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Intervalos de confianza para proporciones
Problema
2024 · Ordinaria · Reserva
7
Examen
EJERCICIO 7
a) Para estimar la proporción de mujeres matriculadas en carreras STEM en Andalucía, se realiza una encuesta a 20002000 universitarias andaluzas elegidas al azar y se obtiene que 710710 de ellas están matriculadas en carreras STEM. Con un nivel de confianza del 96.5%96.5\%, calcule un intervalo de confianza para estimar la proporción de mujeres matriculadas en carreras STEM en Andalucía.b) En otra comunidad autónoma, al seleccionar una muestra de universitarias, se observa que el porcentaje de mujeres matriculadas en carreras STEM es del 37%37\%. Con un nivel de confianza del 98%98\%, calcule el tamaño mínimo de esa nueva muestra para que el error máximo cometido sea del 1.5%1.5\%.
Inferencia estadísticaIntervalo de confianzaTamaño muestral
a) Para estimar la proporción de mujeres matriculadas en carreras STEM en Andalucía, se realiza una encuesta a 20002000 universitarias andaluzas elegidas al azar y se obtiene que 710710 de ellas están matriculadas en carreras STEM. Con un nivel de confianza del 96.5%96.5\%, calcule un intervalo de confianza para estimar la proporción de mujeres matriculadas en carreras STEM en Andalucía.

Los datos proporcionados son:Tamaño de la muestra: n=2000n = 2000 Número de "éxitos" (mujeres en carreras STEM): x=710x = 710 Nivel de confianza: 1α=0.9651 - \alpha = 0.965 Calculamos la proporción muestral:

p^=xn=7102000=0.355\hat{p} = \frac{x}{n} = \frac{710}{2000} = 0.355

La proporción complementaria es:

q^=1p^=10.355=0.645\hat{q} = 1 - \hat{p} = 1 - 0.355 = 0.645

Ahora, determinamos el valor crítico zα/2z_{\alpha/2}. Dado que el nivel de confianza es 1α=0.9651 - \alpha = 0.965, entonces α=10.965=0.035\alpha = 1 - 0.965 = 0.035. Por lo tanto, α/2=0.035/2=0.0175\alpha/2 = 0.035 / 2 = 0.0175.Buscamos el valor zα/2z_{\alpha/2} tal que P(Zzα/2)=1α/2=10.0175=0.9825P(Z \le z_{\alpha/2}) = 1 - \alpha/2 = 1 - 0.0175 = 0.9825.Consultando las tablas de la distribución normal estándar o usando una calculadora, obtenemos que:

zα/22.10z_{\alpha/2} \approx 2.10

La fórmula para el intervalo de confianza de una proporción es:

IC=p^±zα/2p^q^n\text{IC} = \hat{p} \pm z_{\alpha/2} \sqrt{\frac{\hat{p}\hat{q}}{n}}

Sustituyendo los valores:

IC=0.355±2.100.3550.6452000\text{IC} = 0.355 \pm 2.10 \sqrt{\frac{0.355 \cdot 0.645}{2000}}
IC=0.355±2.100.2290752000\text{IC} = 0.355 \pm 2.10 \sqrt{\frac{0.229075}{2000}}
IC=0.355±2.100.0001145375\text{IC} = 0.355 \pm 2.10 \sqrt{0.0001145375}
IC=0.355±2.100.010702\text{IC} = 0.355 \pm 2.10 \cdot 0.010702
IC=0.355±0.022474\text{IC} = 0.355 \pm 0.022474

Calculamos los límites del intervalo:

Lıˊmite inferior=0.3550.022474=0.332526\text{Límite inferior} = 0.355 - 0.022474 = 0.332526
Lıˊmite superior=0.355+0.022474=0.377474\text{Límite superior} = 0.355 + 0.022474 = 0.377474

El intervalo de confianza para la proporción de mujeres matriculadas en carreras STEM en Andalucía es aproximadamente [0.3325,0.3775][0.3325, 0.3775].

b) En otra comunidad autónoma, al seleccionar una muestra de universitarias, se observa que el porcentaje de mujeres matriculadas en carreras STEM es del 37%37\%. Con un nivel de confianza del 98%98\%, calcule el tamaño mínimo de esa nueva muestra para que el error máximo cometido sea del 1.5%1.5\%.

Los datos proporcionados son:Proporción estimada: p=0.37p = 0.37 (el porcentaje observado en la muestra se usa como estimación de pp para el cálculo del tamaño muestral).Nivel de confianza: 1α=0.981 - \alpha = 0.98 Error máximo permitido: E=1.5%=0.015E = 1.5\% = 0.015 Calculamos α=10.98=0.02\alpha = 1 - 0.98 = 0.02, por lo tanto, α/2=0.01\alpha/2 = 0.01.Buscamos el valor zα/2z_{\alpha/2} tal que P(Zzα/2)=1α/2=10.01=0.99P(Z \le z_{\alpha/2}) = 1 - \alpha/2 = 1 - 0.01 = 0.99.Consultando las tablas de la distribución normal estándar o usando una calculadora, obtenemos que:

zα/22.33z_{\alpha/2} \approx 2.33

La fórmula para el error máximo en la estimación de una proporción es:

E=zα/2p(1p)nE = z_{\alpha/2} \sqrt{\frac{p(1-p)}{n}}

Despejamos nn de la fórmula:

E2=zα/22p(1p)nE^2 = z_{\alpha/2}^2 \frac{p(1-p)}{n}
n=zα/22p(1p)E2n = \frac{z_{\alpha/2}^2 \cdot p(1-p)}{E^2}

Sustituimos los valores conocidos:

n=(2.33)20.37(10.37)(0.015)2n = \frac{(2.33)^2 \cdot 0.37 \cdot (1 - 0.37)}{(0.015)^2}
n=5.42890.370.630.000225n = \frac{5.4289 \cdot 0.37 \cdot 0.63}{0.000225}
n=5.42890.23310.000225n = \frac{5.4289 \cdot 0.2331}{0.000225}
n=1.266226590.000225n = \frac{1.26622659}{0.000225}
n5627.67n \approx 5627.67

Dado que el tamaño de la muestra debe ser un número entero y se busca el tamaño mínimo para garantizar el error deseado, debemos redondear al entero superior.El tamaño mínimo de la muestra es 56285628 universitarias.