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Capítulo 1. Conceptos básicos en estadística ________________________________________________________________________ 1 SEGUNDA EDICIÓN FERNANDO MAUREIRA CID Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 2 © Texto: Fernando Maureira Cid © Estadística básica para educación física ISBN papel: 978-84-686-4579-7 ISBN digital: 978-84-686-4604-6 Impreso en España Código de barras Editado por Bubok Publishing S.L Capítulo 1. Conceptos básicos en estadística ________________________________________________________________________ 3 Fernando Mauriera Cid Es PhD. en Educación, con especialización en neurociencia. Autor de más de 60 artículos científicos y varios libros sobre neurociencia, neuropsicobiología, ciencias cognitivas, metodología de la investigación y estadística. Profesor de la Escuela de Educación en Ciencias del Movimiento y Deportes, Universidad Católica Silva Henríquez. Santiago de Chile. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 4 Capítulo 1. Conceptos básicos en estadística ________________________________________________________________________ 5 Dedicado a mis hermanas Miriam y Yessenia a mis padres Fernando y Nidia, a mi amor Elizabeth Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 6 Capítulo 1. Conceptos básicos en estadística ________________________________________________________________________ 7 La segunda edición de Estadística para educación física es una introducción al cálculo de diversas pruebas descriptivas e inferenciales, siendo en primera instancia un proceso manual y luego utilizando el programa estadístico SPSS. Este libro puede ser utilizado como base para un curso de estadística en carreras de educa- ción física o ciencias del deporte y/o magísteres o maestrías en dichas discipli- nas. Cada vez estoy más convencido de la importancia de conocer y entender los fundamentos de la estadística y su aplica- ción en el ámbito de la educación física, ya que esto nos permitirá generar nuevo conocimiento, expandiendo el campo de acción de nuestra disciplina y entregando sólidas bases a nuestro quehacer. Algunas características que se han mantenido de la primera edición del libro son: el enfoque pedagógico, realizando las pruebas estadísticas paso a paso, de manera que el estudiante pueda desarro- llar manualmente los estadísticos y así comprenda los fundamentos matemáticos que justifican la utilización de los diver- sos análisis; los ejemplos enfocados en situaciones y estudios en el ámbito de la educación física, de manera que la reali- dad analizada sea lo más cercana al lector; y la utilización del SPSS como herramienta computacional para realizar las pruebas de contraste de hipótesis. En esta nueva edición se incluyen definiciones más completas de los funda- mentos teóricos de la estadística y de las pruebas inferenciales; mayor número de análisis de datos; nuevos ejemplos para familiarizar al lector con la aplicación de las diversas pruebas; y la utilización de una versión más actualizada del SPSS. En esta nueva edición de Estadística para educación física quisiera volver a agradecer a mis estudiantes, los cuales gracias a sus necesidades y dudas rela- cionadas con los análisis de datos, fueron un estímulo para la redacción de este libro y para quienes espero este texto sea de utilidad. Santiago, Julio 2017 Fernando Maureira Cid Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 8 Capítulo 1. Conceptos básicos en estadística ________________________________________________________________________ 9 INTRODUCCIÓN 19 PARTE I. ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA 21 Capítulo 1. Conceptos básicos en estadística 23 Capítulo 2. Estadística descriptiva: representación de datos 33 Capítulo 3. Estadística descriptiva: medidas centrales, dispersión y posición 47 Capítulo 4. Estadística descriptiva: medidas de forma y gráfico de caja 61 PARTE II. MUESTRAS Y PROBABILIDADES 77 Capítulo 5. Muestra y Muestreo 79 Capítulo 6. Distribuciones de probabilidades 87 PARTE III. ESTADÍSTICA INFERENCIAL UNIVARIADA PARAMÉTRICA 101 Capítulo 7. Estadística inferencial: aspectos básicos 103 Capítulo 8. Normalidad de los datos 115 Capítulo 9. Homogeneidad de varianzas 127 Capítulo 10. Comparación de dos grupos 137 Capítulo 11. Análisis de varianza 155 Capítulo 12. ANOVA de medidas repetidas 169 Capítulo 13. Correlación y regresión 183 PARTE IV. ESTADÍSTICA INFERENCIAL UNIVARIADA NO PARAMÉTRICA 201 Capítulo 14. Comparación de dos grupos 203 Capítulo 15. Comparación de tres o más grupos 225 Capítulo 16. Asociación de variables 243 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 255 ANEXOS 257 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 10 Capítulo 1. Conceptos básicos en estadística ________________________________________________________________________ 11 INTRODUCCIÓN 19 PARTE I ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA 21 Capítulo 1. Conceptos básicos en estadística 23 1.1 Definiciones básicas 23 1.2 Niveles de medición 25 1.2.1 Datos categóricos 25 1.2.2 Datos numéricos 25 1.3 Análisis de datos 26 1.4 Desarrollo histórico de la estadística 27 Capítulo 2. Estadística descriptiva: representación de datos 33 2.1 Tablas de frecuencia 33 2.2 Gráficos de barra y torta 36 2.3 Diagrama de tallo y hoja 36 2.4 Histograma, polígonos de frecuencia y ojiva 38 2.5 Representación de datos en SPSS 42 Capítulo 3. Estadística descriptiva: medidas centrales, dispersión y posición 47 3.1 Medidas de tendencia central 47 3.1.1 Media aritmética 47 3.1.2 Mediana 48 3.1.3 Moda 50 3.2 Medidas de dispersión 51 3.2.1 Amplitud o rango 51 3.2.2 Varianza 51 3.2.3 Desviación estándar 53 3.3 Medidas de posición 54 3.3.1 Percentiles 54 3.3.2 Cuartiles 55 3.3.3 Quintiles y deciles 56 3.4 Medidas centrales, dispersión y posición en SPSS 57 Capítulo 4. Estadística descriptiva: medidas de forma y gráfico de caja 61 4.1 Asimetría 61 4.2 Curtosis 63 4.3 Distribución según su forma 65 4.4 Gráfico de caja (box-plot) 67 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 12 4.5 Gráfico de dispersión (scatter-plot) 70 4.6 Medidas de forma en SPSS 72 4.7 Gráfico de caja en SPSS 74 PARTE II MUESTRAS Y PROBABILIDADES 77 Capítulo 5. Muestra y muestreo 79 5.1 Muestras en investigación 79 5.1.1 Calculo del tamaño de la muestra 79 5.1.2 Muestras para construir un instrumento de medición 82 5.2 Muestreo 83 5.2.1 Para muestras probabilísticas 83 5.2.2 Para muestras no probabilísticas 85 Capítulo 6. Distribuciones de probabilidades 87 6.1 Conceptos básicos en probabilidades 87 6.2 Distribuciones discretas 88 6.2.1 Distribuciónde Bernoulli 88 6.2.2 Distribución binominal 89 6.2.3 Distribución de Poison 92 6.2.4 Distribución hipergeométrica 93 6.3 Distribuciones continuas 94 6.3.1 Distribución normal 94 6.3.2 Distribución Z 95 6.3.3 Distribuciones con muestras pequeñas 97 PARTE III ESTADÍSTICA INFERENCIAL UNIVARIADA PARAMÉTRICA 101 Capítulo 7. Estadística inferencial: aspectos básicos 103 7.1 Conceptos básicos en estadística inferencial 103 7.1.1 Nivel de significancia 103 7.1.2 Métodos de inferencia estadística 104 7.2 Intervalos de confianza 107 7.3 Normalidad de los datos 114 7.4 Prueba de normalidad KS en SPSS 117 Capítulo 8. Normalidad de los datos 115 8.1 Prueba KS de normalidad 115 8.2 Prueba de normalidad de Shapiro-Wilks 118 8.3 Prueba KS de normalidad en SPSS 121 8.4 Prueba de normalidad de Shapiro-Wilks en SPSS 123 Capítulo 1. Conceptos básicos en estadística ________________________________________________________________________ 13 Capítulo 9. Homogeneidad de varianzas 127 9.1 Prueba de Cochran, Hartley y Bartlett 127 9.2 Prueba de homogenidad de varianzas en SPSS 134 Capítulo 10. Comparación de dos grupos 137 10.1 Prueba t de Student para muestras independientes 137 10.2 Prueba t de Student para muestras relacionadas 141 10.3 Prueba t para una muestra en SPSS 146 10.4 Prueba t para muestras independientes en SPSS 148 10.5 Prueba t para muestras relacionadas en SPSS 151 Capítulo 11. Análisis de varianza 155 11.1 Análisis de varianza de un factor 155 11.1.1 Comparaciones posteriores a F 160 11.2 ANOVA de un factor en SPSS 162 Capítulo 12. ANOVA de medidas repetidas 169 12.1 Análisis de varianza de un factor de medidas repetidas 169 12.1.1 Comparaciones posteriores a F 174 12.2 ANOVA de medidas repetidas en SPSS 176 Capítulo 13. Correlación y regresión 183 13.1 Coeficiente de correlación de Pearson 183 13.2 Regresión lineal simple 187 13.3 Correlación de Pearson en SPSS 191 13.4 Correlaciones parciales en SPSS 193 13.5 Regresión lineal simple en SPSS 195 PARTE IV ESTADÍSTICA INFERENCIAL UNIVARIADA NO PARAMÉTRICA 201 Capítulo 14. Comparación de dos grupos 203 14.1 Prueba U de Mann-Whitney 203 14.2 Prueba de rangos de Wilcoxon 206 14.3 Prueba de Chi-cuadrado 208 14.4 Prueba de Chi-cuadrado 2x2 211 14.5 Prueba de McNemar 213 14.6 Prueba Z de proprociones 214 14.7 Prueba U de Mann-Whitney en SPSS 215 14.8 Prueba de rangos de Wilcoxon en SPSS 218 14.9 Prueba de Chi-cuadrado en SPSS 219 14.10 Prueba de Chi-cuadrado 2x2 en SPSS 222 14.11 Prueba de McNemar en SPSS 223 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 14 Capítulo 15. Comparación de tres o más grupos 225 15.1 Análisis de la varianza unifactorial de rangos de Kruskal-Wallis 225 15.2 Prueba de varianza por rango de Friedman 230 15.3 Prueba Q de Cochran 234 15.4 Prueba de Kruskal-Wallis en SPSS 236 15.5 Prueba de Friedman en SPSS 239 15.6 Prueba Q de Cochran en SPSS 241 Capítulo 16. Asociación de variables 243 16.1 Correlación de Spearman 243 16.2 Correlación de Phi 247 16.3 Correlación de Spearman en SPSS 249 16.4 Correlación de Phi en SPSS 251 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 255 ANEXOS 257 Capítulo 1. Conceptos básicos en estadística ________________________________________________________________________ 15 Fórmula 1. Frecuencia relativa 34 Fórmula 2. Media 47 Fórmula 3. Mediana 49 Fórmula 4. Rango 51 Fórmula 5. Varianza 52 Fórmula 6. Desviación estándar 53 Fórmula 7. Percentil 55 Fórmula 8. Cuartil 56 Fórmula 9. Corrección cuartil 56 Fórmula 10. Coeficiente de asimetría de Fisher 62 Fórmula 11. Coeficiente de apuntamiento de Fisher 64 Fórmula 12. Distancia inter-cuartil 67 Fórmula 13. 1° cota 68 Fórmula 14. 2° cota 68 Fórmula 15. Tamaño de una muestra infinita 81 Fórmula 16. Tamaño de una muestra finita 82 Fórmula 17. Tamaño de una muestra estratificada 84 Fórmula 18. Probabilidades 87 Fórmula 19. Probabilidad de Bernoulli 89 Fórmula 20. Probabilidad binominal 90 Fórmula 21. Posibilidad de Poisson 92 Fórmula 22. Modelo hipergeométrico 93 Fórmula 23. Calificación Z 95 Fórmula 24. Error estándar de la media con desviación estándar conocida 107 Fórmula 25. Error estándar de la media con desviación estándar desconocida 108 Fórmula 26. Diferencia de la media muestral y poblacional 108 Fórmula 27. Intervalo de confianza para una población con desviación estándar conocida 109 Fórmula 28. Intervalo de confianza para una población con desviación estándar desconocida 111 Fórmula 29. Intervalo de confianza para proporciones 112 Fórmula 30. Contraste de hipótesis para proporciones 113 Fórmula 31. Prueba de Shapiro-Wilk 119 Fórmula 32. Valor F 128 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 16 Fórmula 33. R de Cochran 129 Fórmula 34. F de Hartley 130 Fórmula 35. B de Bartlett 132 Fórmula 36. Valor C 132 Fórmula 37. Valor S2p 132 Fórmula 38. Error estándar de la diferencia de medias independientes con desviación estándar conocida 138 Fórmula 39. Error estándar de la diferencia de medias independientes con desviación estándar desconocida 138 Fórmula 40. Intervalos de confianza de diferencia de medias independientes 139 Fórmula 41. Valor t de muestras independientes 139 Fórmula 42. Tamaño del efecto de la prueba t para muestras independientes 140 Fórmula 43. Desviación típica combinada 140 Fórmula 44. Suma de cuadrados de la diferencia 143 Fórmula 45. Desviación estándar de diferencia de medias relacionadas 143 Fórmula 46. Error estándar de diferencia de medias relacionadas 143 Fórmula 47. Intervalos de confianza de diferencia de medias relacionadas 144 Fórmula 48. Valor t de muestras relacionadas 145 Fórmula 49. Tamaño del efecto de la prueba t para muestras relacionadas 145 Fórmula 50. Suma de cuadrados totales 156 Fórmula 51. Suma de cuadrados inter-grupos 157 Fórmula 52. Suma de cuadrados intra-grupos 157 Fórmula 53. Cuadrados medios inter-grupos 158 Fórmula 54. Cuadrados medios intra-grupos 158 Fórmula 55. Valor F de análisis de varianza 158 Fórmula 56. Cuadrado medio intra-grupo promedio 160 Fórmula 57. Error estándar de una media 161 Fórmula 58. Valor D 161 Fórmula 59. Suma de cuadrados totales 170 Fórmula 60. Suma de cuadrados inter-grupos 171 Fórmula 61. Suma de cuadrados inter-sujetos 171 Fórmula 62. Suma de cuadrados residual 172 Fórmula 63. gl inter-grupos 172 Fórmula 64. gl inter-sujetos 172 Fórmula 65. gl residual 172 Fórmula 66. gl total 172 Fórmula 67. Media cuadrática inter-grupos 172 Fórmula 68. Media cuadrática residual o intra-grupos 173 Fórmula 69. Valor F 173 Fórmula 70. Intervalos de confianza para pares de medias 175 Capítulo 1. Conceptos básicos en estadística ________________________________________________________________________ 17 Fórmula 71. Covarianza 184 Fórmula 72. Correlación de Pearson 185 Fórmula 73. Coeficiente de determinación 186 Fórmula 74. Regresión lineal 188 Fórmula 75. Suma de los errores al cuadrado 188 Fórmula 76. Valor β1 188 Fórmula 77. Valor SSxy 188 Fórmula 78. Valor SSxx 188 Fórmula 79. Valor β0 189 Fórmula 80. Varianza residual 190 Fórmula 81. Estadístico de contraste t para regresión lineal 191 Fórmula 82. ValorU de Mann-Whitney 204 Fórmula 83. Puntuación Z de la U de Mann-Whitney 205 Fórmula 84. Puntuación Z de la prueba de Wilcoxon 208 Fórmula 85. Media de la T de Wilcoxon 208 Fórmula 86. Desviación estándar de la T de Wilcoxon 208 Fórmula 87. Frecuencia esperada 209 Fórmula 88. Prueba de Chi-cuadrado 210 Fórmula 89. Grados de libertad de Chi-cuadrado 210 Fórmula 90. Valor de Chi-cuadrado para tabla de 2x2 212 Fórmula 91. Valor X2 de McNemar 213 Fórmula 92. Prueba Z de proporciones 214 Fórmula 93. Valor de Kruskal-Wallis sin empates 227 Fórmula 94. Valor de Kruskal-Wallis con empates 227 Fórmula 95. Valor crítico de diferencias de KW 229 Fórmula 96. Valor de Friedman sin empates 232 Fórmula 97. Valor de Friedman con empates 232 Fórmula 98. Valor crítico de diferencias de Friedman 233 Fórmula 99. Valor Q 235 Fórmula 100. Correlación de Spearman sin empates 245 Fórmula 101. Correlación de Spearman con empates 246 Fórmula 102. Correlación de Phi 248 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 18 Capítulo 1. Conceptos básicos en estadística ________________________________________________________________________ 19 La estadística es un elemento funda- mental para desarrollar nuestras investí- gaciones científicas, ya que ella nos per- mite clasificar, comparar y asociar nues- tros datos, de manera tal que podamos generar conclusiones e inferencias. Una vez que determinamos nuestro tipo de investigación (exploratoria, descriptiva, correlacional o explicativa), nuestro dice- ño (experimental o no experimental), nuestros instrumentos y recogemos los datos, debemos proceder a aplicar diver- sos análisis estadísticos para obtener nuestros resultados. Existen falencias en los conocimien- tos y aplicaciones de la estadística por parte de los estudiantes y profesionales de la educación física, por lo que surge la idea de este libro con los aspectos básicos de esta ciencia, orientado a los lectores que estudian por primera vez esta área de conocimiento, ya sea por la exigencia de un curso o por la necesidad de realizar una investigación orientada a la obten- ción de una licenciatura o magíster. El libro está dividido en 4 partes: la primera corresponde a la estadística des- criptiva, constituida por cuatro capítulos donde se explican algunos conceptos fun- damentales para esta ciencia, se presenta una clasificación de los principales análi- sis, se realiza un breve resumen de la his- toria de esta rama de las matemática, se muestra el paso a paso de los cálculos de frecuencia, las principales formas de representación gráfica de las mismas, los principales análisis de tendencia central, dispersión, posición y forma. Todos para presentar los datos de una investigación. En la segunda parte, constituida por dos capítulos, se estudia el cálculo del ta- maño de las muestras y las formas de muestreo. Además se analizan breve- mente las principales distribuciones de datos, tanto discretas como continuas. La tercera parte corresponde a la estadística inferencial univariada para- métrica y está constituida por siete capítulos. En ellos se realiza una intro- ducción a los conceptos más relevantes en estadística inferencial: nivel de signi- ficancia, estimaciones, contraste de hipó- tesis y cálculos de normalidad en la dis- tribución de datos. Luego se explican los cálculos de igualdad de varianzas y pruebas estadísticas para comparar dos y tres o más grupos diferentes (prueba t para muestras independientes y ANO- VA de un factor), dos y tres o más mediciones al mismo grupo (prueba t para muestras relacionadas y ANOVA de un factor de medidas repetidas) y asociaciones entre variables (correlacio- nes de Pearson y regresiones lineales simples). La cuarta parte corresponde a la estadística inferencial univariada no paramétrica, constituida por tres capítu- los. En ellos se explican los análisis para datos que no poseen una distribución normal, comparando dos y tres o más grupos diferentes (prueba U de Mann- Whitney, de Wilcoxon y Chi-cuadrado), comparando dos y tres o más mediciones al mismo grupo (Kruskal-Wallis, Fried- man y Q de Cochran) y asociación de variables (correlaciones de Spearman y de Phi). Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 20 Cada capítulo presenta los análisis de datos en su versión manual y en el programa estadístico SPSS 22.0. Es importante destacar que los ejem- plos mostrados en cada uno de los capítu- los y temas de este libro son FICTICIOS y solo formulados para ilustrar los análisis correspondientes. Espero que este libro pueda ser una guía para estudiantes de pre-grado y magíster en educación física, como así también para profesionales del área que deseen explorar y desarrollar la inves- tigación científica y ayuden de este modo al crecimiento de nuestra disciplina. Capítulo 1. Conceptos básicos en estadística ________________________________________________________________________ 21 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 22 Capítulo 1. Conceptos básicos en estadística ________________________________________________________________________ 23 ________________________________________________________________________ La estadística es una rama de las matemáticas que reúne y clasifica los da- tos numéricos para generar conclusiones e inferencias a partir de ellos. General- mente se cuenta sólo con un pequeño con- junto de datos, ya que puede resultar difí- cil medir a todas las unidades que posean las características que interesan al investí- gador. Pese a ello es posible inferir parti- cularidades del conjunto total de unida- des con sólo un pequeño grupo de ellas. Por ejemplo, es posible conocer con cierta precisión la estatura promedio de todos los estudiantes de un colegio, aun cuando sólo evaluemos a algunos de ellos. La particularidad de describir e infe- rir información es lo que hace de la esta- dística una disciplina tan atractiva para cualquier ámbito de conocimiento. Debi- do a la necesidad de incorporar esta rama de las matemáticas a la educación física es que comenzaremos nuestro estudio con la aclaración de algunos conceptos funda- mentales y que se utilizarán a los largo de este libro. 1.1 DEFINICIONES BÁSICAS a) Población: conjunto total de sujetos o unidades de análisis sobre los que de- seamos hacer conclusiones. En gene- ral este conjunto es demasiado grande para abarcarlo en su totalidad. Por ejemplo: los 10.000 estudiantes de enseñanza media de los colegios de la comuna de Santiago Centro, los 5.000 adultos mayores de la zona oriente de Santiago, los 700 estudian- tes de enseñanza básica de un colegio de Iquique, las 1.200 personas que asisten a un gimnasio de la comuna de Providencia, etc. b) Muestra: subconjunto de la pobla- ción a la cual tenemos acceso y sobre quienes se realizarán verdaderamen- te las mediciones. Por ejemplo: 250 estudiantes de enseñanza media de 5 colegios de la comuna de Santiago Centro, 160 adultos mayores de la zona oriente de Santiago, 80 estu- diantes de enseñanza básica de un colegio de Iquique, 130 personas que asisten a un gimnasio de la comuna de Providencia, etc. c) Variable: es una característica obser- vable que varía entre los diferentes individuos de una población. Por ejemplo: la edad, estatura, peso, porcentaje de grasa corporal, fuerza, resistencia, etc. d) Dato: un valor particular de una va- riable,también llamado observación o medición. Por ejemplo: 28 años, 1,82 mts. de estatura, 84 kilos, 21% de Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 24 grasa corporal, 7 minutos en el test de Naveta, etc. e) Parámetro: Cantidad numérica calcu- lada sobre una población. Por ejem- plo: la estatura media de los 10.000 estudiantes de enseñanza media de los colegios de la comuna de Santiago Centro, la fuerza del tren superior de los 5.000 adultos mayores de la zona oriente de Santiago, la resistencia de los 700 estudiantes de enseñanza básica de un colegio de Iquique, el porcentaje de grasa de las 1.200 personas que asisten a un gimnasio de la comuna de Providencia, etc. f) Estadístico: Cantidad numérica calcu- lada sobre la muestra. Por ejemplo, la estatura media de 250 estudiantes de enseñanza media de los colegios de la comuna de Santiago Centro, la fuerza del tren superior de 160 adultos mayores de la zona oriente de Santiago, la resistencia de 80 estudiantes de enseñanza básica de un colegio de Iquique, el porcentaje de grasa de 130 personas que asisten a un gimnasio de la comuna de Providencia, etc. g) Censo: datos de una o más variables de toda la población. Por ejemplo: el CENSO poblacional que se realiza en nuestro país cada 10 años. h) Unidad de análisis: corresponde al objeto estudiado. Por ejemplo, una Variable Caso Observación Figura 1.1 Conceptos importantes en un conjunto de datos. Capítulo 1. Conceptos básicos en estadística ________________________________________________________________________ 25 persona, una familia, un colegio, una región, un país, etc. i) Caso o registro: corresponde al con- junto de mediciones realizadas sobre una unidad de análisis. Por ejemplo: el sexo, la edad, el curso y el IMC de una persona; la fuerza, velocidad, resistencia y flexibilidad de un depor- tista, etc. 1.2 NIVELES DE MEDICION Los datos obtenidos de nuestras va- riables evaluadas pueden ser de dos ti- pos: a) categóricos; b) numéricos. Deter- minar correctamente el nivel de medición (o naturaleza de los datos) es fundamen- tal en estadística, ya que esto determinará finalmente que tipos de análisis podemos realizar con ellos. 1.2.1 Datos categóricos Las variables categóricas son las que registran la presencia de un atributo. Es importante destacar que las categorías deben ser excluyentes, es decir, un mismo sujeto no puede estar en dos categorías al mismo tiempo. La cantidad de categorías va a depender de las características del atributo medido. Son ejemplos de datos categóricos la puntuación baja, media y alta de un test; la presencia y ausencia de una cualidad; el tipo de colegio (munici- pal, subvencionado y particular), etc. Las variables categóricas se dividen a su vez en dos grupos: a) Variables categóricas nominales: Son aquellas donde las categorías no po- seen un orden, todas valen los mismo. Estas variables pueden ser dicotó- micas (cuando poseen dos catego- rías) o policotómicas (tres o más ca- tegorías). Por ejemplo: Sexo de un sujeto: masculino-feme- nino (variable dicotómica) Presencia o ausencia de un atributo: embarazada – no embarazada (varia- ble dicotómica) Religión: cristiano, musulmán, pro- testante, budista, etc. (variable poli- cotómica) Estado civil: soltero, casado, separa- do, viudo (variable policotómica). Comuna de residencia: Santiago Cen- tro, Recoleta, Providencia, Ñuñoa, Maipú, etc. (variable policotómica). b) Variables categóricas ordinales: Son aquellas donde las categorías poseen un orden jerárquico, es decir, hay categorías mayores o más importan- tes que otras. Por ejemplo: Cursos del colegio (1°, 2°, 3°, 4°, etc.) Nivel de desarrollo de patrones mo- tores (bajo, medio y alto) IMC (bajo-peso, normal, sobrepeso, obeso) Puesto de trabajo (rector, director, subdirector, jefe de UTP, profesor, etc.) 1.2.2 Datos numéricos También conocidas como variables continuas o discretas. Las variables nu- méricas son las que presentan el resul- tado de sus observaciones como núme- ros, permiten ordenar los valores en un continuo y el intervalo entre cada par de valores es siempre el mismo indepen- diente del lugar donde este (el intervalo entre el 4 y el 5 es el mismo que entre el Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 26 81 y 82). Estas variables se clasifican en dos grupos: a) Variables intervalares: Son aquellas que miden atributos donde el cero es arbitrario y no significa la ausencia del atributo. También puede tomar valores negativos. Por ejemplo: Las puntuaciones en las pruebas. Las puntuaciones de coeficiente inte- lectual. Las puntuaciones de un test cognitivo (atención, memoria, planificación, etc.). La temperatura (en grados Celsius o Fahrenheit). Las puntuaciones de un test de motri- cidad, agilidad, coordinación, etc. b) Variables de razón: Son aquellas que miden atributos donde el cero no es arbitrario, sino que indica la ausencia de dicha característica. No existen los valores negativos. Por ejemplo: Edad, peso, estatura, etc. Número de hermanos (el cero indica que no se tiene hermanos). Velocidad, fuerza, resistencia, etc. Número de ingreso y egreso de una carrera, etc. Como se dijo anteriormente, es muy importante definir correctamente el tipo de datos al que corresponden nuestros valores medidos, ya que eso determina que tipos de análisis estadísticos son posibles de realizar y cuáles no. Por ejemplo, obtener el promedio de una variable numérica tiene sentido en cambio determinar el promedio de una variable categórica no lo tiene. 1.3 ANALISIS DE DATOS La estadística se divide en dos gran- des áreas: la estadística descriptiva o aná- lisis exploratorio de datos (presentación de los datos organizados y resumen de los mismos) y la estadística inferencial (conjunto de métodos que permiten pre- decir características de un fenómeno). La estadística descriptiva contiene las tablas de frecuencia, gráficos, medi- Figura 1.2 Tipos de datos. Capítulo 1. Conceptos básicos en estadística ________________________________________________________________________ 27 Figura 1.3 Tipos de análisis en la estadística descriptiva. das de tendencia central, medidas de dis- persión, medidas de posición y medidas de forma (Fig. 1.3). Por su parte, la estadística inferen- cial se divide en Univariada (cuando en la investigación existe una sola variable dependiente, pudiendo existir 1 o más va- riables independientes) y Multivariada (cuando en la investigación existen dos o más variables dependientes, pudiendo existir una o más variables independien- tes). La estadística univariada puede divi- dirse en paramétrica y no paramétrica, existiendo en ambos casos prueba para comparar grupos y para realizar asocia- ciones entre variables (Fig. 1.4). Por su parte, la estadística multivariada se divide en métodos de dependencia, métodos de interdependencia y métodos estructurales (en este libro se abordará la estadística descriptiva y la univariada). 1.4 DESARROLLO HISTÓRICO DE LA ESTADÍSTICA La estadística es tan antigua como la escritura y corresponde a un elemento complementario a todas las ciencias. La historia de esta disciplina puede clasifi- carse en 4 etapas: Censos, Aritmética Po- lítica, Cálculo de probabilidades y Esta- dística moderna. a) La primera etapa de la estadística se conoce como los censos, ya que se basa en la descripción de la población y riquezas por parte de los gobernan- Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 28 Figura 1.4 Tipos deanálisis en la estadística inferencial univariada. tes para lograr mejorar la administra- ción de los estados. A continuación se presentan los hechos más relevan- tes de esta etapa: Los primeros indicios se remontan al antiguo Egipto unos 3.050 años A.C., con los censos de población y registro de las riquezas. Situación similar ocurre en China en el año 2238 A.C. Los romanos fueron quienes más uti- utilizaron la estadística con censos, registros de nacimientos, defunción, matrimonios, riquezas, etc. b) La segunda etapa de la estadística: la aritmética política. Durante los mil años posteriores a la caída del imperio romano se realiza- ron muy pocas operaciones estadísti- cas, con la excepción de las compila- ciones de tierras de la iglesia realiza- Capítulo 1. Conceptos básicos en estadística ________________________________________________________________________ 29 da por el rey franco Pipino el Breve en 758 D.C. En el año 1532 Enrique VII exige el registro de las defunciones en Ingla- terra, debido al temor que tenía a la peste. Misma época en que los cléri- gos franceses debían registrar los nacimientos, defunciones y matrimo- nios. En 1540 Sebastián Muster realiza una compilación de datos sobre la organi- zación política, comercio y recursos militares de Alemania. En 1632 se publican las Cuentas de Mortalidad en Inglaterra con los datos de nacimientos y defunciones. En 1662 John Graunt publica Observa- ciones Políticas y Naturales hechas a partir de las Cuentas de Mortalidad, donde utiliza registros de 30 años para efectuar predicciones sobre la muerte de personas por diversas en- fermedades, siendo el primer intento de inferencia estadística del que se tiene registro. c) La tercera etapa de la estadística es denominada cálculo de probabilida- des. Las probabilidades comenzaron a ser formalizada por los franceses Blaise Pascal y Pierre Fermat en 1654 quie- nes encontraron la solución a cómo repartir las apuestas de un juego que no había finalizado, mediante las pro- babilidades de ganar que tuviese cada participante en ese momento. En 1665 Blaise Pascal publica Tratado sobre el triángulo aritmético que se basa en las propiedades combinatorias del posteriormente llamado triángulo de Pascal (una representación de los coeficientes binominales ordenados en forma de triángulo). Figura 1.5 En las imágenes superiores Pipino el Breve (izquierda) y Enrique VII (derecha); en las imagenes inferiores Sebastián Muster (izquierda) y John Graunt (derecha). Figura 1.6 En las imagenes superiores Blaise Pascal (izquierda) y Pierre Fermat (derecha); en las imagenes inferiores Jacob Bernoulli (izquierda) y Godofredo Achenwall (derecha). Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 30 Figura 1.7 En las imágenes superiores Thomas Bayes (izquierda) y Pierre Laplace (derecha); en las imagenes inferiores Karl Gauss (izquierda) y Jacques Quételec (derecha). En 1687 se publica la obra póstuma El arte de la Conjetura del matemático Suizo Jacob Bernoulli, donde se en- cuentra entre otras cosas, las bases del teorema de Bernoulli (frecuencia aproximada que un suceso a la proba- bilidad p ocurra a medida que se repite un experimento). En 1760 Godofredo Achenwall, pro- fesor alemán, acuño el término esta- dística que proviene del latín status que significa estado o situación. En 1764 se publica la obra póstuma de Thomas Bayes Ensayo sobre la resolución de un problema en la doctrina del azar, la cual fue ignorada por sus contemporáneos, pero 2 siglos des- pués sirvió para formulación de la inferencia bayesiana, la cual asigna probabilidades a fenómenos no alea- torios, pero cuyos resultados no son conocidos. En 1812 Pierre Simón Laplace publi- ca Teoría analítica de probabilidades donde estudia los problemas de las probabilidades continuas. También descubre y demuestra el teorema de límite central y fusiona el cálculo de probabilidades y la estadística. En 1823 Karl Friedrich Gauss desa- rrolla la teoría de errores (conjunta- mente con Bessel y Laplace) estable- ciendo el método de mínimos cua- drados. Además de esto, el estudio de la distribución normal fue el gran aporte de Gauss al cálculo de proba- bilidades. En 1835 Jacques Quételect (matemá- tico belga) es quien aplica por prime- ra vez la estadística a las ciencias so- ciales. d) La cuarta etapa de la estadística es denominada Estadística moderna. En 1837 Simeón Poisson publicó Tratado de probabilidades que contiene la ley de probabilidades conocida como distribución de Poisson y la generalización de la ley de los gran- des números de Bernoulli. En 1888 Francis Galton introdujo el término correlación para hacer refe- rencia a la influencia relativa de una variable sobre otra. También trabajo en regresión lineal, componentes de varianza y diseño curvas normales inversas llamadas ojivas. Sus trabajos en la ley normal bivariada de proba- bilidades dieron origen a la ley nor- mal multivariada, base de la estadís- tica multivariante. En 1892 Karl Pearson publica La gramática de la ciencia, donde estudió curvas asimétricas y generó el test de Chi-cuadrado. También trabajó y perfeccionó los análisis de correla- Capítulo 1. Conceptos básicos en estadística ________________________________________________________________________ 31 ción de Galton, desarrollando la correlación de Pearson. En 1902 el inglés William Sealey Gosset publica un artículo con las ba- ses de la distribución t de Student (seudónimo con el cual publicó dicho artículo). En 1925 Ronald Arnold Fisher, matemático y biólogo inglés, publica su libro Métodos estadísticos para inves- tigadores. Creo el análisis de varianza, numerosos análisis multivariados y del método de máxima verosimilitud para la estimación de parámetros. Desarrollo el diseño experimental en bloques, la aleatorización y los dice- ños factoriales. Considerado el más grande estadístico del siglo XX. En 1933 el ruso Andrei Kolmogorov desarrolló una teoría de probabilida- des totalmente basada en axiomas fundamentales totalmente rigurosos. En 1934 el polaco Jerzy Neyman introduce la teoría de los intervalos de confianza. También publica el pri- mer trabajo en muestreos de pobla- ciones finitas. En 1936 Jerzy Neyman y Egon Pear- son (hijo de Karl Pearson) presentan una teoría sobre la prueba de hipóte- sis en estadística. La década de 1930-1940 fue el auge de la estadística multivariada con Maha- lanobis (1936), Fisher (1936), Hotte- ling (1936), Bartlett (1938), etc. En 1945 el estadounidense Frank Wilcoxon publicó un trabajo donde reemplazó los datos por sus rangos, de manera que fue posible conocer propiedades distribucionales de los mismos, creando así la prueba de rangos de Wilcoxon. Esta idea es la Figura 1.8 En las imágenes superiores Francis Galton (izquierda) y Karl Pearson (derecha); en las imagenes inferiores Ronald Fisher (izquierda) y Frank Wilcoxon (derecha). base de la estadística no paramétrica. En 1952 los estadounidenses William Kruskal y Allen Wallis publican el análisis de rangos que lleva su nom- bre. A partir de la segunda mitad del siglo XX, la estadística está fuerte- mente asociada a la computación, ya que el desarrollo de software estadís- ticos permite la realización de cientos o miles de cálculos en tiempos redu- cidos o el trabajo con decenas de variables al mismo tiempo. Por ejem- plo el programa SPSS fue creado en 1968 y en el 2016 se lanzó su versión 24.0. Los programas estadísticos más usados en la actualidad son: SPSS, SAS, R, Statistica, Stata, Matlab, Minitab, etc. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 32Capítulo 2. Estadística descriptiva: representación de datos ________________________________________________________________________ 33 ________________________________________________________________________ La estadística descriptiva o análisis exploratorio de datos ofrece modos de presentar y evaluar las características más importantes de un conjunto de datos. Esto a través de tablas, gráficos y medidas re- súmenes. Es importante recordar que la finalidad de estos análisis no es el de obtener conclusiones sobre las variables que se están midiendo, sino solamente mostrar las características que presentan los datos que hemos recolectado. 2.1 TABLAS DE FRECUENCIA Nivel de medición: Nominal y Ordinal La tabla de frecuencia es el modo más sencillo de presentar los datos, en ella se observa: El nombre de las categorías: grupos en los cuales se clasifican los datos obtenidos. Por ejemplo: presión arte- rial baja, presión arterial media y pre- sión arterial alta; soltero, casado, di- vorciado, viudo; colegio municipal, colegio subvencionado, colegio parti- cular, etc. La frecuencia absoluta: número de sujetos que componen cada catego- ría. Por ejemplo: de 155 personas evaluadas 20 de ellas poseen una pre- sión arterial baja, 80 personas una presión arterial media y 55 personas una presión arterial alta. La frecuencia relativa: porcentaje que representa el número de sujetos en cada categoría en relación al total de observaciones. Por ejemplo: el 12,9% de las personas evaluadas po- seen una presión arterial baja, el 51,6% poseen una presión arterial media y el 35,5% posee una presión arterial alta. La frecuencia acumulada: porcentaje acumulado que corresponde a la su- ma de los porcentajes de cada catego- ría más las categorías anteriores. Por ejemplo: el 12,9% de las personas evaluadas posee una presión arterial baja, el 64,5% posee una presión arte- rial baja-media y el 100% posee una presión arterial baja-media-alta. Los pasos de elaboración de una ta- bla de frecuencias se observan en el ejemplo 2.1. También es posible utilizar tablas de frecuencia con datos de naturaleza numérica, sin embargo, aquí es necesario realizar un agrupamiento de los datos en intervalos de clases, donde cada inter- valo corresponde a una categoría y con ellas es posible seguir los pasos para construir la tabla. Este proceso se observa en el ejemplo 2.2. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 34 Ejemplo 2.1 Un profesor busca conocer el IMC de 15 estudiantes de primer año básico de un colegio de Santiago, para ello mide la talla y el peso de ellos y luego calcula el IMC obteniendo los siguientes resultados: Paso 1: Para elaborar la tabla de frecuencia debemos agrupar los valores del IMC obtenidos en diversas categorías: Bajo peso (<18,5) = 1 sujeto Normal (18,5 a 24,9) = 6 sujetos Sobre-peso (25 a 29,9) = 4 sujetos Obesidad I (30 a 34,9) = 2 sujetos Obesidad II (35 a 39,9) = 1 sujetos Obesidad III (>40) = 1 sujeto Paso 2: Calculamos la frecuencia relativa (fr) de cada categoría con la siguiente fórmula: (fórmula 1) fr = n1 * 100 N n1 = número de observaciones de una categoría N = número de todas las observaciones Aplicamos la fórmula de la fr a los datos obtenidos en el paso 1: Bajo peso = 1 sujeto (1/15)*100 = 6,7 Normal = 6 sujetos (6/15)*100 = 40,0 Sobre-peso = 4 sujetos (4/15)*100 = 26,7 Obesidad I = 2 sujetos (2/15)*100 = 13,2 Obesidad II = 1 sujetos (1/15)*100 = 6,7 Obesidad III = 1 sujeto (1/15)*100 = 6,7 Paso 3: Calculamos la frecuencia acumulada con la frecuencia relativa de la primera categoría, luego la frecuencia relativa de la segunda más la primera categoría, luego la tercera más la segunda y más la primera, así sucesivamente. Capítulo 2. Estadística descriptiva: representación de datos ________________________________________________________________________ 35 Bajo peso 6,7 Normal = 40,0 + 6,7 = 46,7 Sobre-peso = 26,7 + 40,0 + 6,7 = 73,4 Obesidad I = 13,2 + 26,7 + 40,0 + 6,7 = 86,6 Obesidad II = 6,7 + 13,2 + 26,7 + 40,0 + 6,7 = 93,3 Obesidad III = 6,7 + 6,7 + 13,2 + 26,7 + 40,0 + 6,7 = 100,0 Paso 4: Elaboramos la tabla de frecuencia con los datos anteriores: En la tabla de frecuencia podemos observar que la categoría normal presenta el mayor número de sujetos (6) y por ende la mayor frecuencia relativa (40,0%). Por otra parte, la categoría bajo peso, normal y sobre-peso presentan una frecuencia acumulada de 73,4%, es decir, las tres categorías suman ese porcentaje de sujetos de la muestra. Ejemplo 2.2 Un profesor desea conocer cómo se distribuyen las notas de sus estudiantes en el último control realizado. Los resultados obtenidos fueron los siguientes: Paso 1: Debido a que la variable es numérica es necesario establecer intervalos de clases: Notas entre 2,0 y 2,9 Notas entre 4,0 y 4,9 Notas entre 6,0 y 6,9 Notas entre 3,0 y 3,9 Notas entre 5,0 y 5,9 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 36 Paso 2: Construimos la tabla de frecuencia como en el ejemplo 2.1: *Nota: generalmente los intervalos de clases poseen la misma longitud. 2.2 GRÁFICOS DE BARRA Y TORTA Nivel de medición: Nominal y Ordinal Una vez que hemos desarrollado una tabla de frecuencias es posible gene- rar una representación de esta mediante gráficos. El gráfico de barras se utiliza para representar variables categóricas nomi- nales u ordinales. La altura de cada barra indica un valor de frecuencia absoluta o relativa (Fig. 2.1), por lo tanto, es posible comparar visualmente las diferencias en- tre cada categoría. También es posible uti- lizar el gráfico de barra para comparar dos o más distribuciones (Fig. 2.2). El grafico de torta (también conoci- do como circular o de sectores) repre- senta la frecuencia como un ángulo y una porción dentro de un círculo (Fig. 2.3). Para calcular los grados de arco que co- rresponden a cada categoría es necesario multiplicar la frecuencia por 360 (que corresponde a la cantidad total de grado de un círculo) y el resultado dividirlo en 100. Por ejemplo: en un grupo evaluado el 40% son varones, por lo tanto el valor de frecuencia relativa debe multiplicarse por 360 (40*360 = 14.440) y ese resultado se divide por 100 (14.440 / 100 = 144), siendo la porción del grafico de torta que representa a los varones de 144°. Este tipo de grafico es igual de útil que el de barra para representar la dis- tribución de un grupo, pero resulta me- nos eficiente para representar a dos o más grupos siendo necesario utilizar va- rios gráficos (uno por cada población o muestra). 2.3 DIAGRAMA DE TALLO Y HOJA Nivel de medición: Intervalar y de razón Corresponde a una alternativa a gráficos como el de barra, con la ventaja que no se pierde la información original. En este diagrama las decenas co- rresponden al tallo y las unidades a las hojas, las cuales deben ubicarse siempre Capítulo 2. Estadística descriptiva: representación de datos ________________________________________________________________________ 37 Figura 2.1 Gráfico de barra del porcentaje de IMC en estudiantes de primer año medio de un colegio de la ciudad de Santiago. Figura 2.2 Gráfico de barra del IMC comparando estudiantes de sexo masculino y femenino de primer año medio de un colegio de la ciudad de Santiago. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 38 Figura 2.3 Gráfico de torta de la distribución de una muestra según sexo. Los varones representan el 40% (144° del círculo) y las damas el 60% (216° del círculo).a la derecha. En el ejemplo 2.3 se explica el proceso para generar un diagrama de estas características. 2.4 HISTOGRAMA, POLÍGONOS DE FRECUENCIA Y OJIVA Nivel de medición: Intervalar y de razón Es el más conocido de los gráficos para representar variables numéricas. A diferencia del gráfico de barra, en un histograma no existe separación entre categorías (a menos que una categoría tenga valor cero), ya que sus valores son continuos. En el ejemplo 2.4 se observa la re- presentación de una tabla de frecuencia en forma de histograma. Es importante destacar que la representación visual de este tipo de gráfico depende de la canti- dad de clases que utilicemos (divisiones de los datos como categorías). Muchas clases provocarán que po- cos datos queden dentro de cada clase y por ende el histograma presentará una distribución uniforme. Por el contrario, pocas clases provocarán que muchos da- tos queden dentro de una clase y el gráfi- co mostrará pocas características impor- tantes. El número ideal de clases se ha calculado entre 6 y 15. Los histogramas pueden utilizarse tanto con las frecuencias relativas, como con las frecuencias acumuladas y repre- sentan la base para elaborar polígonos de frecuencia, que corresponden a una gráfica lineal que se construye uniendo los puntos centrales de cada barra del histograma (ejemplo 2.5). Así obtenemos una imagen de la curva que genera la distribución de la variable. Capítulo 2. Estadística descriptiva: representación de datos ________________________________________________________________________ 39 Ejemplo 2.3 Un entrenador evalúo la flexibilidad de 18 gimnastas varones (edades entre 9 y 11 años) mediante una prueba de elevación frontal de la pierna. Los resultados fueron los siguientes: Paso 1: El primer dígito de cada valor se convierte en el tallo y el segundo en la hoja, ubicando los tallos en forma ascendente. Luego el segundo dígito se ubica a la izquierda del tallo: 5 7 6 0 3 5 6 9 7 0 4 8 8 1 4 8 9 0 0 1 2 4 5 En el diagrama es posible observar que la mayor cantidad de casos se encuentran en el rango de 90 cms. o más, en tanto el rango de 50 a 59 cms. solo presenta un sujeto. E Ejemplo 2.4 Un profesor evaluó el desarrollo de los patrones motores en 42 estudiantes de tercer año básico de un colegio de Santiago. El test presenta una puntuación de 1 a 5 (1=muy bajo; 2=bajo; 3=ni bajo ni alto; 4=alto; 5=muy alto). A continuación se presenta la tabla de frecuencia con los resultados: La frecuencia relativa de las puntuaciones del test de patrones motores de tercer año básico se presenta en el siguiente histograma: Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 40 Figura 2.4 Histograma de las puntuaciones de los patrones motores de 42 estudiantes de tercer año básico de un colegio de la ciudad de Santiago. Ejemplo 2.5 Un profesor evaluó la coordinación de 15 niños de 6 años de un colegio de Santiago, mediante una escala de 1 a 5 (1=muy baja; 2=baja; 3=ni baja ni alta; 4=alta; 5=muy alta) y obtuvo los siguiente resultados: Se construyó la tabla de frecuencia: .. Capítulo 2. Estadística descriptiva: representación de datos ________________________________________________________________________ 41 Paso 1: Elaboramos el histograma y unimos el centro de cada barra con una recta, entregando la forma del polígono de frecuencia: Figura 2.5 Polígono de frecuencia relativa de los puntajes de la coordinación. Paso 2: Elaboramos el histograma con la frecuencia acumulada y unimos las barras con una recta, entregando la ojiva. Figura 2.6 Ojiva de los puntajes de la coordinación. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 42 Finalmente, si construimos el histo- grama con la frecuencia acumulada y se unen los puntos de cada barra se obtiene un polígono de frecuencia acumulada, también llamada ojiva, la que resulta ser una curva ascendente que comienza con la 1° frecuencia acumulada y termina con un 100%. En este gráfico es posible conocer cómo van sumando las categorías y tener una visión de la evolución de la frecuencia de los datos. 2.5 REPRESENTACIÓN DE DATOS EN SPSS En la actualidad existen muchos programas estadísticos que pueden ayu- darnos a realizar los cálculos necesarios para nuestras investigaciones. A conti- nuación se utilizará el programa SPSS (Statistical Package for the Social Scien- ces) para trabajar los análisis descripti- vos. Tras instalar el SPSS en nuestro computador abrimos el programa mostrando una pantalla como la figura siguiente: Figura 2.7 Pantalla inicial del SPSS 22.0. Luego debemos ingresar los descriptores de las variables que utilizaremos presionando Vista de variables en la barra inferior, con esto aparece una pantalla como la figura 2.8. En la primera columna colocamos los nombres de las variables. En la columna Tipo aparece el concepto de numérico (en variables numéricas) o cadena (en variables categóricas, con nombres en lugar de números). En la columna Decimales podemos modificar la cantidad de decimales de nuestros valores. Capítulo 2. Estadística descriptiva: representación de datos ________________________________________________________________________ 43 Figura 2.8 Descripción de las variables en el SPSS 22.0. Si la variable es categórica debemos describir dichas categorías presionando en la columna Valores, así aparecerá una pantalla como la siguiente: Figura 2.9 Valores de las variables. En el recuadro Valor colocamos el número asignado a cada grado de la categoría. Por ejemplo, si la variable es sexo, un valor será 1 para femenino y 2 para masculino. En el recuadro de Etiqueta escribimos el nombre de la categoría. Una vez introducidos ambos valores presionamos Añadir para grabar los datos y comenzamos a realizar lo mismo nuevamente con la siguiente categoría de la variable. Recuerde que las variables numéricas no necesitan completar esta información. Una vez completada la información de todas las variables volvemos a Vista de varia- bles y podemos escribir los valores para cada variable hasta completar el traspaso de datos. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 44 Figura 2.10 Pantalla con los datos en el SPSS 22.0. Para realizar todos los análisis estadísticos debemos ir a Analizar que se ubica en la barra superior y se desplegará el índice general de pruebas. Cuando seleccionamos una de estas alternativas se desplegará un nuevo índice con los análisis particulares para cada caso. Figura 2.11 Desplegar los analisis estadisticos del SPSS 22.0. Capítulo 2. Estadística descriptiva: representación de datos ________________________________________________________________________ 45 Para obtener una tabla de frecuencia y los gráficos en el SPSS 22.0 vamos en el menú a: Analizar Estadísticos descriptivos Frecuencia Figura 2.12 Pantalla de frecuencia en el SPSS 22.0. En el cuadro de la izquierda aparece la lista de nuestras variables. Tomamos la variable categórica y la llevamos al cuadro derecho (Variables). Luego presionamos Gráficos y marcamos Gráfico de barra, Gráficos circulares o Histograma (Fig. 2.13). Figura 2.13 Pantalla de graficos en el SPSS 22.0. Tras esto presionamos Continuar para volver a la pantalla de frecuencia y presionamos Aceptar. La hoja de cálculos del programa nos entrega una tabla como la siguiente: Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 46 Tabla 2.1 Tabla de frecuencia En la tabla de frecuencia observamoslos nombres de las categorías de la variable, la frecuencia (número de sujetos en la categoría), el porcentaje o frecuencia relativa, el porcentaje válido (porcentaje que se ajusta cuando existen casos perdidos) y el porcentaje acumulado o frecuencia acumulada. La hoja de cálculos del programa también nos entregará el gráfico que se ha escogido. Figura 2.14 Grafico de barras entregado por el SPSS 22.0. Capítulo 3. Estadística descriptiva: medidas centrales, dispersión y posición ________________________________________________________________________ 47 ________________________________________________________________________ 3.1 MEDIDAS DE TENDENCIA CENTRAL (MTC) Nivel de medición: Intervalar y de razón Son medidas resúmenes de posición central alrededor de los cuales se encuen- tran las observaciones realizadas. Tam- bién pueden ser definidas como el com- portamiento más común en un conjunto de datos. Las medidas de tendencia cen- tral más usadas son la media, la mediana y la moda. 3.1.1 Media aritmética La media aritmética, media o pro- medio es la MTC más utilizada y corres- ponde a la suma de los valores de cada observación y cuyo resultado se divide por la cantidad de datos. El cálculo de la media se aprecia en los ejemplos 3.1 y 3.2. La media de una muestra se desig- na con la letra y la media de una pobla- ción se designa con la letra griega µ (mu). La media representa el punto de equilibrio de los datos y es muy sensible Ejemplo 3.1 Un profesor ha evaluado la velocidad en 30 metros lanzados de nueve estudiantes de primer año medio de un colegio de Santiago y ha encontrado los siguientes resultados: Paso 1: Calculamos la media aritmética con la siguiente fórmula: = ∑ Xi n (fórmula 2) ∑ X1 = suma del valor de todas las observaciones o datos n = número total de observaciones . Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 48 Ahora con los datos del ejemplo 3.1 reemplazamos en la fórmula de la media: = 7,30 + 8,15 + 4,60 + 9,10 + 6,40 + 5,50 + 7,25 + 6,30 + 8,05 = 6,96 9 La media de velocidad de los 9 estudiantes en el test de 30 mts. es de 6,96 segundos. Ejemplo 3.2 En un partido de básquetbol de la liga nacional ocho jugadores de un equipo realizan lanzamientos a la canasta (independiente que estos terminen en puntos o no) y su entrenador registra el número de intentos de cada uno de ellos y obtiene la siguiente tabla: . En la primera columna vemos el número de jugadores, en la segunda los lanzamientos a la canasta realizadas en el primer tiempo por cada uno de ellos que generan una media de 5,25. Finalmente, en la tercera columna observamos una cantidad similar de lanzamientos excepto en el jugador seis que de 2 lanzamiento aumento a 75, por lo tanto, la media aumento a 14,38. Esto sirve para graficar como un solo dato outlier produce grandes variaciones en la media de un conjunto de datos. a los datos extremos (outliers), es decir, datos demasiado atípicos o extremos pro- ducen cambios importantes en ella (ejem- plo 3.2). 3.1.2 Mediana Corresponde al dato que ocupa la posición central al ordenar las observacio- nes de menor a mayor. Esta se obtiene con el número total de observaciones y la suma de una unidad, luego el resultado es dividido en 2 entregando el lugar don- de se encuentra la mediana (ejemplo 3.3). Este análisis se utiliza con datos numé- ricos, pero también con datos ordinales y es una medida robusta, muy poco sen- sible a los datos outliers. Capítulo 3. Estadística descriptiva: medidas centrales, dispersión y posición ________________________________________________________________________ 49 Ejemplo 3.3 Un profesor evaluó la motricidad de 15 niños de edades pre-escolares de un jardín infantil de Santiago y los resultados del test se presentan ordenados de menor a mayor en la siguiente tabla: Paso 1: Calculamos la mediana con la siguiente fórmula: Mediana = n + 1 2 (fórmula 3) n = número total de observaciones Mediana = 15 + 1 = 16 = 8 2 2 La mediana corresponde al valor ubicado en el lugar 8 en el orden de menor a mayor y que en esta base de datos corresponde a una puntuación de 10 en el test de motricidad. Si la cantidad de datos es par la mediana es el valor promedio de los dos datos centrales. Por ejemplo, si tomamos los 10 primeros casos del ejemplo anterior y utilizamos la fórmula 2 tenemos: Mediana= (10 + 1) / 2 = 5,5 La mediana se encuentra en el centro de los valores 5 y 6. . Como los valores de los lugares 5° y 6° son 7 y 8, respectivamente, es necesario obtener la media aritmética de dichos valores: = (7 + 8) / 2 = 7,5 que corresponde a la mediana de estos datos. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 50 3.1.3 Moda Es el dato que ocurre con mayor frecuencia en el conjunto de observacio- nes, pudiendo utilizarse en datos numé- ricos y categóricos. Cuando una distribución presenta una sola moda recibe el nombre de uni- modal, cuando presenta dos modas se denomina bimodal y cuando presenta tres o más modas se designa como dis- tribución multimodal (Fig. 3.1). Ejemplo 3.4 Un entrenador evaluó la cantidad de abdominales en un minuto que realizan 18 seleccionados universitarios de fútbol como parte del proceso de evaluación de su condición física y los resultados fueron los siguientes: La moda es el número 60, ya que es el valor que se presenta más veces en este conjunto de datos (6 en total). Figura 3.1 Distribuciones según sus modas. En la imagen superior izquierda se grafica una distribución unimodal, en la imagen superior derecha una distribución bimodal y en la imagen inferior una distribución multimodal. Capítulo 3. Estadística descriptiva: medidas centrales, dispersión y posición ________________________________________________________________________ 51 3.2 MEDIDAS DE DISPERSIÓN Nivel de medición: Intervalar y de razón Las medidas de dispersión o varia- bilidad describe cuan cerca se encuentran los datos entre sí o cuan cerca se en- cuentran de alguna medida de tendencia central. 3.2.1 Amplitud o rango Corresponde a la diferencia de las observaciones extrema de un conjunto de datos (ejemplo 3.5). Es común que en los resultados se presenten el valor menor, el mayor y el rango, siendo este último muy sensible a los valores outliers. 3.2.2 Varianza La varianza (S2) es la media del cua- drado de las desviaciones respecto a la media de los datos. Esto permite conocer la diferencia promedio de los valores con respecto a su media, siendo la base de muchos análisis inferenciales. Este análisis siempre corresponde a valores positivos (debido a que los valo- res son elevados al cuadrado), siendo muy sensible a datos outliers. La medida de la varianza corresponde a la unidad de medida de la variable al cuadrado, por ejemplo, si la variable es expresada en centímetros la varianza será en cen- tímetros al cuadrado. El cálculo de la varianza se observa en el ejemplo 3.6. Ejemplo 3.5 Un entrenador evaluó la fuerza del tren superior en 14 seleccionados de Judo. Esto se realizó a través de una RM en press banca y los resultados fueron los siguientes: Paso 1: Calculamos el rango con la siguiente fórmula: Rango = Vmayor – Vmenor (fórmula 4) Vmayor = valor mayor de los datos Vmenor = valor menor de los datos Rango = 128 – 78 = 50 50 kilos corresponde al rango de estos datos. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________52 Ejemplo 3.6 Un investigador desea conocer los niveles de memoria visual de 11 estudiantes de pedagogía en educación física de una universidad de Santiago y para ello se aplica un test neuropsicológico. Los resultados de las observaciones son los siguientes: Paso 1: Calculamos la varianza con la siguiente fórmula: (fórmula 5) S2 = ∑(Xi – 2 n – 1 ∑(Xi – )2 = suma de los cuadrados de la diferencia entre cada puntuación y la media de las puntuaciones n = número de datos Paso 2: Calculamos la suma de cuadrados para los datos de la memoria: Paso 3: Aplicamos la fórmula 5 para nuestros datos: Capítulo 3. Estadística descriptiva: medidas centrales, dispersión y posición ________________________________________________________________________ 53 S2 = 28,55 = 28,55 = 2,855 11 – 1 10 En el ejemplo la varianza es de 2,855 3.2.3 Desviación estándar Corresponde al grado en que las puntuaciones de la variable se alejan de la media. Se calcula con la raíz cuadrada de la varianza (ejemplo 3.7). La desviación estándar muestral se designa con la letra S y la desviación es- tándar poblacional con la letra sigma (σ . Este análisis es muy útil para cono- cer cuánto se alejan los datos de la media de una muestra cuando esta posee una distribución simétrica. Esto ocurre cuan- do la mayoría de los datos obtenidos se encuentran en los puntajes centrales y muy pocos datos se encuentran en los extremos (Fig. 3.2). Por ejemplo, en un test de fuerza muy pocas personas tendrán valores muy bajos o muy altos, la mayoría obtendrán puntuaciones medias. Esta situación ocurre en la mayoría de los pro- cesos naturales si la muestra es lo sufí- cientemente grande (tiende a infinito). Si la desviación estándar de la muestra se encuentra entre la cuarta y quinta parte del rango se considera que la distribución es homogénea, es decir, los datos obtenidos de todos los sujetos evaluados se encuentran cercanos a la media. Si la desviación estándar no se en- cuentra en ese rango, la muestra se consi- dera heterogénea. Cuando ocurre esta segunda opción podría ser interesante Ejemplo 3.7 Utilizando la varianza del ejemplo 3.6 sobre la memoria de los estudiantes universitarios, calculamos la desviación estándar con la siguiente fórmula: S = √S2 (fórmula 6) √S2 = raíz cuadrada de la varianza S = √2,855 = 1,689 El promedio o media de los datos sobre la memoria de estudiantes de educación física fue de 5,64 y la desviación estándar fue de 1,689 esto quiere decir que todos los datos entre – 1 S (3,951) y + 1 S (7,329) se encuentran a una desviación de la media y siempre en este espectro se agrupa el 68% de los datos recolectados. Esto indica que casi el 70% de las observaciones obtuvieron puntajes entre 3,951 y 7,329. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 54 Figura 3.2 Distribución simétrica. En estos datos la cantidad de observaciones que se encuentra entre una desviación estándar a la derecha y a la izquierda es del 68,26%, en dos desviaciones estándar es del 95,45% y en tres desviaciones es del 99,73%. comparar los resultados de los grupos extremos de datos que hemos obtenido, para saber si existen diferencias entre las puntuaciones más altas y más bajas. Para el ejemplo 3.6 de la memoria de los estudiantes universitarios: Rango = 6 S = 1,689 1/4 rango = 6/4 = 1,5 1/5 rango = 6/5 = 1,2 Como S =1,689 no se encuentra entre la cuarta y quinta parte del rango (1,5 y 1,2 respectivamente) esta muestra se con- sidera heterogénea. Para muestras homogéneas los valo- res de rango, varianza y desviación están- dar serán menores, debido a que los datos se encuentran más agrupados. En mues- tras heterogéneas ocurrirá lo contrario. 3.3 MEDIDAS DE POSICIÓN Nivel de medición: Intervalar y de razón 3.3.1 Percentiles Las medidas de posición se basan en el orden que poseen ciertos valores de las observaciones, comúnmente reciben el nombre de cuantiles y se define como el valor de la variable por debajo de la cual se encuentra una frecuencia acumu- lada α. Un percentil es un valor p% que deja una cantidad de p% de datos de bajo de él y 1-p% sobre él. Por ejemplo, un percentil 30 deja por debajo el 30% de las observaciones o datos y por encima un 70% de las observaciones. Los percentiles separan a la mues- Capítulo 3. Estadística descriptiva: medidas centrales, dispersión y posición ________________________________________________________________________ 55 tra en grupos de 1% y la mediana siem- pre corresponde al percentil 50. Se repre- sentan con la letra P. En el ejemplo 3.7 se observa como calcular un percentil. 3.3.2 Cuartiles Son valores que dividen a las obser- vaciones en cuatro grupos con frecuen- cias similares (25% cada una). El primer Ejemplo 3.7 Un profesor midió la estatura de 21 estudiantes de cuarto año medio de un colegio de la comuna de Santiago en la clase de educación física. Los resultados fueron los siguientes: Paso 1: Los datos siempre deben ser ordenados de menor a mayor. Paso 2: Calculamos los percentiles con la siguiente fórmula: P = n * K 100 (fórmula 7) n = número de datos K = percentil que se desea conocer Si queremos conocer el percentil 20 reemplazamos: P20 = 21 * 20 = 420 = 4,2 100 100 El resultado corresponde al lugar de la lista de datos, ordenadas de menor a mayor, donde se encuentra el valor del percentil. Si el resultado es una fracción, el valor del percentil corresponde al lugar inmediatamente superior, en este caso el lugar 5 (1,68 mts.) corresponderá al percentil 20. Esto quiere decir que el 20% de los estudiantes medidos están bajo 1,68 de estatura y el 80% restante está sobre 1,68. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 56 cuartil corresponde al percentil 25 (cuantil 0,25), el segundo cuartil corresponde al percentil 50 (cuantil 0,5) y el tercer cuartil corresponde al percentil 75 (cuantil 0,75). Los cuartiles sirven para establecer cuatro grupos de datos, así podemos transformar una variable numérica en categórica. Por ejemplo, los valores igua- les o bajo el cuartil 0,25 corresponden a un nivel bajo, valores entre el cuartil 0,25 y 0,50 a un nivel medio bajo, valores entre el cuartil 0,50 y 0,75 a un nivel medio alto y valores sobre 0,75 a un nivel alto. En el ejemplo 3.8 se toman los mis- mos valores de la estatura de 21 estu- diantes de 4° medio para calcular los cuartiles 3.3.3 Quintiles y deciles Los quintiles son valores que divi- den a las observaciones en cinco grupos con frecuencias similares (20%). El pri- mer quintil corresponde la percentil 20 (quintil 0,2), el segundo quintil corres- Ejemplo 3.8 Utilizando los mismos valores del ejemplo 3.7 Paso 1: Calculamos los cuartiles con la siguiente fórmula: (fórmula 8) Qx = K * (n + 1) 4 K = valor del cuartil (1, 2 o 3) n = número de datos En caso que el cálculo no corresponda con la posición exacta se utiliza la siguiente corrección: (fórmula 9) Qx = Li + K * (Ls – Li ) 4 Ls = límite superior del intervalo Li = límite inferior del intervalos . Capítulo 3. Estadística descriptiva: medidas centrales, dispersión y posición ________________________________________________________________________ 57 Utilizando los datos de la estatura reemplazamos en la fórmula 8: Q1 = 1 * (21 + 1) = 22 = 5,5 4 4 Q2 = 2 * (21 + 1) = 44 = 11 4 4 Q3 =3 * (21 + 1) = 66 = 16,5 4 4 Q1 corresponde a los valores en la posición 5 y 6 (1,68 y 1,69); Q2 corresponde al valor en la posición 11 (1,74) y Q3 corresponde al valor en la posición (1,77 y 1,79). Para el cuartil 1 y 3 es necesario utilizar la fórmula 9 de corrección: ponde al percentil 40 (quintil 0,4), el ter- cer quintil corresponde al percentil 60 (quintil 0,6) y el cuarto quintil correspon- de al percentil 80 (quintil 0,8). Los deciles son valores que dividen a las observaciones en diez grupos con frecuencias similares (10%). El decil 1 co- rresponde al percentil 10, el decil 2 al percentil 20, el decil 3 al percentil 30 y así sucesivamente. La finalidad de los quintiles y deci- les es la misma que cuartiles: poder esta- blecer grupos y categorías más detalla- das de nuestros datos. 3.4 MEDIDAS CENTRALES, DISPER- SIÓN Y POSICIÓN EN SPSS En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Estadísticos descriptivos Frecuencia Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 58 Figura 3.3 Frecuencia en el SPSS 22.0. El programa mostrará una pantalla como la figura 3.4 con un cuadro a la izquierda que muestra nuestras variables, las cuales llevaremos al cuadro derecho (variables). Hecho esto presionamos Estadísticos abriéndose una pantalla como figura 3.5. Figura 3.4 Pantalla de frecuencia en el SPSS 22.0 En la pantalla de estadísticos marcamos las medidas de tendencia central: media, mediana y moda; también podemos marcar desviación estándar, varianza, rango, mínimo y máximo; en la sección valores percentiles podemos marcar cuartiles y en punto de corte para n grupos iguales indicamos el número de percentiles que deseamos (en este caso 10 para obtener los deciles). Capítulo 3. Estadística descriptiva: medidas centrales, dispersión y posición ________________________________________________________________________ 59 Figura 3.5 Pantalla estadísticos en el SPSS 22.0 Una vez marcados los estadísticos que deseamos presionamos Continuar para volver a la pantalla de frecuencia y presionamos Aceptar. La hoja de cálculos del programa nos entrega una tabla como la siguiente: Tabla 3.1 Estadísticos descriptivos de una variable. . En la tabla 3.1 observamos la cantidad de datos válidos, la cantidad de datos perdidos, la media, la mediana, la moda, la desviación estándar, la varianza, el rango de los datos, Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 60 el mínimo y el máximo de los datos, el cuartil 0,25 (percentil 25), el cuartil 0,50 (percentil 50) y el cuartil 0,75 (percentil 75) y los deciles que corresponden a los percentiles 10, 20, 30, etc. Capítulo 4. Estadística descriptiva: medidas de forma y gráfico de caja ________________________________________________________________________ 61 ________________________________________________________________________ 4.1 ASIMETRÍA Nivel de medición: Intervalar y de razón La asimetría corresponde a la forma de la curva de una distribución en rela- ción a su imagen derecha-izquierda. Una distribución es simétrica si la mitad iz- quierda es igual a su mitad derecha (Fig. 4.1) y por lo tanto, la mayor parte de los datos se encuentran cercanos a la media, existiendo pocos casos en los extremos. En este tipo de distribuciones la media, la mediana y la moda poseen igual valor. Figura 4.1 Distribución simétrica. Una distribución asimétrica es aque- lla donde los datos tienden a agruparse hacia alguno de los lados: Distribución asimétrica positiva: es aquella donde los datos se agrupan hacia la izquierda, dejando una cola hacia la derecha, por lo tanto, la ma- yoría de los datos se encuentran cerca de las puntuaciones más bajas. En estas distribuciones la media es mayor que la mediana (Fig. 4.2). Distribución asimétrica negativa: es aquella donde los datos se agru- pan hacia la derecha, dejando una cola hacia la izquierda, por lo tanto, la mayoría de los datos se encuentran cerca de las puntuaciones más altas. En estas distribuciones la media es menor que la mediana (Fig. 4.2). Para calcular la asimetría de una distribución existen varios análisis esta- dísticos, nosotros utilizaremos el coefi- ciente de asimetría de Fisher (g1), que se basa en la relación entre las distancias a la media y la desviación estándar. En el ejemplo 4.1 se estudian los pasos para calcular la asimetría de una distribución. El valor entregado por el coeficiente de asimetría se interpreta de la siguiente manera: Valores de asimetría de cero indi- can una distribución simétrica. Valores de asimetría sobre cero in- dican una asimetría positiva. Valores de asimetría bajo cero in- dican una asimetría negativa. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 62 Figura 4.2 Distribuciones asimétricas. La figura izquierda corresponde a una distribución positiva y la figura derecha a una distribución negativa. Ejemplo 4.1 Un profesor evaluó la capacidad de planificación de los estudiantes de pedagogía en educación física de una universidad de Santiago. Los resultados de las puntuaciones fueron los siguientes: . Paso 1: Calculamos la asimetría con la siguiente fórmula: (fórmula 10) g1 = ∑(Xi – 3 n * S3 ∑(Xi – 3 = suma de cada observación menos la media de todas las observaciones elevada al cubo n = número de datos S3 = desviación estándar de los datos al cubo Paso 2: Calculamos la suma de cubos para los datos de la planificación: Capítulo 4. Estadística descriptiva: medidas de forma y gráfico de caja ________________________________________________________________________ 63 Paso 3: Para obtener el coeficiente de asimetría de Fisher reemplazamos en la fórmula 10: g1 = 0,52 = 0,52 = 0,52 = 0,014 (9 * 1,593) 9 * 4,02 36,18 El coeficiente de asimetría de Fisher es de 0,014 (distribución asimétrica positiva). 4.2 CURTOSIS La curtosis corresponde al grado de apuntamiento o aplastamiento de una distribución. Existen tres tipos de curto- sis: Platicúrtica: es aquella distribución que presenta una forma achatada, esto significa que existen muchos casos lejos de la media y pocos cerca de ella (Fig. 4.3). Mesocúrtica: es aquella distribución que presenta una elevación media, lo cual muestra un grado mediano de concentración de los datos alrededor del promedio (Fig. 4.3). Leptocúrtica: es aquella distribución que presenta una elevación alta, esto significa que existen pocos casos lejos de la media y muchos cerca de ella (Fig. 4.3). Para calcular la curtosis se puede utilizar el coeficiente de apuntamiento de Fisher (g2). En el ejemplo 4.2 se realiza un análisis paso a paso del cálculo de la curtosis de una distribución. El valor entregado por el coeficiente de curtosis se interpreta de la siguiente manera: Valores de la curtosis de cero indi- can una distribución mesocúrtica. Valores sobre cero indican una dis- tribución leptocúrtica. Valores bajo cero indican una dis- tribución platicúrtica. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 64 Figura 4.3 Tipos de curtosis. Una distribución platicúrtica (imagen superior izquierda), una distribución mesocúrtica (imagen superior derecha) y una distribución leptocúrtica (imagen inferior). Ejemplo 4.2 Para el cálculo de la curtosis utilizaremos los datos de la planificación de los estudiantes de educación física: . Paso 1: Calculamos la curtosis con la siguiente fórmula: (fórmula 11) g2 = ∑(Xi – 4 - 3 n * S4 ∑(Xi – 3 = suma de cada observación menos la media de todas las observaciones elevada a la cuarta n = número de datos S3 = desviación estándar de los datos a la cuarta . Capítulo 4. Estadística descriptiva: medidas de forma y gráfico de caja ________________________________________________________________________ 65 Paso 2: Calculamos la suma de valores a la cuarta para los datos de la planificación: Paso 3: Para obtener el coeficiente de apuntamiento de Fisher reemplazamos en la fórmula 11: El coeficiente de apuntamiento de Fisher es de -1,38 (distribución platicúrtica). 4.3 DISTRIBUCIÓN SEGÚN SU FORMA Una distribución posee un valor de asimetría y curtosis, por lo tanto, tiene una de nueve formas posibles: Simétrica–mesocúrtica: asimetría y curtosis de cero. Corresponde a una distribución normal. Los datos se en- cuentran distribuidos de igual manera a la derecha e izquierda de la media y formando una curva de altura media (Fig 4.4). Simétrica–platicúrtica: asimetría de cero y curtosis negativa. Los datos se encuentran distribuidos de igual ma- nera a la derecha e izquierda de la media y forman una curva achatada. Simétrica–leptocúrtica: asimetría de cero y curtosis positiva. Los datos se encuentran distribuidos de igual ma- nera a la derecha e izquierda de la media y forman una curva alargada. Asimétrica positiva–mesocúrtica: asimetría izquierda y curtosis de ce- ro. Los datos se encuentran distri- buidos hacia la izquierda de la dis- tribución (valores menores) y forman una curva de altura media. Asimétrica positiva–platicúrtica: asi- metría izquierda y curtosis negativa. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 66 Figura 4.4 Tipos de distribuciones. A= simétrica-mesocúrtica; B= simétrica-platicúrtica. C= simétrica-leptocúrtica; D= asimétrica positiva-mesocúrtica; E= asimétrica positiva- platicúrtica, F= asimétrica positiva-leptocúrtica; G= asimétrica negativa-mesocúrtica; H= asimétrica negativa-platicúrtica. I= asimétrica negativa-leptocúrtica. Los datos se encuentran distribuidos hacia la izquierda de la distribución (valores menores) y forman una cur- va achatada. Asimétrica positiva–leptocúrtica: asi- metría izquierda y curtosis positiva. Los datos se encuentran distribuidos hacia la izquierda de la distribución (valores menores) y forman una cur- va alargada. Asimétrica negativa–mesocúrtica: asimetría derecha y curtosis de cero. Los datos se encuentran distribuidos hacia la derecha de la distribución (valores mayores) y forman una cur- va de altura media. Asimétrica negativa–platicúrtica: asimetría derecha y curtosis negativa. Los datos se encuentran distribuidos hacia la derecha de la distribución (valores mayores) y forman una cur- va achatada. Asimétrica negativa–leptocúrtica: asimetría derecha y curtosis positiva. Los datos se encuentran distribuidos hacia la derecha de la distribución (valores mayores) y forman una cur- va alargada. Capítulo 4. Estadística descriptiva: medidas de forma y gráfico de caja ________________________________________________________________________ 67 4.4 GRÁFICO DE CAJA (BOX-PLOT) Nivel de medición: Intervalar y de razón El gráfico de caja, gráfico de caja y bigotes o box-plot es un gráfico propuesto por Tukey (1977) que se basa en medidas robustas de posición y dispersión, que muestra la distribución de los datos seña- slando donde caen la mayoría de ellos y la existencia de datos extremos. Para construirlo es necesario en primer lugar ordenar los datos de menor a mayor y calcular la mediana, el cuartil inferior, el cuartil superior y la distancia intercuartil. En el ejemplo 4.3 se aprecia la cons- trucción de un box-plot. Este tipo de gráfico es muy útil para comparar grupos diferentes (por ejemplo damas y varones) o un mismo grupo en diversas mediciones (por ejemplo antes y después de un tratamiento). Ejemplo 4.3 Un profesor evaluó la motivación hacia la clase de educación física de 12 estudiantes de tercer año de enseñanza media de un colegio de Santiago. De ello se obtuvo la siguiente tabla ordenada de menor a mayor: . Paso 1: Determinar el dato menor y mayor, la mediana, el cuartil inferior y el cuartil superior y la distancia intercuartil (Di) que se obtiene con la siguiente fórmula: Di = CS – SI (fórmula 12) CS = valor del cuartil superior S3 = valor del cuartil inferior . Al realizar los cálculos con el ejemplo 4.3 tenemos: Dato menor= 10 Dato mayor= 55 Mediana= 20,5 Cuartil inferior= 13,5 Cuartil superior= 29,5 Distancia intercuartil= 29,5 – 13,5 = 16 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 68 Paso 2: Luego debemos determinar las cotas (límites de separación de los datos de la mediana) para decidir si un dato es outlier (extremo, anómalos o atípicos) cuando caiga entre la 1° y 2° cota inferior o superior o si un dato es outlier severo cuando caiga fuera de la 2° cota inferior o superior. La primera cota se obtiene con la siguiente fórmula: (fórmula 13) 1° cota = CIS ± 1,5 DI CIS = cuartil inferior y superior ± = más en la cota superior y menos en la cota inferior DI = distancia intercuartil Con los datos del ejemplo 4.3: 1° cota inferior = 13,5 – (16 * 1,5) = -10,5 1° cota superior = 29,5 + (16 * 1,5) = 53,5 La segunda cota se obtienen con la siguiente fórmula: (fórmula 14) 2° cota = CIS ± 3 DI CIS = cuartil inferior y superior ± = más en la cota superior y menos en la cota inferior DI = distancia intercuartil Con los datos del ejemplo 4.3: 2° cota inferior = 13,5 – (16 * 3) = -34,5 2° cota superior = 29,5 + (16 * 3) = 77,5 Paso 3: Con estos valores se debe dibujar una escala con el rango de variación de los datos, marcar la mediana y los cuartiles (inferior y superior) dibujando una caja entre los cuartiles. Paso 4: Desde el cuartil inferior se traza una línea con bigotes hasta el dato menor de la muestra y de igual forma del cuartil superior se traza una línea hasta el dato mayor. Esto siempre y cuando ningún dato sobrepase la 1° o 2° cota inferior o superior, ya que de Capítulo 4. Estadística descriptiva: medidas de forma y gráfico de caja ________________________________________________________________________ 69 ser así la línea se traza hasta el dato mayor antes de la 1° cota y se marcan estos datos outlier con un * y los datos outlier extremos con un °. Figura 4.5 Box-plot donde se observa la mediana (20,5), el cuartil inferior (13,5), el cuartil superior (29,5), el dato menor (10), el dato mayor antes de la 1° cota superior (38) y un dato outlier (55). Figura 4.6 Gráfico de caja para comparar dos grupos. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 70 4.5 GRÁFICO DE DISPERSIÓN (SCATTER-PLOT) Nivel de medición: Intervalar y de razón Es un gráfico simple y útil para es- tudiar la relación entre dos variables nu- méricas. Se caracteriza por representar una nube de puntos (forma en que se dis- tribuyen los datos en el gráfico) que per- mite evaluar la naturaleza de la relación de ambas variables (dirección, forma y fuerza de la relación). Puntos dispersos en el gráfico representan la falta de relación entre las variables, en cambio puntos agrupados o en líneas indican relación entre ellas. En el ejemplo 4.4 se puede observar que los puntos se ordenan en una especie de línea diagonal que asciende. Esta dis-persión de datos muestra una relación entre las dos variables, ya que a medida que una puntuación aumenta (agilidad) la otra también lo hace (motricidad). En un scatter-plot las representa- ciones de nubes difusas no muestran re- lación entre las variables (por ejemplo, la relación entre la práctica de ejercicio físi- co y el conocimiento en historia, ya que ambas no se conectan y por ende la va- riación en una de ellas no provocará ne- sariamente cambios en la otra). Las representaciones lineales mues- tran una fuerte relación entre variables, además esta relación puede ser positiva, cuando una variable aumenta la otra también aumenta o cuando una disminu- ye la otra también disminuye (por ejem- plo, la relación entre la práctica de ejerci- cio físico aeróbico y la resistencia cardio- vascular, ya que al aumentar la primera la segunda también aumenta por adapta- ción fisiológica) o negativa, cuando una variable aumenta la otra disminuye o viceversa (por ejemplo, la relación de la práctica de ejercicio físico y el porcentaje de grasa corporal, ya que al aumentar la primera disminuye la segunda). Las representaciones exponenciales Ejemplo 4.4 Un profesor evaluó la agilidad y el desarrollo motor de 11 estudiantes de 5° año básico de un colegio de Santiago. En la tabla siguiente se observan los puntajes obtenidos: . Paso 1: Construimos un gráfico en cuyo eje X colocaremos la variable agilidad y en el eje Y la variable motricidad. Luego ubicaremos un punto en la intersección de las dos puntuaciones que obtuvo cada sujeto del ejemplo: . Capítulo 4. Estadística descriptiva: medidas de forma y gráfico de caja ________________________________________________________________________ 71 Figura 4.7 Gráfico de dispersión de las puntuaciones de agilidad y motricidad. . Figura 4.8 Dispersiones de los datos. En la imagen A se observa una representación de nube difusa de datos. En la imagen B y C una distribución lineal (B es positiva y C es negativa) y en la imagen D una distribución exponencial. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 72 no son lineales, aunque muestran relación entre las variables (positiva o negativa) pero se caracterizan porque una variable posee valores constantes o existen modi- ficaciones pequeñas (aumento o disminu- ción), pero de pronto se producen cam- bios de gran envergadura produciendo una curva en el gráfico (por ejemplo, la relación entre el uso del gimnasio para mejorar la apariencia física y los meses del año, ya que entre los meses de marzo y agosto existe en nuestro país un núme- ro constante y bajo de personas que asis- ten regularmente al gimnasio, situación que cambia radicalmente a partir de sep- tiembre, cuando la cantidad aumenta, duplicándose o triplicándose). En la figura 4.8 se observan gráficos de diferentes tipos de relación entre los datos de dos variables. 4.6 MEDIDAS DE FORMA EN SPSS En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Estadísticos descriptivos Frecuencia Figura 4.9 Frecuencia en el SPSS 22.0. El programa mostrará una pantalla como la figura 4.10 con un cuadro a la izquierda que muestra nuestras variables, las cuales llevaremos al cuadro derecho (Variables). Hecho esto presionamos Estadísticos abriéndose una pantalla como figura 4.11. Capítulo 4. Estadística descriptiva: medidas de forma y gráfico de caja ________________________________________________________________________ 73 Figura 4.10 Pantalla de frecuencia en el SPSS 22.0 Figura 4.11 Pantalla estadísticos en el SPSS 22.0 Una vez marcados los estadísticos que deseamos presionamos Continuar para volver a la pantalla de frecuencia y presionamos Aceptar. La hoja de cálculos del programa nos entrega una tabla como la siguiente: Tabla 4.1 Asimetría y curtosis de una variable. En la tabla 4.1 observamos la cantidad de datos válidos y pérdidos, el coeficiente de asimetría y el error estándar del mismo, la curtosis y su error estándar. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 74 4.7 MEDIDAS DE POSICIÓN Y GRÁFICO DE CAJA EN SPSS En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Gráficos Cuadro de diálogo antiguos Diagramas de cajas Figura 4.12 Diagrama de caja en el menú del SPSS 22.0. Cuando presionamos Diagrama de caja aparece una pantalla como la figura 4.13. Aquí marcamos Simple si queremos graficar una variable o Agrupación si son dos o más variables Figura 4.13 Pantalla del gráfico de caja en el SPSS 22.0. Capítulo 4. Estadística descriptiva: medidas de forma y gráfico de caja ________________________________________________________________________ 75 Luego presionamos Definir y los datos numéricos que deseamos graficar los llevamos al cuadro Variable y la variable nominal al cuadro Eje de categorías. Luego presionamos Aceptar. Figura 4.14 Pantalla de definición de variables en gráfico de caja en el SPSS 22.0. La hoja de cálculos del programa nos entrega el diagrama de caja correspondiente. Figura 4.15 Grafico de caja entregado pr el SPSS 22.0 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 76 Capítulo 4. Estadística descriptiva: medidas de forma y gráfico de caja ________________________________________________________________________ 77 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 78 Capítulo 5. Muestra y muestreo ________________________________________________________________________ 79 ________________________________________________________________________ 5.1 MUESTRAS EN INVESTIGACIÓN Cuando planteamos nuestra investí- gación hemos formulado hipótesis sobre una población que deseamos estudiar. Por ejemplo, queremos saber si existen diferencias en los niveles de resistencia cardiovascular de los estudiantes de pri- mer año medio de colegios municipaliza- dos y de colegios particulares de la comu- na de Providencia. Una vez que conocemos la pobla- ción (en el ejemplo, el total de los estu- diantes de primer año medio de colegios municipalizados y de colegios particula- res de la comuna de Providencia) debe- mos determinar la muestra en la cual rea- lizaremos las mediciones (Fig. 5.1). Es importante recordar que para obtener la muestra es necesario establecer los criterios de inclusión y exclusión de la misma. a) Criterios de inclusión de la muestra: corresponde a las características que deben poseer los sujetos o unidades de análisis para poder ser considera- dos como parte de la muestra. En el ejemplo anterior de la resistencia car- diovascular, serían criterios de inclu- sión: Que los sujetos fuesen estudiantes de un colegio municipal o particular de Providencia. Que se encuentren cursando primer año medio. b) Criterios de exclusión de la muestra: corresponde a las características que de poseer el sujeto o unidad de aná- lisis serán excluidos de poder formar parte de la muestra. En el mismo ejemplo anterior, serían criterios de exclusión: Los estudiantes de primer año medio de colegios municipales o particula- res de Providencia que posean enfer- medades respiratorias que puedan afectar su resistencia cardiovascular. Aquellos estudiantes que formen parte de equipos o clubes deportivos con altos niveles de entrenamiento físico, lo cual también podría afectar su rendimiento en la medición. Estudiantes de primer año medio de colegios municipaleso particulares de Providencia que se encuentren lesionados, etc. 5.1.1 Calculo del tamaño de la muestra Una vez establecidos los criterios de inclusión y exclusión, debemos determi- nar el tamaño de la muestra, es decir, el número de sujetos que debemos medir en la realidad. Las muestras pueden ser probabi- Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 80 Figura 5.1 Representación de una población y una muestra. lísticas (sujetos elegidos al azar entre to- dos los que componen la población, por lo tanto, todos tienen las mismas posibili- dades de formar parte de la muestra y los casos son representativos de dicha pobla- ción) o no probabilísticas (sujetos que son escogidos por la facilidad de acceso a ellos, no todos los sujetos de la población tienen posibilidades de ser escogidos y no pretende que los casos sean representati- vos, aunque pudiesen serlo). En ambos casos resulta necesario determinar un número de sujetos que vamos a evaluar y esto depende de tres aspectos: Del error muestral permitido: es el valor de equivocación que aceptamos para los estadísticos de la muestra al ser extrapolados con los parámetros de la población. Los niveles habitua- les son de 0,05 (5% de error) y 0,01 (1% de error). A medida que disminu- ye el error permitido aumenta el ta- maño de la muestra. Del nivel de confianza: corresponde al grado de certeza que un evento ocurra. Recordemos que la probabi- lidad se mide entre 0 y 1, siendo 0 una absoluta desconfianza de que un evento acontezca y 1 una absoluta confianza que dicho evento ocurra. Los niveles de confianza más utiliza- dos en ciencias sociales son 0,05 y 0,01. Del carácter finito o infinito de la población: las poblaciones finitas son aquellas de tamaños reducidos y cuyo valor conocemos (generalmente bajo 100.000 unidades de análisis) y las poblaciones infinitas son aquellas de gran tamaño y cuyo valor desco- nocemos (generalmente sobre 100.000 unidades de análisis). Por ejemplo, una población finita son los estudian- tes de enseñanza media de un colegio de la comuna de Santiago Centro y una población infinita son los estu- diantes de enseñanza media de todos los colegios de Chile. Capítulo 5. Muestra y muestreo ________________________________________________________________________ 81 Ejemplo 5.1 Un investigador desea conocer si existe diferencia en los niveles de fuerza de tren su- perior de los estudiantes de cuarto año medio de colegios de la ciudad de Santiago. Para ello determina un nivel de confianza del 95% (0,05) y un error permitido del 5% (0,05). Paso 1: Para calcular el tamaño de la muestra de una población infinita (n) utilizamos la siguiente fórmula: n= Z2 pq e2 (fórmula 15) Z2 = nivel de confianza expresada en valor Z Estos valores siempre serán: 0,05 = 1,96 0,04 = 2,05 0,03 = 2,17 0,02 = 2,33 0,01 = 2,58 pq = varianza de la población (como no conocemos ese dato utilizamos una constante de 0,25) e2 = error muestral permitido elevado al cuadrado (por ejemplo un error del 3% corresponde a un valor de 0,032 en la fórmula). Realizamos los cálculos para el ejemplo 5.1: n = 1,962 * 0,25 = 3,8416 * 0,25 = 384 0,052 0,0025 Por lo tanto, es necesario medir a 384 estudiantes de cuarto año medio de colegios de la ciudad de Santiago. Ahora el investigador desea realizar el mismo estudio, pero con: a) Un nivel de confianza del 95% (0,05) y un error permitido del 1% (0,01). b) Un nivel de confianza del 99% (0,01) y un error permitido del 1% (0,01). n = 1,962 * 0,25 = 3,8416 * 0,25 = 9604 estudiantes de 4° año medio 0,012 0,0001 n = 2,582 * 0,25 = 6,6564 * 0,25 = 16641 estudiantes de 4° año medio 0,012 0,0001 Como es posible notar, el tamaño de la muestra aumenta exponencialmente si aumentamos el nivel de confianza y si disminuimos nuestro error muestral permitido. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 82 Ejemplo 5.2 Un investigador desea conocer los hábitos de estudio de los estudiantes de primer año de la carrera de educación física de una Universidad. La población es de 200 estudiantes, el nivel de confianza es de 95% (0,05) y el error permitido del 5% (0,05). Paso 1: Para calcular el tamaño de la muestra de una población finita (n) utilizamos la siguiente fórmula: (fórmula 16) n= N . 1 + e2 * (N – 1) Z2 * pq N = tamaño de la población e2 = error muestral permitido elevado al cuadrado Z2 = nivel de confianza elevada al cuadrado pq = varianza de la población Realizamos los cálculos para el ejemplo 5.2: Por lo tanto, es necesario medir a 132 de primer año de educación física de la Universidad. El aumento de tamaño de la pobla- ción no produce un aumento proporcio- nal del tamaño de la muestra. Por ejem- plo, con un nivel de confianza del 95% y un error permitido de 0,05 en poblaciones de 100 sujetos la muestra es de 80, con poblaciones de 500 sujetos la muestra es de 217 y con poblaciones de 100.000 sujetos la muestra es de 383. Cuando las poblaciones son muy pequeñas (25 a 40 sujetos) la muestra es muy similar a la población. En poblacio- nes de 15 a 25 sujetos la muestra es n-1 y en poblaciones de menos de 15 sujetos la muestra es igual a la población (Morales, 2012). 5.1.2 Muestras para construir un instrumento de medición Cuando se construye un test o una escala de actitudes debe aplicarse el ins- trumento al menos a 5 sujetos por ítems. Por ejemplo, si el test cuenta con 35 ítems serán necesarios 175 sujetos escogidos de forma aleatoria entre la población de estudio. Cuando se desea llevar a cabo un Capítulo 5. Muestra y muestreo ________________________________________________________________________ 83 análisis factorial del instrumento es nece- saria una muestra grande, ya que este análisis se basa en coeficientes de correla- ción y el error típico de las correlaciones disminuye si aumenta el número de su- jetos (Morales, 2012). Algunos autores recomiendan mues- tras 10 veces mayores que el número de ítems, es decir, para un instrumento de 40 ítems serían necesarios 400 sujetos. Otros autores recomiendan muestras 3 veces mayor, pero que no bajen de 150 o 200 sujetos. Por ejemplo, para un instrumento de 80 ítems bastaría con 240 sujetos, pero si un instrumento posee 20 ítems 60 sujetos no sería suficiente, aquí el número mínimo debería ser de 150 y 200 sujetos. 5.2 MUESTREO Una vez que tenemos claro el tama- ño de la muestra debemos decidir la for- ma en la cual escogeremos a los sujetos para formar parte de la muestra, este pro- ceso recibe el nombre de muestreo. 5.2.1 Para muestras probabilísticas a) Muestreo aleatorio simple: corres- ponde a la elección al azar de una muestra donde todos los sujetos o unidades de análisis tienen las mis- mas probabilidades de ser escogidos. Por ejemplo, la selección de 210 estudiantes de primer año medio de colegios particulares de la comuna de Providencia. Los métodos más utilizados para este tipo de muestreo son la tómbola (enumerar los sujetos del 1 a n y esco- ger al azar los números que formarán parte de la muestra), las tablas Ran- dómicas e incluso muchos programas estadísticos como el SPSS poseen sistemas para calcular muestras aleatorias (ver detalles en Maureira & Flores, 2012). La muestra obtenida mediante este tipo de muestreo recibe el nombre de muestra irrestricta aleatoria. b) Muestreo probabilístico estratifica- do: corresponde a una división de la muestraen segmentos de diferentes tamaños y de una selección al azar en cada segmento (ejemplo 5.3). c) Muestreo por conglomerados: se uti- liza cuando las unidades de la mues- tra se encuentran muy dispersas y su acceso es dificultoso o cuando no existe un marco de muestreo (lista de todos los integrantes de una pobla- ción). En este tipo de muestreo alea- torio las unidades están compuestos por grupos de elementos (conglo- merado), los que pueden ser de igual o diferente tamaño. Cuando se observan todos los inte- grantes de cada uno de los n conglo- merados recibe el nombre de mues- treo por conglomerado monoetápico ya que el proceso se realiza en una sola etapa. En cambio cuando se seleccionan al azar integrantes dentro de los n conglomerados elegidos, recibe el nombre de muestreo por conglomerado bietápico o en dos etapas. Finalmente, si dentro de los n conglomerados se seleccionan al azar n grupos y dentro de cada grupo se eligen los sujetos a observar recibe el nombre de muestreo por conglome- rado polietápico. Por ejemplo, un investigador quiere conocer las cualidades físicas de los estudiantes de tercero medio de Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 84 Ejemplo 5.3 Para conocer las diferencias en el desarrollo de patrones motores de niños de NB1 de colegios particulares, subvencionados y municipales de la comuna de Recoleta debemos conocer: El tamaño de la población (vamos a suponer que 5000 niños) Calcular el tamaño de la muestra (384 niños) Conocer la cantidad de niños en NB1 en los colegios particulares (950 niños), sub- vencionado (2800 niños) y municipales (1250 niños). Paso 1: Como no existe la misma cantidad de estudiantes de NB1 en los colegios municipales, subvencionado y particulares en la comuna de Recoleta, utilizamos la siguiente fórmula para calcular el tamaño de la muestra por cada segmento: (fórmula 17) fh= n N fh = factor de cada grupo de la muestra n = tamaño de la muestra N = tamaño de la población Reemplazamos en la fórmula 17: fh = 384 = 0,077 5000 Paso 2: Ahora multiplicamos el valor fh por la cantidad de sujetos de cada grupo y obtenemos la muestra de cada grupo: Colegios particulares = 950 * 0,077 = 73 niños Colegios subvencionados = 2800 * 0,077 = 215 niños Colegios municipales = 1250 * 0,077 = 96 niños Así al sumar el total de los niños que deben ser evaluados de cada grupo se obtienen los 384 de la muestra total. los colegios de Santiago de Chile. La población está compuesta por todos los estudiantes de 3° medio de la ciudad lo que hace muy dificultosa la elección de los sujetos a evaluar, por lo tanto, decide escoger al azar cinco comunas y dentro de ellas evalúa a todos los estudiantes de 3° medio Capítulo 5. Muestra y muestreo ________________________________________________________________________ 85 Figura 5.2 Tipos de muestreos. (muestreo monoetápico). Como se- gunda opción puede ahora escoger al azar los colegios dentro de cada una de las cinco comunas elegidas y solo en esos colegios medir a todos los es- tudiantes de 3° medio (muestreo bie-. tápico). Finalmente, el investigador puede elegir al azar a los estudiantes de 3° medio que medirá en cada uno de los colegios escogidos de las 5 comunas seleccionadas para el estudio (muestreo polietápico). 5.2.2 Para muestras no probabilísticas a) Muestreo por criterio o juicio: es donde el tamaño de la muestra y la elección de las unidades de análisis se realiza por el juicio del investigador, es decir, el investigador mediante su experiencia determina los elementos a estudiar. b) Muestreo por cuotas: corresponde a un muestreo similar al juicio de expertos, pero permite obtener mues- tras representativas en cuanto a la distribución de algunas variables de la población. Primero se identifican las variables a las cuales se le asigna- rán cuotas (por ejemplo: edad, cur- sos, sexo, etc.) y luego se busca infor- mación sobre la distribución de esas cuotas en la población para así asig- nar dichos porcentajes a las cuotas de la muestra (por ejemplo: de los seleccionados universitarios de hánd- bol de una ciudad el 60% correspon- de a hombres y el 40% a mujeres, por lo tanto la muestra deberá estar conformada por un 60% de hombres y 40% de mujeres). Es importante recordar que los sujetos no son escogidos al azar y por lo tanto, la muestra no es probabilística. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 86 c) Muestreo bola de nieve: es aquel donde la muestra se obtiene porque los primeros sujetos medidos traen a los demás para su evaluación. Este sistema es muy útil cuando el inves- tigador quiere conformar una mues- tra con sujetos con características muy particulares y de difícil acceso, enton- ces los primeros individuos invitan a otros sujetos con esas características a participar en el estudio. Por ejemplo, un investigador quiere conocer los niveles de potencia de cuádriceps en atletas seleccionados nacionales que hayan participado en al menos un campeonato internacio- nal. Para ello se pone en contacto con 3 atletas e incita a que estos inviten a deportistas conocidos suyos con las características requeridas a participar de la investigación. d) Muestreo por conveniencia: es aquel donde los sujetos que formarán la muestran están disponibles para el investigador. Se utilizan principal- mente para hacer estudios sobre las propias muestras, ya que resulta difí- cil extrapolar los resultados a la pob- lación (que no necesariamente se en- cuentra representada en la muestra). En otras palabras esta muestra está constituida por los sujetos a los cuales el investigador tiene acceso. Capítulo 6. Distribuciones de probabilidades ________________________________________________________________________ 87 ________________________________________________________________________ 6.1 CONCEPTOS BÁSICOS EN PROBABILIDADES La estadística inferencial resulta de aplicar las probabilidades a la estadística descriptiva. En este libro no estudiare- mos probabilidades, ya que eso resultaría un libro en sí mismo, sólo explicaremos algunos conceptos básicos. Probabilidad: es una medida numé- rica que cuantifica la posibilidad que un evento ocurra. Por ejemplo, en el noticiario indican un 80% de probabi- lidad de que llueva, esto representa una posibilidad muy alta de que ese evento ocurra y por lo tanto debería- mos salir preparados con un para- guas. Las probabilidades fluctúan entre 0 y 1 (0% y 100%). Evento: es el resultado futuro de una decisión. Por ejemplo, decidimos lan- zar un dado y para ello existen seis eventos posibles (las seis caras de un dado). En el ejemplo anterior de la lluvia existen dos eventos posibles respecto del paraguas: llevarlo o no llevarlo. Evento aleatorio: es aquel resultado que se logra por azar o al menos podemos atribuirlo a él. Por ejemplo, en el caso del lanzamiento de un dado, ya que el número que se obtie- ne es resultado del azar (claro si no tomamos en cuenta, la fuerza, direc- ción y otra enorme cantidad de varia- bles al momento de lanzar el dado). Evento no aleatorio: es aquel resul- tado que no se produce por azar. Por ejemplo, en el caso del paraguas y la lluvia el resultado no es producto del azar, ya que depende de nuestra pre- ferencia de llevar o no el paraguas. Espacio muestral: corresponde a to- dos los posibles eventos aleatorios que puedan existir. Por ejemplo, seis eventos aleatorios en el caso de un dado: sus seis caras. La estadística inferencial trata sobre los eventos aleatorios, por lo tanto, todas las futuras referencias a eventos serán de este tipo. La probabilidad(px) de que un evento ocurra se puede calcular con la siguiente fórmula: px = na Em (fórmula 18) na = número de eventos aleatorios Em = tamaño de espacio muestral Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 88 En el caso del dado reemplazamos en la fórmula 18: p(x) = 1 / 6 = 0,16666 La probabilidad de obtener un número cualquiera al lanzar un dado (un dos por ejemplo) es de 16,666%. El 1 re- presentan el evento que deseamos, como el número dos (que por ende es un even- to) y el 6 es el total de posibles eventos o espacio muestral (seis caras del dado). Desde el punto de vista de la investigación científica, usando los esta- dísticos descriptivos de una muestra y con la ayuda de las probabilidades pode- mos determinar parámetros en una población, función principal de la esta- dística inferencial. Las variables aleatorias de un espa- cio muestral pueden ser de dos tipos: dis- cretas o continuas. Las variables discretas son por ejemplo, el lanzamiento de una moneda, la cantidad de elementos erró- neos en una serie de elementos, el lanza- miento de un dado, etc. Por su parte, son variables continuas el peso, estatura, edad, resultados en una prueba y cual- quier valor dentro de un intervalo. 6.2 DISTRIBUCIONES DISCRETAS 6.2.1 Distribución de Bernoulli Es la distribución más simple, don- de existen solamente dos posibles resul- tados: éxito y fracaso. Por ejemplo, un jugador de fútbol frente al balón en un lanzamiento penal tiene dos posibilida- des: a) convierte el gol y; b) falla el lanza- miento. El proceso de Bernoulli consiste en un experimento, que a su vez consiste en una serie de ensayos independientes, idénticos y dicotómicos. El éxito (p) o fracaso (q) de un ensayo corresponde a la expresión: p + q = 1 por lo tanto, p = 1 – q q = 1 – p Es decir, éxitos más fracasos es igual a 1 (100%) o lo que es lo mismo, la cantidad de éxitos es igual a 1 menos la cantidad de fracasos y por lo tanto, la cantidad de fracasos es igual a 1 menos la cantidad de éxitos. Por ejemplo, Un delantero de fútbol posee un 70% de Figura 6.1 Distribución de Bernoulli de los penales de un delantero de fútbol. Capítulo 6. Distribuciones de probabilidades ________________________________________________________________________ 89 aciertos en sus lanzamientos penales y por ende presenta un 30% de fracasos. Esta distribución posee su principal aplicación en procesos de calidad, donde es necesario conocer las posibilidades de una combinación determinada de éxitos y fracasos en la elaboración de un pro- ducto. Esto se puede observar en el ejem- plo 6.1. 6.2.2 Distribución binominal Esta distribución produce una des- cripción adecuada a las probabilidades de ocurrencia de los resultados de un expe- rimento generado en un proceso de Bernoulli. Un experimento puede ser dicotómico o teniendo muchos resulta- dos puede dicotomizarse, por ejemplo, en el lanzamiento de un dado tenemos 6 posibles resultados, pero podemos redu- cirlo a obtener un número 2 (éxito) o no obtener un número 2 (fracaso). En un experimento de Bernoulli con dos etapas tenemos la existencia de dos posibilidades en la 1° etapa (éxito o fraca- so) y tenemos cuatro posibilidades en la 2° etapa (éxito-fracaso-éxito-fracaso). En la figura 6.2 se aprecia un diagrama de Ejemplo 6.1 En una fábrica de elaboración de balones de fútbol el 5% de los artículos presenta algún defecto. ¿Cuál es la probabilidad de encontrar 3 balones defectuosos de una muestra de 6 balones? . Paso 1: Determinar la probabilidad de ocurrencia con la siguiente fórmula: (fórmula 19) n = coeficiente binominal, donde n es total de la muestra inspeccionada y k es el k número de artículos defectuosos que se desea encontrar. Esto se resuelve mediante factoriales x! que corresponde al producto de todos los números enteros positivos hasta n (por ejemplo, 3! = 3*2*1=6). El coeficiente binominal se resuelve con= n! . (n – k)! * k! p = probabilidad de artículos defectuosos q = probabilidad de artículos correctos Realizamos los cálculos para el ejemplo 6.1: Pr = 6 (0,05)2 * (0,95)4 = 6! * 0,0025 * 0,8145 = 720 * 0,00203 = 0,0406 3 (6 – 3)! * 3! 6*6 La probabilidad de que se obtengan 3 balones defectuosos de entre 6 es de 0,04%. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 90 árbol de un experimento de dos etapas generado por un proceso de Bernoulli. Figura 6.2 Diagrama de árbol de un experimento con 2 etapas. En la primera existen dos opciones: éxito y fracaso. En la segunda para cada resultado anterior existe un éxito o fracaso. Si p es igual al 80% y q es igual al 20% tenemos que: p*p = 0,80 * 0,80 = 0,64 (64%) p*q = 0,80 * 0,20 = 0,16 (16%) q*p = 0,20 * 0,80 = 0,16 (16%) q*q = 0,20 * 0,20 = 0,04 (4%) Por lo tanto, la posibilidad de obte- ner dos éxitos en este experimento es de un 64%, de obtener 1 éxito es de 32% y de obtener 0 éxito es de un 4%. También es posible que necesite- mos conocer algún resultado en particu- lar y no toda la distribución de un expe- rimento binominal y para ello existe un método explicado en el ejemplo 6.2. Ejemplo 6.2 Un voleibolista tiene una probabilidad de acierto en su saque de un 75% (0,75). Si en un partido se escogen al azar 5 saques, calcular la posibilidad que cero, uno, dos, tres, cuatro y cinco saques sean correctos. Paso 1: Determinar la probabilidad total (p(X|n,p) con la siguiente fórmula: (fórmula 20) P(X|n,p)= n! px * qn-x x! (n – x)! n! = número factorial de ensayos del experimento x! = número factorial de errores de los n ensayos n = número de ensayos del experimento x = número de errores de los n ensayos p = probabilidad de éxito de cualquier ensayo q = probabilidad de fracaso de cualquier ensayo Reemplazamos en la fórmula 20 para cada posibilidad: Capítulo 6. Distribuciones de probabilidades ________________________________________________________________________ 91 De esto es posible concluir que el voleibolista tiene 23,7% de probabilidades de realizar correctamente los 5 saques, 39,5% de realizar correctamente 4 saques, 26% de realizar correctamente 3 saques, 9% de realizar correctamente 2 saques, 2% de realizar correctamente sólo un saque y 0,098% de no realizar correctamente ninguno de los saques. En la figura 6.3 se observa la distribución binominal para este ejemplo. Figura 6.3 Distribución binominal, donde se aprecia la posibilidad de éxito de una cantidad n de saques del voleibolista del ejemplo. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 92 6.2.3 Distribución de Poisson Esta distribución es una de las más importantes en variables discretas. Se ca- racteriza por modelar situaciones en las que interesa determinar el número de ciertos hechos que se pueden producir en un intervalo de tiempo o espacio, bajo ciertas características. También se utiliza para determinar límites de procesos dico- tómicos reiterados cuando la probabili- dad de obtener éxito es muy pequeña. Este proceso se utiliza por ejemplo para determinar el número de fallas de un sistema, la cantidad de autos que pasan por una caseta de peajes, número de gente que sube y baja en un terminal de buses, etc. (ejemplo 6.3). Ejemplo 6.3 En un partido de básquetbol de la liga amateur el 20% de los lanzamientos realizados desde fuera de la zona se convierten en canastasde 3 puntos. Calcular la posibilidad que en un partido donde se realizan 30 lanzamientos fuera de la zona, 8 de ellos se convierta en canastas de tres puntos. Paso 1: Determinar la probabilidad de Poisson (p(x)) con la siguiente fórmula: (fórmula 21) P(x) = e-(np) (np)x x! e = 2,71828 (constante, base de logaritmos naturales) n = número de intentos p = probabilidad de ocurrencia x! = valores , , …factorial n = 30 p = 20% = 0,2 x! = 8 np = 30 * 0,2 = 6 Reemplazamos en la fórmula 21: p(8) = 2,71828-6 * 68 = 0,0025 * 1679616 = 4199,04 = 0,104 8! 40320 40320 Esto significa que existe un 10,4% de posibilidades que en el partido 8 lanzamientos desde fuera de la zona se conviertan en canastas de 3 puntos. También es posible calcular las posibilidades con diferente cantidad de canastas (5, 6, 7, 8, 9, etc.) y así construir una curva de distribución de Poisson mediante un gráfico de barras. Capítulo 6. Distribuciones de probabilidades ________________________________________________________________________ 93 6.2.4 Distribución hipergeométrica En una distribución binominal las observaciones son independientes entre sí y es un proceso estacionario, que resulta de una población infinita. Cuando la po- blación es finita los ensayos sucesivos no son independientes entre sí, ni tampoco estacionarios y por ende la probabilidad de éxito varia de ensayo en ensayo. En estos casos se utiliza una distribución hipergeométrica (ejemplo 6.4). Ejemplo 6.4 En una bodega de gimnasio sin luz, hay 10 balones de los cuales 7 son de color negro y 3 de color blanco. De una muestra de 4 balones calcule la posibilidad de sacar 2 de color negro. Paso 1: Determinar la probabilidad con el modelo hipergeométrico con la siguiente fórmula: (fórmula 22) R = éxitos de la población x = éxitos de la muestra n = número de la muestra N = total de la población N = 10 n = 4 R = 7 balones negros x = 2 balones negros Reemplazamos en la fórmula 22: Las posibilidades de sacar 2 balones negros al escoger balones al azar y en la oscuridad son del 30%. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 94 6.3 DISTRIBUCIONES CONTINUAS Las variables continuas son aquellas que pueden adquirir un número finito de posibilidades dentro de una escala conti- nua como puntos en una línea. Por ejem- plo, el tiempo, la temperatura, la fuerza, la velocidad, etc. Estas variables corres- ponden a datos de tipo numérico que pueden distribuirse en forma normal o en curvas de pequeñas muestras. 6.3.1 Distribución normal Los datos que recolectamos de la muestra poseen una distribución obser- vable en los histogramas o polígonos de frecuencia, cuya área bajo la curva repre- senta el 100% de los casos estudiados o de la población. Los datos pueden presentar un sinnúmero de distribuciones siendo la más conocida e importante la distribu- ción normal (Fig. 6.4). Mediante la utilización de histogra- mas y los cálculos de la asimetría y curto- sis podemos tener una idea de la forma de distribución de nuestros datos (una simetría y curtosis de cero representan una distribución normal o gaussiana). En las distribuciones normales la media, la mediana y la moda son iguales, con una media 0 y varianza 1. Recordemos que en una distribu- ción normal el 68,26% de los datos caen dentro de la primera desviación estándar (34,13% en 1S y 34,13 en -1S), el 95,45% cae dentro de dos desviaciones estándar (13,595% entre 1S y 2S y entre -1S y -2S) y el 99,73% cae dentro de tres desviaciones estándar (2,14% entre 2S y 3S y entre -2S y -2S). El teorema del límite central dice que aumentando el número de observa- Figura 6.4 Una distribución normal es aquella cuya asimetría y curtosis es igual a cero. Estas distribuciones presentan una forma acampanada. En el esquema se puede observar el porcentaje de la muestra que se encuentra en el área bajo la curva por cada desviación estándar, mostrando valores hacia la derecha e izquierda de la curva. Capítulo 6. Distribuciones de probabilidades ________________________________________________________________________ 95 ciones en una muestra que no presenta una distribución normal, esta se logra. Para esto es necesario que el número de observaciones de la muestra sea mayor a 30 y en poblaciones muy grandes (infi- nitas) el número debe ser menor o igual al 5% de la población. La mayor parte de los fenómenos naturales tienden a generar una distribu- ción normal siempre que el número de observaciones sea suficientemente gran- de. 6.3.2 Distribución Z Una distribución normal puede ser estandarizada o tipificada, lo que corres- ponde a la asignación de un valor Z a cada desviación estándar, donde ± 1S es igual a 1 Z; ± 2S equivale a 2 Z y así sucesivamente. Esto se utiliza para deter- minar porcentajes o número de observa- ciones que se encuentran entre diversos intervalos bajo la curva de la distribución (ejemplo 6.5 y 6.6). Ejemplo 6.5 Un profesor evaluó a la flexibilidad de tronco a 562 estudiantes de enseñanza media, obteniendo una media de 17,2 cms. y una desviación estándar de 4,28. Ahora desea conocer cuál es la probabilidad de que un estudiante escogido al azar tenga una flexibilidad menor o igual a 15 cms. Paso 1: En estos casos es necesario estandarizar los datos mediante una calificación Z que se obtiene con la fórmula siguiente: Z = (Xi – ) S (fórmula 23) Xi = valor de cada observación = media de las observaciones S = desviación estándar Puntuación Z para 15 = 15 – 17,2 = -2,2 = -0,5 4,28 4,28 Paso 2: Buscamos en la tabla de probabilidades de una distribución Z (Anexo 1) y observamos que para Z= -0,5 el área bajo la curva es 0,3085. Paso 3: Hacemos la suma o resta de áreas para encontrar la posibilidad buscada. En este caso no es necesario restar el área a 1 (100%) como se observa en la figura 6.5 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 96 Figura 6.5 Área bajo la curva de interes para estudiantes con flexibilidad a 5 cms. Por lo tanto, la probabilidad de que X 5 es de 0,3805 (38,05% . Ejemplo 6.6 Utilizado los mismos datos del ejemplo 6.5, ahora el profesor desea conocer cuál es la probabilidad de que un estudiante escogido al azar tenga una flexibilidad mayor o igual a 20 cms. Paso 1: Puntuación Z para 20 = 20 – 17,2 = 2,8 = 0,7 4,28 4,28 Paso 2: Buscamos en la tabla de probabilidades de una distribución Z (Anexo 1) y observamos que para Z= 0,7 el área bajo la curva es 0,7580. . Capítulo 6. Distribuciones de probabilidades ________________________________________________________________________ 97 Paso 3: Hacemos la suma o resta de áreas para encontrar la posibilidad buscada. En este caso es necesario restar el área a 1 (100%) como se observa en la figura 6.6 Figura 6.6 Área bajo la curva de interes para estudiantes con flexibilidad a 20 cms. Área bajo la curva= 1 – 0,7580 = 0,242 Por lo tanto, la probabilidad de que X 5 es de 0,2 2 (2 ,20% . 6.3.3 Distribuciones con muestras pequeñas Una distribución normal contiene una gran cantidad de casos evaluados, pero puede suceder que la muestra este constituida por menos de 30 observacio- nes o teniendo un gran número de casos no posea una curva normal, situaciones en las que resulta necesario utilizar otros tipos de distribuciones para realizar el análisis de nuestros datos, siendolas más comunes la curva de distribución t, la Chi-cuadrado y la curva F. a) La distribución t de Student Distribución descrita por William Sealy Gosset en 1908 bajo el seudónimo de Student. Esta curva surge de la esti- mación de la media en muestras peque- ñas, generalmente con menos de 30 casos, es una distribución simétrica que posee media 0 y varianza 1, es más acha- tada que la normal (mesocúrtica) y adop- ta diferentes formas según los grados de libertad (Fig. 6.7). Los grados de libertad son el núme- ro de valores de una muestra que pode- mos especificar libremente, una vez que se conoce la media de la muestra. Para explicar lo anterior imaginemos que le piden escoger dos números que sumen 10, una vez que ha escogido libremente el primero (un 5 o 7 o 2, etc.) ya no puede escoger el segundo, ya que va a existir un único número que sumado al que esco- gió sumen 10. Por lo tanto, en esa situa- ción se dice que existe 1 grado de liber- Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 98 Figura 6.7 Distribución t. La línea continua representa la curva normal de distribución (más de 30 casos), la línea cortada representa la distribución de una muestra de 15 casos y la línea de puntos una muestra de 10 casos. Como se puede observar a medida que aumenta el n de la muestra más se acerca a una curva normal. tad (la posibilidad de escoger un núme- ro). Ahora, si debe escoger 3 números que sumen 20, usted puede escoger libre- mente los dos primeros, ya que una vez hecho esto solo existe un único tercer nú- mero que sumado a los dos que usted es- cogió sumen 20, por lo tanto tiene 2 gra- dos de libertad. Así se continúa depen- diendo de la cantidad de números a escoger. Los grados de libertad (gl) se pue- den calcular mediante n – 1, siendo n el número de la muestra. En una distribución t a medida que aumentan los grados de libertad se apro- xima a una distribución normal. Su uso es adecuado cuando se desea probar una hipótesis con un muestreo pequeño (ge- neralmente menor a 30 casos) y probar si dos muestras provienen de la misma población. b) La distribución Chi-cuadrado (X2) Se le conoce como distribución chi cuadrado, distribución ji cuadrado o dis- tribución de Pearson. Corresponde a una curva con un parámetro k que representa los grados de libertad de una variable. Su uso es adecuado para muestras de menos de 30 casos, siendo una distribu- ción asimétrica positiva que adopta diferentes formas según los grados de libertad (Fig. 6.8), por lo tanto, existen infinitas curvas de chi-cuadrado. A medida que aumenta el tamaño de la muestra esta distribución se vuelve menos asimétrica acercándose a una curva normal. Cuando la muestra es mayor a 2 casos, la media de X2 corresponde a n – 1 y la varianza a 2(n – 1). El uso de la curva X2 es adecuado para determinar si una muestra se ajusta Capítulo 6. Distribuciones de probabilidades ________________________________________________________________________ 99 Figura 6.8 Distribución Chi Cuadrada. La línea continua representa una distribución Chi cuadrada con 1 grado de libertad, la línea cortada con 3 grados de libertad y la línea de puntos con 6 grados de libertad. Figura 6.9 Distribución F. La línea continua representa una distribución F con 10 grados de libertad en el grupo 1 e infinitos grados de libertad en el grupo 2, la línea cortada con 10 grados de libertad en el grupo 1 y 10 grados de libertad en el grupo 2 y la línea de puntos con 10 grados de libertad en el grupo 1 y 4 grados de libertad en el grupo 2. a una distribución teórica, para saber si poblaciones son homogéneas y para de- terminar la dependencia de variables. c) La distribución F de Fisher Se le conoce como distribución F de Fisher, distribución F de Snedecor o dis- tribución F de Fisher-Snedecor. Corres- ponde a una distribución para dos mues- tras aleatorias independientes de tamaño n1 y n2 que poseen una distribución Chi- cuadrado. Este tipo de distribución es asimétrica positiva y adopta diferentes formas según los grados de libertad (Fig. 6.9) Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 100 Esta curva surge de la necesidad de comparar las varianzas de dos poblacio- nes, por lo cual se define como el cocien- te de dos variables X2 independientes ca- da una dividida por su grados de liber- tad. A medida que aumentan los grados de libertad de ambas muestras m y n la distribución F de Fisher se vuelve menos asimétrica acercándose a una distribu- ción normal. Chi-cuadrado: https://es.slideshare.net/sevilla_carlos2004/distribucion-de-chi-cuadrado https://es.slideshare.net/sevilla_carlos2004/distribucion-de-chi-cuadrado Capítulo 6. Distribuciones de probabilidades ________________________________________________________________________ 101 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 102 Capítulo 7. Estadística inferencial: aspectos básicos ________________________________________________________________________ 103 ________________________________________________________________________ 7.1 CONCEPTOS BÁSICOS EN ESTADÍSTICA INFERENCIAL 7.1.1 Nivel de significancia El nivel de significancia o valor p tiene que ver con la probabilidad de que un evento ocurra y se mide entre 0 y 1, siendo 0 la imposibilidad absoluta que dicho evento ocurra y 1 la certeza abso- luta que ocurra. Como vimos en el capí- tulo 6, la probabilidad que salga un número determinado en el lanzamiento de un dado es de 0,16666 (16,666%). Cuando un investigador desea esti- mar los parámetros poblacionales desde los estadísticos de la muestra debe preo- cuparse de que ambos valores sean cerca- nos (por ejemplo la media de la muestra y la población), ya que si esto es así, resulta posible generalizar los resultados hacia la población, de lo contrario es necesario dudar de la generalización de dichos va- lores. En este ámbito, el nivel de signifi- cancia (nivel α es la probabilidad de equivocarse al generalizar los resultados de la muestra hacia la población. Los niveles α más utilizados en ciencias socia- les son 0,05 (95% de probabilidades de acierto y 5% de probabilidad de error) y 0,01 (99% de acierto y 1% de error). También es posible utilizar niveles α más pequeños (0,001 ó 0,0001). La interpretación de un análisis estadístico inferencial se basa en la aceptación o rechazo de la hipótesis nula (H0) de nuestra investigación. Al representar el nivel de signifi- cancia bajo la curva normal (p=0,05) se produce un área de aceptación de la H0 y un área de rechazo de ella (Fig. 7.1). Si nuestro resultado cae dentro de la prime- ra (p>0,05) debemos aceptar igualdad en los resultados y si cae en la segunda área (p<0,05) debemos aceptar que lo resulta- dos son distintos estadísticamente. Aquí es importante destacar la exis- tencia de hipótesis de una cola y de dos colas. La primera se relaciona con hipó- tesis en las que se puede anticipar cual grupo posee una desviación mayor res- pecto a otro. Una hipótesis de dos colas es aquella donde no es posible anticipar la dirección de diferencias entre grupos. Por ejemplo, un investigador quiere conocer si existen diferencias en los hábitos de estudio de los alumnos de educación física de una universidad, según el sexo de la muestra y para ello plantea las siguientes hipótesis: Hipótesis nula (H0): 1 = 2 Hipótesis investigación (H1): 1 ≠ 2 En caso que se rechace la H0 no es posible predecir cual grupo presentará Fernando MaureiraCid ________________________________________________________________________ 104 Figura 7.1 Áreas bajo la curva normal de aceptación y rechazo de la hipótesis nula. En la imagen izquierda se observa un área para hipótesis de dos colas y en la imagen derecha para hipótesis de una cola. mayor puntuación en la encuesta de hábi- tos de estudio, por lo tanto, esta hipótesis es de dos colas. En otro ejemplo, el mismo investíga- dor quiere conocer si existen diferencias en los niveles de fuerza de los estudiantes de educación física de una universidad, según el sexo de la muestra y para ello plantea las siguientes hipótesis: H0: 1 = 2 H1: 1 > 2 En caso que se rechace la hipótesis nula es posible predecir que el grupo de varones ( 1) presentará niveles mayores de fuerza que las damas, por lo tanto, esta hipótesis es de una cola. Para una prueba de dos colas el 95% del área bajo la curva (área de aceptación de la hipótesis nula) se valora en términos de puntajes Z a 1,96 desviaciones están- dar (α=0,05 . Un 8% del área bajo la curva se valora en 2,58 desviaciones estándar (α=0,01) y el 99,9% área bajo la curva se valora en 3,90 desviaciones estándar (α=0,00 . Para una prueba de una cola el 95% del área bajo la curva (área de aceptación de la hipótesis nula) se valora en térmi- nos de 1,64 desviaciones estándar en sentido positivo o negativo (α=0,05). Un 98% del área bajo la curva se valora en 2,32 desviaciones estándar (α=0,01) y el 99,9% área bajo la curva se valora en 3,70 desviaciones estándar (α=0,00 . 7.1.2 Métodos de inferencia estadística La estadística inferencial nos permi- te hacer afirmaciones sobre más elemen- tos de los que vamos a medir, existiendo dos métodos de inferencia: la estimación (donde proponemos aproximaciones de los valores de los parámetros de la pobla- ción) y el contraste de hipótesis (donde establecemos una hipótesis respecto al valor de un parámetro de la población y se evalúa con la información obtenida de la muestra). La estimación pretende determinar parámetros en base a estadísticos, es decir, conocer los valores de una carac- terística de la población en base a unos pocos sujetos extraídos de ella (muestra) Capítulo 7. Estadística inferencial: aspectos básicos ________________________________________________________________________ 105 Figura 7.2 Métodos para realizar inferencias estadisticas. y a los cuales medimos. Por ejemplo, he- mos determinado la media y la desvia- ción estándar de la velocidad en una ca- rrera de 100 mts. planos de una muestra aleatoria de 360 estudiantes de segundo año medio y ahora queremos conocer esos mismos valores de la población de 2.500 estudiantes de segundo medio de donde se extrajo la muestra. Para esto necesitamos realizar una estimación de la media y la desviación estándar de la población. La estimación de parámetros se di- vide en estimaciones puntuales y estima- ciones por intervalos. Estimaciones puntuales Tratan de asignar un solo valor lo más cercano posible al valor del parámetro de la población. Estas estima- ciones requieren de un estimador que no es otra cosa que un estadístico que per- mite conocer características de la pobla- ción. Para cada parámetro pueden existir varios estimadores y la forma de seleccio- nar el correcto es en base a cuatro propie- dades: Carencia de sesgo: Un estimador será insesgado si su valor esperado coin- cide con el parámetro a estimar. Por ejemplo, la media de una muestra aleatoria es un estimador insesgado de la media de la población, ya que el valor esperado de la media mues- tral coincide con el valor de la media poblacional. Consistencia: Un estimador será consistente si a medida que aumenta el tamaño de la muestra, el valor del estimador se aproxima al valor del parámetro de la población. Eficiencia: Un estimador es más eficiente (preciso) que otro si presen- ta una varianza menor. Suficiencia: Un estimador será sufi- ciente si resume toda la información relevante contenida en la muestra, de manera que ningún otro estimador pueda entregar información adicio- nal sobre el parámetro. Para obtener un estimador puntual se selecciona una muestra que permita minimizar el error de la diferencia del parámetro y el estadístico (esto se logra con el muestreo adecuado, situación que se analizó en el capítulo 5). Luego se calcula el estadístico muestral y se utiliza como estimación del parámetro verifi- cando las cuatro propiedades menciona- Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 106 das anteriormente. Por ejemplo, un inves- tigador desea conocer la edad promedio de egreso de los estudiantes de la carrera de educación física de una Universidad de Santiago y para ello selecciona una muestra de 50 estudiantes. El valor de la media de la muestra será un estimador puntual de la media de la población de egresados. Estimaciones por intervalos Es una forma de establecer dos valores entre los cuales se encuentra el parámetro que deseamos conocer con una confianza de 1 – α. Esto ayuda en la precisión y confiabilidad del estimador puntual. A este intervalo se le denomina intervalo de confianza. Por ejemplo, una media poblacional nunca será conocida, pero con la información de la muestra podemos determinar dos valores entre los cuales se incluirá la verdadera media poblacional con una confianza del 95% (esto se verá en detalle más adelante en este capítulo). Contraste de hipótesis Es el proceso de decisión donde contrastamos o comparamos la hipótesis nula con los datos empíricos y determi- namos si es o no compatible con ellos. Recuerde que las hipótesis siempre pre- guntan por la población, aunque solo contemos con los estadísticos de la muestra. Una vez determinado el nivel de confianza (95%, 99%, etc.) procedemos a refutar la hipótesis nula si el estadístico cae en la región de rechazo y la admiti- mos cierta si cae en la región de acepta- ción. Cuando se toma una decisión estadística hay que tener cuidado de no cometer los errores tipo I y tipo II. El error tipo I también llamado error alfa (α se comete cuando un investigador no acepta la hipótesis nula siendo esta verdadera, es decir, se concluye que existe una diferencia entre grupos, existe relación entre ellos o existe diferencia entre la muestra y la pobla- ción, cuando en realidad no existe. El error tipo II también llamado error beta (β es el error que se comete cuando un investigador no rechaza la hipótesis nula siendo esta falsa, es decir, se concluye que no existe diferencia entre grupos, no existe relación entre ellos o no existe diferencia entre la muestra y la población, cuando en realidad si existe. La potencia de un contraste es la probabilidad de rechazar una hipótesis nula cuando esta es incorrecta. Esto se puede definir como 1 – β. Cuanto mayor es la varianza de la población menor es la potencia y cuanto mayor sea el tamaño de la muestra mayor es la potencia del contraste. Decisión H0 correcta H0 incorrecta No rechazar H0 No hay error (1 – α Error tipo II (β Rechazar H0 Error tipo I (α No hay error (1 – β Figura 7.3 Error tipo I y tipo II. Capítulo 7. Estadística inferencial: aspectos básicos ________________________________________________________________________ 107 El error tipo I y tipo II no se pueden cometer simultáneamente, ya que el pri- mero solo puede ocurrir si H0 es correcta y el segundo si H0 es incorrecta. Si la pro- babilidad del error tipo I aumenta, la probabilidad del error tipo II disminuye. Para reducir la probabilidad de cometer un error tipo I es necesario aumentar el nivel de confianza, por lo menos debe ser de un 0,05. Por su parte, para disminuir la probabilidad de cometer un error tipo II es necesario aumentar el tamaño de lamuestra. 7.2 INTERVALOS DE CONFIANZA En muchas investigaciones es nece- sario construir intervalos de confianza (IC) para establecer valores entre los cua- les se encuentra la media poblacional. Para ello es necesario conocer el error estándar de la media, que corresponde a la diferencia entre la media de la muestra y la población. Los análisis para deter- minar este error dependen si conocemos o desconocemos la desviación estándar de dicha población (ejemplo 7.1 al 7.3). Ejemplo 7.1 Un investigador evaluó la fuerza de 252 adultos mayores de entre 65 y 75 años de diversos centros y fundaciones de Santiago, obteniendo una media de 35,8 y una desviación estándar de 7,36. Ahora se desea conocer cuál será error estándar de la media. La población presenta una variación de 8,5 puntos. Paso 1: Si conocemos las desviación estándar de la población, el error estándar de la media (e.e.) se obtiene con la siguiente fórmula: e.e.= σ . √n (fórmula 24) σ = desviación estándar de la población √n = raíz cuadrada del número de datos Paso 2: Calcular la desviación estándar de la población: σ = √8,5 = 2, 5 Paso 3 Calcular el error estándar de la media con la fórmula 24: e.e. = 2,915 = 2,915 = 0,184 √252 5,8 Con esto el investigador puede concluir que el error estándar de la media es de 0,184. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 108 Ejemplo 7.2 Un investigador evaluó la agilidad de 52 estudiantes de tercer año básico de 2 colegios de Santiago, obteniendo una media de 6,50 y una desviación estándar de 2,14. Ahora se desea conocer cuál será la diferencia de la media de la muestra y de la población. Paso 1: Si desconocemos las desviación estándar de la población, el error estándar de la media (e.e.) se obtiene con la siguiente fórmula: (fórmula 25) e.e.= S . √n S = desviación estándar de la muestra √n = raíz cuadrada del número de datos Ahora reemplazamos en la fórmula 25: e.e.= 2,14 = 2,14 = 0,296 √52 ,2 Con esto el investigador puede concluir que el error estándar de la media es de 0,296. Ejemplo 7.3 Un entrenador de fútbol evaluó los tiros al arco realizado por sus 3 jugadores delanteros durante los partidos de la liga nacional, obteniendo una media de 9,5 lanzamientos por partido. En el torneo existe una media de 12,1 lanzamientos por partido con una desviación estándar de 2,8. Ahora se desea conocer si existen diferencias entre los resultados obtenidos por el equipo en relación con la media nacional. Para ello se establecen las hipótesis: H0 = 1 = 2 H1 = 1 ≠ 2 Paso 1: Para establecer si existe diferencia entre la media muestral y la poblacional, es necesario utilizar las puntuación Z que se obtiene con la siguiente fórmula: Z= ( - µ). e.e. (fórmula 26) = media de la muestra µ = media de la población e.e.= error estándar de la media (fórmula 24 o 25 según corresponda) . Capítulo 7. Estadística inferencial: aspectos básicos ________________________________________________________________________ 109 Ahora reemplazamos en la fórmula 26: Z= 9,5 – 12,1 = -2,6 = -1,605 2,8 / √3 1,62 De lo anterior el entrenador puede concluir que siendo -1,605 menor a -1,96 (una desviación Z) se debe aceptar la H0 de igualdad y por lo tanto, no existen diferencias significativas entre el rendimiento de tiros al arco de los 3 delanteros del equipo y la media nacional. Una vez que hemos determinado el error estándar de la media, podemos cal- cular los IC y realizar el contraste de hi- pótesis entre la media muestral y la po- blacional. En este punto es importante aclarar que los cálculos necesarios para estas operaciones varían según un hecho específico: la desviación estándar (S) de la población es conocida (ejemplo 7.4) o es desconocida (ejemplo 7.5). De igual forma es posible establecer IC para pro- porciones (ejemplo 7.6). Ejemplo 7.4 Un investigador desea estimar los intervalos de confianza al extrapolar la media de su muestra aleatoria a los de la población y para ello evaluó la flexibilidad a 108 niños de cuarto año básico de tres colegio de Santiago obteniendo una media de 15,7 cm. y una desviación estándar muestral de 3,29. Según los registros la población de estudiantes de esos cursos posee una desviación estándar de 5,89. El investigador determinó un nivel de confianza de 0,05 (por ende un valor Z= 1,96). Datos: = 15,7 S = 3,29 σ = 2,89 e.e. = 2,89 / √108 = 0,278 Paso 1: Calcular los IC para una población con desviación estándar conocida con la siguiente fórmula: IC= ± (Z * e.e.) (fórmula 27) = media de la muestra ± = más para el IC superior y menos para el IC inferior Z = nivel de confianza e.e.= error estándar de la media (fórmula 24) . Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 110 Determinamos los intervalos de confianza utilizando la fórmula 27: ICi = 15,7 – (1,96 * 0,278) = 15,7 – 0,545 = 15,155 ICs = 15,7 + (1,96 * 0,278) = 15,7 + 0,545 = 16,245 Por lo tanto: 15,155 < µ < ,2 5 Esto significa que el intervalo de confianza 15,155 a 16,245 contiene la media de la flexibilidad de la población con una confianza del 95%. Paso 2: Siguiendo con el ejemplo 7.4, se sabe que la media de la población es de 16,4 entonces el investigador se pregunta ¿los estudiantes de la muestra tendrán una media de flexibilidad menor que la población? Datos: = 15,7 S = 3,29 µ = 16,4 σ = 2,89 e.e. = 0,278 H0 = 1 = 2 H1 = 1 ≠ 2 Realizamos el contraste de hipótesis para la media de una población con desviación estándar conocida con la fórmula 25: Z = (15,7 – 16,4) = -0,7 = -2,518 0,278 0,278 De lo anterior el investigador puede concluir que siendo -2,518 mayor a -1,96 (una desviación Z) se debe rechazar la H0 de igualdad y por lo tanto, existen diferencias significativas entre la flexibilidad de los estudiantes evaluados y la flexibilidad media poblacional. Ejemplo 7.5 Un profesor evaluó la ejecución de la voltereta adelante en 18 niños de quinto año básico de un colegio de Santiago. La media de la evaluación fue de 3,17 y una desviación estándar de 1,21. Ahora se desea establecer los intervalos de confianza de la media de la población (a un nivel de 0,05). Datos: = 3,17 S = 1,21 Grados de libertad (gl) = 18 – 1 = 17 e.e. = 1,21 / √ 8 = 0,285 Capítulo 7. Estadística inferencial: aspectos básicos ________________________________________________________________________ 111 Paso 1: Calcular los IC para una población con desviación estándar desconocida con la siguiente fórmula: IC= ± (t * e.e.) (fórmula 28) = media de la muestra ± = más para el IC superior y menos para el IC inferior t = valor t e.e.= error estándar de la media (fórmula 25) . El valor t se obtiene de una tabla t student (Anexo 2) donde es necesario ubicar el valor de significancia a utilizar y los grados de libertad de la muestra, el valor de intersección corresponde al valor t en la fórmula. Por ejemplo, para 7 gl y un nivel de confianza de 0,05 el valor es de 1,89. Ahora determinamos los intervalos de confianza utilizando la fórmula 28: ICi = 3,17 – (1,89 * 0,285) = 3,17 – 0,539 = 2,631 ICs = 3,17 + (1,89 * 0,285) = 3,17 + 0,539 = 3,709 Por lo tanto: 2, 3 < µ < 3, 0 Esto significa que el intervalo de confianza 2,631 a 3,709 contiene la media de la ejecución de la voltereta de la población con una confianza del 95%. Paso 2: Siguiendo con el ejemplo 7.5, se sabe que la media de la población es de 2,31 entonces el investigador se pregunta¿los estudiantes de la muestra tendrán una media en la ejecución de la voltereta mayor que la población? Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 112 Datos: = 3,17 S = 2,21 µ = 2,31 e.e. = 0,285 t = 2,11 H0 = 1 = 2 H1 = 1 ≠ 2 Realizamos el contraste de hipótesis para la media de una población con desviación estándar desconocida con la fórmula 26: Z = (3,17 – 2,31) = 0,86 = 3,018 0,285 0,285 De lo anterior el investigador puede concluir que siendo 3,018 mayor a 1,96 (una desviación Z) se debe rechazar la H0 de igualdad y por lo tanto, existen diferencias significativas entre la puntuación de la ejecución de la voltereta en la muestra y la población. Ejemplo 7.6 Un investigador desea conocer los intervalos de confianza de la proporción de niños con obesidad a partir de su muestra aleatoria de 357 estudiantes de primer año de enseñanza básica de diversos colegios de la ciudad de Santiago. El porcentaje de obesos de la muestra fue del 20,5% (0,205) y el nivel de confianza determinado fue de 0,05 (Z = 1,96). Datos: p = 20,5% = 0,205 n = 357 Paso 1: Calcular los IC para proporciones con la siguiente fórmula: (fórmula 29) p = valor de la proporción expresada en números enteros (0,18; 0,25, etc.) ± = más para el IC superior y menos para el IC inferior Z = nivel de confianza expresada en desviaciones estándar n = número de datos .. Ahora determinamos los intervalos de confianza utilizando la fórmula 29: Capítulo 7. Estadística inferencial: aspectos básicos ________________________________________________________________________ 113 Por lo tanto: 0, < µ < 0,2 Esto significa que el intervalo de confianza 0,164 (16,4%) a 0,246 (24,6%) contiene el porcentaje de obesidad de la población con una confianza del 95%. Paso 2: Siguiendo con el ejemplo 7.6, se sabe que el porcentaje de obesidad de la población es de 24,0% entonces el investigador se pregunta ¿los estudiantes de la muestra tendrán un porcentaje menor de obesidad que la población? Datos: p = 20,5% = 0,205 P = 24,8% = 0,248 n = 357 H0 = p = P H1 = p ≠ P Realizar el contraste de hipótesis para proporciones con la siguiente fórmula: (fórmula 30) p = valor de la proporción expresada en números enteros (0,18; 0,25, etc.) P = proporción de la población n = número de datos . Ahora realizamos el contraste de hipótesis utilizando la fórmula 30: Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 114 De lo anterior el investigador puede concluir que siendo -1,89 menor a -1,96 (una desviación Z) se debe aceptar la H0 de igualdad y por lo tanto, no existen diferencias significativas entre la proporción de obsesos de la muestra y de la población. Capítulo 8. Normalidad de los datos ________________________________________________________________________ 115 ________________________________________________________________________ Recordemos que la estadística infe- rencial univariada puede dividirse en estadística paramétrica y no paramétrica, dependiendo de las características de dis- tribución y naturaleza de los datos. La elección de una y otra resulta fundamen- tal para nuestro trabajo de investigación, ya que la aplicación de análisis inadecua- dos conllevará a errores en nuestras con- clusiones. Los análisis paramétricos para una población siempre necesitan cumplir con dos supuestos para su aplicación y es obligación del investigador confirmar que estas dos características se cumplan: La variable dependiente debe pre- sentar una distribución normal. La variable dependiente debe ser numérica (intervalar o de razón). 8.1 PRUEBA KS DE NORMALIDAD Antes de comenzar los análisis paramétricos debemos constatar que se cumplen los supuestos mencionados anteriormente. El primer supuesto es po- sible de confirmar con análisis estadís- ticos, en tanto, el segundo se logra sim- plemente confirmando el nivel de medi- da de los datos que tenemos. Como en los análisis de una pobla- ción no existe comparación entre grupos no debemos confirmar la homocedastici- dad, pero si es necesario determinar si los datos poseen una distribución normal y para ello utilizamos el estadístico de Kolmogorov-Smirnov (prueba KS), el cual permite contrastar la hipótesis que la distribución teórica es igual a la distri- bución observada (Ejemplo 8.1). Ejemplo 8.1 Un profesor evaluó la agilidad de 35 estudiantes de tercer año medio de un colegio de Santiago. Ahora quiere saber si estos datos poseen una distribución normal. Consideraciones: Variable: agilidad 1 grupo: 35 estudiantes H0 = No existen diferencias estadísticamente significativas entre la distribución teórica y la distribución observada. En la tabla a continuación se observan los puntajes del test, la frecuencia relativa (número de sujetos que obtuvieron dicho puntaje) y acumulada con la cantidad de niños que obtuvieron dicho puntaje: Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 116 Paso 1: Cada frecuencia acumulada se divide por la frecuencia acumulada total (en este caso 35) para obtener la frecuencia observada (fo). Paso 2: La frecuencia acumulada total (en este caso 35) se divide por la cantidad de categorías (en este caso 10) para obtener la frecuencia relativa teórica (frt). .. Capítulo 8. Normalidad de los datos ________________________________________________________________________ 117 Paso 3: La frecuencia acumulada teórica (fat) se obtiene con la suma de una categoría más las anteriores de la frecuencia relativa teórica. Paso 4: Ahora cada fat se divide por la frecuencia acumulada total (en este caso 35) para obtener la frecuencia teórica (ft). Paso 5: Finalmente a cada frecuencia observada (fo) se le resta la frecuencia teórica (ft) y así obtenemos cada valor de diferencia (D). . Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 118 Paso 6 La diferencia máxima (Dmáx) corresponde al valor KS (en este caso es de -0,157). Ahora el investigador debe contrastar el valor KS obtenido (sin importar su signo positivo o negativo) con los valores críticos de D (Anexo 3) según el nivel de confianza escogido. Para el ejemplo, con 0,05 y 35 datos tenemos un valor KS de 0,22425. Ahora debemos seguir la siguiente regla de decisión: Si el valor D obtenido es menor o igual al valor D de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor D obtenido es mayor al valor D de la tabla se debe rechazar la H0. Como KS = 0,157 < 0,22425 debemos aceptar H0 que plantea una distribución teórica igual a la observada, es decir, los datos poseen una distribución normal. 8.2 PRUEBA DE NORMALIDAD DE SHAPIRO-WILK La prueba de Shapiro-Wilks corres- ponde a una prueba de bondad de ajuste, igual que la prueba KS, que suele utili- zarse cuando el número de la muestra es pequeño (menor a 50 casos). Esta prueba permite contrastar la hi- pótesis que la distribución teórica (Xt) es igual a la distribución observada (Xo): H1 = Xt ≠ Xo H0 = Xt = Xo Los detalles del cálculo de la prueba de Shapiro-Wilks se muestran en el ejem- plo 8.2. Ejemplo 8.2 Un profesor evaluó la coordinación de 11 estudiantes de tercer año básico de un colegio de Santiago. Ahora quiere saber si estos datos poseen una distribución normal. Capítulo 8. Normalidad de los datos ________________________________________________________________________ 119 Consideraciones: Variable: coordinación 1 grupo: 11 estudiantes H0 = No existen diferenciasestadísticamente significativas entre la distribución teórica y la distribución observada. En la tabla a continuación se observan los puntajes del test ordenados de menor a mayor: Para el cálculo de la prueba de Shapiro-Wilk se utiliza la siguiente fórmula: W = [∑ain [X(n-1+1) – Xi] ]2 ∑(Xi – )2 (fórmula 31) ain = valor específico para cada tamaño de la muestra X(n-1+1) – Xi = diferencias al restar el primer valor al último, el segundo al penúltimo, etc. Xi = valor de una medición = media de los datos Paso 1: Calcular el X(n-1+1) – Xi : Paso 2: Calcular ain [X(n-1+1) – Xi] obteniendo el valor ain del anexo 4 según N de la muestra. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 120 Paso 3: Calcular ∑(Xi – )2 Paso 3: Reemplazamos en la fórmula 30: W= 8,4992 = 72,233 = 0,948 76,182 76,182 Ahora el investigador debe contrastar el valor W obtenido con los valores críticos de W (Anexo 5) según el nivel de confianza escogido. Para el ejemplo, con 0,05 y 11 datos tenemos un valor W de 0,850. Capítulo 8. Normalidad de los datos ________________________________________________________________________ 121 Ahora debemos seguir la siguiente regla de decisión: Si el valor W obtenido es menor o igual al valor W de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor W obtenido es mayor al valor W de la tabla se debe rechazar la H0. Como W = 0,948 > 0,850 debemos rechazar H0 que plantea una distribución teórica igual a la observada, es decir, los datos no poseen una distribución normal. 8.3 PRUEBA KS DE NORMALIDAD EN SPSS En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Pruebas no paramétricas Cuadro de dialogo antiguo KS de una muestra Cuando aparece el cuadro de la figura 8.2 observamos que en el rectángulo de la izquierda aparece la lista de nuestras variables. Tomamos la variable que deseamos analizar y la llevamos al cuadro derecho (lista prueba de variables). Por defecto aparece marcada la opción normal en el cuadro prueba de distribución. Luego presionamos Aceptar. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 122 Figura 8.1 Prueba KS en el menú del SPSS 22.0. Figura 8.2 Pantalla de prueba KS en el SPSS 22.0. El programa nos entrega una tabla como la figura 8.1, donde se observa el número de sujetos, la media y desviación estándar de los datos, las diferencias más extremas al comparar las frecuencias teóricas y las frecuencias observadas, un valor Z de la prueba de normalidad de Kolmogorov-Smirnov y la Sig. o valor p de la prueba KS. Ahora el investigador debe contrastar el valor Z calculado con el valor crítico de Z (Anexo 3) obteniendo: 0,911 < 1,96 También debe contrastar el valor p calculado (p=0,377) siendo p>0,05 se debe aceptar la hipótesis nula que plantea que la variable posee una distribución normal. Capítulo 8. Normalidad de los datos ________________________________________________________________________ 123 Tabla 8.1 Prueba de Kolmogorov-Smirnov para una muestra en el SPSS 22.0. . 8.5 PRUEBA DE NORMALIDAD DE SHAPIRO-WILK EN SPSS En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Frecuencia Explorar Figura 8.3 Prueba de Shapiro-Wilk en el menú del SPSS 22.0. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 124 Cuando aparece el cuadro de la figura 8.4 observamos que en el rectángulo de la izquierda aparece la lista de nuestras variables. Tomamos la variable que deseamos analizar y la llevamos al cuadro derecho (lista de dependientes). Luego presionamos la opción Gráficos y aparece una pantalla como la figura 85. Figura 8.4 Pantalla de explorar en el SPSS 22.0. Figura 8.5 Pantalla de explorar: gráficos en el SPSS 22.0. En la figura 8.5 marcamos gráficos de prueba de normalidad. Luego presionamos Continuar. Al volver a la pantalla de Explorar presionamos Aceptar. El programa nos entrega varias tablas, pero las que nos interesa es la tabla 8.2, donde se observa la prueba de Kolmogorv-Smirnov con la corrección de Lilliefors, la cual se suele utilizar debido a que la prueba KS por sí sola resulta ser muy conservadora. Capítulo 8. Normalidad de los datos ________________________________________________________________________ 125 Tabla 8.2 Prueba de normalidad. También se observa la prueba de Shapiro-Wilk que entrega el valor W, los grados de libertad y el valor p o sig. Ahora el investigador debe contrastar el valor W calculado con el valor crítico de W (Anexo 5) obteniendo: 0,945 > 0,892 También debe contrastar el valor p calculado (p=0,000) siendo p<0,05 se debe rechazar la hipótesis nula que plantea que la variable posee una distribución normal. El programa también nos entrega el grafico Q-Q de la figura 8.6 Figura 8.6 Gráfico Q-Q de normalidad de datos. En la figura 8.6 muestra cada valor observado y lo compara con cada valor esperado (distribución normal). Si ambos valores coinciden se encontraran en una línea recta. Si el ajuste de los datos no es buena entonces los puntos pueden adquirir diferentes distribuciones (Figura 8.7). Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 126 Figura 8.7 Diferentes distribuciones en gráfico Q-Q de normalidad de datos. La figura A representa una distribución asimétrica derecha, la figura B una asimétrica izquierda, la figura C una distribución leptocúrtica y la figura D una platicúrtica. Capítulo 9. Homogeneidad de varianzas ________________________________________________________________________ 127 ________________________________________________________________________ 9.1 PRUEBAS DE COCHRAN, HARTLEY Y BARTLETT La constatación de la distribución normal de los datos de una variable de- pendiente observada, nos permite la utilización de análisis paramétricos para la contrastación de hipótesis. En el caso que necesitemos comparar la media de dos grupos (por ejemplo, la flexibilidad entre hombres y mujeres) primero debe- mos verificar que se cumpla la homoge- neidad u homocedasticidad de varianzas entre los dos grupos. Esta situación se refiere a la existen- cia de varianzas semejantes entre dife- rentes grupos. Cuando deseamos com- parar las medias de dos grupos debemos calcular el valor F entre la relación de la varianza de mayor y menor tamaño de los dos grupos (ejemplo 9.1). Por su par- te, cuando comparamos tres o más gru- pos de igual tamaño se utiliza la prueba de Cochran o la prueba de Hartley (ejemplo 9.2) y cuando comparamos tres o más grupos de diferente tamaño utilizamos la prueba de Bartlett (ejemplo 9.3) Ejemplo 9.1 Un investigador evalúo las estrategias de aprendizaje de los alumnos de 2 cursos, obteniendo una media de 3,16 (S=0,97) con los puntajes de los 32 estudiantes del curso A y una media de 3,74 (S=1,11) con los puntajes de los 35 estudiantes del curso B. Ahora se desea saber si existe diferencia entre las varianzas de los grupos. Consideraciones: Variable: estrategias de aprendizaje 2 grupos: curso A y curso B H0 = No existen diferencias estadísticamente significativas entre las varianzas del curso A y B. Paso 1: Calcular la varianzas de los grupos A y B: Grupo A: La desviación estándar = 0,97 por lo tanto, la varianza = 0,972 = 0,941 Grupo B: La desviación estándar = 1,11 por lo tanto, la varianza = 1,112 = 1,232 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 128 Paso 2: Calcular el valor F con la siguiente fórmula: (fórmula 32) F = S21 S22 S21 = varianza mayor de los dos grupos S22 = varianza menor de los dos grupos Reemplazamos en la fórmula 32: F = 1,232 = 1,309 0,941 Paso 3: Ahora el investigador debe contrastar el valor F obtenido con los valores críticos de F (Anexo 6) según el nivel de confianza escogido y los grados de libertad (n – 1) de cada grupo. Para el ejemplo, con 0,05 y gl1=31 y gl2=34 tenemos un valor F de 1,841. Ahora debemos seguir la siguiente regla de decisión: Si el valor F obtenido es menor o igual al valor F de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor F obtenido es mayor al valor F de la tabla se debe rechazar la H0. Como el valor F =1,309 < 1,841 debemos aceptar H0 que plantea la igualdad de varianza entre los dos grupos. Capítulo 9. Homogeneidad de varianzas ________________________________________________________________________ 129 Ejemplo 9.2 Un profesor evalúo la capacidad de aciertos en lanzamientos a la canasta en básquetbol en estudiantes de enseñanza media de un colegio. Cada curso estuvo constituido por 40 alumnos. El primer año obtuvo una media de 15,7 (S=2,45), segundo año 14,8 (S=1,95), tercer año 17,2 (S=3,80) y cuarto año 16,4 (S=2,96). Ahora se desea saber si las varianzas de los cuatro grupos son iguales. PRUEBA DE COCHRAN Consideraciones: Variable: aciertos en lanzamientos en básquetbol 4 grupos: 1°, 2°, 3° y 4° año H0 = No existen diferencias estadísticamente significativas entre las varianzas de los cuatro cursos. Paso 1: Calcular la varianzas de los grupos: Grupo 1: La desviación estándar = 2,45 por lo tanto, la varianza = 2,452 = 6,00 Grupo 2: La desviación estándar = 1,95 por lo tanto, la varianza = 1,952 = 3,80 Grupo 3: La desviación estándar = 3,80 por lo tanto, la varianza = 3,802 = 14,44 Grupo 4: La desviación estándar = 2,96 por lo tanto la varianza = 2,962 = 8,76 Paso 2: Calcular el valor R de Cochran con la siguiente fórmula: R = S2máx ∑S2 (fórmula 33) S2máx = varianza mayor de entre los grupos ∑S2 = suma de las varianzas de todos los grupos Reemplazamos en la fórmula 33: R = 14,44 = 14,44 = 0,438 6,00 + 3,80 + 14,44 + 8,76 33 Paso 3: Ahora el profesor debe contrastar el valor R obtenido con los valores críticos de R (Anexo 7) según el nivel de confianza escogido y los valores correspondientes al núme- Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 130 ro de muestra y número de grupos. Para el ejemplo, con 0,05 y N°1=40 y N°2=4 tenemos un valor R de 0,3720. Ahora debemos seguir la siguiente regla de decisión: Si el valor R obtenido es menor al valor R de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor R obtenido es igual o mayor al valor R de la tabla se debe rechazar la H0. Como el valor R = 0,437 > 0,3720 debemos rechazar H0 que plantea la igualdad de varianza entre los cuatro grupos. PRUEBA DE HARTLEY Paso 1: Para el mismo ejemplo 8, calculamos el valor F de Hartley con la siguiente fórmula: (fórmula 34) Fmáx = S2máx S2min S2máx = varianza mayor de entre los grupos S2min = varianza menor de entre los grupos . Reemplazamos en la fórmula 34: Fmáx = 14,44 = 3,8 3,80 Capítulo 9. Homogeneidad de varianzas ________________________________________________________________________ 131 Paso 2: Ahora el profesor debe contrastar el valor F obtenido con los valores críticos de F (Anexo 6) según el nivel de confianza escogido y los valores correspondientes al número de muestra y número de grupos. Para el ejemplo, con 0,05 y N°1=40 y N°2=4 tenemos un valor F de 2,606. Ahora debemos seguir la siguiente regla de decisión: Si el valor F obtenido es menor o igual al valor F de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor F obtenido es mayor al valor F de la tabla se debe rechazar la H0. Como el valor F = 3,8 > 2,606 debemos rechazar H0 que plantea la igualdad de varianza entre los cuatro grupos. Ejemplo 9.3 Un investigador evalúo la capacidad de atención en seleccionados universitarios de cuatro deportes. El primer grupo estuvo constituido por 15 seleccionados de voleibol con una media de 7,97 puntos (S=1,05), el segundo grupo de 18 seleccionados de fútbol con 8,03 (S=1,96), el tercer grupo de 16 seleccionados de básquetbol con 9,12 (S=0,98) y el cuarto grupo de 14 seleccionados de hándbol con 8,54 (S=1,45). Ahora se desea saber si las varianzas de los cuatro grupos son iguales. Consideraciones: Variable: atención 4 grupos: seleccionados de voleibol, fútbol, básquetbol y hándbol. H0 = No existen diferencias estadísticamente significativas entre las varianzas de los cuatro grupos. Paso 1: Calcular la varianza de cada grupo. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 132 Grupo 1: La desviación estándar = 1,05 por lo tanto, la varianza = 1,052 = 1,10 n1= 15 Grupo 2: La desviación estándar = 1,96 por lo tanto, la varianza = 1,962 = 3,84 n2= 18 Grupo 3: La desviación estándar = 0,98 por lo tanto, la varianza = 0,982 = 0,96 n3= 16 Grupo 4: La desviación estándar = 1,45 por lo tanto, la varianza = 1,452 = 2,10 n4= 14 Paso 2: Calcular el valor B de Bartlett con la siguiente fórmula: (fórmula 35) B = 2,3026 * [ (N – K) log S2p - ∑(n1 – 1) log S2i ] C 2,3026 = constante N = número total de la muestra log = logaritmo común de base 10 ni = número de sujetos de cada muestra K = número de grupos C = valor que se obtiene con la siguiente fórmula: (fórmula 36) S2p = valor que se obtiene con la siguiente fórmula: (fórmula 37) S2p = ∑(ni – 1) * S2i N – K Calcular S2p reemplazando en la fórmula 37: S2p = [(15-1)*1,10 + (18-1)*3,84 + (16-1)*0,96 + (14-1)*2,10] = (15,4 + 65,28 + 14,4 + 27,3) (15+18+16+14) – 4 63 – 4 = 122,38 = 2,074 59 Calcular C reemplazando en la fórmula 36: Capítulo 9. Homogeneidad de varianzas ________________________________________________________________________ 133 Calcular (N – k) log S2p : log S2p = log 2,074 = 0,317 Por lo tanto, (N – k) log S2p = (63 – 4) * 0,317 = 59 * 0,317 = 18,703 Calcular ∑(n1 – 1) log S2i : (n1 – 1) log S21 = (15 – 1) * log 1,10 = 14 * 0,041 = 0,574 (n2 – 1) log S22 = (18 – 1) * log 3,84 = 17 * 0,584 = 9,928 (n3 – 1) log S23 = (16 – 1) * log 0,96 = 15 * -0,018 = -0,270 (n4 – 1) log S24 = (14 – 1) * log 2,10 = 13 * 0,322 = 4,186 ∑(n1 – 1) log S2i = 0,574 + 9,928 + (-0,270) + 4,186 = 14,418 Calcular el valor B con la fórmula 35: B= 2,3026 * (18,703 – 14,418) = 8,051 * 4,285 = 34,50 0,286 Paso 3: Ahora el investigador debe contrastar el valor X2 obtenido con los valores críticos de X2 (Anexo 8) según el nivel de confianza escogido y los gl (n – 1). Para el ejemplo, con 0,05 y gl=3 tenemos un valor X2 de 7,815. Ahora debemos seguir la siguiente regla de decisión: Si el valor X2 obtenido es menor al valor X2 de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor X2 obtenido es igual o mayor al valor X2 de la tabla se debe rechazar la H0. Como el valor X2 = 34,50 > 7,815 debemos rechazar H0 que plantea la igualdad de varianza entre los cuatro grupos. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 134 9.2 PRUEBA DE HOMOGENEIDAD DE VARIANZAS EN SPSS En el paquete estadísticoSPSS vamos en el menú a: Analizar Estadísticos descriptivos Explorar Figura 9.1. Prueba de homogeneidad de varianzas en el menú del SPSS 22.0. Figura 9.2. Pantalla Explorar en el SPSS 22.0. Cuando aparece el cuadro de la figura 9.2 observamos que en el rectángulo de la izquierda aparece la lista de nuestras variables. Tomamos la variable dependiente y la llevamos al cuadro superior derecho (lista dependiente). Luego tomamos la variable de Capítulo 9. Homogeneidad de varianzas ________________________________________________________________________ 135 agrupación (grupos que queremos comparar, por ejemplo el sexo) y la llevamos al cuadro medio derecho (lista de factores). Luego presionamos Gráficos y en el cuadro dispersión por nivel con prueba de Levene marcamos no transformado (Fig. 9.3). Figura 9.3 Pantalla de gráficos en explorar en el SPSS 22.0. Hecho esto presionamos continuar para volver a la pantalla de explorar y presionamos Aceptar. La hoja de cálculos del programa nos entrega varias tablas pero la que nos interesa es la siguiente: Tabla 9.1 Prueba de homogeneidad de varianza En la tabla se observa el estadístico de la prueba de Levene, los grados de libertad uno que corresponde al número de grupos menos 1 (2 – 1 = 1), los grados de libertad dos que corresponde al número total de sujetos de la muestra menos el número de grupos (147 – 2 = 145) y la Sig. o valor p. Ahora el investigador debe contrastar el valor F calculado con el valor crítico de F (Anexo 6) obteniendo: 0,208 < 3,960 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 136 También debe contrastar el valor p calculado (p=0,650) siendo p>0,05 se debe aceptar la hipótesis nula que plantea la homogeneidad de las varianzas. Capítulo 10. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 137 ________________________________________________________________________ 10.1 PRUEBA T DE STUDENT PARA MUESTRAS INDEPENDIENTES Nivel de medición: Intervalar o de razón La prueba t para muestras indepen- dientes se utiliza para comparar las me- dias de dos muestras que no están relacio- nadas entre sí (por ejemplo: sexo, curso, colegio, comuna, país, etc.) y determinar si la diferencia entre ambos son estadísti- camente significativas (no se deben al azar). Supuestos de la prueba t: La variable dependiente debe pre- sentar una distribución normal. La variable dependiente debe ser numérica. Debe cumplirse la homocedastici- dad u homogeneidad de varianzas entre los dos grupos. Al calcular el valor t también pode- mos determinar los intervalos de con- fianza de la diferencia de medias y el tamaño del efecto (ejemplo 10.1). Ejemplo 10.1 Un investigador midió la fuerza prensil en 9 varones de 15 años y 7 varones de 17 años de un colegio de Santiago. Las puntuaciones se observan en la tabla siguiente: Grupo 1 Puntaje Grupo 2 Puntaje N° 1 12 N° 1 15 N° 2 15 N° 2 18 N° 3 13 N° 3 19 N° 4 15 N° 4 18 N° 5 14 N° 5 17 N° 6 15 N° 6 20 N° 7 16 N° 7 15 N° 8 12 N° 9 14 = 14,0 = 17,4 S= 1,41 S= 1,90 . Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 138 Ahora se desea establecer los intervalos de confianza de la media y saber si existen diferencias entre la media de ambos grupos. Para ello se determina la diferencia de medias independientes (D) que se obtiene con la media del grupo 1 menos la media del grupo 2: D= 14,0 – 17,4 = -3,4 Luego se establecen las siguientes hipótesis: H0 = 1 = 2 H1 = 1 ≠ 2 Paso 1: Calcular el error estándar de la diferencia de medias independientes, que corresponde al error posible entre la diferencia de dos o más grupos que forman la muestra y de dos o más grupos que conforman la población. (fórmula 38) σ21 = desviación estándar al cuadrado de la población 1 σ22 = desviación estándar al cuadrado de la población 2 n1 = número de casos del grupo 1 n2 = número de casos del grupo 2 . Si la desviación estándar de la población es desconocida, el error estándar se obtiene con la siguiente fórmula: (fórmula 39) S21 = desviación estándar al cuadrado del grupo 1 S22 = desviación estándar al cuadrado del grupo 2 n1 = número de casos del grupo 1 n2 = número de casos del grupo 2 Para el ejemplo 10.1 reemplazamos en la fórmula 39: Se obtiene un error estándar de diferencia de medias de 0,858. Capítulo 10. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 139 Paso 2: Calcular los intervalos de confianza de diferencia de medias independientes con la siguiente fórmula: IC = D ± (Z * e.e.) (fórmula 40) D = diferencia de medias independientes Z = puntuación Z (por ejemplo 1,96) e.e. = error estándar de la diferencia de medias independientes . Siguiendo con el ejemplo 10.1, tenemos una diferencia de medias independientes de -3,4 y un error estándar de diferencia de medias independientes de 0,858. Ahora reemplazamos en la fórmula 40: ICs = -3,4 + (1,96*0,858) = -3,4 + 1,682 = -1,718 ICi = -3,4 – (1,96*0,858) = -3,4 – 1,682 = -5,082 Por lo tanto: -5,082 µD -1,718 Esto significa que la media poblacional de la diferencia de medias de la fuerza prensil de los estudiantes de 15 y 17 años de un colegio de Santiago se encuentre entre -5,082 y -1,718 con una confianza del 95%. Paso 3: Para saber si la diferencia de medias es significativa debemos calcular el valor t de muestras independientes que se obtiene con la siguiente fórmula: t = 1 – 2 e.e. (fórmula 41) 1 = media grupo 1 2 = media grupo 2 e.e. = error estándar de la diferencia de medias independientes . Para el ejemplo 10.1 reemplazamos en la fórmula 41: t = 14,0 – 17,4 = -3,4 = -3,963 0,858 0,858 El valor t de muestras independientes fue de 3,963 (no importa el signo del valor obtenido). Luego calculamos los grados de libertad [(n1 – 1) + (n2 – 1)] = 14. Con ambos Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 140 datos vamos a la tabla de valores críticos de t (Anexo 2) y vemos que con 14 gl y un nivel de confianza de 0,05 el valor t es de 1,76. Ahora utilizamos la siguiente regla de decisión: Si el valor t calculado es menor al valor t de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor t calculado es igual o mayor al valor t de la tabla se debe rechazar la H0. Como el valor t = 3,963 > 1,76 se debe rechazar H0 y podemos concluir que existen diferencias entre las medias de los grupos. Paso 4: Calcular el tamaño del efecto de la prueba t para muestras independientes, que corresponde a la magnitud de la diferencia de dos medias, es decir, nos índica si la diferencia es pequeña, mediana o grande. El tamaño del efecto (ES) corresponde a una comparación en desviaciones típicas (Z) y en dos muestras independientes se calcula con la siguiente fórmula: (fórmula 42) ES = 1 – 2 σ 1 = media grupo 1 2 = media grupo 2 σ = desviación típica combinada que se obtiene con: (fórmula 43) N1 y N2 = número de sujetos grupo 1 y 2 respectivamente S1 y S2 = desviación estándar grupo 1 y 2 respectivamente . Capítulo 10. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 141 Para el ejemplo 10.1 reemplazamos en la fórmula 43: El valor de la desviación típica combinada es de 1,27. Ahora reemplazamos en la fórmula 42: ES = (14,0 – 17,4) = -3,4 = -2,68 1,27 1,27 El tamaño delefecto de la diferencia de las dos medias independientes fue de 2,68 (no importa el signo negativo). Para Cohen (1988) estos efectos se pueden clasificar en: 0,20 = efecto pequeño 0,50 = efecto moderado 0,80 = efecto grande Por lo tanto, podemos asumir que la diferencia de medias de la fuerza prensil entre el grupo de varones de 15 años y el grupo de varones de 17 años posee una diferencia significativa y dicha diferencia es grande (ES=2,68). 10.2 PRUEBA T DE STUDENT PARA MUESTRAS RELACIONADAS Nivel de medición: Intervalar o de razón Esta prueba se utiliza para comparar la media de dos muestras que están rela- cionadas entre sí (por ejemplo: dos medi- ciones a los mismos sujetos en diferentes momentos, como antes y después de un entrenamiento) y determinar si la diferen- cia entre ambos son estadísticamente sig- nificativas (no se debe al azar). Supuestos de la prueba t para muestras relacionadas: La variable dependiente debe pre- sentar una distribución normal. La variable dependiente debe ser numérica. En la prueba t para muestras rela- cionadas no es necesario que exista ho- mogeneidad de varianzas. En esta prue- ba también podemos determinar los in- tervalos de confianza y el tamaño del efecto (ejemplo 10.2). Ejemplo 10.2 Un investigador evaluó la motivación por la clase de educación física de 10 estudiantes de sexto básico de un colegio de Santiago en marzo y luego en julio. Las puntuaciones se observan en la tabla siguiente: Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 142 Ahora se desea establecer los intervalos de confianza de la diferencia de medias y saber si existen diferencias entre las medias de ambas evaluaciones. Para ello, establecemos las siguientes hipótesis: H0 = 1 = 2 H1 = 1 ≠ 2 Paso 1: Calcular la diferencia de medias de cada valor ( 1 – 2) y elevarlas al cuadrado ( 1 – 2)2 La diferencia de medias fue de -2,1. Capítulo 10. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 143 Paso 2: Calcular la suma de cuadrados de la diferencia (∑d2) que se obtiene con la siguiente fórmula: ∑d2 = ∑D2 – (∑D 2 n (fórmula 44) ∑D2 = suma de los valores de las diferencias al cuadrado (∑D 2 = suma de los valores de la diferencia elevada al cuadrado n = número de sujetos . Para el ejemplo 10.2 reemplazamos en la fórmula 44: ∑d2 = 77 – (-21)2 = 77 – 441 = 77 – 44,1 = 32,9 10 10 Paso 3: Calcular la desviación estándar de diferencia de medias relacionadas (SD) que se obtiene con la siguiente fórmula: (fórmula 45) ∑d2 = suma de cuadrados de la diferencia n = número de sujetos . Para el ejemplo 10.2 reemplazamos en la fórmula 45: Paso 4: Calcular el error estándar de diferencia de medias relacionadas (e.e.D) que se obtiene con la siguiente fórmula: (fórmula 46) SD = desviación estándar de diferencia de medias n = número de sujetos .. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 144 Para el ejemplo 10.2 reemplazamos en la fórmula 46: e.e.D = 1,813 = 1,813 = 1,813 = 0,604 √(10 – 1 √ 3 El error estándar de diferencia de medias del ejemplo 10.2 es de 0,604. Paso 5: Calcular los intervalos de confianza de diferencia de medias relacionadas con la siguiente fórmula: (fórmula 47) IC = D ± (t * e.e.D) D = diferencia de medias independientes t = valor t de la tabla de valores críticos (se calcula con el nivel de significancia y los grados de libertad: n – 1) e.e.D = error estándar de la diferencia de medias relacionadas . Para el ejemplo 10.2 tenemos 9 gl y un α=0,05 por lo cual el valor t es 1,83. Ahora reemplazamos en la fórmula 47: ICs = -2,1 + (1,83 * 0,604) = -2,1 + 1,105 = -0,995 ICi = -2,1 – (1,83 * 0,604) = -2,1 – 1,105= -3,205 Por lo tanto: -3,205 µD -0,995 Esto significa que la media poblacional de la diferencia de medias de la motivación por la clase de educación física de estudiantes de sexto básico se encuentre entre -3,205 y -0,995 con una confianza del 95%. Capítulo 10. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 145 Paso 6: Para saber si la diferencia de medias es significativa debemos calcular el valor t de muestras relacionadas que se obtiene con la siguiente fórmula: t = D . e.e.D (fórmula 48) D = diferencia de medias relacionadas e.e.D = error estándar de la diferencia de medias relacionadas . Para el ejemplo 10.2 reemplazamos en la fórmula 48: t = -2,1 = -3,477 0,604 El valor t de muestras relacionadas fue de -3,477. Con un α=0,05 y gl= el valor t= ,83. Ahora seguimos la regla de decisión: Si el valor t calculado es menor al valor t de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor t calculado es igual o mayor al valor t de la tabla se debe rechazar la H0. Como t= 3,477 > 1,83 se debe rechazar H0 y podemos decir que existen diferencias entre las medias de los grupos. Por lo anterior, es que el investigador puede concluir que los estudiantes de sexto básico aumentaron su motivación por la clase de educación física entre marzo y julio. Paso 7: Calcular el tamaño del efecto de la prueba t para muestras relacionadas, que se calcula con la siguiente fórmula: (fórmula 49) ES = post – pre σpost post = media post-intervención pre = media pre-intervención σpost = desviación típica post-intervención . Para el ejemplo 10.2 reemplazamos en la fórmula 49: ES = 6,7 – 4,6 = 2,1 = 2,21 0,95 0,95 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 146 El tamaño del efecto de la diferencia de las dos medias relacionadas fue de 2,21. Por lo tanto, podemos asumir que la diferencia de medias de la motivación por la clase de educación física es grande, ya que las puntuaciones han variado en más de 1 desviación estándar (ES=2,21). 9.3 PRUEBA T PARA UNA MUESTRA EN SPSS En primer lugar debemos constatar que se cumplen los supuestos para la aplicación de una prueba t para una muestra: a) Distribución normal de la variable dependiente (con la prueba KS) b) Naturaleza numérica de la variable dependiente. En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Comparar medias Prueba t para una muestra Figura 10.1 Prueba t para una muestra en el menú del SPSS 22.0. Cuando aparece el cuadro de la figura 10.2 se observa un rectángulo en la izquierda donde aparece la lista de nuestras variables. Tomamos la variable que deseamos comparar y la llevamos al cuadro derecho (contrastar variables). Luego en valor de la Capítulo 10. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 147 prueba ingresamos la media de la población (por ejemplo, 5,4). Luego presionamos Aceptar. Figura 10.2 Pantalla de prueba t para una muestra en el SPSS 22.0. La hoja de cálculos del programa nos entrega las dos tablas siguientes: Tabla 10.1 Estadísticas de muestra única. Tabla 10.2 Prueba de muestra única. En la tabla 10.1 se observa la estadística descriptiva de la variable medida en la muestra. En la tabla 10.2 se observa el valor t de la prueba, los grados de libertad, la Sig. o valor p, la diferencia de medias y los intervalos de confianza de la diferencia de medias. Ahora el investigador debe contrastar el valor t calculado con el valor crítico de t (Anexo 2) obteniendo: -16,906> 1,65 También debe contrastar el valor p calculado (p=0,000) siendo p<0,05 se debe rechazar la hipótesis nula que plantea la igualdad de la media de la muestra y la población. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 148 9.4 PRUEBA T PARA MUESTRAS INDEPENDIENTES EN SPSS En primer lugar debemos constatar que se cumplen los supuestos para la aplicación de una prueba t para muestras independientes: a) Distribución normal de la variable dependiente (con la prueba KS) b) Naturaleza numérica de la variable dependiente. c) Homocedasticidad (la prueba de Levene la da el mismo análisis de prueba t para muestras independientes) En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Comparar medias Prueba t para muestras independientes Figura 10.3 Prueba t para muestras independientes en el menú del SPSS 22.0. Cuando aparece el cuadro de la figura 10.4 se observa un rectángulo en la izquierda donde aparece la lista de nuestras variables. Tomamos la variable dependiente y la llevamos al cuadro superior derecho (contraste de variables). Luego tomamos la variable de agrupación (grupos que queremos comparar, por ejemplo sexo) y la llevamos al cuadro inferior derecho (variable de agrupación). Luego presionamos definir grupos y agregamos los valores con que asignamos los sexos (en este caso 1 femenino y 2 masculino). Capítulo 10. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 149 Figura 10.4 Pantalla prueba t para muestras independientes. Figura 10.5 Pantalla de definición de grupos para la prueba t de muestras independientes. Hecho esto presionamos Continuar para volver a la pantalla de prueba t para muestras independientes y presionamos Aceptar. La hoja de cálculos del programa nos entrega dos tablas como las siguientes: Tabla 10.3 Estadísticos de grupo. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 150 Tabla 10.4 Prueba de muestras independientes. En la tabla 10.3 se puede observar los estadísticos descriptivos de cada grupo. En la tabla 10.4 se aprecia la prueba de Levene para la igualdad de varianzas: El investigador debe contrastar el valor F calculado (17,346) con el valor crítico de F (Anexo 6) obteniendo: 17,346 < 3,960 También debe contrastar el valor p calculado (p=0,000) siendo p<0,05 se debe rechazar la hipótesis nula. Con todo lo anterior el investigador puede concluir que la prueba de Levene no muestra homogeneidad de varianzas entre los grupos 1 y 2 (F=17,346; p=0,000). Si seguimos observando la tabla, notaremos la existencia de dos filas de resultados la superior si las varianzas son iguales y la inferior si las varianzas son diferentes. En este caso las varianzas son diferentes por lo tanto, se utilizan los valores de la fila inferior En la tabla observamos el valor t para diferencia de medias independientes, los grados de libertad, la Sig. bilateral o valor p, la diferencia de medias, el error estándar de la diferencia de medias independientes y los intervalos de confianza de la diferencia de medias independientes. Capítulo 10. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 151 Ahora el investigador debe contrastar el valor t calculado con el valor crítico de t (Anexo 2) obteniendo: 2,340 > 1,65 También debe contrastar el valor p calculado (p=0,021) siendo p<0,05 se debe rechazar la hipótesis nula que plantea la igualdad de medias de los dos grupos. 9.5 PRUEBA T PARA MUESTRAS RELACIONADAS EN SPSS En primer lugar debemos constatar que se cumplen los supuestos para la aplicación de una prueba t para muestras relacionadas: d) Distribución normal de la variable dependiente (con la prueba KS) e) Naturaleza numérica de la variable dependiente. En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Comparar medias Prueba t para muestras relacionadas Figura 10.5 Prueba t para muestras relacionadas en el menú del SPSS 22.0. Cuando aparece el cuadro de la figura 10.6 se observa un rectángulo en la izquierda donde aparece la lista de nuestras variables. Tomamos las 2 mediciones que deseamos comparar (antes y después) y las llevamos al cuadro derecho (variables relacionadas). Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 152 Figura 10.6 Pantalla de prueba t para muestras relacionadas en el SPSS 22.0. Luego presionamos Aceptar. La hoja de cálculos del programa nos entrega tres tablas como las siguientes: Tabla 10.5 Estadísticas de muestras emparejadas. Tabla 10.6 Correlaciones de muestras emparejadas. Tabla 10.7 Prueba de muestras emparejadas. En la tabla 10.5 se puede observar los estadisticos descriptivo de ambas mediciones. En la tabla 10.6 se observa un análisis de correlación entre las dos mediciones, con un Capítulo 10. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 153 valor Sig. o valor p=0,010 < 0,05 por lo cual se debe rechazar H0 que establece que no existe relación entre las mediciones. El valor r =0,211 indica una relación positiva entre las mediciones y si bien dicha asociación es baja, tiene sentido realizar la prueba t entre los dos conjuntos de datos. En la tabla 10.7 se observa la diferencia de medias de muestras relacionadas (0,20408), la desviación estándar, el error estándar de la diferencia de medias relacionadas y sus intervalos confianza. También se muestra el valor t de diferencia de medias relacio- nadas (1,612), los grados de libertad y la Sig. bilateral o valor p=0,109. Ahora el investigador debe contrastar el valor t calculado con el valor crítico de t (Anexo 2) obteniendo: 1,612 < 1,65. También debe contrastar el valor p calculado (p=0,109) siendo p>0,05 se debe aceptar la hipótesis nula que plantea la igualdad de medias de las dos mediciones. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 154 Capítulo 11. Análisis de varianza ________________________________________________________________________ 155 ________________________________________________________________________ 11.1 ANALISIS DE VARIANZA DE UN FACTOR Nivel de medición: Intervalar o de razón Cuando necesitamos comparar la media de tres o más grupos no resulta eficiente agruparlos en dúos y realizar comparaciones de diferencia de medias con pruebas t para muestras indepen- dientes, ya que al aumentar el número de análisis también aumenta la posibilidad de cometer el error tipo I. Por lo tanto, en estas situaciones es necesario realizar un análisis de varianza (ANOVA). El análisis de varianza de un factor estima la influencia de una o más varia- bles independientes categóricas sobre una variable dependiente numérica. Supuestos del ANOVA La variable dependiente debe pre- sentar una distribución normal. La variable dependiente debe ser numérica. Debe cumplirse la homocedastici- dad u homogeneidad de varianza entre los grupos. Debe existir independencia de las mediciones de los grupos. Ejemplo 11.1 Un investigador evalúa los hábitos de estudio de los alumnos de 3 carreras univer- sitarias: grupo 1 educación física, grupo 2 kinesiología y grupo 3 nutrición. Los puntajes obtenidos se observan en la tabla siguiente: . Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 156 Ahora se desea saber si existe diferencia entre las medias de los tres grupos. Para ello, se establecenlas siguientes hipótesis: H0 = 1 = 2 = 3 H1 = 1 ≠ 2 ≠ 3 Paso 1: Los valores obtenidos en cada observación de los grupos deben ser elevados al cuadrado y calcular la suma de valores cuadrados de cada grupo. Ahora sumamos el valor de la suma de los valores al cuadrado de cada grupo: ∑x2 = 217 + 369 + 456 = 1042 Luego sumamos todos los valores de cada grupo: (∑x)2 = 43 + 57 + 60 = 160 Paso 2: Calcular la suma de cuadrados totales (SCT) con la siguiente fórmula: (fórmula 50) SCT = ∑x2 – (∑x 2 N ∑x2 = suma de los cuadrados de todos los grupos (∑x 2 = suma de los valores de las observaciones de todos los grupos N = número de toda la muestra . Capítulo 11. Análisis de varianza ________________________________________________________________________ 157 Con los datos del ejemplo 11.1 reemplazamos en la fórmula 50: SCT = 1042 – 1602 = 1042 – 25600 = 984,62 = 57,38 26 26 Paso 3: Calcular la suma de cuadrados inter-grupos (SCinter) con la siguiente fórmula: (fórmula 51) (∑x2)= suma de las observaciones de cada grupo elevada al cuadrado n = número de sujetos del grupo (∑x2)= suma de todas las observaciones de cada grupo al cuadrado N= número total de la muestra . Con los datos del ejemplo 11.1 reemplazamos en la fórmula 51: Paso 4: Calcular la suma de cuadrados intra-grupos (SCintra) con la siguiente fórmula: SCintra = SCT – SCinter (fórmula 52) SCT = suma de cuadrados totales SCinter = suma de cuadrados inter-grupos . Con los datos del ejemplo 11.1 reemplazamos en la fórmula 52: SCintra = 57,38 – 31,82 = 25,56 Paso 5: Calcular los cuadrados medios inter-grupos (CMinter) con la siguiente fórmula: Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 158 CMinter = SCinter glinter (fórmula 53) SCinter = suma de cuadrados inter-grupos glinter = grados de libertad inter-grupos que corresponde al número de grupos menos 1 Con los datos del ejemplo 11.1 reemplazamos en la fórmula 53: CMinter = 31,82 = 31,82 = 15,91 3 – 1 2 Paso 6: Calcular los cuadrados medios intra-grupos (CMintra) con la siguiente fórmula: (fórmula 54) CMintra = SCintra glintra SCintra = suma de cuadrados intra-grupos glintra = grados de libertad intra-grupos que corresponde a la suma de casos de cada grupo menos 1 . Con los datos del ejemplo 11.1 reemplazamos en la fórmula 54: CMintra = 25,56 = 25,56 = 1,111 (9 – 1) + (9 – 1) + (8 – 1) 23 Paso 7: Calcular el valor F de análisis de varianza con la siguiente fórmula: (fórmula 55) F = CMinter CMintra CMinter = cuadrado medio inter-grupos CMintra = cuadrado medio intra-grupos . Con los datos del ejemplo 11.1 reemplazamos en la fórmula 55: F = 15,91 = 14,320 1,111 Capítulo 11. Análisis de varianza ________________________________________________________________________ 159 Los datos calculados en el análisis de varianza deben ser presentados en una tabla como la siguiente: . El valor F del análisis de varianza fue de 14,320 ahora se debe encontrar el valor crítico de F (Anexo 6), donde debemos ubicar los gl de los cuadrados medios inter e intra- grupos, buscando los gl menor entre ellos en la primera fila (horizontal) y los gl mayores en la primera columna (vertical). Con los datos del ejemplo 1 los 2 gl inter-grupos se buscan en primera fila y los 23 gl intra-grupos en la primera columna. La intersección de ambos fue un valor F de 3,422. A continuación se sigue la regla de decisión: Si el valor F calculado es menor al valor F de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor F calculado es igual o mayor al valor F de la tabla se debe rechazar la H0. Como F = 14,320 > 3,422 se debe rechazar H0 y podemos decir que existen diferencias entre las medias de los grupos. Por lo anterior, es que el investigador puede concluir que los hábitos de estudio de los alumnos de educación física, kinesiología y nutrición son diferentes. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 160 11.1.1 Comparaciones posteriores a F El análisis de varianza nos dice si existe o no diferencia entre la media de tres o más grupos, pero en el caso de haberla no dice nada sobre los grupos entre los cuales se presentan esta dife- rencias. Para ello es necesario realizar análisis posteriores comúnmente llama- dos comparaciones múltiples. Los métodos principales para estas comparaciones son el procedimiento de Tukey, la diferencia mínima significativa (LSD), prueba de rangos múltiples de Duncan, Prueba de Student-Newman- Keuls (SNK), prueba de Scheffé, etc. A continuación se explicará el pro- cedimiento de Tukey modificado por Snedecor, utilizando los resultados del ejemplo 11.1 para ello. Siguiendo con el ejemplo 11.1, el valor F= 14,320 con lo cual aceptamos que hay diferencias entre los grupos. Ahora utilizamos la prueba de Tukey: Paso 1: Se ubican las medias de los grupos de mayor a menor y la diferencia entre ellas. nutrición – kinesiología = 7,50 – 6,33 = 1,17 nutrición – ed. Física = 7,50 – 4,78 = 2,72 kinesiología - ed. Física = 6,33 – 4,78 = 1,55 Paso 2: Obtener un cuadrado medio intra-grupo promedio (CMintraX) con la siguiente fórmula: (fórmula 56) k = número de sujetos n= número de sujetos de cada grupo . Con los datos del ejemplo 11.1 reemplazamos en la fórmula 56: Capítulo 11. Análisis de varianza ________________________________________________________________________ 161 Paso 3: Calcular el error estándar de una media (Sx) con la siguiente fórmula: Sx = √CMintraX (fórmula 57) √CMintraX = raíz cuadrada del cuadrado medio intra-grupo promedio . Con los datos del ejemplo 11.1 reemplazamos en la fórmula 57: Sx = √ 0, 28 = 0,358 Paso 4: Determinar el valor Q (Anexo 7) con el número de grupos (3) y los grados de libertad dentro de los grupos (9 + 9 + 8= 24 – 1 = 23): El valor de intersección es de 3,53. Paso 5: Se calcula D con la siguiente fórmula: D = Q * Sx (fórmula 58) Q= valor Q Sx= error estándar de una media . Con los datos del ejemplo 11.1 tenemos: D = 3,53 * 0,358 = 1,263 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 162 Paso 6: Se compara el valor D con las diferencias de los pares de medias de los grupos. Valores mayores que D significa diferencia entre los grupos. Con los datos del ejemplo 11.1 tenemos: Nutrición – Kinesiología = 1,17 < 1,263 Nutrición – E. Física = 2,72 > 1,263 Kinesiología – E. Física = 1,55 > 1,263 Por lo tanto, es posible concluir que las puntuaciones de los hábitos de estudio entre estudiantes de nutrición y kinesiología son estadísticamente iguales. En cambio, educación física posee una media menor que las otra dos carreras. 11.2 ANOVA DE UN FACTOR EN SPSS En primer lugar debemos constatar que se cumplen los supuestos para la aplicación de una prueba ANOVA: a) Distribución normal de la variable dependiente (con la prueba KS) b) Naturaleza numérica de la variable dependiente. c) Homocedasticidad (que se puede seleccionar dentro de la misma prueba ANOVA) d) Independencia de las variables En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Comparar medias ANOVA de un factor Figura 11.1 Prueba ANOVA de un factor en el menú del SPSS 22.0. Capítulo 11. Análisisde varianza ________________________________________________________________________ 163 Cuando aparece el cuadro de la figura 11.2 se observa un rectángulo en la izquierda donde aparece la lista de nuestras variables. Tomamos la variable dependiente y la llevamos al cuadro superior derecho (lista de dependientes). Luego tomamos nuestra variable independiente o de agrupación (grupos a comparar, por ejemplo cursos) y la llevamos al cuadro inferior derecho (factor). Luego presionamos opciones y aparece un cuadro como la figura 11.3. Aquí marcamos Descriptivos, test de homogeneidad de varianzas, Brown-Forsythe y Welch. Hecho esto presionamos continuar para volver a la pantalla de ANOVA. Figura 11.2 Pantalla de ANOVA de un factor en el SPSS 22.0. Figura 11.3 Pantalla de Opciones del ANOVA de un factor en el SPSS 22.0. Una vez de vuelta en la pantalla de ANOVA de un factor presionamos Aceptar. La hoja de cálculos del programa nos entrega tres tablas como las siguientes: Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 164 Tabla 10.1 Descriptivos. Tabla 10.2 Prueba de homogeneidad de varianzas. Tabla 10.3 ANOVA. En la tabla 11.1 se puede observar los estadisticos descriptivo de la variable dependiente en cada uno de los grupos que se desean comparar. En la tabla 11.2 se observa el estadístico de Levene para igualdad de varianza, los grados de libertad 1 (número de grupos menos 1, por lo tanto, 4 – 1 = 3), los grados de libertad 2 (número total de observaciones menos el número de grupos, por lo tanto, 147 – 4 = 143) y la Sig. o valor p. El investigador debe contrastar el valor F calculado con el valor crítico de F (Anexo 6) obteniendo: 1,011 < 2,696. También debe contrastar el valor p calculado (p=0,390) siendo p>0,05 se debe aceptar la hipótesis nula que plantea la homogeneidad de varianzas entre los grupos 1, 2, 3 y 4 (F=1,011; p=0,390). Capítulo 11. Análisis de varianza ________________________________________________________________________ 165 En la tabla 11.3 (la prueba de ANOVA de un factor como tal) se observan las sumas de cuadrados, los grados de libertad, los cuadrados medios (medias cuadráticas), el valor F y la Sig. bilateral o valor p. Ahora el investigador debe contrastar el valor F calculado con el valor crítico de F (Anexo 6) obteniendo: 3,100 > 2,696. También debe contrastar el valor p calculado (p=0,029) siendo p<0,05 se debe rechazar la hipótesis nula que plantea la igualdad de medias de los tres grupos. NOTA: Las pruebas de Welch y Brown-Forsythe son buenas alternativas al estadístico F cuando no se pueden asumir varianzas iguales de los grupos (valor F<0,05 en la prueba de Levene). Tabla 11.4 Pruebas sólidas de igualdad de medias. En la tabla 11.4 se observa el estadístico de Welch, el estadístico de Brown-Forsythe, los grados de libertad 1 de ambas pruebas y la Sig. o valor p de ambas pruebas. Ahora el investigador debe contrastar el valor F calculado en ambas pruebas con el valor crítico de F (Anexo 6) obteniendo: 3,442 > 2,736 para la prueba de Welch y 3,064 > 2,736 para la prueba de Brown-Forsythe. También debe contrastar el valor p calculado (p=0,021 para la prueba de Welch y p=0,031 para la prueba de Brown-Forsythe) siendo en ambos casos p<0,05 se debe rechazar la hipótesis nula que plantea la igualdad de medias de los tres grupos. En caso que los valores de ambas pruebas difieran, se utilizan los valores de Welch para realizar las conclusiones. PRUEBAS POST HOC (POSTERIORES A F) Si la prueba de ANOVA de un factor indica que existen diferencias entre tres o más grupos, resulta necesario conocer entre cuales grupos se dan esas diferencias. En el paquete estadístico SPSS 22.0 cuando estamos en la pantalla ANOVA de un factor (Fig. 11.2) marcamos Post-Hoc y aparece una pantalla como la figura 11.4. Marcamos Tukey si asumimos varianzas iguales o Games-Howell si no asumimos varianzas iguales. Hecho esto presionamos continuar para volver a la pantalla de ANOVA de un factor y presionamos Aceptar. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 166 Figura 11.4 Pantalla de Post hoc del ANOVA de un factor en el SPSS 22.0. Si marcamos Tukey la hoja de cálculos del programa nos entrega las dos tablas siguientes: Tabla 11.5 Comparaciones múltiples. . Capítulo 11. Análisis de varianza ________________________________________________________________________ 167 En la tabla 11.5 se puede observar la diferencia de medias entre cada par de grupos evaluados (que se calcula restando a la media del grupo 1 la media del grupo 2), el error estándar de diferencia de medias de muestras independientes, la Sig. o valor p y los intervalos de confianza de la diferencia de medias independientes. Los valores sig iguales o menores de 0,05 indican que se debe rechazar la H0. Por su parte, la diferencia de medias nos permite conocer cuál de los dos grupos comparados posee una puntuación mayor. Si el valor es positivo el primer grupo posee un puntaje mayor, por el contrario, si el valor es negativo el primer grupo posee una puntación menor que el segundo grupo. Por ejemplo, la diferencia de medias del grupo 2 y 3 presenta un valor p=0,015 < 0,05 lo que indica que existen diferencias entre estos dos grupos. El valor de diferencia de medias es de 0,87500 lo cual significa que el grupo 2 posee una media mayor que el grupo 3. Tabla 11.6 HSD Tukey. En la tabla 11.6 se observan los cuatro grupos, el número de sujetos de cada grupo y subconjuntos donde se aglutinan los grupos. En este caso hay un subconjunto con el grupo 3, 1 y 4 y otro subconjunto con el grupo 1, 4 y 2. Entre los grupos que se encuentran en el mismo subconjunto no existen diferencias significativas en sus medias (grupo 3 = grupo 1 = grupo 4 y grupo 1 = grupo 4 = grupo 2), por lo tanto, en el ejemplo sólo se observan diferencias entre el grupo 3 y 2. Si marcamos Games-Howell la hoja de cálculos del programa nos entrega la tabla siguiente: Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 168 Tabla 11.7 Comparaciones múltiples. La tabla de comparaciones múltiples de Games-Howell se interpreta igual que la tabla de la prueba de Tukey. https://es.slideshare.net/yerkob/15-test-estadisticos https://es.slideshare.net/yerkob/15-test-estadisticos Capítulo 12. ANOVA de medidas repetidas ________________________________________________________________________ 169 ________________________________________________________________________ 12.1 ANALISIS DE VARIANZA DE UN FACTOR DE MEDIDAS REPETIDAS Nivel de medición: Intervalar o de razón Cuando tenemos un grupo y le he- mos realizado dos mediciones a través del tiempo (antes y después de una interven- ción o en un momento inicial y otro posterior) es posible determinar si existen diferencias entre ambas mediciones a través de una prueba t para muestras relacionadas. Pero cuando las mediciones al mismo grupo se realizan tres o más veces la prueba t no resulta adecuada, entonces debemos utilizar un ANOVA de medidas repetidas. Supuestos del ANOVA de medidas repetidas La variable dependiente debe pre- sentar una distribución normal. La variable dependiente debe ser numérica. Debe cumplirse la homocedastici- dad u homogeneidad de varianza entre los grupos. Ejemplo 12.1 Un profesor de gimnasia aplicó un entrenamiento de mejora de la flexibilidad a un grupo de 11 gimnastas de 8 y 9 años durante 3 meses. Una de las pruebas que compone la batería de medición es el sit and reach que fue evaluado antes del entrenamiento, luego de 6 semanas y a las 12 semanas entregandolos resultados de la tabla siguiente: Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 170 Ahora el profesor quiere saber si existen diferencias entre las 3 mediciones, es decir, si el programa de entrenamiento provocó mejoras en las puntuaciones de esta evaluación. Para ello, se establecen las siguientes hipótesis: H0 = 1 = 2 = 3 H1 = 1 ≠ 2 ≠ 3 Paso 1: Calcular la suma de cuadrados de cada grupo Paso 2: Calcular la suma de cuadrados totales (SCT) con la siguiente fórmula: (fórmula 59) SCT = ∑∑y2 – T2 N ∑∑y2 = suma de los cuadrados totales T2 = suma de valores de todos los casos al cuadrado N = número total de mediciones .. Con el ejemplo 12.1 reemplazamos en la fórmula 59: SCT = 599 – 1112 = 599 – 12321 = 599 – 373,36 = 225,64 33 33 Capítulo 12. ANOVA de medidas repetidas ________________________________________________________________________ 171 Paso 3: Calcular la suma de cuadrados inter-grupos (SCI) con la siguiente fórmula: SCT = ∑Tj2 – T2 n N (fórmula 60) ∑Tj2 = Suma del total de puntaje de cada grupo al cuadrado n = número de sujetos de cada grupo T2 = suma de valores de todos los casos al cuadrado N = número total de mediciones Con el ejemplo 12.1 reemplazamos en la fórmula 60: Paso 4: Calcular la suma de cuadrados inter-sujetos (SCB) con la siguiente fórmula: SCB = ∑Ti2 – T2 J N (fórmula 61) ∑Ti2 = Suma de las puntuaciones de cada sujeto al cuadrado J = número de grupos T2 = suma de valores de todos los casos al cuadrado N = número total de mediciones .. Del ejemplo 12.1 reemplazamos en la fórmula 61: Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 172 Paso 5: Calcular la suma de cuadrados residual (SCr) con la siguiente fórmula: (fórmula 62) SCr = SCT – SCI – SCB SCT = suma de cuadrados totales SCI = suma de cuadrados inter-grupos SCB = suma de cuadrados inter-sujetos .. Del ejemplo 12.1 reemplazamos en la fórmula 62: SCr = 225,64 – 144,73 – 73,34 = 7,57 Paso 6: Calcular los grados de libertad con las siguientes fórmulas: (fórmula 63) glinter-grupos = J – 1 (fórmula 64) glinter-sujetos = n – 1 (fórmula 65) glresidual = (J – 1)*(n – 1) (fórmula 66) gltotal = N – 1 J = número de grupos n = número de sujetos de cada grupo N = número total de mediciones .. Ahora con el ejemplo 12.1 reemplazamos en las fórmulas de grados de libertad: glinter-grupos = 3 – 1 = 2 glinter-sujetos = 11 – 1 = 10 glresidual = (3 – 1)*(11 – 1) = 2*10 = 20 gltotal = 33 – 1 = 32 Paso 7: Calcular la media cuadrática inter-grupos (MCI) con la siguiente fórmula: (fórmula 67) MCI = SCI . glinter-grupos SCi = Suma de cuadrado inter-grupos .., Capítulo 12. ANOVA de medidas repetidas ________________________________________________________________________ 173 Con el ejemplo 12.1 reemplazamos en la fórmula 67: MCI = 144,73 = 72,365 2 Paso 8: Calcular la media cuadrática residual o intra-grupos (MCr) con la siguiente fórmula: MCr = SCr . glresidual (fórmula 68) SCr = Suma de cuadrados residuales .. Con el ejemplo 12.1 reemplazamos en la fórmula 68: MCr = 7,57 = 0,379 20 Paso 9: Calcular el valor F con la siguiente fórmula: F = MCI . MCr (fórmula 69) MCI = media cuadrática inter-grupos MCr = media cuadrática residual .. Con el ejemplo 12.1 reemplazamos en la fórmula 69: F = 72,365 = 190,94 0,379 Los datos calculados en el análisis de varianza de medidas repetidas deben ser presentados en una tabla como la siguiente: .. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 174 El valor F del análisis de varianza de medidas repetidas fue de 190,94 ahora se debe encontrar el valor crítico de F (Anexo 6), donde debemos ubicar los gl inter-sujetos y los gl residuales. Con los datos del ejemplo 2 los 2 glinter-sujetos se buscan en primera fila y los 20 glresiduales en la primera columna. La intersección de ambos fue un valor F de 3,493. A continuación se sigue la regla de decisión: Si el valor F calculado es menor al valor F de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor F calculado es igual o mayor al valor F de la tabla se debe rechazar la H0. Como F= 190,94 > 3,49 se debe rechazar H0 y podemos decir que existen diferencias entre las tres medias de los grupos. Por lo anterior, es que el profesor puede concluir que las puntuaciones del test de sit and reach de flexibilidad son diferentes en los tres momentos de medición. Por lo tanto, el programa de entrenamiento provocó una mejora de esta cualidad física. 12.1.1 Comparaciones posteriores a F Los métodos principales para las comparaciones múltiples de ANOVA de un factor de medidas repetidas son la prueba de Bonferroni, la diferencia míni- ma significativa (LSD), la prueba de Sidak, etc. A continuación se explicará el pro- cedimiento de Bonferroni para compara- ciones. Para ello se utilizaran los resulta- dos del ejemplo 11.1. Siguiendo con el ejemplo 12.1, el valor F= 190,94 con lo cual aceptamos que hay diferencias entre las 3 mediciones. Ahora utilizamos la prueba de Bonferroni: Paso 1: Calcular intervalos de confianza para todos los pares de medias posibles, con la siguiente fórmula: Capítulo 12. ANOVA de medidas repetidas ________________________________________________________________________ 175 (fórmula 70) 1 = media grupo 1 2 = media grupo 2 tn-k,α/2 = valor t con número de sujetos menos número de grupos y un alfa dividido en 2 S2w = varianza de todos los datos n1 = número de sujetos grupo 1 n2 = número de sujetos grupo 2 Con el ejemplo 12.1 reemplazamos en la fórmula 70: Paso 2: El método de Bonferroni trata de establecer intervalos de confianza para cada par de medias comparadas en el ANOVA de un factor de medidas repetidas y luego determinar si existe diferencias entre ellas de la siguiente forma: Si el intervalo de confianza calculado contiene al cero las medias comparadas son estadísticamente iguales. Si el intervalos de confianza calculado NO contiene al cero las medias son estadísticamente diferentes. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 176 En el caso del ejemplo 12.1 se puede observar que ninguno de los intervalos de confianza calculado para cada par de medias (-3,301 y -0,699; -6,401 y -3,799; -4,401 y - 1,799) contiene al cero, por lo tanto, existen diferencias significativas entre las tres mediciones de flexibilidad realizadas con el test de sit and reach. 12.2 ANOVA DE MEDIDAS REPETIDAS EN SPSS En primer lugar debemos constatar que se cumplen los supuestos para la aplicación de una prueba ANOVA de medidas repetidas: a) Distribución normal de la variable dependiente (con la prueba KS) b) Naturaleza numérica de la variable dependiente. c) Homocedasticidad (prueba de Levene) d) Esfericidad de la matriz de varianzas-convarianzas (test de Mauchly que lo entrega el mismo ANOVA). En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Modelo lineal general Medidas repetidas Figura 12.1 ANOVA de medidas repetidas en el menú del SPSS 22.0. Capítulo 12. ANOVA de medidas repetidas ________________________________________________________________________ 177 Cuando apareceel cuadro de la figura 12.2 en el rectángulo superior (nombre del factor intra-sujetos) colocamos el nombre de nuestra variable dependiente. En el cuadro de número de niveles colocamos el número de veces que medimos a la muestra (3, 4, 5, etc.) y presionamos Añadir. Esto permitirá que se active el botón Definir. Figura 12.2 Pantalla de ANOVA de medidas repetidas en el SPSS 22.0. Tras presionamos Definir aparece un cuadro como la figura 12.3. En el rectángulo de la izquierda aparece la lista de nuestras variables. Tomamos en este caso las tres mediciones realizadas y las llevamos al cuadro superior derecho (lista dependiente). Figura 12.3 Pantalla para definir variables en ANOVA de medidas repetidas en el SPSS 22.0. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 178 Luego presionamos Opciones y aquí marcamos Estadística descriptiva. Luego presionamos Continuar para volver a la pantalla de ANOVA de Medidas repetidas. Figura 12.4 Pantalla de opciones en ANOVA de medidas repetidas en el SPSS 22.0. Luego presionamos Aceptar. La hoja de cálculos del programa nos entrega varias tablas por defecto, pero nos interesan las siguientes: Tabla 12.1 Estadísticos descriptivos En la tabla 12.1 se observa la media de cada medición, la desviación estándar y el número de sujetos medidos. La tabla 12.2 corresponde a contrastes multivariados que se pueden utilizar cuando no existe igualdad de varianza entre las mediciones realizadas. En la tabla observamos cuatro estadísticos (traza de Pillai, Lambda de Wilks, traza de Hotelling y raíz mayor de Roy) que contrastan la hipótesis nula de que las medias son iguales. Los valores F son todos mayores que sus valores críticos y las Sig. son todas menores de 0,05 por lo tanto, se rechaza la H0 de la igualdad de las medias entre las tres mediciones. En caso de obtener resultados diferentes en los cuatro estadísticos se recomienda usar los valores entregados en la traza de Pillai.. Capítulo 12. ANOVA de medidas repetidas ________________________________________________________________________ 179 Tabla 12.2 Pruebas multivariantes Cuando tenemos 3 mediciones de un grupo, poseemos 3 variables, pero también podemos generar 3 pares de variables (v1 y v2; v1 y v3; v2 y v3), de manera tal que al restar las medias de cada par obtenemos 3 nuevas variables. En el modelo de ANOVA de un factor de medidas repetidas se asume que las varianzas de estas tres nuevas variables son iguales, lo que equivale a decir que la matriz de varianzas-covarianzas es esférica. Para comprobar esto existen variados análisis, pero el SPSS utiliza la prueba de esfericidad de Mauchly (1940). Tabla 12.3 Prueba de esfericidad de Mauchly En la tabla 12.3 se observa el valor W de Mauchly, un valor X2 aproximado, los grados de libertad y un Sig. o valor p. En este caso p=0,030 < 0,05 por lo tanto se rechaza la H0 que plantea la igualdad de varianzas entre los 3 grupos (esfericidad). De no cumplirse este supuesto es necesario usar los análisis multivariado que se observan en la tabla 12.2 o utilizar un valor corregido de épsilon que aparece en la derecha de la tabla 12.3. La tabla ofrece dos estimadores de épsilon (Greenhouse- Geisser, 1959 y Hyunh-Feldt, 1976) siendo el primero más conservador y el más usado. También aparece un límite inferior que corresponde al valor que adoptaría épsilon en el caso del incumplimiento del supuesto de esfericidad. Para utilizar la tabla de valores críticos de F cuando no se cumple el supuesto es necesario corregir los gl del numerador y denominador del ANOVA de medidas repetidas multiplicándolo por el valor de épsilon. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 180 Tabla 12.4 Pruebas de efecto dentro de sujetos En la tabla 12.4 observamos la suma de cuadrados, gl, media cuadrática, valor F y Sig. o valor p. En caso del cumplimiento del supuesto de esfericidad se emplean los valores de esfericidad asumida, donde F es mayor al valor crítico de F (Anexo 6) y p=0,013 < 0,05 por lo tanto, se rechaza la H0 y se asume que existen diferencias entre las medias de las tres mediciones. Si no se asume esfercidad en los datos y se desea utilizar un estadístico univariado se utilizan las tres alternativas corregidas (Greenhouse-Geisser, Huynh-Feldt, Límite inferior). Siendo la primera de ellas la más conservadora y la que se utiliza en caso de haber diferencias entre los tres análisis. Pruebas Post Hoc Si la prueba de ANOVA de medidas repetidas indica que existen diferencias entre tres o más grupos, resulta necesario conocer entre cuales grupos se dan esas diferencias. Para ello utilizamos la prueba post-hoc de Bonferroni. En la figura 12.3 se observa la pantalla Opciones del ANOVA de medidas repetidas donde se debe seleccionar Opciones. En la figura 12.5 llevamos nuestra variable dependiente del cuadro de la izquierda a la derecha. Luego marcamos Comparar efectos, lo que permitirá desplegar el índice de ajuste del intervalo de confianza donde marcamos Bonferroni. Posteriormente presionamos Continuar para volver a la pantalla de ANOVA de medidas repetidas y presionamos Aceptar. Capítulo 12. ANOVA de medidas repetidas ________________________________________________________________________ 181 Figura 12.5 Pantalla opciones del ANOVA de medidas repetidas en el SPSS 22.0. El programa nos entrega unas tablas como las siguientes: Tabla 12.5 Estimaciones Tabla 12.6 Comparaciones por parejas . Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 182 En la tabla 12.5 se observa la media de cada medición, el error estándar de cada media y los intervalos de confianza de la media de cada grupo. En la tabla 12.6 se observa la diferencia de medias, el error estándar de la diferencia de medias, la Sig. o valor p y los intervalos de confianza para la diferencia de medias. Esta tabla se interpreta igual que el estadístico de Tukey. Capítulo 13. Correlación y regresión ________________________________________________________________________ 183 ________________________________________________________________________ 13.1 COEFICIENTE DE CORRELACIÓN DE PEARSON Nivel de medición: Intervalar o de razón Cuando necesitamos establecer la posible relación existente entre dos varia- bles recurrimos a los análisis de asocia- ción, de esta forma podemos determinar si los cambios en un fenómeno producen cambios en otro. Es importante recordar que estos análisis no implican causalidad. A continuación estudiaremos la co- rrelación de Pearson, la cual se utiliza pa- ra determinar si existe una relación lineal entre dos variables (por ejemplo, activi- dad física e IMC) y determinar si esa relación es estadísticamente significativa (no se debe al azar). Esta prueba puede utilizarse con 2 o más variables. Supuestos de la correlación de Pearson Las variables deben presentar una distribución normal. Las variables deben ser de naturale- za numéricas. Los datos de ambas variables deben ser independientes. Ejemplo 13.1 Un investigador evaluó el tiempo de práctica de actividad física semanal de 10 estudiantes de tercer año medio de un colegio de Santiago y las notas obtenidas por ellos durante su año académico. .. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 184 Ahora el investigador quiere saber si existe una relación significativa entre los puntajes alcanzados por los estudiantes, es decir, si los alumnos que realizan más actividad física son los mismos que logran mejores notas. Para ello, se establecen las siguientes hipótesis: H0 =1 se relaciona 2 H1 = 1 no se relaciona 2 Paso 1: Calcular la covarianza (Cov) de las variables. Esta es el promedio de los productos de las desviaciones de las variables respectos a sus medias. Esto se obtiene con la siguiente fórmula: (fórmula 71) Cov (x,y) = ∑(Xi – )*(yi – ) n – 1 Xi = valor de cada observación de la variable X = media de la variable X yi = valor de cada observación de la variable y = media de la variable y n= número total de sujetos Con el ejemplo 13.1 tenemos la siguiente tabla: Ahora con los datos del ejemplo 13.1 reemplazamos en la fórmula 71: Cov (x,y) = 12,82 = 12,82 = 1,424 10 – 1 9 Capítulo 13. Correlación y regresión ________________________________________________________________________ 185 La covarianza de los datos es de 1,424 En un gráfico de dispersión si la covarianza es positiva los puntos se distribuyen principalmente en los cuadrantes I y III (Fig. 13.1). Si la covarianza es negativa los puntos se distribuyen en los cuadrantes II y IV. Si la covarianza es cercana a cero los puntos se distribuyen por los cuatro cuadrantes. Figura 13.1. Gráfico de dispersión de los datos. Como se puede observar los datos se distribuyen principalmente en los cuadrantes I y III. Paso 2: Calcular la correlación de Pearson (r) con la siguiente fórmula: r = Cov (x, y) Sx * Sy (fórmula 72) Cov (x, y) = covarianza de X e y Sx = desviación estándar de la variable X Sy = desviación estándar de la variable y Ahora con el ejemplo 13.1 reemplazamos en la fórmula 72: r = 1,424 = 1,424 = 0,943 3,02*0,50 1,51 El coeficiente de correlación de Pearson es de 0,943 ahora se debe contrastar con el valor crítico de r (Anexo 10), donde debemos ubicar los gl de libertad con N – 1. En este caso el valor de intersección es de 0,666. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 186 A continuación se sigue la regla de decisión: Si el valor r calculado es menor al valor r de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor r calculado es igual o mayor al valor r de la tabla se debe rechazar la H0 Como r= 0,943 > 0,666 se debe rechazar H0 y podemos decir que existe relación entre las variables. La correlación de Pearson puede tomar valores entre -1 y 1 midiendo la fuerza de asociación lineal de las variables. Un valor r de cero indica que no existe correlación de X e Y, valores positivos indica una correlación positiva y viceversa. Este coeficiente de correlación es muy influenciado por datos extremos (outlier) y solo se utiliza cuando existe relaciones lineales entre variables, por esta razón es necesario construir un gráfico de dispersión para determinar la linealidad de los datos antes de utilizar este análisis. Por lo anterior, es que el investigador del estudio del ejemplo 13.1 puede concluir que los estudiantes que practican más actividad física son los mismos que poseen mejor rendimiento académico y que esta relación es muy alta (r = 0,943). También es posible calcular el coeficiente de determinación (r2) que corresponde al porcentaje de relación de las variables. Este se obtiene con la siguiente fórmula: Capítulo 13. Correlación y regresión ________________________________________________________________________ 187 r2= r * r (fórmula 73) r = correlación de Pearson . Así del ejemplo 13.1 tenemos: r2 = 0,943 * 0,943 = 0,89 Es decir, la relación entre las dos variables es de un 89%. 13.2 REGRESIÓN LINEAL SIMPLE Nivel de medición: Intervalar o de razón La representación de la relación de dos variables, permite realizar prediccio- nes sobre los valores que tomará una de las variables a partir de los valores de la otra. La regresión lineal simple es el esta- dístico más utilizado a la hora de predecir los valores de una variable cuantitativa numérica en base a otra variable cuantita- tiva numérica. Supuestos de la regresión lineal simple Las variables deben presentar una distribución normal. Las variables deben ser numéricas. Los datos de ambas variables deben ser independientes. Debe existir homocedasticidad u homogeneidad de varianzas. Debe existir linealidad en los pará- metros (esto indica que un cambio unitario en X tiene el mismo efecto en Y, independiente del valor inicial de X). Ejemplo 13.2 Un investigador evaluó el tiempo de práctica de actividad física y los niveles de estrés de un grupo de 10 estudiantes universitarios. Ahora quiere saber si la práctica de actividad física puede predecir los niveles de estrés en estos estudiantes. Paso 1: Calcular el modelo de regresión lineal que consiste en ajustar los datos a una línea recta mediante la siguiente ecuación: Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 188 (fórmula 74) Y= β0 + β1X + ε β0 = ordenada de origen β1 = pendiente ε = error aleatorio En un modelo de regresión es deseable que la media de los errores aleatorios sea cero. Ahora debemos encontrar la recta que más se ajuste a nuestros datos, es decir, buscar los valores de β0 y β1 que hagan mínimos los errores de estimación. Paso 2: Calcular los valores que hagan mínima la suma de los errores al cuadrado (SSE) mediante el método de mínimos cuadrados que se obtiene con la siguiente fórmula: (fórmula 75) SEE= ∑yi – (β0 + β1Xi)2 ∑yi = suma de valores observados en eje y β0 = ordenada de origen β1 = pendiente Xi = valor en eje X El valor β1 se obtiene con la fórmula siguiente: (fórmula 76) β1= SSxy SSxx SSxy = suma de cuadrados de xy SSxx = suma de cuadrados de x El valor SSxy se obtiene con: (fórmula 77) SSxy = ∑ (Xi – )*(yi – (Xi – ) = cada valor de X menos la media de X (yi – = cada valor de y menos la media de y El valor SSxx se obtiene con: (fórmula 78) SSxx = ∑ (Xi – )2 (Xi – )2 = cada valor de X menos la media de X al cuadrado . Capítulo 13. Correlación y regresión ________________________________________________________________________ 189 El valor β0 se obtiene con la fórmula siguiente: (fórmula 79) Β0= – β1 = media de y = media de x Del ejemplo 13.2 calculamos β1 y β0 El valor SSxy = 26,4 y el valor SSxx = 40,4. Ahora reemplazamos en la fórmula 76: β1 = 26,4 = 0,653 40,4 Ahora reemplazamos en la fórmula 79: β0 = 3,4 – (0,653 * 5,4) = 3,4 – 3,526 = -0,126 La recta de regresión de y sobre X es por lo tanto: y = -0,126 + 0,653 * Xi Por ejemplo, si X tuviese un valor de 10, ¿cuál sería el valor de y? y = -0,126 + (0,653 * 10) = -0,126 + 6,53 = 6,404 Es decir, si X adquiere un valor de 10 el valor de y sería de 6,404 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 190 CONTRASTE DE HIPOTESIS DE LA REGRESIÓN LINEAL SIMPLE Paso 1: Realizar el contraste de hipótesis para la regresión lineal, con el fin de conocer si el efecto de la variable X sobre la variable y es significativo. Por eso se plantean las siguientes hipótesis: H0 = β1 = β0 H1 = β1 ≠ β0 Luego se calcula la varianza residual (Sr2) con la siguiente fórmula: (fórmula 80) Sr2 = SSyy – β1 SSxy n – 2 SSyy = ∑(yi – )2 = cada valor de y menos la media de y al cuadrado SSyy = 18,4 β1 = 0,653 SSxy = 26,4 n = 10 Ahora reemplazamos en la fórmula 80: Sr2 = 18,4 – (0,653*26,4) = 18,4 – 17,239 = 1,161 = 0,145 10 – 2 8 8 Capítulo 13. Correlación y regresión ________________________________________________________________________191 Paso 2: Calcular el estadístico de contraste t para regresión lineal con la siguiente fórmula: (fórmula 81) b1 = constante 0 Con los datos anteriores reemplazamos en la fórmula 81: Contrastar el valor t obtenido con el valor crítico de t del anexo 2 con un α=0,05 y n – gl (10 – 2 = 8) que en este caso es de 1,85 y seguir la siguiente regla de decisión: Si el valor t calculado es menor al valor t de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor t calculado es igual o mayor al valor t de la tabla se debe rechazar la H0. 1,85 < 10,919 podemos concluir que existen efectos significativos de la práctica de actividad física sobre el estrés de los 10 estudiantes universitarios evaluados. 13.3 CORRELACIÓN DE PEARSON EN SPSS En primer lugar debemos constatar que se cumplen los supuestos para la aplicación de una correlación de Pearson: a) Distribución normal de las variables (con la prueba KS) b) Naturaleza numérica de las variables. c) Ambas variables deben ser independientes. En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Correlación Bivariada Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 192 En el cuadro de la figura 13.2 aparece un rectángulo a la izquierda con la lista de nues- tras variables. Tomamos las dos o más variables que deseamos relacionar y las llevamos al cuadro derecho. Por defecto aparece marcada la opción Pearson. Hecho esto presionamos Aceptar. Figura 13.1 Correlación de Pearson en el menú del SPSS 22.0. Figura 13.2 Pantalla de correlación de Pearson en el SPSS 22.0. La hoja de cálculos del programa nos entrega una tabla como la 12.1 en la cual se observa la correlación de Pearson, la Sig. o valor p y el número de sujetos de la muestra. Se debe contrastar el valor p calculado (p=0,010) siendo p<0,05 se debe rechazar la Capítulo 13. Correlación y regresión ________________________________________________________________________ 193 hipótesis nula que plantea que no existe relación entre la variables. Además, el valor de r =0,211 lo que significa que la relación es positiva y baja. Tabla 13.1 Correlaciones de Pearson. . 13.4 CORRELACIONES PARCIALES EN SPSS Esta prueba se utiliza para determinar si existe una relación lineal entre dos variables, pero controlando el posible efecto de una tercera variable y determinar si esa relación es estadísticamente significativa (no se debe al azar). En primer lugar debemos constatar que se cumplen los supuestos para la aplicación de una correlación Bivariada: a) Distribución normal de las variables (con la prueba KS) b) Naturaleza numérica de las variables. c) Todas las variables deben ser independientes. En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Correlación Parcial En el cuadro de la figura 13.4 aparece un rectángulo a la izquierda donde se encuentra la lista de nuestras variables. Tomamos las dos variables que deseamos relacionar y la llevamos al cuadro superior derecho. Luego llevamos la variable que deseamos controlar al cuadro inferior derecho. Hecho esto presionamos Aceptar. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 194 Figura 13.3 Correlación parcial en el menú del SPSS 22.0. Figura 13.4 Pantalla de correlación parcial en el SPSS 22.0. La hoja de cálculos del programa nos entrega una tabla como la 13.2 donde se observa la correlación parcial entre la variable 1 y 2 (r= 0,128) controlando la variable 3. El investigador debe utilizar la misma regla de correlación que en el coeficiente de correlación de Pearson. También debe contrastar el valor p calculado (p=0,128) siendo p>0,05 se debe aceptar la hipótesis nula que plantea que no existe relación entre las variables. Capítulo 13. Correlación y regresión ________________________________________________________________________ 195 Tabla 13.2 Correlaciones parciales. .. 13.5 REGRESIÓN LINEAL SIMPLE EN SPSS En primer lugar debemos constatar que se cumplen los supuestos para la aplicación de una regresión simple: a) Distribución normal de las variables (con la prueba KS) b) Naturaleza numérica de las variables. c) Ambas variables deben ser independientes. d) Homocedasticidad e) Linealidad de los parámetros. En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Regresión Simple Figura 13.5 Regresión lineal en el menú del SPSS 22.0. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 196 En el cuadro de la figura 13.6 aparece un rectángulo a la izquierda donde se encuentra la lista de nuestras variables. Tomamos la variable dependiente y la llevamos al cuadro superior derecho (dependiente). Luego tomamos la variable independiente y la llevamos al cuadro medio derecho (independiente). Hecho esto presionamos Estadísticos y se abre una pantalla como la figura 13.7, donde Estimaciones y Ajuste del modelo viene predeterminado, nosotros presionamos Descriptivos y Durbin-Watson. Figura 13.6 Pantalla de regresión lineal en el SPSS 22.0. Figura 13.7 Estadísticos de la regresión lineal simple en el SPSS 22.0. Luego presionamos Continuar para volver a la pantalla de regresión lineal y presionamos Aceptar. Capítulo 13. Correlación y regresión ________________________________________________________________________ 197 La hoja de cálculos del programa nos entrega unas tablas como las siguientes: Tabla 13.3 Estadísticos descriptivos Tabla 13.4 Correlaciones En la tabla 13.3 se observa la media, la desviación estándar y la cantidad de sujetos para las dos variables. En la tabla 13.4 se observa la correlación de Pearson entre las dos variables. El investigador puede ver que existe correlación entre ellas (p=0,000) y esta es positiva y media (r=0,447). Tabla 13.5 variables entradas/eliminadas Tabla 13.6 Resumen del modelo . Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 198 La tabla 13.5 muestra las variables predictoras introducidas en el modelo de regresión lineal. En la tabla 13.6 se observa el coeficiente de correlación múltiple (R) que corresponde a la correlación de Pearson de las dos variables, el coeficiente de determinación (R cuadrado) que expresa la proporción de varianza de la variable dependiente que es explicada por la variable independiente (en el ejemplo, R2 nos muestra que el 20% de la variable dependiente es explicada por la variable independiente), el coeficiente de R2 corregido, el error estándar de la estimación que corresponde a una medida de la variabilidad de la variable dependiente que no es explicada por la recta de regresión (se obtiene con la raíz cuadrada de la media cuadrática residual que se observa en la tabla de ANOVA siguiente) y Durbin-Watson que muestra la correlación de los residuos, en valores que oscilan entre 0 y 4, siendo los valores mayores a 2,5 los que indican autocorrelación positiva, los valores menores a 1,5 autocorrelación negativa y los valores entre 1,5 y 2,5 independencia de los residuos (esta última opción es necesaria para el modelo de regresión lineal). Tabla 13.7 ANOVA de la regresión lineal En la tabla 13.7 se observa el ANOVA con la suma de cuadrados de la recta de regresión, la suma de cuadrados residuales (donde los valores residuales corresponden a la desviación estándar de las distancias existentes entre las puntuaciones de la variable dependiente y los pronósticos realizados con la recta de regresión), los grados de libertad de la recta de regresión (n – 1 = 2 – 1 = 1), los gradosde libertad de los valores residuales (n – 2 = 45 – 2 = 43), la media cuadrática de la recta de regresión, la media cuadrática de los valores residuales, el valor F y la Sig. o valor p. Ahora el investigador debe contrastar el valor F calculado con el valor crítico de F. También debe contrastar el valor p calculado (p=0,000) siendo p<0,05 se debe rechazar la hipótesis nula que plantea que no existe relación lineal entre ambas variables. Tabla 13.8 Coeficientes de la regresión lineal . Capítulo 13. Correlación y regresión ________________________________________________________________________ 199 En la tabla 13.8 se observan las características de la ecuación de regresión de la recta: el coeficiente no estandarizado de la constante que corresponde al valor que toma la variable dependiente cuando la variable independiente vale 0. Es el punto en que la recta corta el eje vertical, el coeficiente no estandarizado de la variable independiente que corresponde a la pendiente de la recta, el error estándar de los coeficientes no estandarizados de la constante y de la variable dependiente, el coeficiente estandarizado de la variable dependiente, el valor t de la constante, el valor t de la variable independiente y la Sig, o valor p de la constante y de la variable independiente. El coeficiente no estandarizado de la constante más el coeficiente no estandarizado de la variable independiente (1,577 + 0,516 = 2,093) indica que a cada valor de la variable X le corresponde un pronóstico de Y multiplicado por 2,093. Por ejemplo, si X= 2,500 es posible predecir un valor de Y= 2,093*2,500 que es igual a 5,2325. Tabla 13.9 Estadísticos de residuos . La tabla 12.9 muestra los estadísticos descriptivos (mínimo, máximo, media, desviación estándar y número de sujetos) de los residuos de la ecuación de regresión. Es importante que las medias del residuo bruto, valor pronosticado típico y residuo típico sean de cero. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 200 Capítulo 13. Correlación y regresión ________________________________________________________________________ 201 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 202 Capítulo 14. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 203 ________________________________________________________________________ Los análisis no paramétricos tienen las siguientes características: No necesitan tener una distribución normal. Se basa en frecuencias, modas y rangos. Sus variables son categóricas. Si nuestros datos presentan estas características, debemos buscar los análi- sis más adecuados según sea el problema de investigación (comparación o asocia- ción). 14.1 PRUEBA U DE MANN-WHITNEY Nivel de medición: Ordinal Esta prueba se utiliza para compa- rar la media de dos muestras que no están relacionadas entre sí y determinar si la diferencia entre ambos es estadís- ticamente significativa (no se debe al azar). La variable dependiente debe ser de nivel ordinal. Es equivalente a la prueba t para muestras independientes. Ejemplo 14.1 Un investigador evaluó los niveles de estrés de un conjunto de 9 profesores de educación física de dos colegios de Santiago. El nivel de estrés se midió en una escala de 0= nada, 1=bajo, 2=medio y 3=alto. Los resultados fueron los siguientes: Ahora el investigador quiere saber si existen diferencias significativas entre los puntajes alcanzados por los profesores de los dos colegios. Paso 1: Asignar un rango a cada puntaje obtenido ordenándolos de menor a mayor (los dos grupos juntos). El rango corresponde a la suma del número de orden de los mismos va- Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 204 lores dividido por el número de valores iguales. Paso 2: Calcular la suma de rangos de cada grupo (∑Rx) Paso 3: Calcular el valor U de Mann-Whitney (U) con la siguiente fórmula: (fórmula 82) n1 y n2 = número de casos del grupo 1 y 2 nx = número de casos de cada grupo ∑Rx = suma de rangos de cada grupo Con el ejemplo 14.1 reemplazamos en la fórmula 82: Capítulo 14. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 205 Utilizando el valor menor obtenido en la prueba comparamos con el número de la tabla de valores críticos U de Mann Whitney (Anexo 11) ubicando el n del grupo 1 en los valores verticales y el n del grupo 2 en los horizontales. En el ejemplo, n1=5 y n2= 4, la intersección entrega un valor= 1 Luego seguimos la siguiente regla de decisión: Si el valor U obtenido es menor o igual al valor de la tabla se debe rechazar H0. Si el valor U obtenido es mayor al valor de la tabla se debe aceptar H0. En el ejemplo 14.1 el valor U es de 6,5 > 1, se debe aceptar H0 y concluir que no existen diferencias en los niveles de estrés de los profesores de educación física de los dos colegios de Santiago. Si alguno de los grupos tiene 20 o más casos no es posible utilizar la tabla de U de Mann-Whitney, entonces el valor U debe convertirse en puntuación Z con la siguiente fórmula: (fórmula 83) Para la puntuación Z se puede utilizar cualquiera de los dos U calculadas. Reemplazamos con la U menor en la fórmula 83: Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 206 El valor Z obtenido debe ser contrastado con el valor Z para un α=0,05. Como -0,857 < 1,96 se debe aceptar la H0 que plantea la igualdad de medias entre los dos grupos. 14.2 PRUEBA DE RANGOS DE WILCOXON Nivel de medición: Ordinal Esta prueba se utiliza para comparar dos medias de la misma muestra y deter- minar si la diferencia entre ambas es estadísticamente significativa (no se debe al azar). La variable dependiente debe ser de nivel ordinal. Esta prueba es equivalente a la prueba t para muestras relacionadas. Ejemplo 14.2 Un investigador evaluó los niveles de confianza de 6 jugadores de fútbol reservas antes y después de la aplicación de un programa psicológico orientado a la mejora de la autopercepción. El nivel de confianza se midió en una escala de 1=bajo, 2=medio y 3=alto. Los resultados obtenidos fueron los siguientes: Ahora el investigador quiere saber si existen efectos de dicho programa y por ende una mejora en la confianza de los jugadores reservas. Paso 1: Obtener la diferencia entre la primera y segunda medición de cada sujeto. Luego asignar un rango a cada puntaje obtenido de la misma forma que en la prueba U de Mann-Whitney (no se deben considerar las diferencias de cero). Capítulo 14. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 207 Por cada empate es necesario restar un sujeto al n del grupo. Paso 2: La suma de rangos con menor valor debe ser contrastado con los valores críticos de W (Anexo 12) con el número de sujetos ajustados y un α=0,05. Para el ejemplo .2 con 0 rangos positivos y un n= 6 – 1= 5 se obtiene un valor W de cero. Luego se debe aplicar la siguiente regla de decisión: Si el valor W obtenido es menor o igual al valor de la tabla de valores críticos de W se debe rechazar H0. Si el valor W obtenido es mayor al valor de la tabla de valores críticos de W se debe aceptar H0. Por lo tanto, como el valor W obtenido es 0 = 0 concluimos que se debe rechazarH0 y por lo tanto, existen diferencias entre la primera y segunda medición en los jugadores reservas de fútbol, aumentando sus niveles de confianza. Si el grupo tiene más de 25 casos no es posible utilizar la tabla de Wilcoxon, entonces el valor W debe convertirse en puntuación Z con la siguiente fórmula: Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 208 (fórmula 84) ZT = W – T ST W = valor estadístico de Wilcoxon T = Media de la T de Wilcoxon ST = Desviación estándar de la T de Wilcoxon El valor T se calcula con la siguiente fórmula: (fórmula 85) T = n*(n + 1) 4 n = tamaño de la muestra El valor ST se calcula con la siguiente fórmula: (fórmula 86) Reemplazamos en la fórmula 85 y 86: T = 6*(6 + 1) = 6*7 = 42 = 10,5 4 4 4 Ahora con los valores de T y ST reemplazamos en la fórmula 84: ZT = (0 – 10,5) = -10,5 = -2,201 4,770 4,770 El valor Z obtenido debe ser contrastado con el valor Z para un α=0,05. Como 2,20 > 1,96 se debe rechazar la H0 que plantea la igualdad de medias entre las dos mediciones. 14.3 PRUEBA DE CHI-CUADRADO Nivel de medición: Nominal Esta prueba se utiliza para comparar dos o más grupos independientes de proporciones organizadas en una tabla de contingencia y determinar si las diferencias son estadísticamente signifi- cativas (no se debe al azar). La variable dependiente debe ser de nivel nominal. Capítulo 14. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 209 Ejemplo 14.3 Un investigador evaluó los estilos de enseñanza de profesores de educación física clasificándolos en tradicionales, que fomenta la participación del alumno y que implica cognoscitivamente al alumno. Ahora se desea conocer si existen diferencias en la preferencia de cada estilo de enseñanza entre profesores hombres y mujeres. Paso 1: Organizar una tabla de contingencia donde en la columnas se representan los grupos y en las fila las categorías. Luego sumar los totales marginales por columnas y filas. Paso 2: Obtener la frecuencia esperada (fe) para cada valor con la siguiente fórmula: fe= X1 * X2 N (fórmula 87) X1 = valor total de la fila X2 = valor total de la columna N = número de sujetos Con el ejemplo 14.3 reemplazamos en la fórmula 87: fe1 = (7*10) / 19 = 3,68 fe2 = (7*10) / 19 = 3,68 fe3 = (5*10) / 19 = 2,63 fe4 = (7*9) / 19 = 3,32 fe5 = (7*9) / 19 = 3,32 fe6 = (5*9) / 19 = 2,37 Paso 3: Calcular el valor de Chi-cuadrado (X2) con la siguiente fórmula: Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 210 (fórmula 88) f0 = frecuencia observada fe = frecuencia esperada Con el ejemplo 13.3 reemplazamos en la fórmula 88: X2 = (2–3,68)2 + (5–3,68)2 + (3–2,63)2 + (5–3,32)2 + (2–3,32)2 + (2–2,37)2 3,68 3,68 2,63 3,32 3,32 2,37 = (-1,68)2 + (1,32)2 + (0,37)2 + (1,68)2 + (-1,32)2 + (-0,37)2 3,68 3,68 2,63 3,32 3,32 2,37 = 2,82 + 1,74 + 0,14 + 2,82 + 1,74 + 0,14 = 0,77 + 0,47 + 0,05 + 0,85 + 0,52 + 0,06 3,68 3,68 2,63 3,32 3,32 2,37 = 2,72 Paso 4: Calcular los grados de libertad de X2 con la siguiente fórmula: (fórmula 89) gl= (f – 1)*(c – 1) f = número de filas c = número de columnas Del ejemplo 14.3 reemplazamos en la fórmula 89: gl = (3 – 1)*(2 – 1) = 2*1 = 2 El valor X2 fue de 2,72 ahora se debe encontrar el valor crítico de X2 (Anexo 8), donde debemos ubicar los gl (en este caso 2) y un nivel de confianza de 0,05. Capítulo 14. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 211 Con los datos del ejemplo 14.3 el valor X2 de la tabla es 5,991. Ahora debemos seguir la regla de decisión: Si el valor X2 calculado es menor al valor X2 de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor X2 calculado es igual o mayor al valor X2 de la tabla se debe rechazar la H0. Como X2 = 2,72 < 5,991 se debe aceptar H0 y podemos decir que no existen diferencias entre los grupos. Por lo anterior, es que el investigador puede concluir que los profesores de educación física hombres y mujeres no poseen diferentes estilos de enseñanza. 14.4 PRUEBA DE CHI-CUADRADO 2x2 Nivel de medición: Nominal Esta prueba se utiliza para comparar dos grupos independientes de propor- ciones organizadas en una tabla de con- tingencia de 2 X 2 (dos columnas y dos filas) y determinar si las diferencias son estadísticamente significativas (no se de- be al azar). La variable dependiente debe ser de nivel nominal. Ejemplo 14.4 Un investigador evaluó si la actividad física es un factor protector para no fumar. Para ello se entrevistó a 19 personas, de las cuales 11 decían realizar actividad física, en tanto 8 no lo hacían. Por otra parte, del total de la muestra 9 afirman fumar y 10 afirmaban no hacerlo.. Paso 1: Organizar una tabla de contingencia donde en la columnas se representan los grupos y en las fila las categorías. Luego sumar los totales marginales por columnas y filas. A, B, C y D son las frecuencias observadas. Paso 2: Calcular el valor de X2 con la siguiente fórmula: Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 212 (fórmula 90) X2 = N*[(AD – BC) – (N/2)]2 . (A+B)*(C+D)*(A+C)*(B+D) En el ejemplo 14.4 reemplazamos en la fórmula 90: X2 = 19*[((3*2) – (8*6)) – (19/2)]2 = 19*[(6 – 48) – 9,5]2 = 19*[(-42) – 9,5]2 (3+8)*(6+2)*(3+6)*(8+2) 11*8*9*10 7920 = 19*(-51,5)2 = 19*2652,25 = 50392,75 = 6,36 7920 7920 7920 El valor X2 fue de 6,36 ahora se debe encontrar el valor crítico de X2 (Anexo 8), donde debemos ubicar siempre 1 gl y un nivel de confianza de 0,05. Con los datos del ejemplo 14.4 el valor X2 de la tabla es 3,841. Ahora debemos seguir la regla de decisión: Si el valor X2 calculado es menor al valor X2 de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor X2 calculado es igual o mayor al valor X2 de la tabla se debe rechazar la H0. Como X2= 6,36 > 3,841 se debe rechazar H0 y podemos decir que existen diferencias entre los grupos. Por lo anterior, es que el investigador puede concluir que las personas que realizan actividad física tienen menos tendencia a fumar que las personas que no realizan actividad física. Capítulo 14. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 213 14.5 PRUEBA DE McNEMAR Nivel de medición: Nominal Esta prueba se utiliza para comparar dos muestras relacionadas (el mismo grupo antes y después) pero cuando la variable dependiente es dicotómica y determinar si las diferencias son estadís- ticamente significativas (no se debe al azar). Ejemplo 14.5 Un investigador quiere saber si una charla de beneficios de la actividad física puede incentivar a un grupo de personas a inscribirse en un gimnasio. Para ello se evaluó a los sujetos antes y después de la intervención. Ahora se desea conocer si existieron cambios. Paso 1: Organizar una tabla donde: La celdilla A (cruce de asistirán al gimnasio) se ubica la cantidad de sujetos que mantienen su respuesta positiva hacia el gimnasio. En la celdilla B (cruce de asistirán y no asistirán al gimnasio) se ubican los sujetos que cambian su respuesta de positiva a negativa hacia el gimnasio. La celdilla C (cruce de no asistirány asistirán al gimnasio) se ubican los sujetos que cambian su respuesta de negativa a positiva hacia el gimnasio. La celdilla D (cruce de no asistirán la gimnasio) se ubican los sujetos que mantienen su respuesta negativa hacia el gimnasio. Después Paso 2: Calcular el valor X2 con la siguiente fórmula: X2 = [(B – C) – 1]2. B + C (fórmula 91) Con el ejemplo 14.5 reemplazamos en la fórmula 91: X2 = [(0 – 5) – 1]2 = -62 = 36 = 7,2 0 + 5 5 5 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 214 El valor X2 fue de 7,2 ahora se debe encontrar el valor crítico de X2 (Anexo 8), donde debemos ubicar siempre 1 gl y un nivel de confianza de 0,05. Con los datos del ejemplo 14.5 el valor X2 de la tabla es 3,841. Ahora debemos seguir la regla de decisión: Si el valor X2 calculado es menor al valor X2 de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor X2 calculado es igual o mayor al valor X2 de la tabla se debe rechazar la H0. Como X2 = 7,2 > 3,841 se debe rechazar H0 y podemos decir que existen diferencias entre los grupos. Por lo anterior, es que el investigador puede concluir que las personas que reciben una charla sobre los beneficios de la actividad física tienden a cambiar su opinión sobre la inscripción en un gimnasio. 14.6 PRUEBA Z DE PROPORCIONES Nivel de medición: Ordinal Para realizar un contraste de hipóte- sis entre dos proporciones independientes debemos basarnos en una aproximación normal de la distribución binominal y un estadístico Z. De esta forma, podemos determinar si existen diferencias signifi- cativas (no se deben al azar) entre dos porcentajes que provienen de dos pobla- ciones independientes. Ejemplo 14.6 Un investigador desea conocer si existen diferencias entre el porcentaje de estudiantes que poseen un IMC normal (72 sujetos, 62% del total) y los que presentan sobrepeso (30 sujetos, 26% del total) en los cursos de enseñanza secundaria de un colegio de Santiago. Paso 1: Calcular el valor de Z con la siguiente fórmula: (fórmula 92) P1 y P2 = Porcentaje grupo 1 y 2 respectivamente (expresado en 0,25; 0,72; 0,85, etc.) q1 y q2 = 1 – p del grupo 1 y 2 respectivamente N1 y N2 = número de la muestra 1 y 2 respectivamente .. Capítulo 14. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 215 En el ejemplo 14.6 reemplazamos en la fórmula 92: Paso 2: Ahora contrastamos la puntuación Z con la distribución normal de puntuaciones Z con el correspondiente nivel de confianza escogido. En contrastes unilaterales (también llamados de una cola) para un nivel de 0,05 la puntuación Z es de -1,65 a +1,65. Para un nivel de 0,01 la puntuación Z es de -2,33 a +2,33. En contrastes bilaterales (también llamados de dos colas) para un nivel de 0,05 la puntuación Z es de -1,96 a + 1,96. Para un nivel de 0,01 la puntuación Z es de -2,58 a +2,58. En el ejemplo 14.6 la puntuación Z= 3,78 > 2,58 razón por la cual se rechaza H0 y se asume que existen diferencias entre el porcentaje de estudiantes de la muestra con IMC normal y con sobrepeso. 14.7 PRUEBA U DE MANN-WHITNEY EN SPSS En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Pruebas no paramétricas Cuadro de diálogo antiguo Dos muestras independientes En el cuadro de la figura 14.2 aparece un rectángulo a la izquierda donde se encuentra la lista de nuestras variables. Tomamos la variable dependiente y la llevamos al cuadro superior derecho (lista de variables de prueba). Luego llevamos la variable de agrupación al cuadro inferior derecho. Por defecto se encuentra marcada la prueba U de Mann-Whitney. Hecho esto presionamos definir grupos abriéndose un cuadro como la figura 14.3. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 216 Figura 14.1 Prueba U de Mann-Whitney en el menú del SPSS 22.0. Figura 14.2 Pantalla de pruebas para dos muestras independientes en el SPSS 22.0. Figura 14.3 Pantalla de pruebas para dos muestras independientes (definir grupos) en el SPSS 22.0. Capítulo 14. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 217 En el cuadro 14.3 de definen los códigos de los dos grupos que se desean comparar. Luego se presiona Comparar y se vuelve a la pantalla de la figura 14.2. Presionamos Aceptar. La hoja de cálculos del programa nos entrega las tabla siguientes: Tabla 14.1 Rangos de la prueba U de Mann-Whitney. Tabla 14.1 Rangos de la prueba U de Mann-Whitney. En la tabla 14.1se observa los grupos comparados, el número de sujetos por grupo (76 y 71), la suma de rangos y el rango promedio que se obtiene con la suma de rangos dividido por el número de observaciones del grupo. Tabla 14.2 Estadísticos de prueba U de Mann-Whitney. En la tabla 14.2 se observan valores de las pruebas U de Mann-Whitney y la W de Wilcoxon. Además se aprecia el valor Z y un valor Sig. de la prueba. Ahora el investigador debe contrastar el valor Z de la tabla con el valor crítico Z (-0,371 < 1,96). También debe contrastar el valor p calculado (p=0,711) siendo p>0,05 se debe aceptar la hipótesis nula que plantea que no existe diferencia entre la media de los grupos. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 218 14.7 PRUEBA DE WILCOXON EN SPSS En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Pruebas no paramétricas Cuadro de diálogo antiguo Dos muestras relacionadas . Figura 14.4 Prueba de Wilcoxon en el menú del SPSS 22.0. Figura 14.5 Pantalla Pruebas para dos muestras relacionadas en el menú del SPSS 22.0. Capítulo 14. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 219 En el cuadro de la figura 14.5 aparece un rectángulo a la izquierda donde se encuentra la lista de nuestras variables. Tomamos las dos mediciones del mismo grupo que deseamos comparar y la llevamos al cuadro derecho. Por defecto aparece marcada la opción Wilcoxon. Luego presionamos Aceptar. La hoja de cálculos del programa nos entrega las dos tablas siguientes: Tabla 14.3 Rangos de la prueba de Wilcoxon. Tabla 14.4 Estadísticos de la prueba de Wilcoxon. En la tabla 14.3 se muestran los rangos promedio y la suma de rangos de cada grupo que se comparan con la prueba de Wilcoxon. En la tabla 14.4 se observan el valor Z y un valor Sig. de la prueba. Ahora el investigador debe contrastar el valor Z de la tabla con el valor crítico Z (-1,900 < 1,96). También debe contrastar el valor p calculado (p=0,057) siendo p>0,05 se debe aceptar la hipótesis nula que plantea que no existe diferencia entre las dos mediciones del grupo. 14.8 PRUEBA DE CHI-CUADRADO EN SPSS En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Estadísticos descriptivos Tablas cruzadas Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 220 Figura 14.6 Prueba de X2 en el menú del SPSS 22.0. En el cuadro de la figura 14.7 aparece un rectángulo a la izquierda donde se encuentra la lista de nuestras variables. Tomamos la variable dependiente y la llevamos al cuadro superior derecho (Filas). Lue- go tomamos la variable independiente (la variable de agrupación, por ejemplo sexo) y la llevamos al cuadro medio derecho (columnas). Figura 14.7 Pantalla de tablas cruzadas en el SPSS 22.0. En la figura 14.7 presionamos Estadísticos y se abre una pantalla comola figura 14.8, aquí marcamos la opción Chi Cuadrada. Hecho esto presionamos continuar para volver a la pantalla de tablas de contingencia y presionamos Aceptar. Capítulo 14. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 221 Figura 14.8 Estadísticos en tablas cruzadas en el SPSS 22.0. La hoja de cálculos del programa nos entrega unas tablas como las siguientes: Tabla 14.5 Tabla de tabulación cruzada. Tabla 14.6 Prueba de chi-cuadrado. .. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 222 En la tabla 14.5 se observa la cantidad de casos femeninos en cada curso y los casos masculinos de cada categoría. En la tabla 14.6 se observa el valor Chi cuadrado de Pearson, la razón de verosimilitud que corresponde a una prueba para estudiar la relación entre variables categóricas que se interpreta igual que la prueba X2, la asociación lineal por lineal, el número total de casos de la muestra, los grados de libertad de X2, los grados de libertad de la razón de verosimilitud que se obtiene de igual forma que los gl de X2, los grados de libertad de la asociación lineal por lineal y la Sig. o valor p de la prueba X2, razón de verosimilitud y de la asociación lineal por lineal. Ahora el investigador debe contrastar el valor X2 calculado con el valor crítico de X2 (Anexo 8) obteniendo: 1,447 < 7,815. También debe contrastar el valor p calculado (p=0,695) siendo p>0,05 se debe aceptar la hipótesis nula que plantea la igualdad entre las categorías de los dos grupos. 14.9 PRUEBA DE CHI-CUADRADO 2x2 EN SPSS El procedimiento es exactamente igual a la prueba de X2. La hoja de cálculos del programa nos entrega las dos tablas siguientes: Tabla 14.7 Tabla de tabulación cruzada. Tabla 14.8 Prueba de chi-cuadrado 2x2. Capítulo 14. Comparación de dos grupos ________________________________________________________________________ 223 En la tabla 14.7 se observan la cuatro combinaciones posibles (femenino curso 1, femenino curso 2, masculino curso 1 y masculino curso 2) con el número de sujetos de cada categoría. En la tabla 14.8 se observa el valor Chi cuadrado de Pearson (X2), la corrección de continuidad que corresponde a un análisis de ajuste para X2 en una tabla de contingencia de 2x2, la razón de verosimilitud, la prueba exacta de Fisher que permite asociar dos variables dicotómicas cuando el 20% o más de las casillas presentan frecuencias esperadas inferiores a 5 (con un p<0,05 se rechaza la H0 de independencia de las variables, por lo tanto, ambas se encuentran asociadas), la asociación lineal por lineal, el número total de casos de la muestra, los grados de libertad de X2, de la corrección por continuidad, de la razón de verosimilitud y de la asociación lineal por lineal (en todos los casos siempre será 1) y la Sig. o valor p de la prueba X2, de la corrección de continuidad, de la razón de verosimilitud y de la asociación lineal por lineal. Ahora el investigador debe contrastar el valor p de la corrección por continuidad calculado con el valor crítico de X2 (Anexo 8) obteniendo: 0,332 > 3,841. También debe contrastar el valor p calculado (p=0,211) siendo p>0,05 se debe aceptar la hipótesis nula que plantea la igualdad entre las categorías de los dos grupos. 14.10 PRUEBA DE McNEMAR EN SPSS En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Pruebas no paramétricas Cuadro de diálogo antiguo Dos muestras relacionadas Figura 14.9 Pantalla Pruebas para dos muestras relacionadas en el SPSS 22.0. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 224 En el cuadro de la figura 14.9 aparece un rectángulo a la izquierda donde se encuentra la lista de nuestras variables. Tomamos las dos mediciones dicotómicas del mismo grupo que deseamos comparar y la llevamos al cuadro derecho. Marcamos la opción McNemar. Luego presionamos Aceptar. La hoja de cálculos del programa nos entrega las dos tablas siguientes: Tabla 14.9 Tabla de tabulación cruzada. Tabla 14.10 Estadísticos de la prueba de McNemar. En la tabla 14.9 se observa que de las personas que dijeron que NO en la 1° medición 40 de ellas continuaban respondiendo que NO en la segunda medición (cruce No-No de la tabla), de las personas que dijeron que NO en la 1° medición 36 de ellas respondieron que SI en la segunda medición (cruce No-Si de la tabla), de las personas que dijeron que SI en la 1° medición 43 contestaron No en la segunda medición (cruce Si-No de la tabla) y de las personas que dijeron que SI en la 1° medición 28 de ellas mantenían su respuesta en la segunda medición (cruce Si-Si de la tabla). En la tabla 14.10 se observa el número total de sujetos de la muestra y la Sig. o valor p de la prueba de McNemar. Ahora el investigador debe contrastar el X2 calculado con el valor crítico de X2 (Anexo 8) obteniendo: 0,456 > 3,841. También debe contrastar el valor p calculado (p=0,500) siendo p>0,05 se debe aceptar la hipótesis nula que plantea la igualdad entre las categorías de los dos grupos. Capítulo 15. Comparación de tres o más grupos ________________________________________________________________________ 225 ________________________________________________________________________ 15.1 ANÁLISIS DE VARIANZA UNIFACTORIAL DE RANGOS DE KRUSKAL-WALLIS Nivel de medición: Ordinal Esta prueba se utiliza para comparar tres o más grupos de rangos indepen- dientes y determinar si las diferencias son estadísticamente significativas (no se debe al azar). La variable dependiente debe ser de nivel ordinal. Esta prueba es equivalente al análi- sis de varianza de un factor en la estadís- tica paramétrica. Ejemplo 15.1 Un investigador evaluó los niveles de IMC de estudiantes de primero, segundo y tercero básico de un colegio de Santiago. El IMC se clasifico en 1=bajo-peso, 2=normal, 3=sobrepeso y 4=obeso. Los resultados obtenidos fueron los siguientes: Ahora se desea conocer si existen diferencias entre los tres cursos. Paso 1: Asignar un rango a cada puntaje obtenido tal como se explicó en la prueba U de Mann- Whitney. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 226 Paso 2: Calcular la suma (∑Rx) y media ( Rx) de rangos de cada grupo: } Paso 3: Se consideran los casos con las mismas puntuaciones como empates y el número de casos como valor t. Por ejemplo, en la tabla anterior hay 7 casos que obtuvieron una puntuación de 2 por lo tanto, el valor t de 2 puntos es 7. .. Capítulo 15. Comparación de tres o más grupos ________________________________________________________________________ 227 Paso 4: Calcular el valor de Kruskal-Wallis (KW) con la fórmula 93 si no hay empates y con la 94 si existen empates: (fórmula 93) N = número total de casos n = número de casos de cada grupo R = media de rangos de cada grupo (fórmula 94) N = número total de casos n = número de casos de cada grupo R = media de rangos de cada grupo T = número de empates en cada conjunto de rangos Como en el ejemplo 15.1 existen empates en los rangos utilizamos la fórmula 94: Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 228 El valor KW fue de 3,587 ahora se debe encontrar el valor crítico de KW (Anexo 13), donde debemos ubicar el número de sujetos de cada grupo (6-6-5) y un nivel de confianza de 0,05. Si la cantidad de sujetos de un grupo o la cantidad de grupos supera los valores de la tabla KW se debe utilizar la tabla de valores críticos de X2 (Anexo8). Aquí es necesario determinar los gl que equivalen al número de grupos menos 1. Luego se debe seguir la siguiente regla de decisión: Si el valor KW o X2 calculado es menor al valor KW o X2 de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor KW o X2 calculado es igual o mayor al valor KW o X2 de la tabla se debe rechazar la H0. Como el valor KW= 3,587 < 5,77 se debe aceptar H0 y podemos decir que no existen diferencias entre los grupos. Por lo anterior, es que el investigador puede concluir que el IMC de los estudiantes de primer, segundo y tercer año básico de un colegio de Santiago es igual. COMPARACIONES MÚLTIPLES Cuando obtenemos una diferencia significativa en la prueba KW es necesario determinar entre que par de grupos existen dichas diferencias. Paso 1: Calcular la diferencia de las medias de los rangos de cada grupo. R1 – R2 = 7,00 – 8,08 = -1,08 = 1,08 R1 – R3 = 7,00 – 12,50 = -5,5 = 5,5 R2 – R3 = 8,08 – 12,50 = -4,42 = 4,42 Capítulo 15. Comparación de tres o más grupos ________________________________________________________________________ 229 Paso 2: Calcular el valor crítico de la diferencia entre cada par de grupos con la siguiente fórmula: (fórmula 95) Zα/k(k-1) = valor Z para el número de comparaciones correspondiente N = Total de casos de todos los grupos n1 = número de casos del primer grupo n2 = número de casos del segundo grupo Valores críticos de Z para el número de comparaciones múltiples . Ahora con el ejemplo 15.1 reemplazamos en la fórmula 95 con un Z para tres comparaciones: R2 – R3 se desarrolla y se obtiene el mismo resultado que R1 – R3 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 230 Como se puede observar ninguna diferencia entre par de grupos es mayor que los valores críticos obtenidos al comparar los pares: G1 – G2 = 1,08 < 6,99 G1 – G3 = 5,5 < 7,33 G2 – G3 = 4,42 < 7,33 Por lo tanto, es posible asumir que no existen diferencias entre los tres grupos comparados. 15.2 PRUEBA DE VARIANZA POR RANGOS DE FRIEDMAN Nivel de medición: Ordinal Esta prueba se utiliza para comparar tres o más grupos de rangos relacionados y determinar si las diferencias son esta- dísticamente significativas (no se debe al azar). Esta prueba corresponde a un aná- lisis de varianza de clasificaciones por rangos. La variable dependiente debe ser de nivel ordinal. Ejemplo 15.2 Un profesor evaluó los niveles de destreza técnica en la ejecución de una voltereta en estudiantes de primer año medio en marzo, julio y octubre. Los niveles se clasificaron en 1=mal, 2=medio, 3=bien y 4=sobresaliente. Los resultados fueron los siguientes: Ahora se desea conocer si existen diferencias entre las tres mediciones. Paso 1: Asignar un rango a cada puntaje. Se ordenan las puntuaciones de menor a mayor en cada sujeto. Como tenemos tres mediciones el rango menor será 1 y el mayor 3. Cuando dos mediciones sean iguales les corresponde la media de los rangos, por ejemplo, el sujeto 1 posee tres valores diferentes, por lo tanto, sus rangos son 1, 2 y 3. Pero el sujeto 3 posee valores de 1, 1 y 2, por lo tanto, el rango de los dos primeros valores corresponde a la suma del orden dividido en dos ((1 + 2)/2 = 1,5). Capítulo 15. Comparación de tres o más grupos ________________________________________________________________________ 231 Paso 2: Calcular la suma de rangos de cada grupo (∑Rx): Paso 3: Se consideran los casos con las mismas puntuaciones en cada sujeto como empates y el número de casos como valor t. Por ejemplo, en la tabla anterior el caso 3 posee dos puntuaciones de 1,5 por lo tanto, el valor t de 1,5 puntos en ese caso es de 2. Los rangos que aparecen solo una vez en cada sujeto reciben un valor t de 1. La suma de t3 es igual a (8+8) + (11*1) lo que equivale a 27. Paso 4: Calcular el valor de Friedman (X2r) con la fórmula 96 si no hay empates y con la 97 si existen rangos empatados: Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 232 (fórmula 96) N = número total de casos k = número de mediciones ∑R2 = suma de rangos de cada medición al cuadrado (fórmula 97) N = número total de casos k = número de mediciones ∑R2 = suma de rangos de cada mediciones al cuadrado t = número de empates de cada sujeto Con el ejemplo 15.2 reemplazamos en la fórmula 97: X2r = (12*342) – 3*52*3*(3+1)2 = 4104 – (3*25)*(3*16) = 4104 – (75*48) = 4104 - 3600 (5*3)*(3+1) + 5*3 – 27 (15*4) + (15-27) 60 + (-12) 60 + (-6) (3–1) 2 2 = 504 = 9,33 54 El valor X2r fue de 9,33 ahora se debe encontrar el valor crítico de X2 (Anexo 8), donde debemos ubicar los gl y un nivel de confianza de 0,05. Con 2 gl y un α=0,05 el valor de X2 es de 5,991. Ahora debemos seguir la regla de decisión: Capítulo 15. Comparación de tres o más grupos ________________________________________________________________________ 233 Si el valor X2 calculado es menor al valor X2 de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor X2 calculado es igual o mayor al valor X2 de la tabla se debe rechazar la H0. Como X2 = 9,33 > 6,40 se debe rechazar H0 y podemos decir que existen diferencias entre las diversas mediciones. Por lo anterior, es que el profesor puede concluir que la destreza técnica en la ejecución de la voltereta en estudiante de primer año medio mejoró entre los meses de marzo, julio y octubre. COMPARACIONES MÚLTIPLES Cuando obtenemos una diferencia significativa en la prueba de Friedman es necesario determinar entre que par de grupos existen dichas diferencias. Paso 1: Calcular la diferencia de las sumas de los rangos entre cada medición. ∑R1 – ∑R2 = 6,0 – 9,0 = -3,0 = 3,0 ∑R1 – ∑R3 = 6,0 – 15,0 = -9,0 = 9,0 ∑R2 – ∑R3 = 9,0 – 15,0 = -6,0 = 6,0 Paso 2: Calcular el valor crítico de la diferencia entre cada par de grupos con la siguiente fórmula: (fórmula 98) Zα/k(k-1) = valor Z para el número de comparaciones correspondiente. N = Total de casos de todos los grupos k = número de mediciones Valores críticos de Z para el número de comparaciones múltiples Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 234 Ahora con el ejemplo 15.2 reemplazamos en la fórmula 98 con un Z para tres comparaciones: Si el valor de las diferencias calculadas es menor al valor crítico se acepta H0. Si el valor de las diferencias calculadas es igual o mayor al valor crítico se rechaza H0. Como se puede observar la medición 1 y 2 no presentan diferencias significativas (3,0 < 7,569) de igual forma que la medición 2 y 3 (6,0 < 7,569). En cambio sí hay diferencias entre la medición 1 y 3 (9,0 > 7,569). Por lo tanto, es posible asumir que existen cambios entre la medición realizada en marzo y la realizada en octubre. 15.3 PRUEBA Q DE COCHRAN Nivel de medición: Nominal Esta prueba se utiliza para comparar tres o más grupos de rangos relacionados con variable dependiente dicotómica y determinar si las diferencias son estadís- ticamente significativas (no se debe al azar). La variable dependiente debe ser de nivel nominal. Ejemplo 15.3 Un entrenador evaluó si un grupo de asistentes a un club deportivo seguía asistiendo a los entrenamientos pese a la extensión del programa. Las mediciones se realizaron la cuarta, la octava y la decimosegunda semana. Los niveles se clasificaron en 0=no asiste y 1=asiste. Ahora se desea conocer si existen diferencias entre las tres mediciones. Capítulo 15.Comparación de tres o más grupos ________________________________________________________________________ 235 Paso 1: Contar los aciertos por sujeto y elevarlos al cuadrado (L2). Contar los aciertos por medición y elevarlos al cuadrado (G2). Paso 2: Calcular el valor Q con la siguiente fórmula: Q= (k – 1 *[k∑G2 – (∑G 2] k∑L – ∑L2 (fórmula 99) L = número de aciertos por sujeto G = número de aciertos por medición k = número de mediciones Con los datos del ejemplo 15.3 reemplazamos en la fórmula 99: Q = (3 – 1)*[(3*126) – (18)2] = 2*(378 – 324) = 2*54 = 108 = 9 (3*18) – 42 54 – 42 12 12 El valor Q fue de 9, ahora se debe encontrar el valor crítico de X2 (Anexo 8), donde debemos ubicar los gl (k – 1) y un nivel de confianza de 0,05. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 236 Con 2 gl y un α=0,05 el valor de X2 es de 5,991. Ahora debemos seguir la regla de decisión: Si el valor Q calculado es menor al valor X2 de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor Q calculado es igual o mayor al valor X2 de la tabla se debe rechazar la H0. Como X2= 9 > 5,991 se debe rechazar H0 y podemos decir que existen diferencias entre las diversas mediciones. Por lo anterior, es que el entrenador puede concluir que los asistentes a un entrenamiento de larga duración disminuyen a medida que se progresa en la programa, es decir, existen muchos más participantes al comienzo del programa que a la decimosegunda semana. 15.4 PRUEBA DE KRUSKAL-WALLIS EN SPSS En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Pruebas no paramétricas Cuadro de diálogo antiguo K muestras independientes Figura 15.1 Prueba Kruskal-Wallis en el menú del SPSS 22.0. Capítulo 15. Comparación de tres o más grupos ________________________________________________________________________ 237 En la figura 15.2 se observa el cuadro de la izquierda aparece la lista de nuestras variables. Tomamos la variable dependiente y la llevamos al cuadro superior derecho. Luego tomamos la variable independiente (la variable de agrupación, en este caso cursos) y la llevamos al cuadro medio derecho (variable de agrupación). Por defecto aparece marcada la prueba de Kruskal-Wallis. Figura 15.2 Pantalla de Prueba para varias muestras independientes en SPSS 22.0. Luego en la pantalla de la figura 15.2 presionamos definir rangos y colocamos las dos etiquetas extremas de las categorías (en este caso categoría 1 y 4). Hecho esto presionamos Continuar para volver a la pantalla de prueba para k muestras independientes y presionamos Aceptar. Figura 15.3 Pantalla para definir grupos en varias muestras independientes en SPSS 22.0. La hoja de cálculos del programa nos entrega las dos tablas siguientes: Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 238 Tabla 15.1 Rangos de la prueba de Kruskal-Wallis. Tabla 15.2 Estadísticos de la prueba de Kruskal-Wallis. En la tabla 15.1 se observa el número de sujetos por grupo y la media de rangos de cada grupo. En la tabla 15.2 se muestra el valor en la distribución de Chi-cuadrado que se obtiene a partir del estadístico de Kruskal-Wallis, los grados de libertad (n – 1, por lo tanto 3 – 1 = 2) y la Sig. o valor p. Ahora el investigador debe contrastar el valor X2 calculado con el valor crítico de X2 (Anexo 8) obteniendo: 0,380 < 5,991 También debe contrastar el valor p calculado (p=0,537) siendo p>0,05 se debe aceptar la hipótesis nula que plantea la igualdad de medias entre los grupos. NOTA: Cuando la prueba de Kruskal-Wallis entrega diferencia entre los grupos, es necesario realizar pruebas de U de Mann-Whitney entre cada par de grupos para determinar entre quienes existen diferencias significativas. Sin embargo, resulta necesario realizar la corrección de Bonferroni para controlar la tasa de error (posibilidad de cometer el error de tipo I) por la suma de comparaciones de dos grupos. Esto se realiza dividiendo el nivel de confianza por el número de comparaciones (si son tres grupos serán necesarias tres comparaciones de pares, por lo tanto, el valor de 0,05 se divide en tres obteniendo un valor de sig. de 0,017) y estableciendo este límite como el nivel crítico de aceptación o rechazo de la H0 al comparar cada par de grupos. Capítulo 15. Comparación de tres o más grupos ________________________________________________________________________ 239 15.5 PRUEBA DE FRIEDMAN EN SPSS En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Pruebas no paramétricas Cuadro de diálogo antiguo K muestras relacionadas Figura 15.4 Prueba de Friedman en el menú del SPSS 22.0. Figura 15.5 Pantalla prueba para varias muestras relacionadas en SPSS 22.0. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 240 En el cuadro de la figura 15.5 aparece un rectángulo a la izquierda donde se encuentra la lista de nuestras variables. Tomamos las mediciones que deseamos comparar y las llevamos al cuadro superior derecho. Por defecto aparece marcada la prueba de Friedman. Luego presionamos Aceptar. La hoja de cálculos del programa nos entrega las dos tablas siguientes: Tabla 15.3 Rangos de la prueba de Friedman. Tabla 15.4 Estadísticos de la prueba de Friedman. En la tabla 15.3 se observa la media de rangos de cada grupo. En la tabla 15.4 se observa el número de sujetos de la muestra, el valor en la distribución de Chi-cuadrado que se obtiene a partir del estadístico de Friedman, los grados de libertad (n – 1, por lo tanto 3 – 1 = 2) y la Sig. o valor p. Ahora el investigador debe contrastar el valor X2 calculado con el valor crítico de X2 (Anexo 8) obteniendo: 7,611 > 5,991 También debe contrastar el valor p calculado (p=0,022) siendo p<0,05 se debe rechazar la hipótesis nula que plantea la igualdad de medias entre las medidas. NOTA: Cuando la prueba de Friedman entrega diferencia entre los grupos, es necesario realizar pruebas de U de Mann-Whitney entre cada par de grupos para determinar entre quienes existen diferencias significativas, de igual forma que en la prueba de Kruskal- Wallis (utilizando la corrección de Bonferroni). Capítulo 15. Comparación de tres o más grupos ________________________________________________________________________ 241 15.10 PRUEBA Q DE COCHRAN EN SPSS En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Pruebas no paramétricas Cuadro de diálogo antiguo K muestras relacionadas En el cuadro de la figura 15.6 aparece un rectángulo a la izquierda donde se encuentra la lista de nuestras variables. Tomamos las mediciones que deseamos comparar relacionar y la llevamos al cuadro superior derecho. Marcamos Q de Cochran y luego presionamos Aceptar. Figura 15.6 Pantalla prueba para varias muestras relacionadas en SPSS 22.0. La hoja de cálculos del programa nos entrega las dos tablas siguientes: Tabla 15.5 Frecuencias de la prueba Q de Cochran. En la tabla 15.5 se observa la cantidad de respuestas negativas y positivas frente a una pregunta en las mediciones 1, 2 y 3. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 242 Tabla 15.6 Estadísticos de la prueba Q de Cochran. En la tabla 15.6 se observa el número de sujetos, el valor de la prueba Q de Cochran, los grados de libertad (número de grupos menos uno) y la Sig. o valor p. Ahora el investigador debe contrastar el valor Q calculado con el valor crítico de X2 (Anexo 8) obteniendo:941,333 > 5,991 También debe contrastar el valor p calculado (p=0,000) siendo p<0,05 se debe rechazar la hipótesis nula que plantea la igualdad de medias entre las mediciones. NOTA: Cuando la prueba Q de Cochran entrega diferencia entre los grupos, es necesario realizar pruebas de U de Mann-Whitney entre cada par de grupos para determinar entre quienes existen diferencias significativas, de igual forma que en la prueba de Kruskal-Wallis y Friedman. Capítulo 16. Asociación de variables ________________________________________________________________________ 243 ________________________________________________________________________ 16.1 COEFICIENTE DE CORRELACIÓN DE SPEARMAN DE RANGOS ORDENADOS Nivel de medición: Ordinal La prueba de correlación de Spear- man se utiliza para determinar si existe una relación lineal entre dos variables y si dicha relación es estadísticamente signi- ficativa (no se debe al azar). Este análisis es el más utilizado cuando es necesario asociar dos variables y el número de me- diciones es menor a 30 y no se cumple el supuesto de normalidad o los datos son de tipo categóricos (al menos una de las variables debe ser de nivel ordinal). Esta prueba es equivalente a la co- rrelación de Pearson en estadística para- métrica. Para llevar a cabo esta prueba debe- mos establecer las siguientes hipótesis: H1= Existe asociación o relación entre las variables X e Y. H0= No existe asociación o relación entre las variables X e Y. Ejemplo 16.1 Un investigador evaluó los niveles de estrés y la asistencia a un programa de actividad física de un grupo de trabajadores de una empresa. Las variables se clasificaron en: Estrés Asistencia al programa de act. física 1= Bajo 1= Casi nunca 2= Medio 2= Ocasionalmente 3= Alto 3= Regularmente 4= Casi siempre Los resultados fueron los siguientes: Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 244 Ahora el investigador quiere saber si existe relación significativa entre los niveles de estrés y la asistencia al programa, es decir, si los trabajadores que más asisten al programa de actividad física son los mismos que tienen menores niveles de estrés. Para ello establece las siguientes hipótesis: H1= Existe relación entre los niveles de estrés y la asistencia al programa de actividad física. H0= No existe relación entre los niveles de estrés y la asistencia al programa de actividad física. Paso 1: Asignar un rango a cada puntaje obtenido tal como se explicó en la prueba U de Mann- Whitney. a) Variable estrés . a) Variable asistencia al programa de act. física .. Capítulo 16. Asociación de variables ________________________________________________________________________ 245 Paso 2: Calcular la diferencia de rangos de Rx y Ry y luego elevar esas diferencias al cuadrado. . Paso 3: Se consideran los casos con las mismas puntuaciones como empates y el número de casos como valor t. Por ejemplo, en la tabla anterior hay 5 casos que obtuvieron una puntuación de 2 puntos en la variable X por lo tanto el valor t de 2 puntos es 5. Paso 4: Calcular la correlación de Spearman (rs) con la fórmula 100 cuando no hay rangos empatados y la fórmula 101 cuando si lo hay: (fórmula 100) N = número de sujetos D2 = diferencia entre los rangos de X e Y elevados al cuadrado .. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 246 (fórmula 101) N = número de sujetos D2 = diferencia entre los rangos de X e Y elevados al cuadrado T = suma de las diferencias de t3 menos t Ahora con el ejemplo 16.1 reemplazamos en la fórmula 101 El valor rs fue de -0,749 ahora se debe encontrar el valor crítico de Spearman (Anexo 14), donde debemos ubicar el número de casos (N) y un nivel de confianza de 0,05. Con un N= 0 y un α=0,05 el valor rs= 0,648. Ahora debemos seguir la regla de decisión: Si el valor rs calculado es menor al valor rs de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor rs calculado es igual o mayor al valor rs de la tabla se debe rechazar la H0. Capítulo 16. Asociación de variables ________________________________________________________________________ 247 Como rs = -0,790 > 0,648 se debe rechazar H0 y podemos decir que existe relación lineal entre las diversas mediciones. Por lo anterior, es que el investigador puede concluir que existe relación entre los niveles de estrés y la asistencia a un programa de actividad física. Además la correlación es alta y negativa (-0,790), es decir, que a más práctica física menores niveles de estrés. 16.2 COEFICIENTE DE CORRELACIÓN DE PHI Nivel de medición: Nominal La prueba de correlación de Phi o prueba de correlación de Mathews se utiliza para determinar si existe una rela- ción lineal entre dos variables binarias y si dicha relación es estadísticamente sig- nificativa (no se debe al azar). Este análi- sis es necesario para asociar dos variables que se categorizan como ausencia-pre- sencia del atributo (por ejemplo, emba- razo). Las dos variables que se desean asociar deben tener datos de tipo nominales. Esta prueba es equivalente a una correlación de Pearson pero de tipo bi- naria. Para llevar a cabo esta prueba de- bemos establecer las siguientes hipótesis: H1= Existe asociación o relación entre las variables X e Y. H0= No existe asociación o relación entre las variables X e Y. Ejemplo 16.2 Un investigador evaluó la práctica de algún deporte de padres e hijos obteniendo los siguientes resultados: Ahora el investigador desea saber si existe alguna relación entre la práctica deportiva de los padres y la práctica deportiva de sus hijos, es decir, si los hijos de padres que realizan algún deporte también lo realizan en forma regular. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 248 Paso 1: Organizar una tabla de contingencia donde en la columnas se representan los grupos y en las fila las categorías. Luego sumar los totales marginales por columnas y filas. A, B, C y D son las frecuencias observadas Paso 2: Calcular la correlación de Phi (rø) con la siguiente fórmula: (fórmula 102) Con el ejemplo 16.2 reemplazamos en la fórmula 102: Paso 3: La correlación de Phi está relacionada con la prueba X2 de 2x2, por lo tanto, es necesario calcularla con la fórmula 87. X2 = 20*[((8*7) – (3*2)) – (20/2)]2 = 20*[(56 – 6) – 10]2 = 20*[50 – 10]2 = 20 * 402 (8+3)*(2+7)*(8+2)*(3+7) 11*9*10*10 9900 9900 = 20 * 1600 = 32000 = 3,23 9900 9900 El valor X2 fue de 3,23 ahora se debe encontrar el valor crítico de X2 (Anexo 8), donde debemos ubicar siempre 1 gl y un nivel de confianza de 0,05. Con los datos del ejemplo 16.2 el valor X2 de la tabla es 3,841. Capítulo 16. Asociación de variables ________________________________________________________________________ 249 Ahora debemos seguir la regla de decisión: Si el valor X2 calculado es menor al valor X2 de la tabla se debe aceptar la H0. Si el valor X2 calculado es igual o mayor al valor X2 de la tabla se debe rechazar la H0. Como X2= 3,23 < 3,841 por lo tanto se debe aceptar H0 y podemos decir que no existe relación entre los grupos. Por lo anterior, es que el investigador puede concluir que la práctica de actividad física de los hijos no está influenciada por la práctica de actividad física de lospadres. En caso que el estadístico X2 permita rechazar la H0, el valor Phi entrega el tipo de correlación (positiva o negativa) y la fuerza de la asociación (baja, media o alta). 16.3 CORRELACIÓN DE SPEARMAN EN SPSS En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Correlaciones Bivariadas En la figura 16.1 se observa el cuadro de la izquierda aparece la lista de nuestras variables. Tomamos las variables que deseamos correlacionar y las llevamos al cuadro superior derecho. Marcamos Spearman y luego presionamos Aceptar. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 250 Figura 16.1 Correlación de Spearman en el menú del SPSS 22.0. Figura 16.2 Pantalla correlaciones bivariadas en SPSS 22.0. La hoja de cálculos del programa nos entrega una tabla como la 16.1 donde se observa la correlación de Spearman, la Sig. o valor p y el número de sujetos de la muestra. La correlación de Spearman se interpreta de igual forma que Pearson. También se debe contrastar el valor p calculado (p=0,000) siendo p<0,05 se debe rechazar la hipótesis nula que plantea que no existe relación lineal entre las variables. Capítulo 16. Asociación de variables ________________________________________________________________________ 251 Tabla 16.1 Correlación Rho de Spearman. . 16.4 CORRELACIÓN DE PHI EN SPSS En el paquete estadístico SPSS vamos en el menú a: Analizar Estadísticos descriptivos Tablas cruzadas Figura 16.3 Correlación de Phi en el menú del SPSS 22.0. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 252 En el cuadro de la figura 16.4 aparece un rectángulo a la izquierda donde se encuentra la lista de nuestras variables. Tomamos las dos variables dicotómicas que deseamos relacionar y llevamos una al cuadro superior derecho y la otra al cuadro medio derecho (no importa cual vaya en cual cuadro). Figura 16.4 Pantalla de tablas cruzadas en el SPSS 22.0. Luego en la figura 16.4 presionamos estadísticos y en el cuadro nominal presionamos Phi y V de Cramer. Hecho esto presionamos Continuar para volver a la pantalla de tablas cruzadas y presionamos Aceptar. La hoja de cálculos del programa nos entrega las tablas 16.2 y 16.3. En la primera se observa la cantidad de respuestas SI y No de la variable 1 y la variable 2. En la tabla 16.3 se observa el coeficiente de correlación de Phi, el coeficiente de correlación V de Cramer que corresponde a una pequeña modificación del coeficiente Phi y la Sig. o valor p. Capítulo 16. Asociación de variables ________________________________________________________________________ 253 Tabla 16.2 tabulación cruzada de las variables. Tabla 16.3 Medidas simétricas de la prueba Phi. La correlación de Phi puede tomar valores entre 0 y 1 midiendo la fuerza de asociación de las variables. El coeficiente Phi se interpreta de igual forma que Pearson y Spearman. También debe contrastar el valor p calculado (p=0,024) siendo p<0,05 se debe rechazar la hipótesis nula que plantea que no existe relación lineal entre las variables. Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 254 Capítulo 16. Asociación de variables ________________________________________________________________________ 255 Compostela, B. (2010). 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Asociación de variables ________________________________________________________________________ 259 ANEXO 1 Probabilidades acumuladas de la distribución normal estándar Z 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 -3,5 0,0002 0,0002 0,0002 0,0002 0,0002 0,0002 -3,4 0,0003 0,0003 0,0003 0,0003 0,0003 0,0003 -3,3 0,0005 0,0005 0,0005 0,0004 0,0004 0,0004 -3,2 0,0007 0,0007 0,0006 0,0006 0,0006 0,0006 -3,1 0,0010 0,0009 0,0009 0,0009 0,0008 0,0008 -3,0 0,0013 0,0013 0,0013 0,0012 0,0012 0,0011 -2,9 0,0019 0,0018 0,0018 0,0017 0,0016 0,0016 -2,8 0,0026 0,0025 0,0024 0,0023 0,0023 0,0022 -2,7 0,0035 0,0034 0,0033 0,0032 0,0031 0,0030 -2,6 0,0047 0,0045 0,0044 0,0043 0,0041 0,0040 -2,5 0,0062 0,0060 0,0059 0,0057 0,0055 0,0054 -2,4 0,0082 0,0080 0,0078 0,0075 0,0073 0,0071 -2,3 0,0107 0,0104 0,0102 0,0099 0,0096 0,0094 -2,2 0,0139 0,0136 0,0132 0,0129 0,0125 0,0122 -2,1 0,0179 0,0174 0,0170 0,0166 0,0162 0,0158 -2,0 0,0228 0,0222 0,0217 0,0212 0,0207 0,0202 -1,9 0,0287 0,0281 0,0274 0,0268 0,0262 0,0256 -1,8 0,0359 0,0351 0,0344 0,0336 0,0329 0,0322 -1,7 0,0446 0,0436 0,0427 0,0418 0,0409 0,0401 -1,6 0,0548 0,0537 0,0526 0,0516 0,0505 0,0495 -1,5 0,0668 0,0655 0,0643 0,0630 0,0618 0,0606 -1,4 0,0808 0,0793 0,0778 0,0764 0,0749 0,0735 -1,3 0,0968 0,0951 0,0934 0,0918 0,0901 0,0885 -1,2 0,1151 0,1131 0,1112 0,1093 0,1075 0,1056 -1,1 0,1357 0,1335 0,1314 0,1292 0,1271 0,1251 -1,0 0,1587 0,1562 0,1539 0,1515 0,1492 0,1469 -0,9 0,1841 0,1814 0,1788 0,1762 0,1736 0,1711 -0,8 0,2119 0,2090 0,2061 0,2033 0,2005 0,1977 -0,7 0,2420 0,2389 0,2358 0,2327 0,22960,2266 -0,6 0,2743 0,2709 0,2676 0,2643 0,2611 0,2578 -0,5 0,3085 0,3050 0,3015 0,2981 0,2946 0,2912 -0,4 0,3446 0,3409 0,3372 0,3336 0,3300 0,3264 -0,3 0,3821 0,3783 0,3745 0,3707 0,3669 0,3632 -0,2 0,4207 0,4168 0,4129 0,4090 0,4052 0,4013 -0,1 0,4602 0,4562 0,4522 0,4483 0,4443 0,4404 0,0 0,5000 0,4960 0,4920 0,4880 0,4840 0,4801 0,1 0,5398 0,5438 0,5478 0,5517 0,5557 0,5596 0,2 0,5793 0,5832 0,5871 0,5910 0,5948 0,5987 0,3 0,6179 0,6217 0,6255 0,6293 0,6331 0,6368 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 260 Probabilidades acumuladas de la distribución normal estándar (continuación) Z 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,4 0,6554 0,6591 0,6628 0,6664 0,6700 0,6736 0,5 0,6915 0,6950 0,6985 0,7019 0,7054 0,7088 0,6 0,7257 0,7291 0,7324 0,7357 0,7389 0,7422 0,7 0,7580 0,7611 0,7642 0,7673 0,7704 0,7734 0,8 0,7881 0,7910 0,7939 0,7967 0,7995 0,8023 0,9 0,8159 0,8186 0,8212 0,8238 0,8264 0,8289 1,0 0,8413 0,8438 0,8461 0,8485 0,8508 0,8531 1,1 0,8643 0,8665 0,8686 0,8708 0,8729 0,8749 1,2 0,8849 0,8869 0,8888 0,8907 0,8925 0,8944 1,3 0,9032 0,9049 0,9066 0,9082 0,9099 0,9115 1,4 0,9192 0,9207 0,9222 0,9236 0,9251 0,9265 1,5 0,9332 0,9345 0,9357 0,9370 0,9382 0,9394 1,6 0,9452 0,9463 0,9474 0,9484 0,9495 0,9505 1,7 0,9554 0,9564 0,9573 0,9582 0,9591 0,9599 1,8 0,9641 0,9649 0,9656 0,9664 0,9671 0,9678 1,9 0,9713 0,9719 0,9726 0,9732 0,9738 0,9744 2,0 0,9772 0,9778 0,9783 0,9788 0,9793 0,9798 2,1 0,9821 0,9826 0,9830 0,9834 0,9838 0,9842 2,2 0,9861 0,9864 0,9868 0,9871 0,9875 0,9878 2,3 0,9893 0,9896 0,9898 0,9901 0,9904 0,9906 2,4 0,9918 0,9920 0,9922 0,9925 0,9927 0,9929 2,5 0,9938 0,9940 0,9941 0,9943 0,9945 0,9946 2,6 0,9953 0,9955 0,9956 0,9957 0,9959 0,9960 2,7 0,9965 0,9966 0,9967 0,9968 0,9969 0,9970 2,8 0,9974 0,9975 0,9976 0,9977 0,9977 0,9978 2,9 0,9981 0,9982 0,9982 0,9983 0,9984 0,9984 3,0 0,9987 0,9987 0,9987 0,9988 0,9988 0,9989 3,1 0,9990 0,9991 0,9991 0,9991 0,9992 0,9992 3,2 0,9993 0,9993 0,9994 0,9994 0,9994 0,9994 3,3 0,9995 0,9995 0,9995 0,9996 0,9996 0,9996 3,4 0,9997 0,9997 0,9997 0,9997 0,9997 0,9997 3,5 0,9998 0,9998 0,9998 0,9998 0,9998 0,9998 Capítulo 16. Asociación de variables ________________________________________________________________________ 261 ANEXO 2 Tabla de valores críticos de la distribución t de Student gl 0,05 0,025 0,01 0,005 gl 0,05 0,025 0,01 0,005 1 6,31 12,71 31,82 63,66 21 1,72 2,08 2,52 2,83 2 2,92 4,30 6,96 9,92 22 1,71 2,07 2,51 2,82 3 2,35 3,18 4,54 5,84 23 1,71 2,07 2,50 2,81 4 2,13 2,78 3,75 4,60 24 1,71 2,06 2,49 2,80 5 2,01 2,57 3,36 4,03 25 1,70 2,06 2,49 2,79 6 1,94 2,45 3,14 3,71 26 1,70 2,06 2,48 2,78 7 1,89 2,36 3,00 2,50 27 1,70 2,05 2,47 2,77 8 1,85 2,31 2,90 3,36 28 1,70 2,05 2,47 2,76 9 1,83 2,26 2,82 3,25 29 1,70 2,05 2,46 2,76 10 1,81 2,23 2,76 3,17 30 1,70 2,04 2,46 2,75 11 1,80 2,20 2,72 3,11 31 1,70 2,04 2,45 2,74 12 1,78 2,18 2,68 3,05 32 1,69 2,04 2,45 2,74 13 1,77 2,16 2,65 3,01 33 1,69 2,03 2,44 2,73 14 1,76 2,14 2,62 2,98 34 1,69 2,03 2,44 2,73 15 1,75 2,13 2,60 2,95 35 1,69 2,03 2,44 2,72 16 1,74 2,12 2,58 2,92 36 1,69 2,03 2,43 2,72 17 1,74 2,11 2,57 2,90 37 1,69 2,03 2,43 2,72 18 1,73 2,10 2,55 2,88 38 1,69 2,02 2,43 2,71 19 1,73 2,09 2,54 2,86 39 1,68 2,02 2,43 2,71 20 1,72 2,09 2,53 2,85 40 1,68 2,02 2,42 2,70 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 262 ANEXO 3 Tabla de valores críticos de la prueba KS para una muestra n 0,05 0,02 0,01 n 0,05 0,02 0,01 1 0,97500 0,99000 0,99500 27 0,25438 0,28438 0,25438 2 0,84189 0,90000 0,92929 28 0,24993 0,27942 0,29971 3 0,70760 0,78456 0,82900 29 0,24571 0,27471 0,29466 4 0,62394 0,68887 0,73424 30 0,24170 0,27023 0,28986 5 0,56328 0,62718 0,66853 31 0,23788 0,26596 0,28529 6 0,51926 0,57741 0,61661 32 0,23424 0,26189 0,28094 7 0,48342 0,53844 0,57581 33 0,23076 0,25801 0,27577 8 0,45427 0,50654 0,54179 34 0,22743 0,25429 0,27271 9 0,43001 0,47960 0,51332 35 0,22425 0,25073 0,26897 10 0,40925 0,45562 0,48893 36 0,22119 0,24732 0,26532 11 0,39122 0,43670 0,46770 37 0,21826 0,24404 0,26180 12 0,37543 0,41918 0,44905 38 0,21544 0,24089 0,25843 13 0,36143 0,40362 0,43247 39 0,21273 0,23785 0,25518 14 0,34890 0,38970 0,41762 40 0,21012 0,23494 0,25205 15 0,33750 0,37713 0,40420 41 0,20760 0,23213 0,24904 16 0,32733 0,36571 0,39201 42 0,20517 0,22941 0,24613 17 0,31796 0,35528 0,38086 43 0,20283 0,22679 0,24332 18 0,30936 0,34569 0,37062 44 0,20056 0,22426 0,24060 19 0,30143 0,33685 0,30143 45 0,19837 0,22181 0,23798 20 0,29408 0,32866 0,35241 46 0,19625 0,21944 0,23544 21 0,28724 0,32104 0,34426 47 0,19420 0,21715 0,23298 22 0,28087 0,31394 0,33666 48 0,19221 0,21493 0,23059 23 0,27491 0,30728 0,32954 49 0,19028 0,21281 0,22832 24 0,26931 0,30104 0,32286 50 0,18841 0,21068 0,22604 25 0,26404 0,29518 0,31657 >50 1,36 1,52 1,63 26 0,25908 0,28962 0,30963 √n √n √n Capítulo 16. Asociación de variables ________________________________________________________________________ 263 ANEXO 4 Coeficientes ain para el contraste de Shapiro-Wilks n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 0,7071 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 3 0,7071 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 4 0,6872 0,1677 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 5 0,6646 0,2413 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 6 0,6431 0,2806 0,0875 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 7 0,6233 0,3031 0,1401 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 8 0,6052 0,3164 0,1743 0,0561 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 9 0,5888 0,3244 0,1976 0,0947 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 10 0,5739 0,3291 0,2141 0,1224 0,0399 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 11 0,5601 0,3315 0,2260 0,1429 0,0695 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 12 0,5475 0,3325 0,2347 0,1586 0,0922 0,0303 0,0000 0,0000 0,0000 13 0,5359 0,3325 0,2412 0,1707 0,1099 0,0539 0,0000 0,0000 0,0000 14 0,5251 0,3318 0,2495 0,1802 0,1240 0,0727 0,0240 0,0000 0,0000 15 0,5150 0,3306 0,2495 0,1878 0,1353 0,0880 0,0433 0,0000 0,0000 16 0,5056 0,3229 0,2521 0,1988 0,1447 0,1005 0,0593 0,0196 0,0000 17 0,4968 0,3273 0,2540 0,1988 0,1524 0,1109 0,0725 0,0359 0,0000 18 0,4886 0,3253 0,2553 0,2027 0,1587 0,1197 0,0837 0,0496 0,0163 19 0,4808 0,3232 0,2561 0,2059 0,1641 0,1271 0,0932 0,0612 0,0303 20 0,4734 0,3211 0,2565 0,2085 0,1686 0,1334 0,1013 0,0711 0,0422 21 0,4643 0,3185 0,2578 0,2119 0,1736 0,1339 0,1092 0,0804 0,0530 22 0,4590 0,3156 0,2571 0,2131 0,1764 0,1443 0,1150 0,0878 0,0618 23 0,4542 0,3126 0,2563 0,2139 0,1787 0,1480 0,1201 0,0941 0,0696 24 0,4493 0,3098 0,2554 0,2145 0,1807 0,1512 0,1245 0,0997 0,0764 25 0,4450 0,3069 0,2543 0,2148 0,1822 0,1539 0,1283 0,1046 0,0823 26 0,4407 0,3043 0,2533 0,2151 0,1836 0,1563 0,1316 0,1089 0,0876 27 0,4366 0,3018 0,2522 0,2152 0,1848 0,1584 0,1346 0,1128 0,0923 28 0,4328 0,2992 0,2510 0,2151 0,1857 0,1601 0,1372 0,1162 0,0965 29 0,4291 0,2968 0,2499 0,2150 0,1864 0,1616 0,1395 0,1192 0,1002 30 0,4254 0,2944 0,2487 0,2148 0,1870 0,1630 0,1415 0,1219 0,1036 31 0,4220 0,2921 0,2475 0,2145 0,1874 0,1641 0,1433 0,1243 0,1066 32 0,4118 0,2898 0,2463 0,2141 0,1878 0,1651 0,1449 0,1265 0,1093 33 0,4156 0,2876 0,2451 0,2137 0,1880 0,1660 0,1463 0,1284 0,1118 34 0,4127 0,2854 0,2439 0,2132 0,1882 0,1667 0,1475 0,1301 0,1140 35 0,4096 0,2834 0,2427 0,2127 0,1883 0,1673 0,1487 0,1317 0,1160 36 0,4068 0,2813 0,2415 0,2121 0,1883 0,1678 0,1496 0,1331 0,1179 37 0,4040 0,2794 0,2403 0,2116 0,1883 0,1683 0,1505 0,1344 0,1196 38 0,4015 0,2774 0,2391 0,2110 0,1881 0,1686 0,1513 0,1356 0,1211 39 0,3989 0,2755 0,2380 0,2104 0,1880 0,1689 0,1520 0,1366 0,1225 40 0,3964 0,2737 0,2368 0,2098 0,1878 0,1691 0,1526 0,1376 0,1237 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________264 Coeficientes ain para el contraste de Shapiro-Wilks (continuación) n 10 11 12 13 14 15 16 17 18 2 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 3 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 4 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 5 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 6 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 7 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 8 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 9 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 10 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 11 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 12 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 13 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 14 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 15 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 16 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 17 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 18 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 19 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 20 0,0140 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 21 0,0263 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 22 0,0368 0,0122 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 23 0,0459 0,0228 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 24 0,0539 0,0321 0,0107 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 25 0,0610 0,0403 0,0200 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 26 0,0672 0,0476 0,0284 0,0094 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 27 0,0728 0,0540 0,0358 0,0178 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 28 0,0778 0,0598 0,0424 0,0253 0,0084 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 29 0,0822 0,0650 0,0483 0,0320 0,0159 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 30 0,0862 0,0697 0,0537 0,0381 0,0227 0,0076 0,0000 0,0000 0,0000 31 0,0899 0,0739 0,0585 0,0435 0,0289 0,0144 0,0000 0,0000 0,0000 32 0,0931 0,0777 0,0629 0,0485 0,0344 0,0206 0,0068 0,0000 0,0000 33 0,0961 0,0812 0,0669 0,0530 0,0395 0,0262 0,0187 0,0000 0,0000 34 0,0988 0,0844 0,0706 0,0572 0,0441 0,0314 0,0187 0,0062 0,0000 35 0,1013 0,0873 0,0739 0,0610 0,0484 0,0361 0,0239 0,0119 0,0000 36 0,1036 0,0900 0,0770 0,0645 0,0523 0,0404 0,0287 0,0172 0,0057 37 0,1056 0,0924 0,0798 0,0677 0,0559 0,0444 0,0331 0,0220 0,0110 38 0,1075 0,0947 0,0824 0,0706 0,0592 0,0481 0,0372 0,0264 0,0158 39 0,1092 0,0967 0,0848 0,0733 0,0622 0,0515 0,0409 0,0305 0,0203 40 0,1108 0,0986 0,0870 0,0759 0,0651 0,0546 0,0444 0,0343 0,0244 Capítulo 16. Asociación de variables ________________________________________________________________________ 265 Coeficientes ain para el contraste de Shapiro-Wilks (continuación) n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 41 0,3940 0,2719 0,2357 0,2091 0,1876 0,1693 0,1531 0,1384 0,1249 42 0,3917 0,2701 0,2345 0,2085 0,1874 0,1694 0,1535 0,1392 0,1259 43 0,3894 0,2684 0,2334 0,2078 0,1871 0,1695 0,1539 0,1398 0,1269 44 0,3872 0,2667 0,2323 0,2072 0,1868 0,1695 0,1542 0,1405 0,1278 45 0,3850 0,2651 0,2313 0,2065 0,1865 0,1695 0,1545 0,1410 0,1286 46 0,3830 0,2635 0,2302 0,2058 0,1862 0,1695 0,1548 0,1415 0,1293 47 0,3808 0,2620 0,2291 0,2052 0,1859 0,1695 0,1550 0,1420 0,1300 48 0,3789 0,2604 0,2281 0,2045 0,1855 0,1693 0,1551 0,1423 0,1306 49 0,3770 0,2589 0,2271 0,2038 0,1851 0,1692 0,1553 0,1472 0,1312 50 0,3751 0,2574 0,2260 0,2032 0,1847 0,1691 0,1554 0,1430 0,1317 n 10 11 12 13 14 15 16 17 18 41 0,1123 0,1004 0,0891 0,0782 0,0677 0,0575 0,0476 0,0379 0,0283 42 0,1136 0,1020 0,0909 0,0804 0,0701 0,0602 0,0506 0,0411 0,0318 43 0,1149 0,1035 0,0927 0,0824 0,0724 0,0628 0,0534 0,0442 0,0352 44 0,1160 0,1049 0,0943 0,0842 0,0745 0,0651 0,0560 0,0471 0,0383 45 0,1170 0,1062 0,0959 0,0860 0,0765 0,0673 0,0584 0,0497 0,0412 46 0,1180 0,1073 0,0972 0,0876 0,0783 0,0694 0,0607 0,0522 0,0439 47 0,1189 0,1085 0,0986 0,0892 0,0801 0,0713 0,0628 0,0546 0,0465 48 0,1197 0,1095 0,0998 0,0906 0,0817 0,0731 0,0648 0,0568 0,0489 49 0,1205 0,1105 0,1010 0,0919 0,0832 0,0748 0,0667 0,0588 0,0511 50 0,1212 0,1113 0,1020 0,0932 0,0846 0,0764 0,0685 0,0608 0,0532 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 266 ANEXO 5 Tabla de valores críticos de la prueba de Shapiro-Wilks n 0,05 0,02 0,01 n 0,05 0,02 0,01 1 - - - 26 0,920 0,904 0,891 2 - - - 27 0,923 0,906 0,894 3 0,767 0,756 0,753 28 0,924 0,908 0,896 4 0,748 0,707 0,687 29 0,926 0,910 0,898 5 0,762 0,715 0,686 30 0,927 0,912 0,900 6 0,788 0,743 0,713 31 0,929 0,914 0,902 7 0,803 0,760 0,730 32 0,930 0,915 0,904 8 0,818 0,778 0,749 33 0,931 0,917 0,906 9 0,829 0,791 0,764 34 0,933 0,919 0,908 10 0,842 0,806 0,781 35 0,934 0,920 0,910 11 0,850 0,817 0,792 36 0,935 0,922 0,912 12 0,859 0,828 0,805 37 0,936 0,924 0,914 13 0,866 0,837 0,814 38 0,938 0,925 0,916 14 0,874 0,846 0,825 39 0,939 0,927 0,917 15 0,881 0,855 0,835 40 0,940 0,928 0,919 16 0,887 0,863 0,844 41 0,941 0,929 0,920 17 0,892 0,869 0,851 42 0,942 0,930 0,922 18 0,897 0,874 0,858 43 0,943 0,932 0,923 19 0,901 0,879 0,863 44 0,944 0,933 0,924 20 0,905 0,884 0,868 45 0,945 0,934 0,926 21 0,908 0,888 0,873 46 0,945 0,935 0,927 22 0,911 0,892 0,878 47 0,946 0,936 0,928 23 0,914 0,895 0,881 48 0,941 0,937 0,929 24 0,916 0,898 0,884 49 0,947 0,937 0,929 25 0,918 0,901 0,888 50 0,947 0,938 0,930 Capítulo 16. Asociación de variables ________________________________________________________________________ 267 ANEXO 6 Tabla de valores críticos de la distribución F de Fisher (α= , 5 gl 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 161,446 199,499 215,707 224,583 230,160 233,988 236,767 238,884 240,543 2 18,513 19,000 19,164 19,247 19,296 19,329 19,353 19,371 19,385 3 19,128 9,552 9,277 9,117 9,013 8,941 8,887 8,845 8,812 4 7,709 6,944 6,591 6,388 6,256 6,163 6,094 6,041 5,999 5 6,608 5,786 5,409 5,192 5,050 4,950 4,876 4,818 4,772 6 5,987 5,143 4,757 4,534 4,387 4,284 4,207 4,147 4,099 7 5,591 4,737 4,347 4,120 3,972 3,866 3,787 3,726 3,677 8 5,318 4,459 4,066 3,838 3,688 3,581 3,500 3,438 3,388 9 5,117 4,256 3,863 3,633 3,482 3,374 3,293 3,230 3,179 10 4,965 4,103 3,708 3,478 3,326 3,217 3,135 3,072 3,020 11 4,844 3,982 3,587 3,357 3,204 3,095 3,012 2,948 2,896 12 4,747 3,885 3,490 3,259 3,106 2,996 2,913 2,849 2,796 13 4,667 3,805 3,411 3,179 3,025 2,915 2,832 2,767 2,714 14 4,600 3,739 3,344 3,112 2,958 2,848 2,764 2,699 2,646 15 4,543 3,682 3,287 3,056 2,901 2,790 2,707 2,641 2,588 16 4,494 3,634 3,239 3,007 2,852 2,741 2,657 2,591 2,538 17 4,451 3,592 3,197 2,965 2,810 2,699 2,614 2,548 2,494 18 4,414 3,555 3,160 2,928 2,773 2,661 2,577 2,510 2,456 19 4,381 3,522 3,127 2,895 2,740 2,628 2,544 2,477 2,423 20 4,351 3,493 3,098 2,866 2,711 2,599 2,514 2,447 2,423 21 4,325 3,467 3,072 2,840 2,685 2,573 2,488 2,420 2,366 22 4,301 3,443 3,049 2,817 2,661 2,549 2,464 2,397 2,342 23 4,279 3,422 3,028 2,796 2,640 2,528 2,442 2,375 2,320 24 4,260 3,403 3,009 2,776 2,621 2,508 2,423 2,355 2,300 25 4,242 3,385 2,991 2,759 2,603 2,490 2,405 2,337 2,282 26 4,225 3,369 2,975 2,743 2,587 2,474 2,388 2,321 2,265 27 4,210 3,354 2,960 2,728 2,572 2,459 2,373 2,305 2,250 28 4,196 3,340 2,947 2,714 2,558 2,445 2,359 2,291 2,236 29 4,183 3,328 2,934 2,701 2,545 2,432 2,346 2,278 2,223 30 4,171 3,316 2,922 2,690 2,534 2,421 2,334 2,266 2,211 40 4,085 3,232 2,839 2,606 2,449 2,336 2,249 2,180 2,124 50 4,034 3,183 2,790 2,557 2,400 2,286 2,199 2,130 2,073 60 4,002 3,150 2,758 2,525 2,368 2,254 2,167 2,097 2,040 70 3,978 3,128 2,736 2,503 2,346 2,231 2,143 2,074 2,017 80 3,960 3,111 2,719 2,486 2,329 2,214 2,126 2,056 1,999 90 3,947 3,098 2,706 2,473 2,316 2,201 2,113 2,043 1,986100 3,936 3,087 2,696 2,463 2,305 2,191 2,103 2,032 1,975 200 3,888 3,041 2,650 2,417 2,259 2,144 2,056 1,985 1,927 500 3,860 3,014 2,623 2,390 2,232 2,117 2,028 1,957 1,899 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 268 Tabla de valores críticos de la distribución F de Fisher (α= , 5 continuación gl 10 15 20 30 40 50 100 200 500 1 241,882 245,949 248,016 250,096 251,144 251,774 253,043 253,676 254,062 2 19,396 19,429 19,446 19,463 19,471 19,476 19,486 19,491 19,494 3 8,785 8,703 8,660 8,617 8,594 8,581 8,554 8,540 8,532 4 5,964 5,858 5,803 5.746 5,717 5,699 5,664 5,646 5,635 5 4,735 4,619 4,558 4,496 4,464 4,444 4,405 4,385 4,373 6 4,060 3,938 3,874 3,808 3,774 3,754 3,712 3,690 3,678 7 3,637 3,511 3,445 3,376 3,340 3,319 3,275 3,252 3,239 8 3,347 3,218 3,150 3,079 3,043 3,020 2,975 2,951 2,937 9 3,137 3,006 2,936 2,864 2,826 2,803 2,756 2,731 2,717 10 2,978 2,845 2,774 2,700 2,661 2,637 2,588 2,563 2,548 11 2,854 2,719 2,646 2,570 2,531 2,507 2,457 2,431 2,415 12 2,753 2,617 2,544 2,466 2,426 2,401 2,350 2,323 2,307 13 2,671 2,533 2,459 2,380 2,339 2,314 2,261 2,234 2,218 14 2,602 2,463 2,388 2,308 2,266 2,241 2,187 2,159 2,142 15 2,544 2,403 2,328 2,247 2,204 2,178 2,123 2,095 2,078 16 2,494 2,352 2,276 2,194 2,151 2,124 2,068 2,039 2,022 17 2,450 2,308 2,230 2,148 2,104 2,077 2,020 1,991 1,973 18 2,412 2,269 2,191 2,107 2,063 2,035 1,978 1,948 1,929 19 2,378 2,234 2,155 2,071 2,026 1,999 1,940 1,910 1,891 20 2,348 2,203 2,124 2,039 1,994 1,966 1,907 1,875 1,856 21 2,321 2,176 2,096 2,010 1,965 1,936 1,876 1,845 1,825 22 2,297 2,151 2,071 1,984 1,938 1,909 1,849 1,817 1,797 23 2,275 2,128 2,048 1,961 1,914 1,885 1,823 1,791 1,771 24 2,255 2,108 2,027 1,939 1,892 1,863 1,800 1,768 1,747 25 2,236 2,089 2,007 1,919 1,872 1,842 1,779 1,746 1,725 26 2,220 2,072 1,990 1,901 1,853 1,823 1,760 1,726 1,705 27 2,204 2,056 1,974 1,884 1,836 1,806 1,742 1,708 1,686 28 2,190 2,041 1,959 1,869 1,820 1,790 1,725 1,691 1,669 29 2,177 2,027 1,945 1,854 1,806 1,775 1,710 1,675 1,653 30 2,165 2,015 1,932 1,841 1,792 1,761 1,695 1,660 1,637 40 2,077 1,924 1.839 1,744 1,693 1,660 1,589 1,551 1,526 50 2,026 1,895 1,784 1,687 1,634 1,599 1,525 1,484 1,457 60 1,993 1,836 1,748 1,649 1,594 1,559 1,481 1,438 1,409 70 1,969 1,812 1.722 1,622 1,566 1,530 1,450 1,404 1,374 80 1,951 1,793 1,703 1,602 1,545 1,508 1,426 1,379 1,347 90 1,938 1,779 1,688 1,586 1,528 1,491 1,407 1,358 1,326 100 1,927 1,768 1,676 1,573 1,515 1,477 1,392 1,342 1,308 200 1,878 1,717 1,623 1,516 1,455 1,415 1,321 1,263 1,221 500 1,850 1,686 1,592 1,482 1,419 1,376 1,275 1,210 1,159 Capítulo 16. Asociación de variables ________________________________________________________________________ 269 Tabla de valores críticos de la distribución F de Fisher (α= , 1 gl 1 2 3 4 5 6 7 8 1 4052,185 4999,340 5403,534 5624,257 5763,955 5858,950 5928,334 5980,954 2 98,502 99,000 99,164 99,251 99,302 99,331 99,357 99,375 3 34,116 30,816 29,457 28,710 28,237 27,911 27,671 27,489 4 21,198 18,000 16,694 15,977 15,522 15,207 14,976 14,799 5 16,258 13,274 12,060 11,392 10,967 10,672 10,456 10,289 6 13,745 10,925 9,780 9,148 8,746 8,466 8,260 8,102 7 12,246 9,547 8,451 7,847 7,460 7,191 6,993 6,840 8 11,259 8,649 7,591 7,006 6,632 6,371 6,178 6,029 9 10,562 8,022 6,992 6,422 6,057 5,802 5,613 5,467 10 10,044 7,559 6,552 5,994 5,636 5,386 5,200 5,057 11 9,646 7,206 6,217 5,668 5,316 5,069 4,886 4,744 12 9,330 6,927 5,953 5,412 5,064 4,821 4,640 4,499 13 9,074 6,701 5,739 5,205 4,862 4,620 4,441 4,302 14 8,862 6,515 5,564 5,035 4,695 4,456 4.278 4,140 15 8,683 6,359 5,417 4,893 4,556 4,318 4.142 4,004 16 8,531 6,226 5,292 4,773 4,437 4,202 4,026 3,890 17 8,400 6,112 5,185 4,669 4,336 4,101 3,927 3,791 18 8,285 6,013 5,092 4,579 4,248 4,015 3,841 3,705 19 8,185 5,926 5,010 4,500 4,171 3,939 3,765 3,631 20 8,096 5,849 4,938 4,431 4,103 3,871 3,699 3,564 21 8,017 5,780 4,874 4,369 4,042 3,812 3,640 3,506 22 7,945 5,719 4,817 4,313 3,988 3,758 3,587 3,453 23 7,881 5,664 4,765 4,264 3,939 3,710 3,539 3,406 24 7,823 5,614 4,718 4,218 3,895 3,667 3,496 3,363 25 7,770 5,568 4,675 4,177 3,855 3,627 3,457 3,324 26 7,721 5,526 4,637 4,140 3,818 3,591 3,421 3,288 27 7,677 5,488 4,601 4,106 3,785 3,558 3,388 3,256 28 7,636 5,453 4,568 4,074 3,754 3,528 3,358 3,226 29 7,598 5,420 4,538 4,045 3,725 3,499 3,330 3,198 30 7,562 5,390 4,510 4,018 3,699 3,473 3,305 3,173 40 7,314 5,178 4,313 3,818 3,514 3,291 3,124 2,993 50 7,171 5,057 4,199 3,720 3,408 3,186 3,020 2,890 60 7,077 4,977 4,126 3,649 3,339 3,119 2,953 2,823 70 7,011 4,922 4,074 3,600 3,291 3,071 2,906 2,777 80 6,963 4,881 4,036 3,563 3,255 3,036 2,871 2,742 90 6,925 4,849 4,007 3,535 3,228 3,009 2,845 2,715 100 6,895 4,824 3,984 3,513 3,206 2,988 2,823 2,694 200 6,763 4,713 3,881 3,414 3,110 2,893 2,730 2,601 500 6,686 4,648 3,821 3,357 3,054 2,838 2,675 2,547 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 270 Tabla de valores críticos de la distribución F de Fisher (α= , 1 continuación gl 9 10 15 20 40 50 100 1 6022,397 6055,925 6156,974 6208,662 6286,427 6302,260 6333,925 2 99,397 99,397 99,433 99,448 99,477 99,477 99,491 3 27,345 27,228 26,872 26,690 26,411 26,354 26,241 4 14,659 14,546 14,198 14,019 13,745 13,690 13,577 5 10,158 10,051 9,722 9,553 9,291 9,238 9,130 6 7,976 7,874 7,559 7,396 7,143 7,091 6,987 7 6,719 6,620 6,314 6,155 5,908 5,858 5,755 8 5,911 5,814 5,515 5,359 5,116 5,065 4,963 9 5,351 5,257 4,962 4,808 4,567 4,517 4,415 10 4,942 4,849 4,558 4,405 4,165 4,115 4,014 11 4,632 4,539 4,251 4,099 3,860 3,810 3,708 12 4,388 4,296 4,010 3,858 3,619 3,569 3,467 13 4,191 4,100 3,815 3,665 3,425 3,375 3,272 14 4,030 3,939 3,656 3,505 3,256 3,215 3,112 15 3,895 3,805 3,522 3,372 3,132 3,081 2,977 16 3,780 3,691 3,409 3,259 3,018 2,967 2,863 17 3,682 3,593 3,312 3,162 2,920 2,869 2,764 18 3,597 3,508 3,227 3,077 2,835 2,784 2,678 19 3,523 3,434 3,153 3,003 2,761 2,709 2,602 20 3,457 3,368 3,088 2,938 2,695 2,643 2,535 21 3,398 3,310 3,030 2,880 2,636 2,584 2,476 22 3,346 3,258 2,978 2,827 2,583 2,531 2,422 23 3,299 3,211 2,931 2,780 2,536 2,483 2,373 24 3,256 3.168 2,889 2,738 2,492 2,440 2,329 25 3,217 3,129 2,850 2,699 2,453 2,400 2,289 26 3,182 3,094 2,815 2,664 2,417 2,364 2,252 27 3,149 3,062 2,783 2,632 2,384 2,330 2,218 28 3,120 3,032 2,753 2,602 2,354 2,300 2,187 29 3,092 3,005 2,726 2,574 2,325 2,271 2,158 30 3,067 2,979 2,700 2,549 2,299 2,245 2,131 40 2,888 2,801 2,522 2,369 2,114 2,058 1,938 50 2,785 2,698 2,419 2,265 2,007 1,949 1,825 60 2,718 2,632 2,352 2,198 1,936 1,877 1,749 70 2,672 2,585 2,306 2,150 1,886 1,826 1,695 80 2,637 2,551 2,271 2,115 1,849 1,788 1,655 90 2,611 2,524 2,244 2,088 1.820 1,759 1.623 100 2,590 2,503 2,223 2,067 1,797 1,735 1,598 200 2,497 2,411 2,129 1,971 1,694 1,629 1,481 500 2,443 2,356 2,075 1,915 1,633 1,566 1,408 Capítulo 16. Asociación de variables ________________________________________________________________________ 271 ANEXO 7 Tabla de valores críticos para la prueba de homogeneidad de varianzas de Cochran (α= , 5 N° de grupos gl 2 3 4 5 6 7 1 0,9985 0,9969 0,9065 0,8412 0,7808 0,7271 2 0,9750 0,8709 0,7679 0,6838 0,6161 0,5612 3 0,9392 0,7977 0,6841 0,5981 0,5321 0,4800 4 0,9057 0,7457 0,6278 0,5441 0,4803 0,4307 5 0,8772 0,7071 0,4447 0,5895 0,5065 0,3974 6 0,8534 0,6771 0,5598 0,4783 0,4184 0,3726 7 0,8332 0,6530 0,5365 0,4564 0,3980 0,3535 8 0,8159 0,6333 0,5175 0,4387 0,3817 0,3384 9 0,8010 0,6167 0,5017 0,4241 0,3682 0,3259 16 0,7341 0,5466 0,4366 0,3645 0,3135 0,2756 36 0,6602 0,4748 0,3720 0,3066 0,2612 0,2278 144 0,5813 0,4031 0,3093 0,2513 0,2119 0,1833 N° de grupos gl 8 9 10 15 20 1 0,6798 0,6385 0,6020 0,4709 0,3894 2 0,5157 0,4775 0,4450 0,3346 0,2705 3 0,4377 0,4027 0,3733 0,2758 0,22054 0,3910 0,3584 0,3311 0,2419 0,1921 5 0,3595 0,3286 0,3029 0,2195 0,1735 6 0,3362 0,3067 0,2823 0,2034 0,1602 7 0,3185 0,2901 0,2666 0,1911 0,1501 8 0,3043 0,2768 0,2541 0,1815 0,1422 9 0,2926 0,2659 0,2439 0,1736 0,1357 16 0,2462 0,2226 0,2032 0,1429 0,1108 36 0,2022 0,1820 0,1655 0,1144 0,0879 144 0,1616 0,1446 0,1308 0,0889 0,0675 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 272 ANEXO 8 Tabla de valores críticos de la distribución X2 gl 0,05 0,025 0,01 gl 0,05 0,025 0,01 1 3,841 5,023 6,635 27 40,113 43,194 46,962 2 5,991 7,377 9,210 28 41,337 44,460 48,278 3 7,815 9,348 11,345 29 42,557 45,772 49,587 4 9,488 11,143 13,277 30 43,773 46,979 50,892 5 10,070 12,832 15,086 31 44,985 48,231 52,191 6 12,591 14,449 16,811 32 46,194 49,480 53,485 7 14,067 16,012 18,475 33 47,399 50,725 54,775 8 15,507 17,534 20,090 34 48,602 51,966 56,060 9 16,919 19,022 21,666 35 49,801 53,203 57,342 10 18,307 20,483 23,209 36 50,998 54,437 58,619 11 19,675 21,920 24,725 37 52,192 55,668 58,892 12 21,026 23,336 26,217 38 53,383 56,895 61,162 13 22,362 24,735 27,688 39 54,572 58,120 62,428 14 23,684 26,118 29,141 40 55,758 59,341 63,690 15 24,995 27,488 30,577 45 61,656 65,410 69,956 16 26,296 28,845 31,999 50 67,504 71,420 76,153 17 27,587 30,191 33,408 55 73,311 77,380 82,292 18 28,869 31,526 34,805 60 79,082 83,297 88,374 19 30,143 32,852 36,190 70 90,531 95,023 100,425 20 31,410 34,169 37,566 80 101,879 106,628 112,328 21 32,670 35,478 38,932 90 113,145 118,135 124,116 22 33,924 36,780 40,289 100 124,342 129,561 135,806 23 35,172 38,075 41,638 140 168,613 174,647 181,840 24 36,415 39,364 42,979 200 233,994 241,057 249,445 25 37,652 40,646 44,314 300 341,395 349,874 359,906 26 38,885 41,923 45,641 500 553,126 563,851 576,493 Capítulo 16. Asociación de variables ________________________________________________________________________ 273 ANEXO 9 Tabla de valores críticos para la prueba Q (Tukey-Snedecor α= , 5 gl 2 3 4 5 6 7 8 9 1 17,97 26,98 32,82 37,08 40,41 43,12 45,40 47,36 2 6,08 8,28 9,80 10,89 11,73 12,43 13,03 13,54 3 4,50 5,91 6,83 7,51 8,04 8,47 8,85 9,18 4 3,93 5,04 5,76 6,29 6,70 7,06 7,35 7,60 5 3,64 4,60 5,22 5,67 5,93 6,38 6,58 6,80 6 3,46 4,34 4,90 5,31 5,63 5,89 6,12 6,32 7 3,34 4,16 4,68 5,06 5,35 5,59 5,82 5,99 8 3,26 4,04 4,53 4,89 5,17 5,40 5,60 5,77 9 3,20 3,95 4,42 4,76 5,02 5,24 5,43 5,60 10 3,15 3,88 4,33 4,66 4,91 5,12 5,30 5,46 11 3,11 3,82 4,26 4,58 4,82 5,03 5,20 5,35 12 3,08 3,77 4,20 4,51 4,75 4,95 5,12 5,27 13 3,06 3,73 4,15 4,46 4,69 4,88 5,05 5,19 14 3,03 3,70 4,11 4,41 4,64 4,83 4,99 5,13 15 3,01 3,67 4,08 4,37 4,59 4,78 4,94 5,08 16 3,00 3,65 4,05 4,34 4,56 4,74 4,90 5,03 17 2,98 3,62 4,02 4,31 4,52 4,70 4,86 4,99 18 2,97 3,61 4,00 4,28 4,49 4,67 4,83 4,96 19 2,96 3,59 3,98 4,26 4,47 4,64 4,79 4,92 20 2,95 3,58 3,96 4,24 4,45 4,62 4,77 4,90 24 2,92 3,53 3,90 4,17 4,37 4,54 4,68 4,81 30 2,89 3,48 3,84 4,11 4,30 4,46 4,60 4,72 40 2,86 3,44 3,79 4,04 4,23 4,39 4,52 4,63 60 2,83 3,40 3,74 3,98 4,16 4,31 4,44 4,55 120 2,80 3,36 3,69 3,92 4,10 4,24 4,36 4,47 ∞ 2,77 3,32 3,63 3,86 4,03 4,17 4,29 4,39 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 274 ANEXO 10 Tabla de valores críticos del coeficiente de correlación de Pearson n 0,05 0,01 n 0,05 0,01 1 - - 24 0,404 0,515 2 - - 25 0,396 0,505 3 0,997 1,000 26 0,388 0,496 4 0,950 0,990 27 0,381 0,487 5 0,878 0,959 28 0,374 0,479 6 0,811 0,917 29 0,367 0,479 7 0,755 0,874 30 0,361 0,463 8 0,707 0,834 32 0,349 0,449 9 0,666 0,798 34 0,339 0,436 10 0,632 0,765 36 0,329 0,424 11 0,602 0,735 38 0,320 0,413 12 0,576 0,708 40 0,312 0,402 13 0,553 0,684 42 0,304 0,393 14 0,532 0,661 44 0,297 0,384 15 0,514 0,641 46 0,291 0,376 16 0,497 0,623 48 0,285 0,368 17 0,482 0,606 50 0,279 0,361 18 0,468 0,590 60 0,254 0,330 19 0,456 0,575 70 0,235 0,305 20 0,444 0,561 80 0,220 0,386 21 0,433 0,549 90 0,207 0,270 22 0,423 0,537 100 0,197 0,256 23 0,413 0,526 Capítulo 16. Asociación de variables ________________________________________________________________________ 275 ANEXO 11 Tabla de valores críticos de la prueba U de Mann-Whitney n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 - - - - - - - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 - - - - 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 - - - - - - - - 0 0 0 1 1 1 2 2 2 2 3 4 - - - 0 1 2 3 4 4 5 6 7 8 9 10 11 11 12 13 - - - - - 0 0 1 1 2 2 3 3 4 5 5 6 6 7 5 - - 0 1 2 3 5 6 7 8 9 11 12 13 14 15 17 18 19 - - - - 0 1 2 3 3 4 5 6 7 7 8 9 10 11 12 6 - - 1 2 3 5 6 8 10 11 13 14 16 17 19 21 22 24 25 - - - 0 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 15 16 17 7 - - 1 3 5 6 8 10 12 14 16 18 29 22 24 26 28 30 32 - - - 0 2 3 4 6 7 9 10 12 13 15 16 18 19 21 22 8 - 0 2 4 6 8 10 13 15 17 19 22 24 26 29 31 34 36 38 - - - 1 3 4 6 8 9 11 13 15 17 18 20 22 24 26 28 9 - 0 2 4 7 19 12 14 16 18 23 26 28 31 34 37 39 42 45 - - 0 1 3 5 7 9 11 13 16 18 20 22 24 27 29 31 33 10 - 0 3 5 8 11 14 17 20 23 26 29 33 36 39 42 45 48 52 - - 0 2 4 5 9 11 13 16 18 21 24 26 29 31 34 37 39 11 - 0 3 6 9 13 16 19 23 26 30 33 37 40 44 47 51 55 58 - - 0 2 5 7 10 13 16 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 12 - 0 4 7 11 14 18 22 26 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 - - 1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 31 34 37 41 44 47 51 13 - 0 4 8 12 15 20 24 28 33 37 41 45 50 54 59 63 67 72 - - 1 3 7 10 13 17 20 24 27 31 34 38 42 45 49 53 57 14 - 0 5 9 13 17 22 26 31 36 40 45 50 55 59 64 67 74 78 - - 1 4 7 11 15 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 63 15 - 0 5 10 14 19 24 29 34 39 44 49 54 59 64 70 75 80 85 - - 2 5 8 12 16 20 24 29 33 37 42 46 51 55 60 64 69 16 - 0 6 11 15 21 26 31 37 42 47 53 59 64 70 75 81 86 92 - - 2 5 9 13 18 22 27 31 46 41 45 50 55 60 65 70 74 17 - 0 6 11 17 22 28 34 39 45 51 57 63 67 75 81 87 93 99 - - 2 6 10 15 19 24 29 34 39 44 49 54 60 65 70 75 81 18 - 0 7 12 18 24 30 36 42 48 55 61 67 74 80 86 93 99 106 - - 2 6 11 16 21 26 31 37 42 47 53 58 64 70 75 81 87 19 - 0 7 13 19 25 32 38 45 52 58 65 72 78 85 92 99 106 113 - - 3 7 12 17 22 28 33 39 45 51 57 63 69 74 81 87 93 Los valores de la ° línea para cada n corresponde a un α=0,05 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 276 Los valores de la 2° línea para cada n corresponde a un α=0,0 ANEXO 12 Tabla de valores críticos de la prueba de rangos de Wilcoxon n 0,05 0,01 1 - - 2 - - 3 - - 4 - - 5 - - 6 1 - 7 2 - 8 4 0 9 6 2 10 8 3 11 11 5 12 14 7 13 17 10 14 21 13 15 25 16 16 30 19 17 35 23 18 40 28 19 46 32 20 52 37 21 59 43 22 66 49 23 73 55 24 81 61 25 90 68 Capítulo 16. Asociación de variables ________________________________________________________________________ 277 ANEXO 13 Tabla de valores críticos de la prueba de varianza unifactorial de Kruskal-Wallis n1 n2 n3 n4 n5 0,05 0,01 n1 n2 n3 n4 n5 0,05 0,01 2 1 1 - - 6 4 1 4,95 7,11 2 2 1 - - 6 4 2 5,34 7,34 2 2 2 - - 6 4 3 5,61 7,50 3 1 1 - - 6 4 4 5,69 7,80 3 2 1 - - 6 5 1 4,99 7,18 3 2 2 4,71 - 6 5 4 5,66 7,94 3 3 2 5,14 - 6 5 5 5,73 8,03 3 3 3 5,36 - 6 6 1 4,95 7,12 4 1 1 - - 6 6 2 5,41 7,47 4 2 1 - - 6 6 3 5,63 7,73 4 2 2 5,33 - 6 6 4 5,72 8,00 4 3 1 5,21 - 6 6 5 5,77 8,12 4 3 2 5,44 6,44 6 6 6 5,80 8,22 4 3 3 5,73 6,75 7 7 7 5,82 8,38 4 4 1 4,96 6,67 8 8 8 5,81 8,47 4 4 2 5,45 7,04 2 1 1 1 - - 4 4 3 5,59 7,14 2 2 1 1 - - 4 4 4 5,697,65 2 2 2 1 5,68 - 5 1 1 - - 2 2 2 2 6,17 6,67 5 2 1 5,00 - 3 1 1 1 - - 5 2 2 5,16 6,53 3 2 1 1 - - 5 3 1 4,96 - 3 2 2 1 5,83 - 5 3 2 5,25 6,91 3 2 2 2 5,33 7,13 5 3 3 5,65 7,08 3 3 1 1 6,33 - 5 4 1 4,99 6,96 3 3 2 1 6,24 7,20 5 4 2 5,27 7,21 3 3 2 2 6,53 7,67 5 4 3 5,63 7,45 3 3 3 1 6,60 7,40 5 4 4 5,62 7,76 3 3 3 2 6,73 8,11 5 5 1 5,13 7,31 3 3 3 3 7,00 8,54 5 5 2 5,34 7,39 4 1 1 1 - - 5 5 3 5,71 7,58 4 2 1 1 5,83 - 5 5 4 5,64 7,82 4 2 2 1 6,13 7,00 5 5 5 5,78 8,00 4 2 2 2 6,55 7,39 6 1 1 - - 4 3 1 1 6,18 7,07 6 2 1 4,82 - 4 3 2 1 6,31 7,46 6 2 2 5,35 6,98 4 3 2 2 6,62 7,87 6 3 1 4,86 - 4 3 3 1 6,55 7,76 6 3 2 5,35 6,97 4 3 3 2 6,80 8,33 6 3 3 5,62 7,41 4 3 3 3 6,98 8,66 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 278 Tabla de valores críticos de la prueba de varianza de Kruskal-Wallis (continuación) n1 n2 n3 n4 n5 0,05 0,01 n1 n2 n3 n4 n5 0,05 0,01 4 4 1 1 5,95 7,91 3 1 1 1 1 - - 4 4 2 1 6,39 7,89 3 2 1 1 1 6,58 - 4 4 2 2 6,73 8,35 3 2 2 1 1 6,80 7,60 4 4 3 1 6,64 8,23 3 2 2 2 1 7,31 8,13 4 4 3 2 6,87 8,62 3 2 2 2 2 7,68 8,68 4 4 3 3 7,04 8,88 3 3 1 1 1 7,11 - 4 4 4 1 6,73 8,59 3 3 2 1 1 7,20 8,07 4 4 4 2 6,96 8,87 3 3 2 2 1 7,59 8,58 4 4 4 3 7,14 9,08 3 3 2 2 2 7,91 9,12 4 4 4 4 7,24 9,29 3 3 3 1 1 7,58 8,42 2 1 1 1 1 - - 3 3 3 2 1 7,76 9,05 2 2 1 1 1 - - 3 3 3 2 2 8,04 9,51 2 2 2 1 1 6,75 - 3 3 3 3 1 8,00 9,45 2 2 2 2 1 7,13 7,53 3 3 3 3 2 8,20 9,88 2 2 2 2 2 7,42 8,29 3 3 3 3 3 8,33 10,20 Capítulo 16. Asociación de variables ________________________________________________________________________ 279 ANEXO 14 Tabla de valores críticos del coeficiente de correlación de Spearman n 0,05 0,01 n 0,05 0,01 1 - - 29 0,368 0,475 2 - - 30 0,362 0,467 3 - - 31 0,356 0,459 4 - - 32 0,350 0,452 5 1,000 - 33 0,345 0,446 6 0,886 1,000 34 0,340 0,39 7 0,786 0,929 35 0,335 0,435 8 0,738 0,881 36 0,330 0,427 9 0,700 0,833 37 0,325 0,421 10 0,648 0,794 38 0,321 0,415 11 0,618 0,755 39 0,317 0,410 12 0,587 0,727 40 0,313 0,405 13 0,560 0,703 41 0,309 0,400 14 0,538 0,679 42 0,305 0,395 15 0,521 0,654 43 0,301 0,391 16 0,503 0,635 44 0,298 0,386 17 0,488 0,618 45 0,294 0,382 18 0,472 0,600 46 0,291 0,378 19 0,460 0,584 47 0,288 0,374 20 0,447 0,570 48 0,285 0,370 21 0,435 0,556 49 0,282 0,366 22 0,425 0,544 50 0,279 0,363 23 0,415 0,532 60 0,255 0,351 24 0,406 0,521 70 0,235 0,307 25 0,398 0,511 80 0,220 0,287 26 0,390 0,501 90 0,207 0,271 27 0,382 0,492 100 0,197 0,257 28 0,375 0,483 Fernando Maureira Cid ________________________________________________________________________ 280