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Dispersión y valores atípicos

Calcular dispersión, comparar variabilidad relativa y detectar valores que merecen revisión.

Míralo en un dibujo

La misma media no implica el mismo reparto. Descripción en el texto contiguo.
La misma media no implica el mismo reparto

Se comparan A={4,5,5,6} y B={1,5,5,9}. Ambas tienen media 5, pero B está mucho más dispersa.

Antes de seguir: ¿Qué grupo tiene mayor desviación típica?

Comprueba tu razonamiento

B. Sus valores extremos están más lejos de la media común 5.

Antes de empezar

Necesitas manejar: Tablas de frecuencias; Porcentajes; Ordenación de datos.

Escribe en papel tu respuesta a esta pregunta antes de desplegarla.

¿Por qué usar desviación típica además de varianza?

Porque está expresada en las unidades originales.

En un minuto

  • Porque está expresada en las unidades originales.
  • Si se divide por n o por n−1 y con qué finalidad.
  • La amplitud entre el primer y el tercer cuartil.
  • Con media cero, cercana a cero o escalas sin interpretación de razón.

Entiende la idea

El concepto

Dos distribuciones pueden tener la misma media y comportarse de manera muy distinta. La dispersión mide cuánto se separan los datos. El rango resta mínimo a máximo, pero depende solo de dos observaciones. La varianza promedia cuadrados de desviaciones respecto de la media; la desviación típica es su raíz cuadrada y recupera las unidades originales.

En esta lección se usa varianza descriptiva dividida por n. Cuando se estima una varianza poblacional a partir de una muestra se utiliza con frecuencia la corrección n−1, que se estudiará en inferencia. No deben mezclarse ambas convenciones en un mismo cálculo. Sumar una constante a todos los datos cambia la media pero no la dispersión; multiplicarlos por a multiplica la desviación típica por |a|.

Cómo utilizarlo sin errores

El coeficiente de variación CV=s/x̄ compara dispersión relativa cuando la media es positiva y la escala admite esa interpretación. No es apropiado con medias cero o cercanas a cero, ni en cualquier escala arbitraria. Una desviación de 2 unidades puede ser grande frente a una media de 10 y pequeña frente a 100.

Los cuartiles y el recorrido intercuartílico IQR=Q₃−Q₁ describen la zona central. La regla de cercas Q₁−1,5IQR y Q₃+1,5IQR señala posibles valores atípicos; no ordena borrarlos automáticamente. Pueden ser errores, casos legítimos o pistas importantes. Existen convenciones de cuartiles distintas: aquí se indica la utilizada en cada ejemplo para que el resultado sea reproducible.

Fórmulas y condiciones de uso

Lee las condiciones junto con cada expresión. Una fórmula sin sus hipótesis puede dar un resultado incorrecto.

s 2 = ∑ i n i ( x i − x ¯ ) 2 N
Dispersión y valores atípicos · expresión 1
RIC = Q 3 − Q 1
Dispersión y valores atípicos · expresión 2
[ Q 1 − 1 , 5 RIC ,   Q 3 + 1 , 5 RIC ] vallas orientativas
Dispersión y valores atípicos · expresión 3
Consultar la notación textual original

s²=(1/n)Σ(x_i−x̄)². s=√s². CV=s/x̄, cuando tiene sentido. IQR=Q₃−Q₁.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1 · Calcula la dispersión descriptiva de 8,10,12.

  1. La media es 10 y las desviaciones son −2,0,2.
  2. La varianza es (4+0+4)/3=8/3≈2,667. La desviación típica es √(8/3)≈1,633.
  3. El CV es 1,633/10≈0,1633, un 16,33 %. La varianza lleva unidades al cuadrado y la desviación las originales.

Ejemplo 2 · Detecta posibles atípicos en 1,2,3,4,5,6,7,30 usando medianas de las dos mitades.

  1. La mitad inferior es 1,2,3,4 y Q₁=(2+3)/2=2,5. La superior es 5,6,7,30 y Q₃=(6+7)/2=6,5.
  2. IQR=4. Las cercas son 2,5−6=−3,5 y 6,5+6=12,5.
  3. El 30 queda fuera y se marca para revisión. No se elimina sin investigar su origen.

Practica antes de mirar la solución

Práctica 1 · ¿Qué ocurre con media y desviación de 8,10,12 si se suma 90 a cada dato?

Primera ayuda

Las distancias entre observaciones no cambian.

Ver solución razonada

La media pasa a 100 y la desviación sigue siendo √(8/3). El CV se reduce aproximadamente a 1,633 %.

Práctica 2 · Calcula rango y varianza descriptiva de 3,3,3.

Primera ayuda

No hay separación entre datos.

Ver solución razonada

El rango es 0 y todas las desviaciones a la media son cero, así que la varianza y la desviación típica valen 0.

Práctica 3 · Si se multiplican todos los datos por 10, ¿cómo cambian varianza y desviación típica?

Primera ayuda

Una usa cuadrados y la otra su raíz.

Ver solución razonada

La varianza se multiplica por 100 y la desviación típica por 10. La media también se multiplica por 10.

El error que debes evitar

No mezclar varianza descriptiva y estimadora. No borrar automáticamente atípicos. No comparar dispersiones relativas con un CV sin sentido.

Comprueba lo aprendido

Autoevaluación formativa: no es una nota oficial ni un examen vigilado.

La varianza tiene unidades…

  1. Originales sin cambio
  2. Al cuadrado
  3. Siempre porcentuales
Solución y explicación

Respuesta: Al cuadrado. Se promedian cuadrados de desviaciones.

Un valor fuera de las cercas debe…

  1. Borrarse automáticamente
  2. Cambiarse por la media
  3. Revisarse y justificarse
Solución y explicación

Respuesta: Revisarse y justificarse. Puede ser una observación válida o un error, y hay que distinguirlos.

Sumar una constante a todos los datos…

  1. No cambia la desviación típica
  2. Multiplica la varianza por esa constante
  3. Hace el rango cero
Solución y explicación

Respuesta: No cambia la desviación típica. Las diferencias respecto de la nueva media permanecen iguales.

Recupera las ideas de memoria

Antes de revelar cada respuesta, di la tuya en voz alta o escríbela. Marca si la recordabas para programar el siguiente repaso.

¿Por qué usar desviación típica además de varianza?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

Porque está expresada en las unidades originales.

Intenta responder antes de mirar.

¿Qué hay que aclarar al calcular varianza?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

Si se divide por n o por n−1 y con qué finalidad.

Intenta responder antes de mirar.

¿Qué mide el IQR?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

La amplitud entre el primer y el tercer cuartil.

Intenta responder antes de mirar.

¿Cuándo es problemático el CV?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

Con media cero, cercana a cero o escalas sin interpretación de razón.

Intenta responder antes de mirar.

Explícalo y llévalo a otro problema

Explica por qué dos grupos con media 10 pueden necesitar apoyos distintos si uno tiene todos los valores cerca de 10 y otro está muy disperso.

Cierre en papel: explica el procedimiento, anota una condición de validez y vuelve a resolver un ejercicio que te haya costado sin consultar sus pasos.

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Fuentes y revisión editorial

Material de elaboración propia con asistencia de IA. Revisión docente final pendiente. La comprobación técnica no certifica la adaptación a una convocatoria concreta de PAU.