interior marca \(C_2\).

Aspectos a considerar de este tipo de gráficos