introduccion al concepto de esperanza y varianza

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Page 1: Introduccion Al Concepto de Esperanza y Varianza

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Page 2: Introduccion Al Concepto de Esperanza y Varianza

��������������� ��

� La esperanza matemática de una variable aleatoria discreta que puede tomar valores con probabilidad

se define como:

,..)()()( 2,1 xxxxfxXE ix

iii

∈∀⋅=�

ix)( ixf

� La esperanza matemática de una variable aleatoria continua se define como

�+∞

∞−

= dxxfxXE )()(

Page 3: Introduccion Al Concepto de Esperanza y Varianza

��������������� ��

� La esperanza matemática puede interpretarse intuitivamente como el valor medio de infinitas observaciones. De hecho, si representa una observación en un individuo, se cumple:

)(lim 1 XEN

XN

ii

N=

�=

∞→

iX

Page 4: Introduccion Al Concepto de Esperanza y Varianza

La esperanza matemática también puede interpretarse como un punto de equilibrio de la distribución de probabilidad � ⋅=

ixii xfxXE )()(

10 32 54

10 32 54

10 32 54

Page 5: Introduccion Al Concepto de Esperanza y Varianza

0 1 2 3 4 5

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

5.26/156/116/10)(5,4,3,2,1,06/1)(

=×++×+×===

�XE

xxf

0 1 2 3 4 5

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

5.216/1516/3416/4316/4216/3116/10)(

3,216/4)(4,116/3)(5,016/1)(

=×+×+×++×+×+×=

======

XE

xxf

xxf

xxf

Page 6: Introduccion Al Concepto de Esperanza y Varianza

������ ���������

)()()(ntesindependieson y Si

)()()()()(

)()()(

YEXEYXE

YX

XEkXkE

YEXEYXE

XEkXkE

kkE

⋅=⋅�•

+=+•+=+•

⋅=⋅•=•

Page 7: Introduccion Al Concepto de Esperanza y Varianza

����� ��������� ������� ���� ������������������� ��

� � ������ �� ����� ��� ���������� ����� ������������� ���� �

� ����������������� ����� ���� ��������� ������� ������������� �� ������ �� ��� ���� �� �� ����� ���� ��������� ������� ����� ���������������������������� �� ��������!��� ��

� �������� �"�������� ��"�� ������ �� ���������� �� �� ���� � ���� ���������#��

� � ������ �� ������"��������� �"����� �����$������ ������������ ������� ������� �"������������������� ������ �� ������ ����� ���������� ����

Page 8: Introduccion Al Concepto de Esperanza y Varianza

Concepto de varianza

� La varianza de una variable aleatoria discreta se define como:

( )2)()( XEXEXV −=

� Esta definición equivale a:

( )22 )()()( XEXEXV −=

)()(

)()(

22i

xi

ix

i

xfxXE

xfxXE

i

i

=•

=•

Page 9: Introduccion Al Concepto de Esperanza y Varianza

La varianza puede interpretarse como un momento de la distribución de probabilidad respecto de la esperanza

10 32 54

10 32 54

10 32 54La varianza aumenta al aumentar la

dispersión de la probabilidad respecto de la

esperanza

Menor Varianza

Mayor Varianza

Page 10: Introduccion Al Concepto de Esperanza y Varianza

0 1 2 3 4 5

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

917.25.2167.9)(

167.96/156/10)(

5.26/156/116/10)(5,4,3,2,1,06/1)(

2

222

=−=

=×++×==×++×+×=

==

XV

XE

XE

xxf

0 1 2 3 4 5

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

75.15.28)(

816/1516/3416/43

16/4216/3116/10)(

5.2)(3,216/4)(4,116/3)(5,016/1)(

2

222

2222

=−=

=×+×+×++×+×+×=

=======

XV

XE

XE

xxf

xxf

xxf

Page 11: Introduccion Al Concepto de Esperanza y Varianza

Propiedades de V(X)

)()()()()()()()(

ntesindependieson y Si)()(

0)(2

XVXkV

YVXVYXV

YVXVYXV

YX

XVkXkV

kV

=+•+=−+=+

�•⋅=⋅•

=•

Page 12: Introduccion Al Concepto de Esperanza y Varianza

%���� ��#��&���

� Como la varianza tiene unidades al cuadrado, se define la desviación típica (d.t.) (también llamada estandar) comola raiz cuadrada de la varianza:

)(.. XVtd =

σσ

σ

===

=2

2

)(.

)(

XVtd

XV

� En general, la varianza de una variable se denomina como σ2. Por lo tanto la desviación típica será σ.

Page 13: Introduccion Al Concepto de Esperanza y Varianza

'� �� ��� ��#����� �� ����En muchos casos, puede ser interesante considerar una transformación de la variable original (por ejemplo: cambio de escala). En tal caso, la esperanza y la varianza de la nueva variable pueden calcularse utilizando las propiedades anteriores. Algunas transformaciones que apareceran a menudo son la estandarización de una variable y el promedio de varias variables.

EstandarizaciónSe denomina estandarización a la transformación:

)()(

XVXEX

Y−=

PromedioEl promedio de varias observaciones se calcula como:

NXXX

Y N+++= �21

Page 14: Introduccion Al Concepto de Esperanza y Varianza

Estandarización )()(

XVXEX

Y−=

( )

[ ] [ ] 0)()()(

1))(()(

)(1

)()(

1)(

)()(

=−=−=

=−=���

����

−=•

XEXEXV

XEEXEXV

XEXEXVXV

XEXEYE

( )

[ ] [ ] 10)()(

1))(()(

)(1

)()(

1)(

)()(

2

=−=−=

=−���

����

=��

����

−=•

XVXV

XEVXVXV

XEXVXVXV

XEXVYV

La estandarización de una variable, transforma la variable original en una variable con esperanza 0 y varianza 1

Page 15: Introduccion Al Concepto de Esperanza y Varianza

PromedioN

XXXY N+++= �21

( )

NXEXEXE

XXXENN

XXXEYE

N

NN

)()()(

1)(

21

2121

+++=

=+++=��

���

+++=•

��

( )

221

21221

)()()(

1)(

NXVXVXV

XXXVNN

XXXVYV

N

NN

+++=

=+++=��

���

+++=•

��

ntesindependie iX•

Page 16: Introduccion Al Concepto de Esperanza y Varianza

PromedioN

XXXY N+++= �21

( )

µµ =⋅=+++=

=+++=��

���

+++=•

NN

NXEXEXE

XXXENN

XXXEYE

N

NN

)()()(

1)(

21

2121

��

( )

NNN

NXVXVXV

XXXVNN

XXXVYV

N

NN

2

2

2

221

21221

)()()(

1)(

σσ =⋅=+++=

=+++=��

���

+++=•

��

2)(

)(

σµ

=•

=•

i

i

XV

XE

ntesindependie iX•