24. Cuartiles, deciles y percentiles

Los cuartiles, deciles y percentiles dividen una distribución ordenada en partes y permiten localizar observaciones de forma relativa. Son herramientas esenciales para comparar resultados y describir colas.

24.1 Introducción

Una medida de posición no solo indica un valor, sino el lugar que ocupa dentro de una distribución. El percentil 90, por ejemplo, comunica que aproximadamente el 90 % de los datos queda por debajo.

Los cuartiles dividen en cuatro partes, los deciles en diez y los percentiles en cien. Todos se calculan a partir de datos ordenados.

24.2 Cuartiles

Q1 = P25Deja aproximadamente 25 % de observaciones debajo.
Q2 = P50Es la mediana y deja aproximadamente 50 % debajo.
Q3 = P75Deja aproximadamente 75 % de observaciones debajo.
RIC = Q3 − Q1Resume la amplitud de la mitad central.

24.3 Deciles

Los deciles se nombran D1 a D9:

D1 = P10
D2 = P20
D5 = P50 = mediana
D9 = P90

Son útiles cuando se necesitan diez niveles de posición. Por ejemplo, separar usuarios en diez grupos de rendimiento aproximadamente iguales.

24.4 Percentiles

Un percentil Pp es un valor que divide la distribución de acuerdo con el porcentaje p. Algunos percentiles describen especialmente bien los extremos:

PercentilPorcentaje debajoUso posible
P1010 %Umbral bajo.
P2525 %Primer cuartil.
P5050 %Mediana.
P7575 %Tercer cuartil.
P9090 %Cola alta.
P95 o P9995 % o 99 %Latencias y riesgos extremos.

24.5 Datos ordenados

Consideremos 11 mediciones de latencia:

72, 85, 91, 98, 105, 112, 118, 121, 127, 133, 145

La posición central es el sexto valor. Para las demás posiciones se puede usar una fórmula de posición y, cuando sea necesario, interpolar entre valores consecutivos.

24.6 Método de posición

Una convención común calcula la posición de Pp con:

L = (p / 100) × (n − 1)

Si L es entero, se toma el valor en esa posición (contando desde cero).
Si no es entero, se interpola entre los índices vecinos.

Para n = 11 y P25: L = 0,25 × 10 = 2,5. Se interpola entre el tercer y cuarto valor: 91 + 0,5 × (98 − 91) = 94,5.

24.7 Interpolación lineal

Si la posición es i + f, con i entero y 0 ≤ f < 1:

P = xᵢ + f × (xᵢ₊₁ − xᵢ)

La fracción f indica qué parte del intervalo se recorre. El valor interpolado puede no estar observado, pero representa la posición estimada bajo esa convención.

24.8 Ejemplo de cuartiles

Con los 11 tiempos anteriores y el método de índice n − 1:

Q1 = P25 = 94,5 ms
Q2 = P50 = 112 ms
Q3 = P75 = 128,5 ms
RIC = 128,5 − 94,5 = 34 ms

El RIC describe el ancho de la mitad central sin utilizar directamente los extremos 72 y 145.

24.9 Laboratorio interactivo

Selecciona un conjunto y una medida. El gráfico muestra Q1, mediana, Q3 y el percentil solicitado sobre los datos ordenados.

Calculadora de cuartiles y percentiles

Tu navegador no puede mostrar el gráfico. El resumen textual aparece debajo.

24.10 Métodos alternativos

Las bibliotecas estadísticas ofrecen varios métodos para percentiles. Pueden diferir en la posición inicial, en si incluyen o excluyen los extremos y en la forma de interpolar.

Con muestras grandes, las diferencias suelen ser pequeñas. Con muestras pequeñas o datos muy separados, pueden cambiar el resultado de forma visible.

24.11 Documentar el método

Un informe reproducible debería especificar:

  • si los datos fueron ordenados y cómo se trataron los faltantes;
  • la fórmula o convención de percentil;
  • si se interpoló entre observaciones;
  • el tamaño de muestra y las unidades;
  • la versión de la biblioteca cuando el resultado se genera automáticamente.

24.12 Deciles en clasificación

Los deciles permiten formar diez grupos de posición: el primer decil contiene aproximadamente al 10 % inferior, y el décimo grupo llega hasta el máximo.

Esta clasificación es relativa al conjunto analizado. Estar en el decil superior de un grupo no garantiza superar a personas de otra población o período.

24.13 Percentiles de rendimiento

Un sistema puede clasificar tiempos de respuesta por percentiles:

P50 = 120 ms
P95 = 310 ms
P99 = 850 ms

El P50 describe el caso central, mientras P95 y P99 muestran experiencias lentas que pueden afectar a una minoría importante.

24.14 Percentiles y umbrales

Un umbral basado en P95 se actualiza con la distribución observada. Si los datos cambian, el umbral también puede cambiar aunque la regla sea la misma.

No se debe elegir un percentil solo porque produce un porcentaje conveniente. El nivel debe relacionarse con costos, riesgos, capacidad y objetivos del sistema.

24.15 Datos agrupados

Con una tabla de intervalos se usa la frecuencia acumulada para localizar la clase que contiene la posición:

Clase percentilar = primer intervalo cuya frecuencia acumulada alcanza p × n / 100

Después puede estimarse el valor mediante interpolación dentro del intervalo. El resultado es aproximado porque no se conocen las ubicaciones individuales.

24.16 Implementación en JavaScript

Este ejemplo calcula cuartiles y percentiles usando un método de interpolación explícito y dibuja sus posiciones.

const datos = [72, 85, 91, 98, 105, 112, 118, 121, 127, 133, 145];
const ordenados = [...datos].sort((a, b) => a - b);

function percentil(valores, porcentaje) {
  const posicion = porcentaje / 100 * (valores.length - 1);
  const inferior = Math.floor(posicion);
  const superior = Math.ceil(posicion);
  if (inferior === superior) return valores[inferior];
  const fraccion = posicion - inferior;
  return valores[inferior] + fraccion * (valores[superior] - valores[inferior]);
}

const q1 = percentil(ordenados, 25);
const mediana = percentil(ordenados, 50);
const q3 = percentil(ordenados, 75);
const p90 = percentil(ordenados, 90);
const p95 = percentil(ordenados, 95);
console.log('Q1:', q1, 'Mediana:', mediana, 'Q3:', q3, 'P90:', p90, 'P95:', p95);

if (typeof document !== 'undefined') {
  const canvas = document.getElementById('canvasCuartilesCodigo');
  const contexto = canvas.getContext('2d');
  const area = { izquierda: 70, derecha: 770, arriba: 60, base: 350 };
  const escalaX = valor => area.izquierda + (valor - 60) / 100 * (area.derecha - area.izquierda);

  contexto.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
  contexto.fillStyle = '#fbfdff'; contexto.fillRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
  contexto.fillStyle = '#17324d'; contexto.font = 'bold 18px Segoe UI, Arial'; contexto.fillText('Cuartiles y percentiles', 22, 30);
  contexto.strokeStyle = '#d8e8f7'; contexto.lineWidth = 1; contexto.beginPath(); contexto.moveTo(area.izquierda, 230); contexto.lineTo(area.derecha, 230); contexto.stroke();
  contexto.fillStyle = '#28587d'; contexto.font = '12px Segoe UI, Arial'; contexto.textAlign = 'center';
  for (let valor = 60; valor <= 160; valor += 10) { const x = escalaX(valor); contexto.beginPath(); contexto.moveTo(x, area.arriba); contexto.lineTo(x, area.base); contexto.stroke(); contexto.fillText(valor, x, area.base + 18); }
  contexto.fillStyle = '#8ebbd2'; ordenados.forEach(valor => { contexto.beginPath(); contexto.arc(escalaX(valor), 230, 6, 0, Math.PI * 2); contexto.fill(); });
  const referencias = [{ nombre: 'Q1', valor: q1, color: '#2a9d8f' }, { nombre: 'P50', valor: mediana, color: '#168aad' }, { nombre: 'Q3', valor: q3, color: '#457b9d' }, { nombre: 'P90', valor: p90, color: '#c2410c' }, { nombre: 'P95', valor: p95, color: '#9a3412' }];
  referencias.forEach((referencia, indice) => { const x = escalaX(referencia.valor); contexto.strokeStyle = referencia.color; contexto.lineWidth = 3; contexto.beginPath(); contexto.moveTo(x, area.arriba); contexto.lineTo(x, area.base - 32 - indice * 9); contexto.stroke(); contexto.fillStyle = referencia.color; contexto.font = 'bold 12px Segoe UI, Arial'; contexto.fillText(`${referencia.nombre}: ${referencia.valor.toFixed(1)}`, x, area.base - 8 - indice * 13); });
}
Tu navegador no puede mostrar el gráfico.

24.17 Rango intercuartílico

El RIC se obtiene restando Q1 a Q3:

RIC = Q3 − Q1

Se utiliza para describir dispersión central y para detectar valores potencialmente atípicos mediante límites Q1 − 1,5 × RIC y Q3 + 1,5 × RIC.

24.18 Accesibilidad y comunicación

Una tabla alternativa debe informar el percentil, el valor, la unidad, el método y la cantidad de datos. Las líneas del gráfico deben tener etiquetas o estilos complementarios al color.

Debe evitarse decir simplemente “percentil alto”: es mejor indicar “P95 = 310 ms; aproximadamente 5 % de las observaciones queda por encima”.

24.19 Errores frecuentes

  • Usar una fórmula de percentiles sin documentarla.
  • Confundir P25 con el 25.º dato sin ordenar.
  • Interpretar “P90” como un valor con 90 % por encima.
  • Comparar percentiles de poblaciones o períodos distintos sin contexto.
  • Presentar P99 con demasiados decimales en una muestra pequeña.
  • Tratar un cálculo agrupado como exacto.
  • Olvidar que Q2 es la mediana.

24.20 Qué debes recordar de este tema

  • Los cuartiles dividen en cuatro partes, los deciles en diez y los percentiles en cien.
  • Q1 = P25, Q2 = P50 y Q3 = P75.
  • La interpolación puede producir valores no observados.
  • Las convenciones de cálculo deben documentarse.
  • P95 y P99 ayudan a estudiar colas y experiencias extremas.
  • El RIC es Q3 − Q1 y resume la mitad central.
  • El tamaño de muestra limita la precisión de percentiles extremos.

24.21 Conclusión

Cuartiles, deciles y percentiles convierten una distribución ordenada en una escala de posiciones relativas. Permiten comparar resultados, definir umbrales y describir el centro y las colas con más detalle que una única medida central.

Su interpretación exige declarar el método, el tamaño de muestra, las unidades y la población de referencia. En el próximo tema estudiaremos las medidas de dispersión.