miércoles, 3 de enero de 2024

La estimación y las cualidades de un buen estimador

 

La  estimación  y 

las  cualidades  de  un  buen  estimador


Estimación:

    La estimacion se refiere al proceso de hacer inferencias acerca de parámetros desconocidos de una población o de un sistema basándose en información limitada disponible a través de observaciones o datos. Este concepto se aplica en diversas áreas, como la estadística, la econometría, la ingeniería, la medicina y muchas otras disciplinas.

    En términos generales, la estimación implica utilizar muestras de datos para hacer afirmaciones o predicciones sobre características desconocidas de una población más amplia.

    La teoría de decisiones también está relacionada con la estimación, ya que implica tomar decisiones bajo incertidumbre. Al realizar estimaciones, se están proporcionando herramientas para tomar decisiones informadas. Los conceptos de riesgo, utilidad y toma de decisiones bajo incertidumbre son parte integral de la teoría de decisiones.

    En la teoría de decisiones, existen varios tipos de estimaciones que se utilizan para modelar y analizar situaciones en las cuales se deben tomar decisiones bajo incertidumbre. Aquí algunos de los tipos de estimaciones relevantes en este contexto:

Estimación de probabilidades:

    En la teoría de decisiones, a menudo es esencial estimar las probabilidades asociadas con los diferentes eventos o resultados posibles. Estas probabilidades sirven como base para calcular la utilidad esperada y tomar decisiones racionales.

Estimación de utilidades:

    La utilidad es una medida subjetiva de la satisfacción o preferencia que tiene un individuo por diferentes resultados. Estimar las funciones de utilidad es crucial para evaluar las preferencias del tomador de decisiones y asignar valores a los diferentes resultados.

Estimación de perdidas y beneficios:

    En la toma de decisiones, se busca estimar las consecuencias asociadas con cada posible curso de acción. Esto implica evaluar tanto los beneficios como las pérdidas que pueden surgir, permitiendo una evaluación completa de las opciones.

Estimación de riesgo:

    La estimación del riesgo implica evaluar la variabilidad o la dispersión de los posibles resultados. Esto es crucial para entender la incertidumbre asociada con cada opción y ayuda en la toma de decisiones bajo condiciones de riesgo.

Estimación bayesiana:

    La inferencia bayesiana se basa en la actualización de creencias utilizando información previa y nueva evidencia. En la teoría de decisiones, la estimación bayesiana es útil para ajustar las creencias sobre los parámetros y actualizar las probabilidades a medida que se recopila nueva información.

Estimación de costos:

    Evaluar los costos asociados con cada opción es fundamental en la toma de decisiones. La estimación precisa de los costos permite una comparación más completa entre las diferentes alternativas.

Estimación de consecuencias:

    La estimación de las consecuencias de las decisiones implica prever los posibles resultados y evaluar cómo afectarán a los objetivos y metas establecidos. Esto ayuda a evaluar la idoneidad de cada opción.

    Estos tipos de estimaciones se interrelacionan y forman parte de un enfoque integral para la toma de decisiones bajo incertidumbre en la teoría de decisiones. La combinación de información sobre probabilidades, utilidades, riesgos y costos contribuye a la formulación de estrategias y elecciones informadas.


Estimador:





    En estadística, un estimador es una regla o fórmula matemática que se aplica a los datos de una muestra para calcular una estimación o predicción del valor de un parámetro desconocido en una población más amplia. Los estimadores son utilizados para hacer inferencias sobre la población basándose en la información proporcionada por la muestra.

Características de un Buen Estimador:
    Un buen estimador debe poseer ciertas propiedades deseables para ser considerado útil y confiable. Algunas de las características clave de un buen estimador incluyen:

  1. No Sesgado (Insensibilidad):

    • Un estimador se considera no sesgado si, en promedio, produce estimaciones que son iguales al valor real del parámetro que se está estimando. En otras palabras, no tiene un sesgo sistemático.
  2. Eficiencia:

    • Un estimador eficiente es aquel que tiene una varianza mínima entre todos los estimadores no sesgados posibles. Buscamos estimadores que sean precisos y que minimicen la variabilidad en sus estimaciones.
  3. Consistencia:

    • A medida que el tamaño de la muestra aumenta, un estimador consistente converge al valor del parámetro que se está estimando. Esto significa que a medida que obtenemos más datos, el estimador se vuelve más preciso.
  4. Invarianza:

    • Un buen estimador debería ser invariable bajo transformaciones en los datos. Esto significa que si se transforman los datos, el estimador debería transformarse de manera correspondiente.
  5. Suficiencia:

    • Un estimador suficiente contiene toda la información relevante de la muestra para estimar el parámetro de interés. No debería haber información adicional en la muestra que no esté reflejada en el estimador.

Ejemplo:
    Supongamos que queremos estimar la media (μ) de una población a partir de una muestra. La media muestral (
ˉ
) es un estimador común de μ. Aquí,
ˉ
es no sesgado porque, en promedio, es igual a μ. Además, si la muestra es lo suficientemente grande,
ˉ
es consistente, ya que converge a μ a medida que el tamaño de la muestra aumenta. Si la muestra es tomada de una distribución normal,
ˉ
también es eficiente. En este caso,
ˉ
es un buen estimador de la media poblacional.


Vídeo que puede ayudarte a comprender un poco mejor la teoría de este contenido: 








martes, 2 de enero de 2024

Intervalo de confianza para la diferencia de Medias poblaciones μ1 - μ2 . (Varianzas Poblacionales conocidas y desconocida)

Con varianzas poblacionales conocidas.

El intervalo de confianza con medias conocidas tiene la definición como la media de dos poblaciones que se quieren calcular respecto a un objetivo específico teniendo como elemento fundamental la varianza conocida de un rango de valores diferenciables entre ambas poblaciones con cierta probabilidad buscando aquella diferencia real entre estas.


La formula de este calculo esta representada como:

Donde:

Son las medidas muestrales de cada grupo poblacional.

Son las varianzas poblacionales de cada grupo (Conocidas).

   Son los tamaños de las muestras de cada grupo.

 Valor crítico de la distribución normal estándar.

Para demostrar esto se ha construido el siguiente ejemplo:

Suponga que se desea comparar la resistencia a la tracción de dos tipos de materiales utilizados en la fabricación de piezas de aviones. Se toman dos muestras aleatorias de cada material y se miden las resistencias a la tracción en MPa. Los resultados se muestran en la siguiente tabla:

La media muestral y la desviación estándar muestral de la resistencia a la tensión para ambos materiales es:

Esta se puede calcular fácilmente realizando la sumatoria de todos los elementos por columna y viviéndolos entre la cantidad total de los mismos.

Entonces, suponga que se sabe que las desviaciones estándar poblacionales son =2 y =3. Si se desea calcular un intervalo de confianza del 95% para la diferencia de medias poblacionales, entonces =0.05 y ​​=1.96 seleccionado por table.

Por lo que al proceder al calculo de diferencia de medias poblacionales como:

El intervalo de confianza para la diferencia de medias poblacionales μ1 - μ2 es:








Con varianzas poblacionales desconocidas.

En el aspecto de intervalos de confianza de medias poblacionales en poblaciones desconocidas se utiliza para estimar el rango de valores que probablemente contenga la verdadera diferencia entre dos medias poblacionales con un cierto nivel de confianza relativa. 


La formula de este calculo esta representada como:

Donde:

Son las medidas muestrales de cada grupo poblacional.

 Es el valor t-crítico basado en el nivel de confianza y los grados de libertad .

Son las varianzas poblacionales de cada grupo (Conocidas).


    Son los tamaños de las muestras de cada grupo.

Aquí hay un ejemplo de cómo calcular el intervalo de confianza para la diferencia de medias poblacionales μ1 - μ2:

Supongamos que un ingeniero quiere comparar la resistencia a la tracción de dos tipos diferentes de materiales. Se toman muestras aleatorias de 10 piezas de cada material y se miden las resistencias a la tracción. Los resultados se muestran en la siguiente tabla:



La media muestral y la desviación estándar muestral de la resistencia a la tensión para ambos materiales es:




Luego, se calcula la varianza agrupada con la formula ya mencionada y se obtiene el valor solicitado:





Finalmente se calcula el intervalo de confianza:



Por lo tanto, el intervalo de confianza para la diferencia de medias poblacionales μ1 - μ2 es (−1.18, 4.78) con un nivel de confianza del 95%

Bibliografía: 

https://halweb.uc3m.es/esp/Personal/personas/svegas/documentos/estadistica%20I/intervalos%20de%20confianza.pdf.

Redactor: 

- Ronney Matloo CI: 27.262.543