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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Estadística para Administracióny Economía

a

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

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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

a

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