Teorema central del límite

Conocidas la media y la desviación típica de la población, el teorema central del límite nos permite calcular la probabilidad de que la media de una muestra concreta tenga un valor incluido en determinado intervalo, ya que conocemos la distribución de probabilidades de las medias muestrales.

En esta aplicación vamos a tratar de interpretar el significado del nivel de confianza: si en todas las posibles muestras de tamaño n calculamos de igual modo el intervalo de confianza, este intervalo contendrá al valor de la media poblacional μ en el (1−α) % de los casos y no lo contendrá en el α % restante. Así pues, lo que podemos decir es que tenemos una confianza del (1−α) % de que nuestra muestra sea una de las que incluye la media poblacional en su intervalo de confianza.

En la aplicación se representa gráficamente, con trazo discontinuo de color naranja, la distribución correspondiente a una determinada población, dadas su media y su desviación típica. Puedes cambiar los valores de la media  y de la desviación típiica de dicha población  pulsando sobre el botón modificar. Hechos los cambios, pulsa sobre el botón aplicar.

Puedes variar, a continuación, el tamaño de la muestra y el nivel de confianza, actuando sobre los deslizadores correspondientes. La gráfica de color rojo representará la distribución de las medias muestrales que corresponden a los valores que has introducido. 

Por último, cada vez que pulses sobre el botón nueva se genera una nueva muestra, del tamaño fijado previamente, extraída de la población. Su distribución está representada por la gráfica de trazo discontinuo de  color azul. También se destacan los intervalos de confianza correspondientes al nivel de confianza seleccionado, tanto para la distribución de las medias muestrales (en color rojo) como para la muestra generada (en color azul). Cuando la media de la población no está incluida en el intervalo de confianza de la muestra se indica expresamente.

Usa la aplicación y responde:

  1. Mantén los valores establecidos inicialmente, ¿cuál es el intervalo de confianza en la muestra? ¿Está incluida la media de la población en ese intervalo de confianza?

  2. Pulsa repetidamente sobre el  botón nueva: cuenta el número de veces en que la media de la población no está incluida en el intervalo de confianza de la muestra tras un total de 50 pulsaciones en el botón indicado. ¿Se corresponde el resultado que obtienes con lo que se esperaba? ¿Por qué?

  3. Cambia ahora el nivel de confianza a un 80 %. Si repites la toma de datos del ejercicio anterior, ¿en cuántas muestras cabe esperar ahora que la media de la población no esté incluida en el intervalo de confianza? Haz la comprobación y valora tu resultado.

  4. ¿Cambiaría la proporción de casos en los que la media de la población no está incluida en el intervalo de confianza si modificas el tamaño de la muestra, manteniendo el mismo nivel de confianza? ¿Por qué? Comprueba experimentalemente si tu respuesta es correcta.

  5. ¿De cuál de los parámetros que has fijado inicialmente depende la proporción de casos en que la media de la población está incluida en el intervalo de confianza de la muestra?  Cambia los valores de dichos parámetros y toma los datos necesarios para contrastar experimentalmente tu respuesta.