🧮 Computational Mathematics

Inicio · Parte 10 — Estadística e inferencia

206 — Pruebas de hipótesis

universitario-avanzado clase 6 de 20 4 horas demostración hypothesis_testing

Una prueba de hipótesis nunca acepta la nula: solo la rechaza o se queda sin evidencia.

Fórmulas

H0: μ = μ₀   frente a   H1: μ ≠ μ₀
z = (x̄ − μ₀) / (s/√n)
rechazar si |z| > z_{α/2}  ó  p < α

Desarrollo

Una prueba de hipótesis es un procedimiento de decisión con una estructura fija que conviene ejecutar siempre en el mismo orden: enunciar H0 y H1, fijar α, elegir el estadístico, calcular su valor y su p-value, y decidir. Fijar α antes de ver los datos no es un formalismo: es lo único que impide ajustar el umbral al resultado.

La lógica es la de la reducción al absurdo probabilística. Se supone H0 cierta, se calcula cuán raros serían los datos observados bajo ese supuesto, y si son suficientemente raros se rechaza H0. Lo que no se puede hacer es el paso simétrico: no rechazar no demuestra que H0 sea cierta, igual que no encontrar pruebas no demuestra inocencia.

Por eso el vocabulario correcto es «no se rechaza H0», nunca «se acepta H0». Un resultado no significativo es compatible con dos escenarios muy distintos: que no haya efecto, o que el estudio no tuviera potencia para detectarlo. Distinguirlos exige la clase 209.

La decisión también depende de si el contraste es de una o dos colas. La versión de dos colas contrasta «distinto de», la de una cola «mayor que» y reparte todo α en un lado. Cambiar a una cola después de ver la dirección del efecto duplica de hecho la tasa de falsos positivos, y es una de las formas más comunes de p-hacking.

Ejemplo trabajado

Contraste bilateral sobre una media con n = 20.

H0: μ = 12,0        H1: μ ≠ 12,0        α = 0,05

media muestral  = 12,6050
error estándar  =  0,1930
z = (12,6050 − 12,0) / 0,1930 = 3,1353

valor crítico bilateral: ±1,96
|3,1353| > 1,96   →  se rechaza H0

p-value = 2·P(Z > 3,1353) = 0,00172

Redacción correcta:
  "se rechaza H0 al 5 %; la media difiere de 12,0"
Redacción incorrecta:
  "queda demostrado que μ = 12,605"

Qué calcula el laboratorio

Estructura completa de una prueba de hipótesis.

python classes/part-10-estadistica-e-inferencia/206-pruebas-de-hipotesis/lab.py
compmath run 206

Salidas del laboratorio (9)

Muestra de la ejecución real

{
  "H0": "μ = 12.0",
  "H1": "μ ≠ 12.0",
  "alfa": 0.05,
  "media_muestral": 12.605,
  "error_estandar": 0.192965,
  "estadistico_z": 3.135282
}

Errores comunes

Dónde se usa

Comparación de modelos, validación de cambios en producción, control de calidad y ensayos clínicos.

Idea rectora de la parte

El p-value es P(datos tan extremos | H0), nunca P(H0 | datos).

Error a evitar

Evaluar sobre datos que participaron en la selección del modelo.

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