AndalucíaAndalucía
MadridMadrid
CataluñaCataluña
GaliciaGalicia
MurciaMurcia
ValenciaValencia
En construcciónAñadimos comunidades, materias, años y soluciones de forma progresiva y constante.
Inferencia de la media
Problema
2023 · Ordinaria · Reserva
8
Examen

El gasto mensual por vivienda en electricidad de los inquilinos de la zona centro de una determinada ciudad sigue una ley Normal con desviación típica 18.2518.25 €. Se ha tomado una muestra aleatoria de 361 de estas viviendas obteniendo como resultado un gasto medio de 9797 €.

a) Obtenga el intervalo de confianza del 93 %93 \ \% para el gasto medio mensual en electricidad por vivienda.b) ¿Cuál es el tamaño mínimo que debe tener una muestra para que el error cometido al estimar la media, con un nivel de confianza del 91 %91 \ \%, sea un tercio del error cometido en el intervalo (95.5,98.5)(95.5, 98.5)?
Intervalo de confianzaMedia poblacionalTamaño muestral+1
Datos iniciales

Desviación típica poblacional: σ=18.25\sigma = 18.25 Tamaño de la muestra: n=361n = 361 Gasto medio de la muestra: xˉ=97\bar{x} = 97

a) Obtenga el intervalo de confianza del 93 %93 \ \% para el gasto medio mensual en electricidad por vivienda.

El nivel de confianza es del 93 %93 \ \%, por lo tanto, 1α=0.931 - \alpha = 0.93, lo que implica α=0.07\alpha = 0.07. Entonces, α/2=0.035\alpha/2 = 0.035.Buscamos el valor crítico zα/2z_{\alpha/2} tal que P(Z<zα/2)=1α/2=10.035=0.965P(Z < z_{\alpha/2}) = 1 - \alpha/2 = 1 - 0.035 = 0.965. Consultando la tabla de la distribución normal estándar o usando una calculadora, obtenemos z0.0351.81z_{0.035} \approx 1.81.La fórmula del intervalo de confianza para la media cuando la desviación típica poblacional es conocida es:

IC=(xˉzα/2σn,xˉ+zα/2σn)IC = \left( \bar{x} - z_{\alpha/2} \frac{\sigma}{\sqrt{n}}, \bar{x} + z_{\alpha/2} \frac{\sigma}{\sqrt{n}} \right)

Sustituyendo los valores conocidos:

IC=(971.8118.25361,97+1.8118.25361)IC = \left( 97 - 1.81 \frac{18.25}{\sqrt{361}}, 97 + 1.81 \frac{18.25}{\sqrt{361}} \right)

Calculamos el error máximo de estimación (E):

E=1.8118.25191.810.96051.738E = 1.81 \frac{18.25}{19} \approx 1.81 \cdot 0.9605 \approx 1.738

Entonces, el intervalo de confianza es:

IC=(971.738,97+1.738)=(95.262,98.738)IC = (97 - 1.738, 97 + 1.738) = (95.262, 98.738)
b) ¿Cuál es el tamaño mínimo que debe tener una muestra para que el error cometido al estimar la media, con un nivel de confianza del 91 %91 \ \%, sea un tercio del error cometido en el intervalo (95.5,98.5)(95.5, 98.5)?

Primero, calculamos el error del intervalo dado (95.5,98.5)(95.5, 98.5). El error (Edado)(E_{dado}) es la mitad de la longitud del intervalo:

Edado=98.595.52=32=1.5E_{dado} = \frac{98.5 - 95.5}{2} = \frac{3}{2} = 1.5

El nuevo error deseado (EnuevoE_{nuevo}) debe ser un tercio de este valor:

Enuevo=1.53=0.5E_{nuevo} = \frac{1.5}{3} = 0.5

Ahora, determinamos el valor crítico zα/2z_{\alpha/2} para un nivel de confianza del 91 %91 \ \%. 1α=0.911 - \alpha = 0.91, lo que implica α=0.09\alpha = 0.09. Entonces, α/2=0.045\alpha/2 = 0.045.Buscamos zα/2z_{\alpha/2} tal que P(Z<zα/2)=10.045=0.955P(Z < z_{\alpha/2}) = 1 - 0.045 = 0.955. Consultando la tabla de la distribución normal estándar o usando una calculadora, obtenemos z0.0451.695z_{0.045} \approx 1.695.La fórmula para el error de estimación es E=zα/2σnE = z_{\alpha/2} \frac{\sigma}{\sqrt{n}}. Despejamos nn:

n=(zα/2σE)2n = \left( \frac{z_{\alpha/2} \cdot \sigma}{E} \right)^2

Sustituyendo los valores para el nuevo error y el nuevo nivel de confianza:

n=(1.69518.250.5)2n = \left( \frac{1.695 \cdot 18.25}{0.5} \right)^2
n=(30.923750.5)2n = \left( \frac{30.92375}{0.5} \right)^2
n=(61.8475)2n = (61.8475)^2
n3824.116n \approx 3824.116

Dado que el tamaño de la muestra debe ser un número entero y debe garantizar que el error sea como máximo el valor deseado, redondeamos al siguiente entero.El tamaño mínimo que debe tener la muestra es 38253825 viviendas.