Intervalos de confianza

Conceptos Claves |
1. Un intervalo de confianza aporta más información que un estimador puntual cuando se quiere hacer inferencias sobre parámetros poblacionales.
2. Existen intervalos de confianzas bilaterales y unilaterales.
3. La amplitud de un intervalo de confianza está determinado por: el nivel de confianza establecido; la variabilidad de los datos; el tamaño de la muestra.
4. En unestudio Caso-Control o uno de Cohorte, es posible (y frecuentemente deseable) construir intervalos de confianza para Odds Ratios y Riesgos Relativos.
5. Un intervalo de confianza permite verificar hipótesis planteadas acerca de parámetros poblacionales. |
4.2 Intervalos de confianza
En el contexto de estimar un parámetro poblacional, un intervalo de confianza es un rango de valores (calculado enuna muestra) en el cual se encuentra el verdadero valor del parámetro, con una probabilidad determinada.
La probabilidad de que el verdadero valor del parámetro se encuentre en el intervalo construido se denomina nivel de confianza, y se denota 1-α. La probabilidad de equivocarnos se llama nivel de significancia y se simboliza α. Generalmente se construyen intervalos con confianza 1-α=95% (osignificancia α=5% Menos frecuentes son los intervalos con α=10% o α=1%)
Para construir un intervalo de confianza, se puede comprobar que la distribución Normal Estándar cumple 1:
P (-1.96 < z < 1.96) = 0.95
(Lo anterior se puede comprobar con una tabla de probabilidades o un programa computacional que calcule probabilidades normales).
Luego, si una variable X tiene distribución Ν(μ, σ2),entonces el 95% de las veces se cumple:

Despejando μ en la ecuación se tiene:

El resultado es un intervalo que incluye al el 95% de las veces. Es decir, es un intervalo de confianza al 95% para la media cuando la variable X es normal y es conocido.

Intervalo de confianza para un Promedio
Generalmente, cuando se quiere construir un intervalo de confianza para la media poblacional, la varianzapoblacional es desconocida, por lo que el intervalo para construido al final de II es muy poco práctico.
Si en el intervalo se reemplaza la desviación estándar poblacional por la desviación estándar muestral s, el intervalo de confianza toma la forma:

La cual es una buena aproximación para el intervalo de confianza de 95% para con desconocido. Esta aproximación es mejor en la medida que eltamaño muestral sea grande.
Cuando el tamaño muestral es pequeño, el intervalo de confianza requiere utilizar la distribución t de Student (con n-1 grados de libertad, siendo n el tamaño de la muestra), en vez de la distribución normal (por ejemplo, para un intervalo de 95% de confianza, los límites del intervalo ya no serán construidos usando el valor 1,96).
Ejemplo:
Los siguientes datos son lospuntajes obtenidos para 45 personas de una escala de depresión (mayor puntaje significa mayor depresión).

2 | 5 | 6 | 8 | 8 | 9 | 9 | 10 | 11 |
11 | 11 | 13 | 13 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 |
14 | 15 | 15 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 |
16 | 16 | 17 | 17 | 17 | 18 | 18 | 18 | 19 |
19 | 19 | 19 | 19 | 19 | 19 | 19 | 20 | 20 |
Para construir un intervalo de confianza para el puntajepromedio poblacional, asumamos que los datos tienen distribución normal, con varianza poblacional desconocida. Como es desconocido, lo estimamos por s=18,7. Luego, un intervalo de confianza aproximado es:

Luego, el intervalo de confianza para es (13,2 , 15,8). Es decir, el puntaje promedio poblacional se encuentra entre 13,2 y 15,8 con una confianza 95%.

Intervalo de Confianza para una ProporciónEn este caso, interesa construir un intervalo de confianza para una proporción o un porcentaje poblacional (por ejemplo, el porcentaje de personas con hipertensión, fumadoras, etc.)
Si el tamaño muestral n es grande, el Teorema Central del Límite nos asegura que:

O bien:

Donde p es el porcentaje de personas con la característica de interés en la población (o sea, es el parámetro de...