🧮 Computational Mathematics

Inicio · Parte 10 — Estadística e inferencia

205 — Intervalos de confianza

universitario-avanzado clase 5 de 20 4 horas demostración confidence_intervals

El 95 % de un intervalo de confianza es una propiedad del procedimiento, no del parámetro.

Fórmulas

IC 95 % ≈ x̄ ± 1,96·(s/√n)
cobertura: proporción de intervalos que contienen θ al repetir el estudio
amplitud ∝ 1/√n

Desarrollo

La frase «hay un 95 % de probabilidad de que el parámetro esté en el intervalo» es incorrecta en el marco frecuentista, y es probablemente la frase mal dicha con más frecuencia en toda la ciencia aplicada. El parámetro es un número fijo: o está en el intervalo o no está, y no hay probabilidad en ello.

Lo que es aleatorio es el intervalo, porque se calcula a partir de datos aleatorios. La afirmación correcta es sobre el procedimiento: si se repitiera el estudio muchas veces, alrededor del 95 % de los intervalos construidos así contendrían el parámetro. El 95 % es una tasa de acierto a largo plazo del método, no una creencia sobre este caso concreto.

La distinción no es pedantería. Cambia lo que se puede concluir, y explica por qué existe el intervalo creíble bayesiano de la clase 217, que sí admite la lectura probabilística directa porque parte de tratar el parámetro como variable aleatoria. Ambos son legítimos; lo ilegítimo es dar la interpretación de uno al otro.

La cobertura real puede quedarse por debajo de la nominal cuando los supuestos fallan: muestras pequeñas, poblaciones muy asimétricas o uso de la normal donde correspondía la t. Un intervalo del 95 % que en simulación cubre el 93 % está informando de que el modelo es aproximado, y conviene reportarlo en vez de esconderlo.

Ejemplo trabajado

Cobertura simulada de intervalos al 95 %.

3 000 réplicas del estudio completo

  intervalos que contienen el parámetro: 2 791
  cobertura observada: 93,03 %
  cobertura nominal:   95,00 %

Un intervalo concreto (n = 20):
  media  = 12,6050
  SE     =  0,1930
  IC 95% = (12,2268 , 12,9832)      amplitud 0,7564

Lectura correcta:
  "el procedimiento acierta el 95 % de las veces"
Lectura incorrecta:
  "hay un 95 % de probabilidad de que μ esté aquí"

Con n = 80 la amplitud bajaría a la mitad: 0,378.

Qué calcula el laboratorio

Un IC 95 % describe el procedimiento, no una probabilidad del parámetro.

python classes/part-10-estadistica-e-inferencia/205-intervalos-de-confianza/lab.py
compmath run 205

Salidas del laboratorio (8)

Muestra de la ejecución real

{
  "cobertura_simulada_%": 93.033,
  "cobertura_nominal_%": 95.0,
  "replicas": 3000,
  "muestra_de_ejemplo_media": 12.605,
  "IC_95%": [
    12.226788,
    12.983212
  ],
  "amplitud": 0.756423
}

Errores comunes

Dónde se usa

Reporte de métricas de modelos, comparación de tratamientos, estimación de tasas de conversión y cualquier resultado que deba comunicarse con incertidumbre.

Idea rectora de la parte

El bootstrap estima la variabilidad sin suponer la distribución poblacional.

Error a evitar

Confundir significancia estadística con relevancia práctica.

Conexión con IA

Evaluar un modelo es inferencia estadística: métricas con intervalo, comparaciones múltiples corregidas y detección de leakage.

Bibliografía de la clase

Archivos de la clase