5. 1. Tamaño muestral mínimo para la estimación de la media.
Consideremos dos nuevas situaciones:
- Se conoce de estudios anteriores, que el tiempo de reacción de los
conductores se distribuye de forma normal con una desviación
típica de 0,045 segundos. Si se quiere estimar el tiempo de reacción
medio con un error máximo admisible de 0,01 segundos con un nivel de
confianza del 90% . ¿Qué tamaño mínimo debería tener la muestra
aleatoria sobre la que tendríamos que trabajar?
- Las notas de selectividad de una signatura se distribuyen de forma
normal con una desviación típica de 0,45. Supongamos que después de
realizar un intervalo de confianza para estimar la nota media en
selectividad de los alumnos de una ciudad se obtuvo que este intervalo
era (6,975, 7,875) con un nivel de confianza del 95%. Si
consideramos que el margen de error del intervalo es demasiado grande y
nos interesaría reducirlo a la mitad. ¿Cuántos individuos debería tener
la nueva muestra aleatoria aleatoria para reducir a la mitad el error
máximo admisible manteniendo el mismo nivel de confianza?
Estas situaciones y otras muchas que se podrían plantear conducen al cálculo de un tamaño mínimo de muestra a partir del cual
se
cumplan determinadas condiciones en nuestra estimación de
un parámetro poblacional como la media.
De
la propia formulación del intervalo se observa que el tamaño que
debe exigirse para una muestra depende fundamentalmente del nivel de
confianza que se desee para los resultados, de la amplitud del
intervalo de confianza o error máximo que se esté dispuesto a
admitir y de la desviación típica poblacional o de la cuasi-desviación
típica de la muestra en caso de que no se conozca aquella. Fijados
estos, simplemente despejando algebraicamente
en las fórmulas, podemos calcular el tamaño mínimo de la muestra
que debe utilizarse para cumplir con las premisas estipuladas.
Así pues para un nivel de confianza
Deduciendo de la fórmula correspondiente al error máximo admisible en
el caso de la estimación de media poblacional con deviación típica
conocida:
Llegamos a la siguiente expresión para el
tamaño mínimo de muestra en el caso de estimación de una media
poblacional con desviación típìca poblacional conocida
Deduciendo de la fórmula correspondiente al error máximo admisible en
el caso de la estimación de media poblacional con deviación típica
poblacional desconocida:
Llegamos a la siguiente expresión para el tamaño mínimo de muestra en el
caso de estimación de una media poblacional con desviación típica
poblacional desconocida
La solución a cada uno de los dos ejemplos planteados al inicio de esta sección sería:
En la siguiente escena puedes calcular
diversos tamaños muestrales variando los controles correspondientes al
nivel de confianza y al error máximo admisible.
La
escena también dispone de la posibilidad de ver el cálculo de los
valores críticos asociados al nivel de confianza y también del cálculo
práctico de distintos casos de intervalos de confianza para estimación
de la media poblacional en los que puedes observar como se cumple en la
práctica la acotación del error máximo
admisible.
De la misma manera que antes, puedes
practicar en la siguiente escena en la que la desviación típica
poblacional se sustituye por las cuasi-desviaciones típicas muestrales.