Newbold Estadistica
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Estadística paraadministración y economía
6ª ediciónIncluye CD
6ª ed.
www.pearsoneducacion.com ISBN: 978-84-832-2403-8
9 7 8 8 4 8 3 2 2 4 0 3 8
Este libro está escrito con el fin de ofrecer una buena introduc-ción a los métodos estadísticos aplicados para que sus lectores puedan realizar un sólido análisis estadístico en muchas situa-ciones empresariales y económicas. Hemos hecho hincapié en la comprensión de los supuestos que son necesarios para reali-zar un análisis profesional. Con las computadoras modernas, es fácil calcular a partir de los datos las salidas necesarias para muchos métodos estadísticos. Es tentador, pues, aplicar mera-mente sencillas “reglas” utilizando estas salidas, enfoque que se adopta en numerosos libros de texto. El nuestro es combinar los conocimientos con muchos ejemplos y ejercicios y mostrar que la comprensión de los métodos y de sus supuestos es útil para entender los problemas empresariales y económicos.
Incluye CDEl libro va acompañado de un CD-ROM que
contiene los archivos de datos relativos a los ejemplos y ejercicios resueltos.
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Paul Newbold.indd 1 5/12/07 10:25:20
Estadística para Administracióny EconomíaSEXTA EDICIÓN
Paul NewboldUniversity of Nottingham
William L. CarlsonSt. Olaf College
Betty M. ThorneStetson University
TraducciónEsther Rabasco Espáriz
Revisión TécnicaLuis TohariaUniversidad de Alcalá de Henares
Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey 07458 Madrid
Datos de catalogación bibliográfica
Paul Newbold, William L. Carlson y Betty M. ThorneEstadística para Administración y Economía
PEARSON EDUCACIÓN, S.A., Madrid, 2008
Materia: 519.5 Métodos estadísticos
Formato 195 # 250 mm Páginas: 1088
Todos los derechos reservados.Queda prohibida, salvo excepción prevista en la Ley, cualquier forma de reproducción, distribución,comunicación pública y transformación de esta obra sin contar con autorización de los titularesde propiedad intelectual. La infracción de los derechos mencionados puede ser constitutivade delito contra la propiedad intelectual (arts. 270 y sgts. Código Penal).
Authorized translation from the English language edition, entitled STATISTICS FOR BUSINESSAND ECONOMICS, 6th Edition by NEWBOLD, PAUL; CARLSON, WILLIAM; THORNE, BETTY,published by Pearson Education, Inc, publishing as Prentice Hall, Copyright 5 2007.
All rights reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means,electronic or mechanical photocopying, recording or by and information storage retrievalsystem, without permission from Pearson Education, Inc.
Spanish language edition published by PEARSON EDUCATION S.A., Copyright 5 2008
DERECHOS RESERVADOS5 2008 por PEARSON EDUCACIÓN, S.A.Ribera del Loira, 2828042 Madrid (España)
Paul Newbold, William L. Carlson y Betty M. ThorneEstadística para Administración y Economía
ISBN: 978-84-8322-403-8Depósito legal:
PEARSON PRENTICE HALL es un sello editorial autorizado de PEARSON EDUCACIÓN, S.A.
Equipo editorial:Editor: Alberto CañizalTécnico editorial: Elena Bazaco
Equipo de producción:Director: José Antonio ClaresTécnico: José Antonio Hernán
Diseño de cubierta: Equipo de diseño de PEARSON EDUCACIÓN, S.A.
Composición: COPIBOOK, S.L.
Impreso por:
IMPRESO EN ESPAÑA - PRINTED IN SPAINEste libro ha sido impreso con papel y tintas ecológicos
ISBN: 978-84-8322-782-4
Dedico este libro a mi mujer Charlotte, a nuestros hijos Andrea,Douglas y Larry y a nuestros nietos Ezra, Savanah,
Rellana, Anna, Eva Rose y Emily
William L. Carlson
Dedico este libro a mi marido Jim y a nuestra familiaJennie, Ann, Renee, Jon, Chris, Jon, Marius, Mihaela,
Cezara y Anda
Betty M. Thorne
SOBRE LOS AUTORES
Bill Carlson es profesor emérito de economía en St. Olaf College,donde lleva 31 años enseñando, ha sido varias veces director de de-partamento y ha desempeñado diversas funciones administrativas,entre las que se encuentra la de Director del Centro de Cálculo.También ha ocupado diversos cargos en la administración pública deEstados Unidos y en la Universidad de Minnesota, además de pro-nunciar conferencias en numerosas universidades. Fue elegidomiembro honorario de Phi Beta Kappa. También trabajó 10 años enel sector privado y en empresas de consultoría antes de iniciar su ca-rrera en St. Olaf. Se licenció en ingeniería en la Michigan Technolo-gical University (BS), realizó un Máster (MS) en el Illinois Instituteof Technology y se doctoró (Ph.D.) en Administración Cuantitativade Empresas en la Rackham Graduate School de la Universidad deMichigan. Entre sus investigaciones, se encuentran numerosos estu-dios sobre la administración de empresas, la seguridad vial y la ense-ñanza de la estadística. Ha publicado anteriormente dos libros detexto de estadística. Ha sido profesor encargado de numerosos gru-pos de estudiantes que han realizado estancias de estudio en diversospaíses de todo el mundo. Entre los cargos que ocupa actualmente seencuentran el de Director Ejecutivo del Cannon Valley Elder Colle-gium. Disfruta con sus nietos y con la ebanistería, y le encantaviajar, leer y que le encarguen trabajos en la parte septentrional delestado de Wisconsin.
Betty M. Thorne, autora, investigadora y profesora galardonada conpremios a la docencia, es profesora de Ciencias de la Decisión y Di-rectora de Estudios de Grado en la School of Business Administra-tion de Stetson University en DeLand (Florida). Galardonada con elMcEniry Award for Excellence in Teaching de la Stetson University,el máximo premio que se concede a un profesor de la Stetson Uni-versity, también ha recibido el Outstanding Teacher of the YearAward y el Professor of the Year Award de la School of BusinessAdministration en Stetson. Enseña asimismo en el programa de vera-no de Stetson University en Innsbruck (Austria); el College of Law
de Stetson University; el programa de MBA Ejecutivo de Stetson University, y el ExecutivePassport Program de Stetson University. En 2004 y 2005, fue nombrada mejor profesora delprograma JD/MBA del College of Law de Stetson. Se licenció en Geneva College e hizo elMáster y el Doctorado en la Universidad de Indiana. Es miembro del comité de planificación ySecretaria/Tesorera de las jornadas tituladas Making Statistics More Effective in Schools andBusiness, en las que se reúne anualmente con estadísticos para debatir sobre cuestiones de in-vestigación y enseñanza. También es miembro del Decision Sciences Institute, de la AmericanSociety for Quality y de la American Statistical Association. Participa en un estudio quinquenaltitulado North American Fareston versus Tamoxifen Adjuvant (NAFTA) Trial sobre el cáncerde mama (http://www.naftatrial.com).
Ella y su marido, Jim, tienen cuatro hijos. Viajan mucho, asisten a clases de teología, parti-cipan en organizaciones internacionales dedicadas a ayudar a niños desfavorecidos y hacen tra-bajo apostólico en Rumanía.
viii Contenido
CONTENIDO ABREVIADO
Capítulo 1. ¿Por qué estudiar estadística? ................................................................ 1
Capítulo 2. Descripción gráfica de los datos ........................................................... 9
Capítulo 3. Descripción numérica de los datos ........................................................ 49
Capítulo 4. Probabilidad ............................................................................................ 83
Capítulo 5. Variables aleatorias discretas y distribuciones de probabilidad ........... 145
Capítulo 6. Variables aleatorias continuas y distribuciones de probabilidad ......... 201
Capítulo 7. Muestreo y distribuciones en el muestreo ............................................ 249
Capítulo 8. Estimación: una población ..................................................................... 295
Capítulo 9. Estimación: otros temas ......................................................................... 325
Capítulo 10. Contraste de hipótesis ............................................................................ 353
Capítulo 11. Contraste de hipótesis II ........................................................................ 393
Capítulo 12. Regresión simple .................................................................................... 431
Capítulo 13. Regresión múltiple ................................................................................. 487
Capítulo 14. Otros temas del análisis de regresión .................................................... 575
Capítulo 15. Estadística no paramétrica ..................................................................... 627
Capítulo 16. Contrastes de la bondad del ajuste y tablas de contingencia ............... 655
Capítulo 17. Análisis de la varianza ........................................................................... 681
Capítulo 18. Introducción a la calidad ....................................................................... 729
Capítulo 19. Análisis de series temporales y predicción ........................................... 763
Capítulo 20. Otros temas relacionados con el muestreo ............................................ 811
Capítulo 21. Teoría estadística de la decisión ............................................................ 855
CONTENIDO
PRÓLOGO ....................................................................................................................................... xix
CAPÍTULO 1. ¿Por qué estudiar estadística? ........................................................................ 11.1. La toma de decisiones en un entorno incierto ........................................ 21.2. El muestreo ............................................................................................... 31.3. Estadística descriptiva e inferencial ......................................................... 4
Descripción de los datos .............................................................................. 5Realización de inferencias ............................................................................ 6
CAPÍTULO 2. Descripción gráfica de los datos ..................................................................... 92.1. Clasificación de las variables ................................................................... 10
Categóricas o numéricas ............................................................................... 10Niveles de medición .................................................................................... 10
2.2. Gráficos para describir variables categóricas .......................................... 13Tablas ......................................................................................................... 13Gráficos de barras y gráficos de tarta ............................................................ 14Diagramas de Pareto .................................................................................... 16
2.3. Gráficos para describir datos de series temporales ................................. 202.4. Gráficos para describir variables numéricas ........................................... 24
Distribuciones de frecuencias ....................................................................... 24Histogramas y ojivas .................................................................................... 27Diagramas de tallo y hojas ........................................................................... 30
2.5. Tablas y gráficos para describir relaciones entre variables .................... 32Diagramas de puntos dispersos ..................................................................... 33Tablas cruzadas ........................................................................................... 34
2.6. Errores en la presentación de datos ......................................................... 39Histogramas engañosos ................................................................................ 40Gráficos de series temporales engañosos ....................................................... 42
CAPÍTULO 3. Descripción numérica de los datos ................................................................. 493.1. Medidas de la tendencia central .............................................................. 50
Media, mediana, moda ................................................................................. 50Forma de la distribución .............................................................................. 52
3.2. Medidas de la variabilidad ....................................................................... 55Rango y rango intercuartílico ....................................................................... 55
Varianza y desviación típica ......................................................................... 57Teorema de Chebychev y regla empírica ...................................................... 59Coeficiente de variación ............................................................................... 61
3.3. Media ponderada y medidas de datos agrupados .................................... 643.4. Medidas de las relaciones entre variables ............................................... 693.5. Obtención de relaciones lineales ............................................................. 75
CAPÍTULO 4. Probabilidad ...................................................................................................... 834.1. Experimento aleatorio, resultados, sucesos ............................................. 844.2. La probabilidad y sus postulados ............................................................ 92
Probabilidad clásica ..................................................................................... 92Frecuencia relativa ....................................................................................... 95Probabilidad subjetiva .................................................................................. 96
4.3. Reglas de la probabilidad ......................................................................... 102Probabilidad condicionada ............................................................................ 104Independencia estadística ............................................................................. 108
4.4. Probabilidades bivariantes ........................................................................ 116Ventaja (odds) ............................................................................................. 120Cociente de «sobreparticipación» .................................................................. 121
4.5. El teorema de Bayes ................................................................................ 128
CAPÍTULO 5. Variables aleatorias discretas y distribuciones de probabilidad ................ 1455.1. Variables aleatorias .................................................................................. 1465.2. Distribuciones de probabilidad de variables aleatorias discretas ........... 1485.3. Propiedades de las variables aleatorias discretas .................................... 151
Valor esperado de una variable aleatoria discreta .......................................... 151Varianza de una variable aleatoria discreta .................................................... 153Media y varianza de funciones lineales de una variable aleatoria ................... 156
5.4. Distribución binomial ............................................................................... 1615.5. Distribución hipergeométrica ................................................................... 1705.6. La distribución de Poisson ....................................................................... 173
Aproximación de Poisson de la distribución binominal .................................. 176Comparación de la distribución de Poisson y la distribución binomial ............ 177
5.7. Distribución conjunta de variables aleatorias discretas .......................... 179Aplicaciones informáticas ............................................................................. 183Covarianza .................................................................................................. 183Correlación .................................................................................................. 184Funciones lineales de variables aleatorias ...................................................... 186Análisis de carteras ...................................................................................... 189
CAPÍTULO 6. Variables aleatorias continuas y distribuciones de probabilidad ............... 2016.1. Variables aleatorias continuas .................................................................. 202
La distribución uniforme .............................................................................. 2056.2. Esperanzas de variables aleatorias continuas .......................................... 2086.3. La distribución normal ............................................................................. 211
Gráficos de probabilidades normales ............................................................. 2206.4. La distribución normal como aproximación de la distribución
binomial .................................................................................................... 225Variable aleatoria proporcional ..................................................................... 229
xii Contenido
6.5. La distribución exponencial ..................................................................... 2316.6. Distribución conjunta de variables aleatorias continuas ......................... 234
Combinaciones lineales de variables aleatorias .............................................. 238
CAPÍTULO 7. Muestreo y distribuciones en el muestreo ..................................................... 2497.1. Muestreo de una población ...................................................................... 2507.2. Distribuciones de las medias muestrales en el muestreo ........................ 254
Teorema del límite central ........................................................................... 260Intervalos de aceptación ............................................................................... 265
7.3. Distribuciones de proporciones muestrales en el muestreo .................... 2727.4. Distribuciones de las varianzas muestrales en el muestreo .................... 277
CAPÍTULO 8. Estimación: una población .............................................................................. 2958.1. Propiedades de los estimadores puntuales ............................................... 296
Estimador insesgado .................................................................................... 297Estimador consistente ................................................................................... 298Estimador eficiente ...................................................................................... 298
8.2. Intervalos de confianza de la media: varianza poblacional conocida .... 302Intervalos basados en la distribución normal ................................................. 304Reducción del margen de error ..................................................................... 307
8.3. Intervalos de confianza de la media: varianza poblacional desconocida .... 309Distribución t de Student .............................................................................. 310Intervalos basados en la distribución t de Student .......................................... 312
8.4. Intervalos de confianza de proporciones de la población (grandesmuestras) ................................................................................................... 315
CAPÍTULO 9. Estimación: otros temas ................................................................................... 3259.1. Intervalos de confianza de la diferencia entre las medias de dos
poblaciones normales ............................................................................... 326Muestras dependientes ................................................................................. 326Muestras independientes, varianzas poblacionales conocidas .......................... 328
9.2. Intervalos de confianza de la diferencia entre las medias de dospoblacionales normales cuando las varianzas poblacionales sonconocidas ................................................................................................... 331Muestras independientes, varianzas poblacionales que se supone que soniguales ........................................................................................................ 331Muestras independientes, varianzas poblacionales que no se supone que seaniguales ........................................................................................................ 334
9.3. Intervalos de confianza de la diferencia entre dos proporcionespoblacionales (grandes muestras) ............................................................ 337
9.4. Intervalos de confianza de la varianza de una distribución normal ....... 3409.5. Elección del tamaño de la muestra .......................................................... 344
Media de una población que sigue una distribución normal, varianzapoblacional conocida .................................................................................... 344Proporción poblacional ................................................................................. 346
CAPÍTULO 10. Contraste de hipótesis ...................................................................................... 35310.1. Conceptos del contraste de hipótesis ..................................................... 35410.2. Contrastes de la media de una distribución normal: varianza
poblacional conocida .............................................................................. 360
Contenido xiii
p-valor ...................................................................................................... 362Hipótesis alternativa bilateral ...................................................................... 369
10.3. Contrastes de la media de una distribución normal: varianzapoblacional desconocida ......................................................................... 372
10.4. Contrastes de la proporción poblacional (grandes muestras) ............... 37610.5. Valoración de la potencia de un contraste ............................................ 380
Contrastes de la media de una distribución normal: variable poblacionalconocida .................................................................................................... 380Potencia de los contrastes de proporciones poblacionales (grandes muestras) ... 383
CAPÍTULO 11. Contraste de hipótesis II .................................................................................. 39311.1. Contrastes de la diferencia entre dos medias poblacionales ................ 394
Dos medias, datos pareados ........................................................................ 395Dos medias, muestras independientes, varianzas poblacionales conocidas ..... 398Dos medias, poblaciones independientes, varianzas desconocidas que sesupone que son iguales .............................................................................. 401Dos medias, muestras independientes, varianzas poblacionales desconocidasque se supone que no son iguales ............................................................... 404
11.2. Contrastes de la diferencia entre dos proporciones poblacionales(grandes muestras) .................................................................................. 408
11.3. Contrastes de la varianza de una distribución normal .......................... 41211.4. Contrastes de la igualdad de las varianzas entre dos poblaciones
distribuidas normalmente ....................................................................... 41611.5. Algunas observaciones sobre el contraste de hipótesis ........................ 420
CAPÍTULO 12. Regresión simple ............................................................................................... 43112.1. Análisis de correlación ........................................................................... 432
Contraste de hipótesis de la correlación ...................................................... 43312.2. Modelo de regresión lineal .................................................................... 43712.3. Estimadores de coeficientes por el método de mínimos cuadrados ..... 442
Cálculo por ordenador del coeficiente de regresión ...................................... 44512.4. El poder explicativo de una ecuación de regresión lineal .................... 448
El coeficiente de determinación R2 ............................................................. 45012.5. Inferencia estadística: contrastes de hipótesis e intervalos de
confianza ................................................................................................. 456Contraste de hipótesis del coeficiente de la pendiente poblacional utilizandola distribución F ........................................................................................ 463
12.6. Predicción ............................................................................................... 46612.7. Análisis gráfico ....................................................................................... 472
CAPÍTULO 13. Regresión múltiple ............................................................................................ 48713.1. El modelo de regresión múltiple ........................................................... 488
Especificación del modelo .......................................................................... 488Desarrollo del modelo ................................................................................ 491Gráficos tridimensionales ........................................................................... 494
13.2. Estimación de coeficientes ..................................................................... 496Método de mínimos cuadrados ................................................................... 497
13.3. Poder explicativo de una ecuación de regresión múltiple .................... 504
xiv Contenido