Validación y Análisis · Tema 33

Análisis de estado estacionario

¿El sistema se asienta en un régimen medible o deriva sin fin? Detectar el permanente y medirlo con lotes honestos.

01 · Punto de partida

Régimen o deriva: no hay tercera

Una fila estable oscila alrededor de 8 con la misma distribución hora tras hora: hay régimen. Una con llegadas que crecen sin fin deriva: no hay «media de largo plazo». Medir estacionario donde no lo hay es promediar una escalera.

  • ¿La media se aplana o sigue subiendo?
  • ¿Los lotes se parecen entre sí?
  • ¿El IC por lotes es creíble?
  • ¿Régimen, ciclos o deriva?

02 · Definición

Estacionario, ciclos y deriva

◎

Estacionario

Media y dispersión estables: los lotes de cualquier tramo se parecen. Medible y proyectable.

〜

Cíclico

Patrón que se repite (día/noche): estacionario por ciclo, no por instante. Medir por ciclo completo.

↗

Deriva

Tendencia sin fin: no hay régimen. Informar tasa de deriva, no «media de largo plazo».

Tres regímenes, tres decisiones.
SerieLotesDecisión
Plana con ruidoParejosMedir con batch means
Ondulada periódicaIguales por cicloMedir por ciclo entero
Sube siempreCrecientesNo hay régimen: informar deriva

03 · Método

Protocolo en 5 pasos

  1. 1
    Truncar w (Temas 30–31).

    Sin corte no hay régimen: el transitorio contamina todos los lotes.

  2. 2
    Partir en k lotes iguales.

    k = 10–20 lotes con tamaño que decorrelacione (lotes largos, no muchos cortos).

  3. 3
    Promediar por lote y mirar.

    Lotes parejos = régimen; crecientes = deriva; alternados = ciclo mal cortado.

  4. 4
    Estimar μ̂ ± t·EE con k−1 gl.

    EE = s_lotes/√k con t de Student (k chico). Sin lotes no hay IC honesto en una corrida.

  5. 5
    Chequear con otra semilla/T.

    El régimen debe repetirse. Si cambia, era transitorio largo, no permanente.

truncar→k lotes→μ̂ ± IC→repetir

04 · Lotes bien hechos

Tamaño que decorrelaciona

Bien

Pocos y largos

k = 10 lotes largos: casi independientes, t honesta. El EE refleja la incerteza real.

Mal

Muchos y cortos

k = 100 correlacionados: EE falsamente chico e IC mentiroso. Más lotes no es más precisión si se correlacionan.

Ergodicidad
Promedio temporal = promedio entre réplicas. Si vale, una larga con lotes equivale a muchas cortas.
Deriva vs. ciclo
Deriva: lotes monótonos. Ciclo: lotes alternados con período. Cortar por ciclo entero lo revela.
MSER
Elige w minimizando EE de la media truncada (Tema 31). Automático + gráfico, nunca solo.

05 · Representación en Python

Batch means en 15 líneas

Python en tu navegador. Truncar, partir en lotes y dar IC con t ≈ 2,3 (k=10).

serie = [2, 6, 9, 11, 12, 13, 14, 14, 15, 14, 14, 15, 14, 13, 14, 15, 14, 14]
W, K = 4, 7
util = serie[W:]
m = len(util)//K*K
lotes = [sum(util[i*m//K:(i+1)*m//K])/(m//K) for i in range(K)]
import math
mu = sum(lotes)/K
s = math.sqrt(sum((v-mu)**2 for v in lotes)/(K-1))
print("lotes:", [round(v, 1) for v in lotes])
print(f"μ̂={mu:.2f} ± {2.45*s/math.sqrt(K):.2f} (t, k={K})")

Lotes ≈ 13–14,5 parejos: régimen. μ̂ ≈ 14 con IC angosto honesto.

Deriva que delata

deriva = [10+i*0.5 for i in range(14)]
L = [sum(deriva[i*2:(i+1)*2])/2 for i in range(7)]
print([round(v, 1) for v in L], "(crecientes: no hay régimen)")

06 · Exploración

Laboratorio: lotes que acusan deriva

Serie de 60 pasos hacia régimen 14 con deriva opcional (sube sin fin). Tu w trunca y tus k lotes miden. Observá medias por lote (barras), μ̂ ± IC y el veredicto: régimen, ciclo o deriva.

EXPERIMENTO 33

Batch means en vivo

μ̂ = media(lotes) · EE = s/√k

Los resultados numéricos aparecen debajo.
μ̂ régimen0,00
IC (t)—
Tendencia lotes0,00
Veredicto—

Sin deriva y w=8, los lotes son parejos: régimen medible.

Arriba: serie con corte w y bloques alternados. Abajo: media de cada lote en orden; pendiente = deriva.

Preguntas para explorar

  1. Sin deriva, w=8 y k=8: ¿μ̂, IC y tendencia? ¿Régimen?
  2. Subí deriva a +0,2: ¿lotes y tendencia? ¿El IC sigue valiendo como «régimen»?
  3. Con deriva 0 pero w=0: ¿primeros lotes? ¿Qué enseña sobre truncar antes de lotear?
Ver respuestas sugeridas
  1. μ̂ ≈ 14 ± 0,4, tendencia ≈ 0: régimen. Lotes parejos, IC honesto.
  2. Lotes crecientes (+0,2/paso), tendencia ≈ +1 por lote: deriva. El IC promedia una escalera: inválido como régimen.
  3. Primeros lotes bajos (transitorio): la media se hunde y la tendencia finge deriva. Truncar primero, lotear después.

07 · Comprensión

Confusiones frecuentes

«Serie plana a ojo = estacionario»

Plana en media pero con varianza creciente no es estacionaria. Mirar media y dispersión por lotes.

«Más lotes = más precisión»

Más lotes cortos = correlacionados = EE falso. Pocos y largos, siempre.

«Loteo sin truncar vale»

El primer lote contaminado hunde μ̂ y finge deriva. Truncar (Temas 30–31) antes de lotear.

«Deriva leve se promedia»

Promediar deriva fabrica un «régimen» que no existe. Informar tasa de deriva y horizonte, no media eterna.

08 · Práctica guiada

Ejercicios con Python

Ejercicio 1: lotes parejos vs. deriva

¿Régimen o deriva?

for L in [[14, 14.2, 13.8, 14.1], [12, 13, 14, 15]]:
    print(L, "→", "régimen" if max(L)-min(L) < 1 else "deriva")
Ver solución razonada

Primero parejo (±0,4): régimen. Segundo monótono (+3): deriva. El rango de lotes decide antes que el IC.

Ejercicio 2: IC por lotes

¿μ̂ ± IC con k=8?

import math
L = [14, 14.2, 13.8, 14.1, 14, 13.9, 14.2, 14]
m = sum(L)/len(L)
s = math.sqrt(sum((v-m)**2 for v in L)/(len(L)-1))
print(f"{m:.2f} ± {2.37*s/math.sqrt(len(L)):.2f}")
Ver solución

14,02 ± 0,11 (t₇ = 2,37): régimen preciso. Con lotes correlacionados el 0,11 sería mentira.

Ejercicio 3: ciclo mal cortado

¿Por qué alternan [12, 16, 12, 16]?

Ver una posible respuesta
print("Ciclo día/noche con lotes de medio ciclo: medir por ciclo entero")

Lotes que cortan el ciclo a la mitad alternan. Con lotes de ciclo completo se emparejan: el diseño de lote respeta el período.

09 · Síntesis

Ideas para recordar

  • Truncar w, partir en k = 10–20 lotes largos, μ̂ ± t·EE.
  • Lotes parejos = régimen; monótonos = deriva; sierra = ciclo.
  • Pocos y largos (independientes); muchos y cortos (IC falso).
  • Sin aplanamiento no hay régimen: informar deriva, no media eterna.
  • Repetir con otra semilla/T: el régimen se confirma.

En el próximo tema preguntaremos qué mueve la aguja: análisis de sensibilidad.