Probabilidad y Estadística · Tema 42

Estimación del error

Cuantificar la precisión del resultado: semi-ancho de medias y proporciones, bootstrap cuando no hay fórmula y cómo informar.

01 · Punto de partida

Todo resultado viaja con su ±

«Media 120» sin error no decide; «120 ± 1,1 (95 %, R = 200)» sí. El error es el semi-ancho del intervalo: 1,96·s/√R para medias, 1,96·√(p̂(1−p̂)/R) para proporciones. Sin fórmula (medianas, cuantiles), el bootstrap lo estima re-muestreando.

El error cae con √R: precisión decimal cuesta cientos; centesimal, miles.

  • ¿Qué semi-ancho tiene cada número que informo?
  • ¿Alcanza para distinguir A de B?
  • ¿Bootstrap o fórmula para este estadístico?
  • ¿Cómo lo escribo para que otro decida?

02 · Definición

Fórmulas y bootstrap

x̄±

Media

1,96·s/√R. Totales s = 8, R = 200: ±1,1. La clásica de promedios.

p̂±

Proporción

1,96·√(p̂(1−p̂)/R). p̂ = 0,5, R = 400: ±0,05. Tasas y quiebres.

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Bootstrap

Re-muestrear R con reposición 1000 veces; s de los re-estimados = SE. Vale para medianas y P95.

Semi-ancho 95 % por R.
R50200800
Media s=8±2,2±1,1±0,55
p=0,5±0,14±0,07±0,035

03 · Informar sin mentir

Formato que decide

Informe útil

Centro ± margen (método, R)

«120,3 ± 1,1 (95 %, R = 200)». Reproducible y comparable: otro verifica.

Informe roto

Punto sin error

«120,3» o «±0,0» con R = 5. Falsa precisión que decide mal.

Decimales
No más que el error: ±1,1 justifica un decimal, no tres.
Comparar
Con errores que se solapan no hay ganador sin test (tema 43).
Raras
p̂ chico pide R enorme o exactos: el error relativo manda.
Medianas
Sin fórmula simple: bootstrap con 1000 re-muestras y percentiles.

04 · Ejemplos

± que cambian veredictos

Centro±1,96·SE=Veredicto
  1. 1
    Ventas.

    120 ± 1 con R = 256: stock 122 se distingue; 120,5 no.

  2. 2
    Quiebre.

    0,42 ± 0,03 con R = 1000: el 40 % es sólido, no ruido.

  3. 3
    Espera.

    4 ± 0,1: SLA 4,5 holgado con margen.

  4. 4
    Mediana.

    Bootstrap da 7,4 ± 0,3 sin fórmulas.

  5. 5
    Rara.

    p̂ = 0,002 con R = 1000: ±0,003 relativo 150 %. Pedir 100×.

05 · Representación en Python

Error en 4 líneas + bootstrap

Python en tu navegador. Fórmula y bootstrap deben coincidir en la media.

import random, statistics, math
random.seed(421)
R = [sum(random.uniform(6,14) for _ in range(12)) for _ in range(300)]
m, s = statistics.mean(R), statistics.stdev(R)
print(round(m,1), "±", round(1.96*s/math.sqrt(len(R)),2))

Consejo: con R = 30 el ± salta; con 2000 se estabiliza en ~±0,35.

Bootstrap de la media

import random, statistics
random.seed(9)
xs = R[:60]
boots = [statistics.mean(random.choices(xs, k=len(xs))) for _ in range(1000)]
print("SE boot:", round(statistics.stdev(boots),3))

06 · Exploración

Laboratorio: dos errores que caen con R

Totales 12×U(6,14) (media) y quiebre con stock 120, P ≈ 0,5 (proporción). Curvas = semi-ancho 95 % vs R (log). La recta marca tu E objetivo: donde cada curva la cruza está su R pedido.

EXPERIMENTO 42

E(R) media y proporción

E ~ 1/√R

Los resultados numéricos aparecen debajo.
E media (120 ±)—
E P(quiebre) (±)—
R pedido media | prop—
R actual400

La proporción (p≈0,5) pide más R que la media para E = 1 punto… en escala propia.

Eje x log 20–2000. La media cae de ±3 a ±0,3; la proporción de ±0,2 a ±0,02.

Preguntas para explorar

  1. Con R = 50, ¿E media y E proporción cuánto dan? ¿Y con 2000?
  2. ¿Qué R pide E media = 0,5? ¿Y E prop = 0,02?
  3. Si p fuera 0,02, ¿la curva de proporción estaría arriba o abajo? ¿Por qué?
Ver respuestas sugeridas
  1. ~±2,2/±0,14 vs ~±0,35/±0,022: 40× R para ~6× precisión.
  2. ~1000 y ~2400: las proporciones exigen más para dígitos finos.
  3. Abajo en absoluto (±0,006 con R = 1000) pero enorme en relativo (±30 %): raras piden N por relativo.

07 · Comprensión

Confusiones frecuentes

«s es el error de la media»

No: s es dispersión de réplicas; el error es s/√R. Confundirlos infla 14× con R = 200.

«Bootstrap crea datos»

Re-muestrea los que hay: mide error muestral, no inventa información ni corrige sesgo.

«E chico siempre alcanza»

Debe compararse con la diferencia a detectar: E = 1 no distingue 120,3 de 120,8.

«Decimales de más dan precisión»

Dan risa técnica: con ±1,1 informar 120,347 es falso. Un decimal como mucho.

08 · Práctica guiada

Ejercicios con Python

Ejercicio 1: E de la media

Con s = 8 y R = 200, calculá E 95 %. ¿Y con 800?

import math
for R in [200, 800]:
    print(R, round(1.96*8/math.sqrt(R),2))
Ver solución razonada

1,11 y 0,55: 4× R para mitad. Así se presupuesta la cifra decimal.

Ejercicio 2: E de proporción rara

Con p̂ = 0,02 y R = 1000, ¿E absoluto y relativo?

import math
p, R = 0.02, 1000
e = 1.96*math.sqrt(p*(1-p)/R)
print(round(e,4), round(e/p,2))
Ver solución

±0,0087 absoluto, ±43 % relativo: para ±10 % hacen falta ~20000. Raras cuestan.

Ejercicio 3: bootstrap vs fórmula

Con 80 totales, compará SE fórmula vs bootstrap de la media.

Ver una posible respuesta
import random, statistics, math
random.seed(421)
xs = [sum(random.uniform(6,14) for _ in range(12)) for _ in range(80)]
print("fórmula:", round(statistics.stdev(xs)/math.sqrt(len(xs)),2))
boots = [statistics.mean(random.choices(xs,k=len(xs))) for _ in range(1000)]
print("boot:", round(statistics.stdev(boots),2))

Ambos ~0,9: el bootstrap calca la fórmula en la media y la extiende a medianas.

09 · Síntesis

Ideas para recordar

  • Media: 1,96·s/√R. Proporción: 1,96·√(p̂(1−p̂)/R).
  • Sin fórmula: bootstrap con 1000 re-muestras.
  • E se compara con la diferencia a detectar.
  • Informar centro ± E (método, R) con decimales acordes.
  • Raras piden R por error relativo, no absoluto.

En el próximo tema compararemos con error: comparación estadística de escenarios.