Medidas de dispersión y de posición

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LAS MEDIDAS DE DISPERSIÓN Y DE POSICIÓN ESTADÍSTICA APLICADA A LA FUNCIÓN POLICIAL

Título del Recurso: Las medidas de dispersión y de posición Propósito: Conocer las medidas dispersión y posición y su aplicabilidad en el estudio de problemas vinculados a la función policial. Palabras Claves: dispersión, posición, estadística, medidas. Tabla de Contenido:

* * * *

Repasando el Servicio de Policía Comunal Concepto de policía comunal. Elementos de la policía comunitaria Prevención del Crimen Basada en la Comunidad

Duración de la Navegación: Treinta minutos (30) minutos, aproximadamente.


LAS MEDIDAS DE DISPERSIÓN Y DE POSICIÓN ESTADÍSTICA APLICADA A LA FUNCIÓN POLICIAL

Autor: Universidad Nacional Experimental de la Seguridad (UNES) Diseño pedagógica web: Marcos Vasquéz y Javier Trias Edición y Montaje: Carleidys Rodríguez - carlelandaeta@gmail.com Experto en Contenido: Marcos Vásquez y Migdalys Marcano Fecha de creación: 17 de noviembre del 2011


LAS MEDIDAS DE DISPERSIÓN Y DE POSICIÓN ESTADÍSTICA APLICADA A LA FUNCIÓN POLICIAL

En nuestro esfuerzo por describir un conjunto de números hemos visto que es de utilidad ubicar el centro del conjunto de datos. Pero identificar una medida de tendencia central rara vez es suficiente.

Una

descripción

más

completa del conjunto de datos puede obtenerse si se mide qué tan dispersos están los datos alrededor de dicho punto central. Esto es precisamente lo que hacen las medidas de dispersión. Indican cuánto se desvían las observaciones alrededor de su media. Veamos los siguientes conjuntos:

CONJUNTO DE DATOS A

0,5,10

CONJUNTO DE DATOS B

4,5,6

CONJUNTO DE DATOS C

5,5,5

Los tres tienen una media de cinco. ¿Se debe por tanto concluir que los conjuntos de datos son similares? Claro que no. Sin embargo, si se informa sólo sus medias, si ver las observaciones, se puede concluir que hay similitud. Una imprecisión más notoria de los conjuntos de datos resultaría si se compara el grado en el cual se dispersaron las observaciones individuales en cada conjunto de datos o se expandieron alrededor de la media cinco. Las observaciones en el primer conjunto


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de datos están muy dispersas por encima y por debajo de la media, mientras que aquellas del segundo grupo de datos están comparativamente cerca de ésta. El tercer conjunto de datos no tiene dispersión, todas las observaciones son iguales a la media. Sabiendo esto, sería poco probable asumir de manera errónea cualquier similitud en los conjuntos de datos simplemente con base en su media. En este sentido, las medidas de dispersión son muy útiles e informativas.

La medida de dispersión más simple (y menos útil) es el rango o recorrido. El rango es simplemente la diferencia entre la observación más alta y la más baja. Su ventaja es que es fácil de calcular. Su desventaja es que considera sólo dos de los cientos de observaciones que hay en un conjunto de datos. El resto de las observaciones se ignoran. Si tenemos una muestra (x1,…,xn) ordenada de menor a mayor, el rango viene dado por la siguiente ecuación:

Si los datos no están ordenados el rango viene dada por:

Veamos un ejemplo: Se realizo un estudio basado en los años de servicio que poseen los oficiales en determinada división y estos son los resultados arrojados:

13

10

1

2

4

14

11

7

4

5


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Se desea calcular el rango a partir de estos datos con lo cual debemos primero ordenar los datos de menor a mayor:

1

2

4

4

5

7

10

11

13

14

Una vez ordenados calculemos el rango:

La varianza es una medida estadística que mide la dispersión de los valores respecto a un valor central (la media). Es la media de los cuadrados de las diferencias entre cada valor de la variable y la media de La muestra o población. Comúnmente se denota S2 o σ2. Formalmente la varianza para una población X=(x1,…,xn) se calcula de la siguiente forma:

Esta varianza es utilizada cuando se posee los datos de una población. Ejemplo: Tomando los datos del ejemplo anterior calculemos la varianza, primero calculemos la media:

Una vez calculamos la media podemos hallar la varianza:

En algunos casos se suele trabajar con la varianza centrada, que se utiliza para cuando se poseen muestras de la población, esta viene dada por la siguiente expresión:


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La varianza puede ser en algunas ocasiones difícil de interpretar, por ejemplo en el caso antes estudiado qué significa tener una varianza tan grande en comparación con los datos. Para evitar este problema definimos otra medida de dispersión, la desviación típica o desviación estándar, esta se halla con la raíz cuadrada positiva de la varianza. Comúnmente se representa con las letras S o σ. Formalmente esta se calcula de la siguiente forma:

Ejemplo: Calculemos la desviación típica para la población anterior:

COVARIANZA La covarianza entre dos conjuntos de datos es un resumen estadístico que permite conocer si las variables están relacionadas entre sí. Si tenemos dos grupos de variables X e Y, la covarianza viene dada por la siguiente expresión:

Si la covarianza es positiva, hay una dependencia directa o positiva entre las variables; es decir, a grandes valores de X le corresponden grandes valores de Y

Si la covarianza es negativa, hay una dependencia inversa o negativa entre las variables; es decir, a grandes valores de X le corresponden pequeños valores de Y. Si la covarianza es “0”, decimos que no hay relación lineal entre las variables.


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Como extensión de la idea de mediana (que divide los datos en dos partes iguales) podríamos pensar en aquellos valores que dividen a los datos en cuatro partes iguales aproximadamente, representados por Q1, Q2 y Q3, los cuales se llaman primero, segundo y tercer cuartil, respectivamente, claramente Q2 es la mediana. Si denotamos por Q1 = x0.25, Q2 = x0.50, Q3 = x0.75 la notación nos dice el significado de cada uno de ellos, así, x0.25 es un valor tal que aproximadamente el 25% de las observaciones están a su izquierda, similarmente para los otros casos. Análogamente, los valores que dividen los datos en diez partes iguales se llaman deciles:

En algunas aplicaciones, especialmente cuando hay una gran cantidad de datos, es preferible usar percentiles (división de datos en cien partes iguales). El percentil Pp o percentil p−ésimo es el centil de p% y representa un número tomado entre las observaciones, ordenadas de menor a mayor tal que p% de la muestra está a la izquierda y el (100 − p)% está a la derecha. Para hallar P p procedemos de manera análoga al caso de la mediana. En primer lugar buscamos la clase donde se encuentra

con p= 1,.., 99, en la

tabla de las frecuencias acumuladas. Luego aplicamos la siguiente ecuación:


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En donde Li es el límite inferior de la clase donde se encuentra el percentil, N es la suma de las frecuencias absolutas, Fi-1 es la frecuencia absoluta acumulada anterior a la clase media y ai es la amplitud de la clase. Ejemplo: La Universidad Nacional Experimental de la Seguridad realizo una evaluación para determinar el grado de avance de sus discentes en una escala del 1 al 100, arrojando la siguiente tabla de frecuencia:

Clases

Frecuencia (fi)

Frecuencia absoluta (Fi)

[0,10)

189

189

[10,20)

213

402

[20,30)

335

737

[30,40)

315

1052

[40,50)

343

1395

[50,60)

460

1855

[60,70)

585

2440

[70,80)

351

2791

[80,90)

274

3065

[90,100)

203

3268

Se va realizar una premiación a las y los discentes por merito, a partir de los resultados de la evaluación, solo se tomaran en cuenta el 20% de la población. Para ello calculemos el percentil 80-ésimo ya que a la izquierda de este se refleja el 80% de los datos y a su derecha el 20% de ellos. Primeramente calculamos la ubicación del percentil, para ello resolvamos la siguiente ecuación:


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Con esta información conocemos que el percentil se encuentra en la clase [70,80), el Li es 70, el Fi-1 es igual a 2440, el fi es igual a 351 y ai vale 10. Una vez hallados los datos, calculemos el percentil:

De esta forma sabemos que los y las discentes con calificación por encima de 74.968 son los candidatos a recibir la premiación.

Hacer un estudio estadístico no es necesariamente complejo, pero requiere dedicarle tiempo y practicar para conseguir buenos resultados. Por ello, en el siguiente espacio encontraras diversos problemas estadísticos que te invitamos a realizar.

1. Según el informe de la CONAREPOL la tasa de delitos que mas impactan a la ciudadanía se presentan en la siguiente tabla:

Delito

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

Hurtos

316

291

268

212

191

213

236

208

198

Robos

141

133

144

145

135

168

166

126

119

69

105

124

131

174

178

125

112

138

132

105

114

131

122

129

146

50

44

67

113

201

277

233

206

Robos

de 70

autos Lesiones

137

Secuestros 59


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Tasa por cada 100000 habitantes

En base a estos datos realice lo siguiente: a) Calcule las medias, medianas, modas y desviación típica de la muestra para cada delito, compárelas y analícelas. b) Realice un histograma para las 5 variables utilizando un color distinto para cada tipo de delito. c) Tome los últimos 3 años y realice tres gráficos circulares con los porcentajes por delito de cada año.

2. Para organizar tu plan de patrullaje diario decides hacer un estudio estadístico basado en el horario de salida del trabajo o centro educativo de las personas que habitan el sector. Los horarios recabados de las encuestas realizadas se presentan a continuación: 1pm

11am

5pm

7pm

5pm

3pm

11am

10am

12pm

2pm

8pm

8pm

7pm

5pm

6pm

3pm

12pm

11am

10am

5pm

3pm

4pm

6pm

9pm

1pm

7pm

6pm

4pm

3pm

8pm

7pm

11am

10am

12pm

1pm

10am

9am

1pm

2pm

7pm

8pm

6pm

10pm

10am

1pm

2pm

6pm

7pm

Realiza un estudio de la media, mediana, moda y varianza de los horarios presentados, analiza los resultados e interprétalos. ¿Cuál es el mejor horario para comenzar tu ruta de patrullaje? Elabora un histograma con las frecuencias de los horarios e interpreta el mismo.

3. Los sitios de venta ilícita o no de alcohol cercanos a instituciones educativas y a sitios de recreación son un serio problema para nuestro país, por lo cual se


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quiere realizar un estudio de una determinada zona de caracas basado en estos lugares. Se consideran 3 instituciones educativas y 8 sitios de recreación para llevar a cabo los estudios, los resultados son los siguientes: Lugares

N° de lugares de venta

N° de lugares de venta

ilícita

licita

Institución A

6

2

Institución B

5

3

Institución C

7

4

Parque A

4

5

Parque B

7

3

Parque C

5

1

Cancha A

5

0

Cancha B

6

3

Cancha C

5

4

Cancha D

7

3

Cancha E

5

5

Utilizando estos datos calcula la media mediana y desviación típica de ambas variables e interpreta sus resultados. Realiza un gráfico que compare el comportamiento de las medias de las instituciones, los parques y las canchas en cuanto a los lugares de venta ilícita, interpreta el gráfico obtenido.

4. A continuación se presentan los datos del número de infracciones de tránsito registradas en un conocido cruce, los datos se presentan durante los doce meses del año anterior: 321

412

326

375

398

306

299

2354

487

378

384

455


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Calcula las medidas de tendencia central (media, moda (si la hay) y mediana) e indica cual representa mejor a los datos. Calcula la desviación típica de la muestra e interpreta el resultado.

5. Se realizan encuestas relacionadas con la situación delictiva que se presenta en una determinada zona del país, a partir de estos datos se desea conocer que factor influye en que los jóvenes cometan actos delictivos. El resumen de las encuestas por zonas se presenta en la siguiente tabla:

Zona

Delitos

Delitos

Complejos

Sitios de

Instituciones

por mes

realizados

deportivos

recreación

educativas

por

activos

jóvenes A

356

145

5

4

5

B

273

167

4

4

5

C

425

328

2

2

4

D

420

315

3

2

3

E

156

101

7

4

5

F

736

456

1

1

6

G

398

333

2

1

4

H

245

185

4

3

3

Calcula, analiza e interpreta desde el punto de vista policial, la covarianza entre las variables presentadas.

6. Cada factor que influye en el hecho de resolver o no alguna situación de enfrentamiento debe ser debidamente estudiado, por lo que queremos analizar dos de los factores que influyen en este, el factor plan táctico y el factor tiempo de respuesta. Para llevar a cabo dicho estudio analizaremos diversas


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situaciones que se le presentaron a 30 oficiales policiales, estas se presentan a continuación: Oficial Tiempo de Plan Táctico (5-20) respuesta

Resuelve

(1-2)

(1-4) Restricción

sorpresa

Factor

(1-5)

Distancia

(1-3)

Ocultamiento

(1-6)

Cobertura

reacción

de motora Tiempo

ejecución

Tiempo

de

(seg)

1

1

0.5

6

3

4

3

2

1

2

2

1

2

2

1

3

2

2

3

1

1.5

4

3

5

4

1

1

4

0.5

0.5

5

2

1

1

1

1

5

1

0.5

2

3

4

4

2

1

6

1

1

1

2

2

2

1

2

7

1

2

4

3

2

3

2

2

8

1.5

1.5

5

3

5

4

2

1

9

0.5

1

2

1

2

3

1

2

10

1

1.5

4

3

5

4

2

1

11

1.5

0.5

1

1

1

1

1

2

12

1

1

6

3

2

3

1

2

13

2

1.5

6

3

2

3

2

1

14

1

0.5

5

2

4

4

2

1

15

1.5

2

2

3

5

4

2

1

16

0.5

1

3

2

2

2

1

2

17

1

0.5

4

2

4

3

2

1

18

2

1

3

2

1

2

1

2

19

2

2

1

2

1

3

1

2

20

1.5

1

6

3

4

3

2

1


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21

0.5

2.5

6

3

5

3

2

1

22

2

0.5

2

1

1

2

2

2

23

1

0.5

5

3

5

4

2

1

24

1.5

1.5

4

2

5

3

2

1

25

1

1.5

5

3

5

2

1

1

26

1

1

3

2

3

1

2

1

27

1.5

2

1

1

2

1

1

2

28

1

2

6

3

4

2

2

1

29

1.5

0.5

2

2

2

3

1

2

30

2

1

2

3

5

4

2

1

En la tabla se muestran las siguientes variables: a) “Tiempo de respuesta” medida en segundos que se divide en tiempo de ejecución motora y tiempo de reacción. b) “Plan táctico” medida cuantitativamente del 5 al 20 siendo 5 un deficiente plan táctico y 20 un correcto plan táctico. El plan táctico se divide a su vez en cobertura (medida del 1 al 6), ocultamiento (medida del 1 al 3), distancia (medida del 1 al 5), factor sorpresa (medida del 1 al 4) y restricción (medida del 1 al 2) c) “Resuelve” que indica si el funcionario o la funcionaria resuelve (1) o no (2) al momento de la acción. Utilizando estos datos

y analizándolos de manera estadística responde lo

siguiente: a) ¿En donde se debe hacer énfasis a la hora de capacitar a sus funcionarios y funcionarias policiales, en el tiempo de respuesta o en el plan táctico?, para ello calcule la covarianza de las variables mencionadas con la variable denominada “resuelve” b) Tomando solo los casos en donde el funcionario o la funcionaria resuelve, calcule los porcentajes en los cuales esto se debe al hecho de tener un buen plan táctico o al hecho de tener un buen tiempo de respuesta


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(Recuerde que puede deberse a ambos factores o a ninguno (Factor suerte)), para ello guíese por la media de de cada variable a la hora de indicar si un factor influyo en el momento de resolver. c) Utilizando los porcentajes del ítem b realice un grafico apropiado que muestre estos resultados, luego analícelos y escriba un breve informe de un párrafo con los resultados obtenidos.

7. Se quiere estudiar los accidentes de tránsito en una zona de caracas, para ello se divide dicha zona en dos partes y se realiza el estudio durante un mes. Los resultados de estos estudios se presentan a continuación:

Días (Zona A)

Accidentes de

Días (Zona B)

Accidentes de

tránsito

tránsito

(1 al 5)

13

(1 al 5)

25

(6 al 10)

15

(6 al 10)

22

(11 al 15)

21

(11 al 15)

27

(16 al 20)

56

(16 al 20)

21

(21 al 25)

13

(21 al 25)

55

(26 al 30)

15

(26 al 30)

37

Elabora dos gráficos de frecuencia uno para cada zona y compáralos. Realiza un estudio de la covarianza entre las muestras e interpreta el resultado obtenido. ¿Sera necesario elaborar tablas de datos para ambas zonas o con una se puede generalizar?, justifica tu respuesta.

8. Realiza una encuesta con tus compañeros en donde conozcas los siguientes datos: edad, peso, altura, color de cabello, color de ojo, último digito de la cedula de identidad. Utilizando estos datos realiza el siguiente estudio: a) Calcula las medidas de tendencia central para las variables edad, peso y altura.


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b) Calcula la moda de las variables color de cabello y color de ojo. c) Elabora un histograma para cada una de las variables. d) Calcula la desviación típica de las variables edad y último digito de la cedula de identidad. e) Calcula la correlación entre las variables peso y altura e interpreta su resultado.

9. Se desea comparar el índice delictivo que se presenta en dos zonas aledañas de Catia, para ello se relacionan los sucesos ocurridos un día viernes entre las 9pm y las 5am del sábado. Los datos se presentan en las tablas siguientes:

Horas zona A

Incidencias zona

Horas zona B

Incidencias zona

A

B

9pm a 10pm

2

9pm a 10pm

1

10pm a 11pm

1

10pm a 11pm

0

11pm a 12am

0

11pm a 12am

1

12am a 1am

1

12am a 1am

0

1am a 2am

2

1am a 2am

3

2am a 3am

3

2am a 3am

4

3am a 4am

2

3am a 4am

3

4am a 5am

2

4am a 5am

1

Utilizando estos datos responda las siguientes interrogantes: a) ¿Cuál es la media de delitos en cada zona? b) Calcule la correlación entre ambas variables e interprete el resultado. c) Calcula el rango de la muestra. d) A partir del cálculo del percentil 60 de las dos muestras qué puedes concluir. ¿Son iguales? ¿Cómo se interpreta esto?


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10. Se están analizando las personas que han cometido el delito de robo a mano armada en Venezuela, para organizarlas de forma apropiada en las diferentes cárceles del país a partir de su nivel de peligrosidad, teniendo en cuenta que un mayor número de denuncias por robo a mano armada representan un nivel alto de peligrosidad. Se requiere dividir la población en tres grupos que contengan: el primero el 30% menos peligroso, el segundo entre el 30% y el 70% de peligrosidad y el tercero los 30% más peligrosos. Se te presentan a continuación diversas cantidades correspondientes al número de denuncias por robo a mano armada de los delincuentes sin ningún tipo de orden, a partir de estos datos indique el número de delitos a los cuales correspondería cada grupo. Los datos son los siguientes: 1

5

4

7

10

4

11

13

2

2

1

5

6

8

5

7

3

10

11

3

12

4

5

13

14

3

9

3

1

2

5

2

3

5

7

17

7

9

8

6

7

4

5

4

11

20

21

18

15

4

3

2

4

5

7

5

4

6

8

2

1

1

5

1

3

6

12

13

5

2

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7

8

8

8

9

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4

6

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6

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1

4

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7

2

5

1

1

6

8

1

7

10

11. En el viejo modelo policial se ha detectado un alto índice de desviaciones policiales, se desea conocer las razones de estas desviaciones por lo cual se te pide analizar los datos correspondientes a los incidentes de este tipo detectados dentro de una estación policial determinada que se presumen estar vinculados con los años de servicio. Los años de servicio de los oficiales involucrados son los siguientes: 1

2

6

7

4

5

3

7

5

2

2

2

5

7

5

3

4

2

1

3

1

4

3

6

1

1

3

8

7

4

3

1

1

3

5

3


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1

20

5

7

8

9

4

5

11

10

4

12

3

4

9

14

12

2

4

5

1

2

3

9

8

6

7

5

5

2

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9

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12

7

3

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1

2

3

7

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1

2

17

2

13

10

9

3

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5

4

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1

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16

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3

2

6

3

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1

14

3

17

2

1

4

3

7

2

1

3

1

Utilizando estos datos realiza lo siguiente: a) Elabora un histograma con las frecuencias de los años de servicio y analiza el comportamiento de la grafica. Se recomiendo agrupar los datos por clases. b) Calcule la media, mediana, moda y desviación típica de la muestra. Interpreta la información recogida. c) Agrupe el 80% de la muestra calculando el percentil adecuado.

12. Se realizó una prueba de tiro con el fin de estudiar la eficacia de las y los oficiales en el uso del arma de fuego. Los porcentajes de acierto en el blanco son los siguientes:

35%

71%

23%

85%

75%

54%

99%

87%

67%

66%

70%

56%

33%

95%

88%

83%

76%

73%

70%

60%

52%

44%

43%

76%

81%

20%

23%

41%

53%

74%

67%

87%

82%

50%

10%

23%

65%

74%

78%

45%

89%

56%

78%

67%

90%

56%

95%

92%

100% 78%

89%

45%

67%

56%

40%

90%

56%

37%

89%

88%

90%

74%

71%

68%

83%

82%

56%

59%

90%

67%

29%

57%

49%

60%

63%

45%

78%

47%

67%

89%

84%

58%

90%

98%

59%


LAS MEDIDAS DE DISPERSIÓN Y DE POSICIÓN ESTADÍSTICA APLICADA A LA FUNCIÓN POLICIAL

Un superior te solicita ayuda para llevar a cabo un análisis a fondo de los datos obtenidos, para lo cual te pide: a) Un estudio de las medidas de tendencia central de la muestra y la interpretación de las mismas. b) Analiza la dispersión de los datos por medio del cálculo estadístico del rango y de la desviación típica. c) Toma el 70% de los porcentajes de acierto más bajos y realiza lo siguiente: a. Construye un informe con el análisis del cálculo de la media, mediana y desviación típica de la muestra. d) Organiza los datos en 10 grupos y elabora un grafico de histograma y uno circular. ¿Qué se puede apreciar en ellos? e) Elabora una conclusión breve sobre el análisis realizado.

13. Se posee una numerosa cantidad de datos provenientes de registros del número de delitos por hurto mes a mes en caracas en los últimos años. Los datos se presentan con ningún orden en particular: 2300

4567

1198

5437

2876

9856

2350

4876

1230

7896

5469

3586

10239 9867

4732

7623

6512

8592

7428

5391

5692

5693

6528

6712

9673

6523

7654

7634

6934

6523

5467

9675

1298

1764

3658

956

3498

2765

8756

5683

3595

3478

4592

9689

8768

8886

4523

8765

6512

7563

4756

2359

5681

6345

8760

4573

7083

2700

5618

3209

4590

5680

3400

9005

4607

4609

5673

8723

6543

8745

7598

5623

9823

7529

7472

8631

8428

8352

6731

1854

Realice una tabla de datos apropiada para analizar los datos. Calcule la media, mediana, moda y desviación típica de la muestra y posteriormente interprete los resultados. Realice un histograma de la muestra e intérprete su comportamiento. Calcula los cuartiles de la muestra.


LAS MEDIDAS DE DISPERSIÓN Y DE POSICIÓN ESTADÍSTICA APLICADA A LA FUNCIÓN POLICIAL

14. Se requiere dividir un grupo de oficiales a partir de los años e experiencia que estos poseen, esto con la intención de realizar un operativo de manera eficaz. La división que se va a realizar debe contener oficiales de distintos niveles de experiencia pero no se posee una norma de cómo hacerlo. Se van a elaborar 4 grupos de oficiales y los datos de los mismos se presentan a continuación:

Oficial

Años de

Oficial

experiencia

Años de

Oficial

experiencia

Años de experiencia

Pérez

2

Rondón

4

Vásquez

4

González

3

Calderón

8

Ordoñez

1

Gamboa

5

Caicedo

4

Colmenares 19

García

1

Leal

12

Apolón

13

Acosta

5

Jiménez

3

Navas

2

Gutiérrez

1

Requena

4

Cifuentes

10

López

6

Sánchez

6

Hernández

5

Olivos

4

Briceño

1

Urdaneta

9

Bolívar

7

Tovar

8

Mendoza

1

Elabora los grupos de oficiales utilizando los cuartiles calculados a partir de la muestra.


LAS MEDIDAS DE DISPERSIÓN Y DE POSICIÓN ESTADÍSTICA APLICADA A LA FUNCIÓN POLICIAL

Spiegel, M (2006). Probabilidad y estadística. México. Editorial McGraw-Hill.

Mendenhall, W y Beaver et al, R (2008). Introducción a la probabilidad y estadística. México. Editorial Thomson.

Olivares, M (2004). Estadística descriptiva. Universidad Central de Venezuela.


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