Parámetros de dispersión: problemas de examen resueltos

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Estadística: parámetros de dispersión / Problemas de examen resueltos

Ampliación de Matemáticas / 3º ESO

PROBLEMAS DE EXAMEN

Parámetros de dispersión

Calcula la desviación media de las siguientes series de números:

1

2

A: 1, 3, 7, 5, 8, 9, 2 B: 3, 1, 4, 7, 9, 9, 2

Un grupo de investigadores realiza un estudio sobre el número de horas que los estudiantes de 3º de ESO dedican al día a participar en las redes sociales. En las encuestas a 60 alumnos, se obtienen los siguientes resultados: • 3 alumnos dedican menos de 15 minutos. • 5 alumnos dedican entre un cuarto de hora y media hora. • 12 alumnos dedican entre media hora y 45 minutos. • 9 alumnos dedican entre tres cuartos de hora y 1 hora. • 23 alumnos dedican entre 1 hora y 75 minutos. • 8 alumnos dedican entre 75 minutos y 1 hora y media. Calcula la media de minutos que dedican los alumnos a conectarse a redes sociales. Calcula también la desviación media de los datos.

3

La gráfica muestra la distribución de las notas de los alumnos de dos clases A y B. Calcula la media aritmética de las dos distribuciones. ¿La media calculada puede servir como indicador para comparar las dos distribuciones de datos? Razona la respuesta. ¿Qué otros parámetros podemos calcular para comparar las notas de las dos clases? 7

6

5

4 Grupo A Grupo B

3

2

1

0 0-1

CC BY-NC-SA

1-2

2-3

3-4

4-5

5-6

pág. 1 de 8

6-7

7-8

8-9

9-10

Enrique Benimeli 2011


Estadística: parámetros de dispersión / Problemas de examen resueltos

4

Se desea estudiar la estatura de los alumnos de una clase de 3º de ESO. Para ello se hace una medición de cada uno de ellos que quedan reflejados en una tabla. Calcula la media aritmética y la desviación típica. Tabla de estaturas

154

161

159

175

151

163

160

154

158

168

152

153

163

168

150

167

154

150

179

171

156

155

159

162

163

160

157

160

158

169

Tabla 1. Altura de 30 alumnos de 3º de ESO.

La Tabla 2 muestra el número de turistas internacionales llegados a España durante el año 2008. Calcula la media de turistas llegados ese año así como la desviación típica.

Llegada de turistas internacionales (en miles)

5

meses

Turistas (miles)

enero

2945

febrero

3153

marzo

4208

abril

4314

mayo

5610

junio

5680

julio

7055

agosto

7105

septiembre

5606

octubre

4910

noviembre

2950

diciembre

2864

Tabla 2. Llegada de turistas internacionales (en miles)

CC BY-NC-SA

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Enrique Benimeli 2011


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Ampliación de Matemáticas / 3º ESO

SOLUCIONES

Parámetros de dispersión

Calcula la desviación media de las siguientes series de números:

1

A: 1, 3, 7, 5, 8, 9, 2 B: 3, 1, 4, 7, 9, 9, 2

Este es un problema de cálculo de media, desviaciones y desviación media de datos no agrupados. Puesto que los datos no están agrupados, para el cálculo de la desviación media podemos utilizar la siguiente fórmula:

d m=

∑ ∣xi− x∣ N

por lo que, en primer lugar, necesitamos calcular la media en ambos casos. De igual modo, al no estar los datos agrupados, sencillamente los sumamos y dividimos entre la cantidad de números (7).

xA=

∑ xi = 1375892 =5 N

7

xB =

∑ xi = 3147992 =5 N

7

Con la media calculada en ambos casos (que además coincide), ya podemos calcular cada una de las desviaciones d i , como muestra la tabla. A

d i =x i −x

∣x i − x∣

B

d i =x i − x

∣x i − x∣

1

-4

4

3

-2

2

3

-2

2

1

-4

4

7

2

2

4

-1

1

5

0

0

7

2

2

8

3

3

9

4

4

9

4

4

9

4

4

2

-3

3

2

-3

3

18

20

Finalmente, con los datos de la tabla, ya podemos calcular la desviación media para A y B:

d m  A=

CC BY-NC-SA

∑ ∣x i −x∣= 18 =3,6 N

5

d m  B=

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∑ ∣xi − x∣= 20 =4 N

5

Enrique Benimeli 2011


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Un grupo de investigadores realiza un estudio sobre el número de horas que los estudiantes de 3º de ESO dedican al día a participar en las redes sociales. En las encuestas a 60 alumnos, se obtienen los siguientes resultados: • 3 alumnos dedican menos de 15 minutos. • 5 alumnos dedican entre un cuarto de hora y media hora. • 12 alumnos dedican entre media hora y 45 minutos. • 9 alumnos dedican entre tres cuartos de hora y 1 hora. • 23 alumnos dedican entre 1 hora y 75 minutos. • 8 alumnos dedican entre 75 minutos y 1 hora y media. Calcula la media de minutos que dedican los alumnos a conectarse a redes sociales. Calcula también la desviación media de los datos.

Este es un problema de cálculo de media aritmética y desviación media de datos agrupados.

Tabla de frecuencias

El primer paso es convertir los datos a un formato de tabla, donde podamos organizar mejor el número de alumnos en cada uno de los intervalos de tiempo, según el tiempo que dedican. Intervalos

xi

ni

xi · ni

∣x i − x∣· ni

0 → 15 min.

7,5

3

22,5

141

15→ 30 min.

22,5

5

112,5

160

30 → 45 min.

37,5

12

450

204

45 → 60 min.

52,5

9

472,5

18

60 → 75 min.

67,5

23

1552,5

299

75 → 90 min.

82,5

8

660

224

60

3270

1046

Para el cálculo de la media, puesto que los datos están agrupados, utilizamos la fórmula:

x =

∑ xi · ni = 3270 =54,5 N

60

Es decir, los alumnos de 3º de la ESO encuestados, dedican una media de 54 minutos y medio diarios a conectarse a las redes sociales. Finalmente, para calcular la desviación media, bastaría con aplicar la fórmula:

d m=

CC BY-NC-SA

∑ ∣xi − x∣· ni = 1046 =17,43 N

60

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Estadística: parámetros de dispersión / Problemas de examen resueltos

La gráfica muestra la distribución de las notas de los alumnos de dos clases A y B.

3

Calcula la media aritmética de las dos distribuciones. ¿La media calculada puede servir como indicador para comparar las dos distribuciones de datos? Razona la respuesta. ¿Qué otros parámetros podemos calcular para comparar las notas de las dos clases? 7

6

5

4 Grupo A Grupo B

3

2

1

0 0-1

1-2

2-3

3-4

4-5

5-6

6-7

7-8

8-9

9-10

El problema es un ejemplo de cálculo de media aritmética y desviación típica de una serie de datos agrupados y representados en una gráfica. Para comparar las dos distribuciones de datos, calculamos la media aritmética y desviación típica en cada caso por separado. Para ello construimos la siguiente tabla de frecuencias. Grupo A

Grupo B

xi

ni

xi · ni

xi · ni

ni

xi · ni

xi 2 · ni

0→1

0,5

1

0,5

0,25

5

2,5

1,25

1→2

1,5

1

1,5

2,25

4

6

9

2→3

2,5

3

7,5

18,75

1

2,5

6,25

3→4

3,5

6

21

73,5

2

7

24,5

4→5

4,5

5

22,5

101,25

2

9

40,5

5→6

5,5

5

27,5

151,25

2

11

60,5

6→7

6,5

4

26

169

4

26

169

7→8

7,5

1

7,5

56,25

3

22,5

168,75

8→9

8,5

3

25,5

216,75

4

34

289

9 → 10

9,5

2

19

180,5

4

38

361

31

158,5

969,75

31

158,5

1129,75

Tabla de frecuencias

Intervalos

CC BY-NC-SA

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2

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En primer lugar, a partir de la tabla, realizamos el cálculo de la media aritmética para A y B.

xA=

∑ xi · ni = 158,5 =5,11 N

31

xB =

∑ xi · ni = 158,5 =5,11 N

31

Podemos observar que las medias obtenidas son la misma y por tanto no pueden servir para comparar las distribuciones A y B. Para realizar algún tipo de comparación podemos calcular la desviación típica en ambos casos, para lo que en primer lugar necesitamos conocer la varianza.

VA

xi 2 · ni ∑ 969,75 2 2 = −x = −5,11 =5,14 N

31

VA

xi 2 · ni ∑ 1129,75 2 2 = −x = −5,11 =10,3 N

31

Finalmente, calculando la raíz de la varianza en ambos casos, obtenemos la desviación típica:

 A=  V A=  5,14=2,27

 B =  V B=  10,3=3,21

Tras calcular la desviación típica para las distribuciones A y B, podemos afirmar que existe mayor dispersión en los datos de la distribución B.

4

Se desea estudiar la estatura de los alumnos de una clase de 3º de ESO. Para ello se hace una medición de cada uno de ellos que quedan reflejados en una tabla. Calcula la media aritmética y la desviación típica.

El problema es un ejemplo de cálculo de media aritmética y desviación típica de una serie de datos agrupados. Tabla de estaturas 154

161

159

175

151

163

160

154

158

168

152

153

163

168

150

167

154

150

179

171

156

155

159

162

163

160

157

160

158

169

Tabla 1. Altura de 30 alumnos de 3º de ESO.

Tabla de frecuencias

En este problema conviene agrupar los datos en intervalos. El menor de los valores es 150 y el mayor 179, por lo tanto, una buena agrupación de los datos puede ser cada 5 cm, empezando en 150 cm y tomando 180 como último valor. La tabla de frecuencias quedaría de la siguiente forma: Intervalo

xi

ni

xi · ni

xi 2 · ni

150-155

152,5

8

1220

186050

155-160

157,5

7

1102,5

173643,75

160-165

162,5

8

1300

211250

165-170

167,5

4

670

112225

170-175

172,5

1

172,5

29756,25

175-180

177,5

2

355

63012,5

30

4820

775937,5

Tabla de frecuencias para el cálculo de media y desviación típica

CC BY-NC-SA

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Estadística: parámetros de dispersión / Problemas de examen resueltos

Para el cálculo de la media aritmética, puesto que los datos están agrupados en intervalos, aplicamos la siguiente fórmula:

x =

∑ xi · ni = 4820 =160,67≈161 N

30

es decir, la estatura media de los alumnos de 3º de ESO es 161 cm (1,61 m). Para el calcula de la desviación típica, en primer lugar calculamos la varianza:

V=

∑ xi 2 · ni −x 2= 775937,5 −160,672 =49,73 N

30

Finalmente, para obtener la desviación típica, calculamos la raíz de la varianza:

=  V =  49,73=7,05

5

La Tabla 2 muestra el número de turistas internacionales llegados a España durante el año 2008. Calcula la media de turistas llegados ese año así como la desviación típica.

Llegada de turistas internacionales (en miles)

El problema es un ejemplo de cálculo de media aritmética y desviación típica de una serie de datos no agrupados. meses

Turistas (miles)

enero

2945

febrero

3153

marzo

4208

abril

4314

mayo

5610

junio

5680

julio

7055

agosto

7105

septiembre

5606

octubre

4910

noviembre

2950

diciembre

2864

Tabla 2. Llegada de turistas internacionales (en miles)

Para el cálculo de la media aritmética, puesto que los datos son pocos y no están agrupados, simplemente aplicamos la siguiente fórmula:

x =

∑ xi N

es decir, sumamos todos los datos (2945, 3143, …, 2864) y dividimos por la cantidad de datos, 12 (doce meses).

x = CC BY-NC-SA

∑ xi = 29453143⋯2864 = 56400 =4700 N

12

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Para el cálculo de la desviación típica (

 ), debemos calcular previamente la varianza ( V ), cuya fórmula es: xi 2 · ni ∑ 2 V= −x N

Sin embargo, al no estar los datos agrupados, la fórmula se simplifica y queda de la siguiente forma:

xi 2 ∑ 2 V= − x N

Llegada de turistas internacionales (en miles)

Para ello, construimos la siguiente tabla para facilitar el cálculo:

meses

Turistas (miles)

xi 2

enero

2945

8673025

febrero

3153

9941409

marzo

4208

17707264

abril

4314

18610596

mayo

5610

31472100

junio

5680

32262400

julio

7055

49773025

agosto

7105

50481025

septiembre

5606

31427236

octubre

4910

24108100

noviembre

2950

8702500

diciembre

2864

8202496

56400

291361176

Tabla 2

xi2 ∑ 291361176 2 2 V= − x = −4700 =2190098 N

12

=  V =  2190098=1479,9

Recuerda: • Plantea los problemas de forma clara y ordenada. • Escribe las fórmulas que utilizas en cada ejercicio. • Expresa los resultados con 2 decimales. • Escribe nombre y apellidos en todas las hojas del examen y numera las páginas.

CC BY-NC-SA

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